航天裝備一體化試驗模式創新構想探討

楊春周，王曼曼

(1.海軍航空大學 航空基礎學院，山東 煙臺 264001；2.海軍航空大學 岸防兵學院，山東 煙臺 264001)

0 引言

伴隨著航天技術的迅猛發展，太空領域爭奪作戰熱點的研究愈演愈烈，我國對航天裝備的需求和依賴也日益強烈,我國航天裝備面臨著由“試驗型”轉變為真正“裝備型”的挑戰[1]。航天裝備試驗鑒定是檢驗航天裝備綜合能力的重要手段和方法。航天裝備的試驗鑒定與一般武器裝備相比,具有試驗子樣極少、試驗成本高昂、試驗環境限制性強，試驗準備時間長、要求高、組織協調面廣，試驗對測試的要求高、技術新導致試驗保障和效能評估難度增大等特點,對于其試驗鑒定策略和方法的構建提出了極大挑戰[2]。當前我國航天裝備試驗鑒定存在研制周期偏長、試驗數據融合不充分、研制試驗和作戰試驗分離化[3]、作戰試驗導向作用不夠、試驗效率不高等問題。針對這些問題，一體化試驗提供了新的解決思路[4]。課題通過分析美國航天裝備一體化試驗模式和特點，運用“5W1H”的分析方法，構建“基于能力”的一體化試驗框架，提出針對一體化試驗組織架構的合理建議，并針對某型衛星裝備全壽命周期管理設計出合適的一體化試驗流程，為下一步航天裝備一體化試驗模式的頂層設計、統籌規劃、運行機制、決策建議研究提供技術參考。

1 美國一體化試驗模式及特點分析

1.1 美國航天裝備一體化試驗模式內涵理解

美國國防部在2008年12 月發布的5000.2 中再次給出了一體化試驗鑒定的定義[5]：一體化試驗鑒定是指在試驗鑒定過程中所有利益攸關方共同協作，在試驗過程中通過試驗數據的融合分析處理，對所有試驗類型、事件和資源進行協調管理，以形成一個有效的連續統一體，避免進行單一試驗和重復性試驗，提高研制效率[5]，縮短研制時間，降低采辦風險，節省研制經費。由此可見，美國一體化試驗核心是數據共享，但是為了保證數據共享的可信性和真實性而頒布實施的一系列管理政策和活動才是關鍵。通過對美國5000系列文件的研讀以及對美國裝備試驗鑒定過程的考察，我們將會發現美國的一體化試驗是試驗設計的概念而不是新的試驗類型，對其內涵有以下幾個方面的理解：

1)各層級部門、政府機構、工業合作方共同規劃試驗項目、共享試驗信息、獨立分析評估。

2)合理規劃試驗資源，充分利用試驗環境，研制、作戰、實彈試驗有機結合，提高試驗效率。

3)一體化試驗包含所有試驗活動，各試驗活動分段實施，無縫銜接，分散試驗風險。

4)一體化試驗與評估包含多個方面的一體化：包括試驗方法的一體化、分系統試驗的一體化、裝備全壽命周期的一體化、科研和定型試驗階段一體化。

通過對美國一體化試驗內涵的理解，結合對美國航天裝備試驗鑒定體制的綜合考察，我們可以發現美國的一體化在比較高的層次上運行，而保證其運行順暢的關鍵離不開完善的政策制度、完備的組織架構、合理的資源規劃。

1.2 美國航天裝備一體化試驗模式特點分析

1)完善的政策制度:美國自大力推行一體化試驗模式以來，先后出臺了例如DoDI 5000.2《國防采辦系統運行》AFI 10-1202《空間試驗項目管理》AFPAM 38-102《美國空軍總部組織機構及職能》AFI 99-109《試驗資源計劃》MIL-STD-785B《系統和設備研制生產可靠性項目》等關于試驗管理、組織實施、技術標準、產品規范等涵蓋各個領域的政策和指令文件，保證了一體化試驗的順利運行，做到有法可依，有章可循。

2)完備的組織架構:美軍航天裝備試驗鑒定的組織管理是在國防部全軍裝備試驗鑒定組織管理模式的基礎上開展的[6]，主要施行組織層面的試驗鑒定政策制定與監督，多軍種作戰試驗鑒定工作協調，以及項目層面的試驗鑒定執行。

組織層面，美國國防部、空軍總部、空軍航天司令部、空軍作戰試驗鑒定中心等構成了由頂層政策制定至具體操作實施的航天裝備試驗鑒定指令鏈條，由國防部負責研制試驗鑒定的國防部助理部長幫辦和國防部作戰試驗鑒定局/局長兩個頂層機構分別制定并協調適用于全軍裝備的作戰試驗鑒定和研制試驗鑒定的政策；由空軍試驗鑒定主管機構——空軍總部試驗鑒定局制定適用于空軍各類裝備的試驗鑒定政策；一般由空軍航天司令部和空軍作戰試驗鑒定中心具體負責航天裝備試驗鑒定策略和方法的擬定。

項目層面，按采辦組織管理系統執行“采辦執行官—項目執行官—項目辦/項目經理”的縱向管理模式[7]。美軍航天裝備采辦由國防部分管采辦、技術和后勤的副部長負責，是國防項目采辦執行官，是重大國防采辦項目里程碑決策者。空軍負責采辦的助理部長是空軍采辦執行官，負責空軍的所有采辦事務[7]。在一個具體航天裝備采辦項目中，建立有系統項目辦及項目經理；特別對于試驗鑒定工作，建立有一體化試驗組、指定研制試驗主管部和參試機構、選擇并指派作戰試驗部門等。在項目初期由系統項目辦組織建立ITT，并由ITT負責制定項目試驗鑒定的總體規劃、試驗鑒定主計劃，并統籌組織開展項目的研制試驗鑒定和作戰試驗鑒定工作。同時，還有航天裝備的實際用戶(如國家偵察辦公室、空軍重要司令部等)、航天裝備試驗鑒定咨詢辦公室、負責航天裝備研制的具體承包商和分包商、國防部聯合作戰司令部以及與特定航天裝備作戰相關的部門與機構等，共同完成試驗鑒定工作。美國航天裝備試驗鑒定組織架構管理體系示意分別如圖1、圖2所示。

3)合理的資源規劃：美國將航天裝備試驗鑒定方法和資源分為6大類，即：建模仿真、測量設施、系統集成辦公室、硬件在環、系統總裝試驗設施和真實環境試驗場。對于鑒定方法和資源的選擇和規劃使用是保證航天裝備試驗鑒定順利實施的重要組成部分[1]。這些方法和資源分別分布在美國空軍及其他相關軍兵種所屬的試驗基地、發射場、實驗室等；政府非軍事部門的試驗設施；工業部門、航天企業公司試驗設施等。大多數的空軍基地、重點實驗室等試驗資源會包含多個試驗資源類別[1]。這些資源由航天裝備試驗鑒定客戶咨詢辦公室負責統籌并協調，以現有資源優先規劃使用為主，當現有試驗資源無法滿足需求時，航天裝備試驗鑒定客戶咨詢辦公室可協助項目辦或綜合試驗組通過試驗投資計劃和規劃申請建立必要試驗資源的經費。

2 我國航天裝備一體化試驗發展現狀及存在的問題

2.1 我國航天裝備試驗鑒定發展現狀

深化國防和軍隊改革之后，軍委裝備發展部頒布的《關于改進加強裝備試驗鑒定工作的意見》中明確指出，新研裝備批準立項后，在裝備全壽命周期內，將整個試驗工作區分為3個階段：第一階段為性能試驗——狀態鑒定；第二階段為作戰試驗——列裝定型[8]；第三階段為在役考核——改進升級。新研航天裝備項目，通常按照性能試驗、狀態鑒定，作戰試驗、列裝定型，在役考核的基本程序開展試驗鑒定，裝備完成列裝定型后正式交付部隊[9]。根據需要可以統籌性能試驗、作戰試驗和在役考核開展綜合試驗，綜合試驗和鑒定定型安排在試驗總案中明確。

組織管理方面，我國航天裝備試驗鑒定形成了包括領導決策層、組織管理層、試驗實施層3個層面的組織機構。在試驗資源及技術方面，航天系統部雖沒有專職的試驗基地，航天科技集團、科工集團、電科集團等航天裝備研制部門以及中科院、國防科大等科研院所建有相關的性能考核條件，具備開展大部分單機、系統綜合、大系統對接等試驗鑒定能力。航天工程研究所，各基地，衛星通信中心、航天飛控中心等航天裝備科研試驗等相關機構，建立了質量保證體系，建有可用于試驗鑒定的運載火箭綜合測控網、C頻段同步衛星測控網和S頻段航天測控網等科研試驗條件。其中，某些基地還長期承擔戰略、戰役和戰術導彈武器系統靶場飛行部分試驗工作。

經過近50年的發展建設，目前我國在航天產品研制與試驗等方面積累了雄厚的物質基礎、技術基礎、人員基礎和管理基礎，為航天裝備一體化試驗模式可行性打造堅實基礎。

2.2 我國航天裝備試驗鑒定存在問題

目前，我國在航天裝備試驗與鑒定方面存在的主要問題有：一是航天裝備系統越來越復雜，性能指標越來越高，價格越來越高，各分系統研制經費與試驗消耗、研制周期與試驗進度的矛盾越來越突出；二是“鐵路警察、各管一段”的試驗組織管理模式，試驗信息交流不充分，綜合使用率低，嚴重影響試驗效率；三是由于體制、技術保密等原因，各分系統工業部門提供給試驗單位的技術資料、文件和記錄等不充分或不及時，一定程度上影響試驗各方的互信與合作，影響仿真分析模型和試驗結果的采納和評定；四是在研制試驗與作戰試驗分離化、試驗環境條件理想化、戰術背景簡單化等條件下考核，復雜、邊界和對抗條件考核不全面；五是重視設計定型基地試驗，對設計定型部隊試驗的要求和標準不高；六是大多數航天裝備作戰試驗，是在系統發射后才開展,即使發現問題也難以得到修正，造成資源浪費，達不到降低采辦風險的目的。

因此，一體化試驗的優勢值得借鑒，針對航天裝備的一體化試驗研究非常迫切。考慮到航天裝備的特殊性，我國需要盡快形成一體化試驗理論體系，探索航天裝備一體化試驗機制，優化設計航天裝備一體化試驗流程，積累一體化試驗經驗。通過對現有試驗鑒定模式的改革和創新，達到提高試驗效率、降低采辦風險、節約試驗經費、提高作戰試驗主導能力的目的。

3 基于能力的一體化試驗框架和管理框架構建

3.1 基于能力的一體化試驗框架構建

美國國防部指出，能力是在確定的指定需求下，通過將不同手段和使用方式有機組合完成一組關鍵任務，達到預期目標或結果的持續本領[10]。分析美國一體化試驗內涵和運行機制特點之后發現，一體化試驗鑒定活動主計劃也是在“基于能力”模式下制定的，并且以不斷驗證各系統、分系統、組件等裝備能力水平來判斷基于能力的需求是否得到滿足，一體化試驗整個過程都體現了“基于能力”模式的影子。我國航天裝備試驗鑒定最終目的就是要不斷推進航天這一新質作戰能力生成，檢驗試驗鑒定成果的最合適標準就是檢驗新研裝備的綜合能力。由此可知，基于能力的分解既可以作為試驗活動的開端也可以作為試驗鑒定活動的基線。分析能力定義可知，能力采用了“5W1H”分析法進行描述，即從 何因 Why、何事 What、 何地 Where、 何時 When、 何人 Who、何法 How這 6 個方面提出[10]，如表 1 所示。

表1 對“能力”生成的分析

由此表建立的“基于能力”的一體化試驗框架如圖3所示。

圖3所示的框架屬于一體化試驗項目層面的總體框架，框架整體體現了能力需求自頂向下逐層分解的原理，明確了研制試驗、作戰試驗和一體化試驗之間的聯系和區別，也體現了試驗和評估相互影響各自獨立的特點。解析此框架框架，框架頂層，基于能力定義的“5W1H”構成一體化試驗的目標需求層，基于數據融合處理分析的中間層構成數據轉換層，底層的試驗鑒定構成具體實施層。在目標需求層，基于能力的分析將通過制定一體化試驗計劃轉化為裝備試驗和評估的裝備戰技指標，指標將進一步轉換為一體化試驗數據庫關鍵決策數據集需求。在數據轉換層，基于能力的需求分析將通過關鍵決策數據集根據數據結構和特點轉化為一體化試驗、研制試驗和作戰試驗和評估的具體事件。該關鍵決策數據集將由試驗過程數據、報告、計劃等結構化、非結構化、半結構化所有支持關鍵決策的數據組成。在具體實施層，由研制試驗評估框架、研制試驗、一體化試驗、作戰試驗和作戰試驗評估框架相互交叉又分別獨立，體現了一體化試驗是新的試驗概念而不是新的試驗方法這一理念[11]，同時也說明一體化試驗是試驗階段一體化、試驗內容一體化、試驗方法一體化的特點[12]。試驗階段一體化指的是試驗內容貫穿裝備全壽命周期，各試驗項目緊密聯系、相互交融、相互影響。試驗內容一體化指的是航天裝備試驗目的是在于接近實戰條件下全面考核被試裝備的戰術技術性能和作戰使用性能，試驗內容目的一致都是檢驗裝備綜合性能和作戰能力。試驗方法一體化是指針對不同的試驗項目應該有相對應的一體化試驗方法，包括試驗設計、試驗數據處理方法、性能驗證方法、性能狀態鑒定方法、作戰效能評估方法以及作戰適用性評估方法。3個層面自頂向下逐層分解，但是此框架并不是一成不變的，當具體試驗評估事件完成后，會衍生新的試驗數據通過靈活的報告逐層從底部反饋給上一層直至能力需求層，能力需求層根據反饋信息不斷更新。這一迭代過程將反復實施直至能力需求目標完成[13-15]。

3.2 基于能力的一體化試驗管理框架構建

航天裝備試驗鑒定決策確定后，需要組織協調相關資源落實決策意圖，并對落實過程實施管理和監督。這是一項承上啟下的工作，是聯系領導層和實施層的橋梁，關系到航天裝備試驗鑒定能否履行好使命，就需要有一個精干、高效、順暢的組織管理體系，負責航天裝備試驗鑒定各項工作的組織、協調、指導、管理和執行監督。這個問題就是基于能力分析方法中的“when”和“where”具體研究內容[16-19]。

航天裝備一體化試驗鑒定的組織管理體系設置由航天裝備試驗鑒定的領導管理體制決定，與試驗目的、試驗規劃、試驗事件、試驗資源等因素密切相關[20-21]。針對“when”和“where”的問題，美國航天裝備試驗鑒定確實形成了一套成熟的基于項目管理理念的做法。其項目管理的做法核心理念就是基于試驗目的，通過試驗組織管理的靈活調整，結合試驗規劃內容，選擇并調整各自試驗領域內的專家和機構制定計劃、執行實施和監督管理具體的試驗活動。結合我國試驗鑒定現行領導-管理-實施框架，建議成立如圖4所示設想航天裝備一體化試驗管理框架：在確定一體化試驗鑒定的基本原則理念與目標的基礎上、在完成裝備論證之后裝備方案設計之前、在能力分析中“why”的裝備戰技指標初步確立后成立一體化試驗項目組。該項目組應該由參與試驗或評估的作戰試驗部門、研制試驗部門、試驗保障機構、承試單位、院校、軍事代表機構和作戰使用方等組成，其主要職能為：一體化試驗任務的總體計劃制定、試驗資源的協調規劃、試驗鑒定事件的組織實施和監督管理、促進試驗專門技術、儀器儀表、設施、仿真和模型的應用、明確一體化試驗要求、按照裝備研制驗收規定檢驗研制航天裝備的綜合能力(需要注意的是一體化試驗組成員并不是一成不變的，在試驗過程中可以根據試驗需求申請更換)。一體化試驗項目組的成立將試驗參與的核心人員及部門聚集在一起，通過早期的任務規劃和協調管理，探索執行項目定制化的試驗鑒定組織管理模式，不斷提升試驗鑒定執行力，實現跨部門、跨系統的協同工作，有助于解決航天裝備試驗鑒定問題中的“煙囪”問題，保障一體化試驗實施的高效運行從而達到提高試驗效率，節約試驗經費的目的[22-24]。

現階段軍隊領導管理體制發生了重大調整，全軍裝備試驗鑒定的管理體系也進行了相應的調整。航天裝備一體化試驗項目組應該以航天裝備試驗鑒定領導體制為指導，航天裝備發展論證要求為原則，航天裝備試驗任務為牽引，按照項目管理的理論和核心思想組建起來。在航天裝備一體化試驗中遵循裝備試驗鑒定管理條例要求和裝備質量驗收相關管理規定等文件政策將復雜的航天裝備試驗鑒定簡單化、條理化、標準化和再優化是一體化試驗項目組的總體目標和行動準則，為達到上述目標離不開航天裝備一體化試驗的流程優化[25-26]。

4 基于框架的航天裝備一體化試驗模式流程設計

航天裝備一體化試驗鑒定的開展應以一體化試驗能力需求生成過程為主線。在試驗籌劃準備階段、試驗實施階段和試驗評估階段，須按照統一的一體化試驗任務計劃協同組織實施，并依據統一的原則標準抓好一體化試驗任務的數據分析和結果評估工作。通過對一體化試驗框架和管理框架的建立，如何將研制目的需求、組織機構建立、試驗評估實施、信息數據管理有機連接起來需要對航天裝備試驗評估流程進行設計優化。這里針對某型衛星系統，基于其現有壽命周期管理及決策點，設計以能力需求建設為目的的一體化試驗評估流程，如圖5所示。

如圖5所示，一體化試驗流程從3個方面描述，即需求能力生成過程、試驗評估過程和裝備全壽命周期信息管理。

1)需求能力生成過程就是一體化試驗評估目標層面，即為能力分析中“why”從提出至完成的文件生成過程，這個過程以能力需求生成從提出不斷迭代不斷更新貫穿航天裝備全壽命周期為主，初始能力需求論證將與航天裝備需求論證中得到，之后將從試驗評估關鍵決策點中獲得支持信息更新并反饋指導試驗評估的實施，在這個過程中能力需求的迭代更新內容將通過方案設計、評估報告、能力需求文件等形式留存下來，方便后期試驗結果檢驗，發現問題環節。

2)試驗評估過程層是一體化試驗中試驗事件的組織管理層，即為能力分析中“what”、“where”、“when”、“how”的具體體現，是航天裝備一體化試驗的關鍵過程。在此過程中，由于測試人員的早期加入可以更早地對裝備戰技指標生成需求提供可行建議并對試驗內容做早期規劃，不僅如此，一體化試驗項目組將伴隨戰技指標生成過程同步建立。一體化試驗項目組將在裝備立項論證階段利用可行的研制試驗和早期作戰評估盡可能完善裝備初始戰技指標的形成，之后制定試驗鑒定總體規劃，規劃內容主要包括何時用何種方法開展何種類型的試驗評估，并積極協調整合試驗資源，減少重復試驗類型，降低試驗資源浪費。同時，通過能力分析建設的一體化試驗框架，一體化試驗項目組將根據能力需求生成要求合并、整合性能試驗和作戰試驗類型、內容和方法，更早地加入作戰試驗并貫穿裝備的全壽命周期，這將進一步提高作戰試驗在航天裝備試驗鑒定的主導作用。這個過程一體化試驗項目組將會不斷更新試驗鑒定總體規劃文件，直至完成裝備質量驗收形成全套的試驗鑒定總體計劃最終版，這份文件將會為同類型裝備或不同類型裝備相同系統的下一代試驗活動開展提供技術參考。

3)裝備全壽命周期信息管理層是實現試驗數據和能力轉換的中間橋梁，即為能力分析中的“關鍵決策數據集”層面。此過程中，由于航天裝備小子樣特點，通過對試驗數據進行驗前數據分布、驗前信息相容性檢驗、驗后分布以及多源信息融合等數據融合處理分析，建立融合數據庫，并篩選關鍵決策支持數據形成關鍵決策數據集，以支持試驗評估，同時將評估反饋的結果指導試驗實施和能力需求更新。這一層是一體化試驗的數據核心層。

4)信息流轉回路，由圖5可見，信息的輸入和反饋，在能力需求層、試驗評估過程層和裝備全壽命周期信息管理層3個層面之間流轉，形成閉合回路。整個過程將遵循航天裝備試驗鑒定管理規定的總體要求、航天裝備驗收管理規定的驗收標準以及一體化試驗鑒定的計劃安排，這樣整個流程才能滿足將一體化試驗框架、管理框架和具體的試驗實施有機銜接起來，真正以解決問題為目的，促進一體化試驗研究成果落地落實。

圖5設計的一體化試驗模式流程以滿足需求、生成能力為目的，數據融合為鎖鏈，一體化試驗鑒定為橋梁，貫穿裝備的全壽命周期過程，形成了以能力需求-戰計指標需求-數據需求反饋鏈條的裝備試驗鑒定回路。根據設計流程，結合設想的組織架構的分工合作，依據頒布的裝備試驗鑒定規章制度和驗收規定，裝備試驗各項活動將更大概率有機結合、無縫銜接、高效實施，進而距離“節約試驗鑒定經費、縮短研制周期、降低采辦風險、提高試驗鑒定效率”的目標更進一步[27]。

5 結束語

近年來，一體化試驗鑒定作為試驗鑒定的發展方向已經得到了較廣泛的認可[14]。想要解決我國航天裝備試驗鑒定不同階段試驗之間、不同性質試驗之間缺乏統籌，試驗評估效率偏低，研制周期偏長等問題，一體化試驗給了我們新的研究思路。課題通過對美國一體化試驗模式分析，總結歸納其特點，結合我國航天裝備一體化試驗現狀及存在問題，運用“5W1H”的分析方法，構建“基于能力”的一體化試驗評估框架和組織管理框架，結合框架設計以某型衛星系統為例的一體化試驗流程，為下一步航天裝備一體化試驗模式的頂層設計、統籌規劃、運行機制、決策建議研究提供技術參考。