解读美军新版采办文件之二：《国防系统工程指南》

作者：彭驰、于晓伟，中国航空工业发展研究中心

空天防务观察授权转载

美国防部于2022年2月14日发布了《国防系统工程指南》，描述了国防部系统开发中涉及的活动、流程和实践，重点介绍了国防部适应性采办框架（AAF）中六种采办路径的最佳工程实践。

美国防部发布的《国防系统工程指南》首页（美国防部图片）

一、文件发布背景

《国防系统工程指南》针对国防部适应性采办框架中的六种采办路径提供系统工程指导，以支持国防采办项目。美国防部发布《国防系统工程指南》主要基于以下考虑：

一是应对采办程序变革的需要。美国防部2020年1月发布了新版采办程序文件5000.02指示《适应性采办框架的运行》，从政策体系、采办程序、业务领域等方面对采办政策作出重大调整，采办思路和方式发生了重大改变。适应性采办框架提出了六条采办路径，修订了应急能力采办和重大能力采办程序，将软件采办独立出来，增加了中间层采办程序。新发布的《国防系统工程指南》针对六条采办路径中量身定制，指导在新采办程序中运用系统工程。

二是适应系统工程学科发展的需要。为了落实大国竞争中采办系统改革、适应新的采办管理体制、应对先进科学方法引入系统工程的需要，美国防部发布了新版《系统工程指南》。新版《系统工程指南》回归系统工程理论本身，可以看作为美国国防领域系统工程理论体系发展的最新成果。新版《国防系统工程指南》则是以《系统工程指南》为理论指导，以适应性采办框架作为运用对象，是专门针对六条采办路径的系统工程实际操作手册。

美国防部适应性采办框架（美国防部图片）

二、主要内容

《国防系统工程指南》详细介绍了六种采办路径下的系统工程原则、流程和实践。其中对于重大能力采办的系统工程运用描述最全面，本章重点以重大能力采办路径为例介绍在采办路径中如何运用系统工程。

1、重大能力采办

重大能力采办通常遵循结构化的分析、设计、开发、集成、测试、评估、生产和保障程序，适用于重大国防采办项目、大型系统和其他复杂项目的采办。其采办和产品保障程序、评审和文档要求将根据项目规模、复杂性、风险、紧迫性和其他因素进行裁减。《国防系统工程指南》针对重大能力采办路径的系统工程指导主要包括以下内容。

重大能力采办路径（美国防部图片）

（1）系统工程

1）采办寿命周期

本指南中描述的系统工程跨越了采办寿命周期的各个阶段，支持项目经理制定和实施技术项目战略。技术项目战略中的系统工程流程通过平衡最终用户需求、设计注意事项、资源限制和风险等条件，帮助提供能够在成本和计划范围内满足作战人员需求的能力。随着系统和系统组件的成熟，系统工程师使用技术评审和审计来评估采办项目在采办寿命周期内是否达到预先计划的技术成熟度点。系统工程师应努力确保在整个采办项目寿命周期内支持关键决策和转折点的分析之间的一致性。

2）系统之系统和任务工程

系统之系统的系统工程是一个持续不断的迭代过程，实施的基础是持续的任务工程分析，该分析考虑了更广泛作战任务环境的变化以及正在进行的工程过程反馈。任务工程是一种迭代分析和多学科活动，用于分析、组织和集成新兴的作战系统，以实现预期的作战任务效果，在项目寿命周期开始时实施数字工程技术方法可以极大地促进这种迭代的任务工程方法。任务工程为开发和发展系统之系统架构、评估系统之系统内组成系统的贡献以及指导实现任务成功的变革提供了定量基础。任务工程应该解决系统集成的端到端行为以及影响这种端到端行为的关键问题，特别强调集成和互操作性。任务工程规划和实施应考虑并利用单个系统的开发计划，以平衡系统之系统需求和单个系统需求。任务工程分析有助于为架构的开发提供输入，并平衡系统之系统的技术管理。

3）寿命周期阶段的系统工程活动

指南描述了在重大能力采办途径的五个寿命周期阶段中（装备解决方案分析阶段、技术成熟和风险降低阶段、工程研制和制造开发阶段、生产和部署阶段、使用和保障阶段）每个阶段通常执行的目标和技术活动。每个阶段的内容包括项目办公室中系统工程师的角色和职责、限制技术活动通常需要的输入、系统工程师执行的活动以及该阶段的输出和产品。

（2）软件工程

软件是系统复杂性的主要原因，软件性能对于在变化的环境中控制战场并保持作战优势至关重要。软件开发和维持通常占据整个系统寿命周期成本、进度和风险的重要部分，并应在整个采办寿命周期中予以考虑。

遵循重大能力采办途径的项目可以将软件采办合并到重大能力采办途径中，或者可以选择实施混合采办方法，尤其是对于软件密集型产品。在这种情况下，项目使用与重大能力采办并行的软件获取路径，因此输出与整体开发相集成。虽然软件依赖于为大多数物理武器系统采办的硬件，但硬件的数字工程环境和软件的强大软件工厂将有助于简化两者的整体采办。无论是使用混合途径还是单一途径，采办项目都应在采办策略中记录其计划的方法。本指南详细介绍了装备解决方案分析阶段、技术成熟和风险降低阶段、工程研制和制造开发阶段、生产和部署阶段、使用和保障阶段软件工程的注意事项。

（3）专业工程

国防部专业工程包括几个重点学科，包括可靠性和维修性工程、制造和质量、人与系统集成、系统安全工程、零部件管理。

1）可靠性和维修性工程

可靠性和维修性工程的目的是影响系统设计，以增加任务能力和可用性，并在系统寿命周期内减少后勤负担和成本。适当规划后，可靠性和维修性工程通过允许采办项目在开发早期预防或识别可靠性和维修性缺陷，降低成本和进度风险。这种早期行动提高了采办效率和作战测试的成功率。国防部5000.88指示要求项目实施全面的可靠性和维修性工程计划，作为系统工程过程的组成部分。系统工程师应了解可靠性和维修性参数对系统性能、可用性、后勤的影响。

2）生产和质量

生产和质量管理具有共同的特点，所有项目应在其生产和质量计划和战略中包含生产性概念。政府制定制造战略和质量战略，承包商制定制造计划和质量计划，这些计划应纳入系统工程流程中。承包商应根据要求制定并实施生产管理系统和质量管理系统，并提供生产管理方案和质量管理计划。

3）人与系统集成

系统工程师通过与人与系统集成从业者一起领导人与系统集成工作来支持项目经理。系统工程师应与人与系统集成从业者以及必要时与人与系统集成领域的主题专家和利益相关者合作，以开发人与系统集成工作。系统工程师将能力文件中包含的人员能力因素转化并整合到可量化的系统需求中。

4）系统安全工程

系统安全是系统工程的关键要素，为危害的识别、分类和缓解提供了标准的通用方法。国防部扩展了系统安全方法的目标和使用范围，以便将风险管理集成到整个系统工程过程中，系统安全管理包括系统设计和开发期间安全风险管理的一般工程要求和设计标准。系统安全工程主要包括三部分内容：环境安全和职业健康、软件系统安全、危险跟踪系统。

5）零部件管理

在采办过程的早期设计阶段，零部件管理是系统工程的一个基本要素，它在实现生成目标、影响成本进度和性能以及决定采办技术评审方面发挥着重要作用。在系统的使用和保障阶段，零部件管理仍然是采办过程中的一个关键要素。通过确保系统中的“过时淘汰”设计弹性，最大限度地减少周期外重新设计的范围，消除与“过时淘汰”相关的生产进度影响，“过时淘汰”管理有助于降低成本。项目经理应定制零部件管理和“过时淘汰”管理流程，以满足采办项目和采办路径的需求。零部件管理适用于6条采办路径中的3条——重大能力采办、应急能力采办和中层采办；而“过时淘汰”管理适用于6条采办路径中的5条——重大能力采办、应急能力采办、中层采办、软件采办和国防业务系统采办。

（4）模块化系统开放方法

模块化系统开放方法将技术工具、合同要求、法规条令等因素结合起来，以支持在整个产品寿命周期中能力和技术的更快速发展。模块化系统开放方法是一种采办和设计策略，包括使用模块化系统接口的技术架构，该接口符合广泛支持和基于共识的标准；模块化系统开放方法支持模块化、松散耦合和高度内聚的系统结构，允许在主系统平台的整个寿命周期内，以增量方式添加、删除或替换适当级别的可分割子系统，从而提供增强竞争和创新的可能性。模块化系统开放方法不是作战人员或最终产品用户所追求的最终结果；它是一种能够在最终产品中实现附加特性的系统设计方法。

（5）数字工程

数字工程用计算技术、建模、分析和数据科学更新了传统的系统工程实践。正如整个行业所证明的那样，数字工程是在日益增加的全球挑战和动态威胁环境中支持采办的必要实践。美国防部数字工程的总体愿景是“使国防部设计、开发、交付、运行和维护系统的方式现代化”，模型和模拟是数字工程的组成部分，因为它们能捕获数据并帮助项目经理在整个项目生命周期内做出理性的、数据驱动的决策。因此，涉及数字工程的活动取决于在不同采办路径的寿命周期各阶段需要哪些模型和模拟的明确计划。

（6）系统安全工程

系统安全工集成了防篡改、防御性拷贝、硬件保障、软件保障和供应链风险管理等学科。期望的结果是在成本、进度和性能限制范围内提供全面的计划和系统保护，同时保持可接受的风险水平。系统安全工程师把握对安全贡献的评估和平衡，以确定一个可执行的安全方法。

（7）技术审查和评估

根据国防部指示5000.88，项目经理应对开发中系统的进度进行技术审查和审计，并将审查结果作为开发工作计划中各阶段之间过渡的基础。《国防系统工程指南》在《系统工程指南》的基础上，补充了以下内容。

1）独立审查小组

作为工程和风险管理的最佳实践，程序应允许独立技术人员进行定期审查。理想情况下，独立评审小组在整个采办项目生命周期内应保持一致，并担任系统工程实施团队的可靠技术顾问。独立评审小组确定并记录危及实现安全以及采办项目和任务目标的关键问题，建议采取必要的纠正措施和风险缓解活动，以降低风险。

2）独立的技术风险评估

虽然只有重大国防采办项目需要接受独立的技术风险评估，但作为最佳做法，所有采办项目都应在整个项目周期内进行独立的风险评估。独立的技术风险评估提供了一种在关键点独立评估采办项目技术风险的方法，独立的技术风险评估应按照DoDI5000.88、国防部独立的技术风险评估执行指南和风险分类框架进行。

3）系统工程技术评审

项目经理应计划并进行技术审查和审计，以建立技术基线，评估系统的技术成熟度，以及审查和评估技术风险。系统工程计划应包括技术评审计划。根据DoDI5000.88，除非通过系统工程计划批准流程豁免，否则项目经理将进行以下系统级审查或同等审查：系统需求评审、初步设计评审、关键设计评审、系统验证评审、生产准备程度评审、物理配置评审。

4）初步设计评审和关键设计评审的评估

除非里程碑决策机构放弃评估，否则项目将在里程碑B获得批准之前接受初步设计评审和关键设计评审的评估。初步设计评审和关键设计评审的评估由国防部负责研究与工程的副部长办公室负责，这些评估的结果将用于向里程碑决策机构报告相关技术风险、技术成熟度，以及采办项目继续进行的准备情况。

5）技术成熟度评价

技术成熟度评价是一个系统的、基于证据的过程，用于评估对实现大型系统的性能或采办项目关键目标至关重要的技术的成熟程度。国防部通过进行技术成熟度评价来确定采办项目技术的成熟度和任何相关风险，对于进行了独立的技术风险评估的采办项目可以不用再进行技术成熟度评价。

2、中层采办

中层采办路径包括快速原型开发和快速部署活动。快速原型是指开发出能够在作战环境中进行演示的原型机，并在5年内提供作战能力。快速部署的目标是在中层采办计划启动的6个月内开始生产，在5年内完成部署。

中层采办路径（美国防部图片）

《国防系统工程指南》针对中层采办路径的工程指导主要包括：快速原型开发（系统工程、软件工程、专业工程、模块化系统开放方法、数字工程、系统安全工程、技术评审和评估）、快速部署（系统工程、软件工程、专业工程、模块化系统开放方法、数字工程、系统安全工程、技术评审和评估）。

与重大能力采办相比较，中层采办的系统工程实践有以下区别：一是没有强制的系统工程流程、技术审查和文件规范，项目经理和系统工程师应通过考虑需求的优先级、资金和其他设计考虑，专门定制并应用系统工程，以最大化快速开发原型机和部署；二是中层采办不是软件开发和投入使用的主要途径，基本是将软件从另一条路径过渡到中层采办，以实现成熟和完整的软件工作，实现从快速原型机开发到快速部署；三是专业工程活动应根据中层采办的目标进行调整，所有相关的子工程项目都要根据具体的采办目标删减和定制执行流程，满足中层采办快速形成作战能力的需求；四是独立的技术风险评估只有采办项目是从重大能力采办过渡而来，以及国防部和决策机构有专门要求时才会开展，大部分情况不会进行独立的技术风险评估。

3、应急能力采办

应急能力采办主要目的是在不到2年的时间内，采办部署装备，以满足紧急的作战需求或快速反应需求。紧急的作战需求以及其他快速反应能力由指定机构确认和审批。目标就是在几周内完成项目计划，在数月之内完成开发和生产，及时向作战人员交付有用的能力。

应急能力采办路径（美国防部图片）

《国防系统工程指南》针对应急能力采办路径的工程指导主要包括：系统工程、软件工程、专业工程（可靠性和维修性工程、制造和质量、人与系统集成、系统安全工程、零部件管理）、模块化系统开放方法、数字工程、系统安全工程、技术审查和评估（独立审查小组、系统工程技术评审）。

与重大能力采办相比较，应急能力采办的系统工程实践有以下区别：一是没有强制的系统工程流程、技术审查和文件规范，系统工程主要考虑的是确保能力安全可靠，并满足作战人员需求和国家安全需求；二是由于应急能力采办的操作紧急性，软件项目将简化正常的采办流程，采用高度迭代的方法，快速地渐进式更新，并让利益相关者直接参与，以减少返工并反馈满足最低运行要求的软件产品；三是紧急能力采办的数字工程实践开展程度取决于项目加速部署的时间和最终状态要求，可能需要分阶段实施数字工程；四是采办执行团队应实施专门针对该采办途径的技术审查流程，以识别和记录危及安全的阈值、采办项目的关键问题，并提出降低风险所需的必要纠正措施和风险缓解活动，满足紧急的作战需求。

4、软件采办

软件采办路径是为了促进向用户快速且迭代地提供软件能力（例如：软件密集型系统、软件密集型组件或子系统）。该途径集成了现代软件开发实践，包括敏捷软件开发、“开发、安全和运行”（DevSecOps）理念和精益实践等。

软件采办路径（美国防部图片）

《国防系统工程指南》针对软件采办路径的工程指导主要包括：系统工程、软件工程（促成软件工程的活动和能力、软件采办模型）、专业工程（可靠性和维修性工程、人与系统集成、系统安全工程、零部件管理）、模块化系统开放方法、数字工程、系统安全工程、技术审查和评估（独立审查小组、系统工程技术评审）。

与重大能力采办相比较，软件采办的系统工程实践有以下区别：一是没有强制的系统工程流程、技术审查和文件规范，由于软件项目的开发、测试和发布有迭代性质，项目经理必须调整系统工程流程以满足相关目标；二是要确定促进软件工程的活动和能力，培养一支熟练的软件开发员工队伍，利用快速发展的数字技术竞争来提高软件采办项目的成果和性能，为了提高国防部软件采办的有效性，采办项目必须采用现代软件开发最佳实践和技能集；三是要建立软件采办模型，以快速迭代的方式将软件能力交付到作战环境中，软件采办模型不受重大能力采办里程碑和阶段监管要求的约束，仅有规划和执行两个阶段；四是软件采办项目应由专业技术人员进行定期评审，采办执行团队应实施专门针对该采办途径的技术审查流程，以识别和记录危及安全的阈值、采办项目的关键问题，并提出降低风险所需的必要纠正措施和风险缓解活动，评审人员应直接向采办执行团队提供结果，并与项目经理办公室进行协调，但不得对软件采办项目施加不当影响。

5、国防业务系统采办

国防业务系统采办是指支持国防部业务操作的信息系统的采办。其中包括：财务和财务数据报送系统、合同签订系统、保障系统、计划和预算系统、设备管理系统、人力资源管理系统、培训和准备系统。同时，也可用于业务系统以外的非开发性软件密集型项目采办。

国防业务系统采办路径（美国防部图片）

《国防系统工程指南》针对国防业务系统采办路径的工程指导主要包括：系统工程、软件工程、专业工程（可靠性和维修性工程、制造和质量、人与系统集成、系统安全工程、零部件管理）、模块化系统开放方法、数字工程、系统安全工程、技术审查和评估（独立审查小组、系统工程技术评审）。

与重大能力采办相比较，国防业务系统采办的系统工程实践有以下区别：一是国防业务系统不需要使用系统工程技术和管理流程，也不需要系统工程计划，但是可能从传统系统工程流程的经验教训中获益；二是鼓励利用共享基础架构和基于云的解决方案开展软件工程，并更紧密地与商业界和政府的信息技术最佳实践保持一致；三是采办项目的部件管理考虑事项始于功能需求和采办计划阶段，重点是非现成的商业软件和商业业务设备，项目办公室将依靠商用供应商来监控和解决部件管理问题；四是项目经理应考虑进行定制设计评审，根据国防业务系统采办项目的流程针对性开展技术审查与审计。

6、国防服务采办

国防服务采办主要是指从私营部门获取的服务。包括基于知识的服务、建筑、电子和通信、设备、设施、产品保障、后勤、医疗、研究与开发以及运输服务。该路径主要工作包括确定所需服务、研究潜在的承包商、签订服务合同以及管理绩效。

国防服务采办路径（美国防部图片）

《国防系统工程指南》针对国防服务采办路径的工程指导主要包括：系统工程、软件工程、专业工程（可靠性和维修性工程、制造和质量、人与系统集成、系统安全工程）、数字工程、系统安全工程、技术审查和评估（独立审查小组、系统工程技术评审）。

与重大能力采办相比较，国防服务采办的系统工程实践有以下区别：一是没有强制的系统工程流程、技术审查和文件规范，主要基于国防部指示5000.74中规定的服务采办流程进行工程实践，但是可能从传统系统工程流程的经验教训中获益；二是购买服务与购买武器系统有很大的不同，该途径用于购买承包商提供的服务，以执行可识别的任务，而不是开发或推动最终软件产品的交付；三是人与系统集成目前基本在国防服务采办中没有使用，数字工程方法对该路径的适用性也有限；四是目前没有专门针对国防服务采办路径的系统安全工程流程，适用于其他采办途径的做法可能对确定服务合同有用，但需要根据具体的国防服务项目定制流程。

三、几点认识

美军《国防系统工程指南》是首个针对适应性采办框架的工程指导文件，在国防采办系统工程领域意义重大。下面谈谈对该指南的几点认识：

1、本指南为适应性采办框架的系统工程实践提供指导

随着美军国防采办政策和系统工程学科的发展，原有的《国防采办指南》已无法满足采办体系对系统工程的需求，《国防系统工程指南》是对国防部指示5000.02《适应性采办框架的运行》的具体工程指导。该指南将先进科学方法引入国防系统工程，详细说明了如何在六种采办路径中实现系统工程，针对每种采办模式都单独进行定制，指南清晰且可执行性强，支持美国防部适应性采办框架的实际落地执行。

2、本指南详细说明了国防领域系统工程的输入输出文件规范

完整的系统工程过程应该是输入信息—系统处理—输出结果，《国防系统工程指南》对于每一种采办路径除介绍系统工程的运行流程外，还给出了输入输出文件的规范参考，帮助系统工程师判断输入条件是否满足需要，比较系统输出的结果文件与规范结果文件的区别。对系统输入输出规范的详细说明能减少因输入不合适而导致失败的风险和成本，帮助判断输出结果是否满足要求规范，及时进行调整。对于国防采办这种复杂系统规定清楚要求规范是十分必要的，这能有效降低系统工程师的试错成本，方便项目经理、采办执行团队、利益相关者交换信息和协同工作，加快采办项目落地。

3、本指南进一步完善细化技术审查与审计的流程

本指南在《系统工程指南》的基础上，补充细化了采办项目的技术审查与审计内容，提供了严格的技术审查与审计活动序列，强调了建立独立审查小组并开展独立的技术风险评估。本指南建议根据每种采办路径的特点开展专门的技术审查，以定义、评估和控制系统设计和技术成熟度，保证随着时间的推移降低技术风险，这有助于采办项目以更少的资金提供更好的作战能力，具有定制化、专业化、高效化的特点。