美軍航天裝備COTS 試驗(yàn)鑒定工作透視及思考

姜盛鑫，韓天龍，陸宏偉

（中國(guó)航天標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)品保證研究院，北京 100071）

0 引言

美國(guó)國(guó)防采辦系統(tǒng)（The Defense Acquisition System）通過開發(fā)和/或采購(gòu)國(guó)防領(lǐng)域物資，確保用于實(shí)現(xiàn)國(guó)家安全戰(zhàn)略和支撐軍隊(duì)的技術(shù)、項(xiàng)目以及產(chǎn)品能夠得到充分管理。國(guó)防采辦系統(tǒng)面向各類武器裝備，而其中針對(duì)航天裝備的采辦工作更是其重中之重。當(dāng)前，航天裝備研制呈現(xiàn)出批量化、集成化的趨勢(shì)，因此更多地采用商業(yè)貨架產(chǎn)品（COTS），旨在比使用傳統(tǒng)軍用規(guī)范產(chǎn)品（Mil-spec）收獲更顯著的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在：研發(fā)成本能夠得到降低并可預(yù)測(cè)，研發(fā)周期能夠得到壓縮，使用風(fēng)險(xiǎn)能夠得到控制，性能指標(biāo)能被充分驗(yàn)證，同時(shí)最新技術(shù)能被迅速植入。

試驗(yàn)鑒定作為國(guó)防采辦系統(tǒng)中極其重要的一環(huán)，是政府和軍方管控武器裝備采辦風(fēng)險(xiǎn)、把握研制進(jìn)度、驗(yàn)證使用效能的主要手段。COTS 若要在裝備上投入使用，則試驗(yàn)鑒定必不可少。美國(guó)國(guó)防采辦大學(xué)發(fā)布的《國(guó)防采辦指南》第8 章中對(duì)COTS的試驗(yàn)鑒定工作進(jìn)行了明確闡述，“裝備上采用的COTS 仍然需要經(jīng)過鑒定以評(píng)估其性能，其過程可能不需要過多試驗(yàn)，但是需要確保該產(chǎn)品能夠滿足其宣稱的功能，在成熟度、集成性和互操作性等方面具備條件”。

由于航天裝備所處的空間環(huán)境對(duì)產(chǎn)品提出較苛刻的環(huán)境適應(yīng)性要求，產(chǎn)品在地面開展試驗(yàn)難度較大，對(duì)于COTS 開展試驗(yàn)鑒定工作也同樣面臨著巨大的挑戰(zhàn)。美國(guó)作為世界公認(rèn)的航天強(qiáng)國(guó)，已于多年前率先在航天裝備上使用COTS，經(jīng)過多年發(fā)展形成了一套成熟完整的采辦程序，積累了大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本文對(duì)美軍航天裝備COTS 采辦程序中的試驗(yàn)鑒定環(huán)節(jié)開展研究分析，梳理總結(jié)值得借鑒的經(jīng)驗(yàn)做法，旨在為我國(guó)航天裝備中的COTS 應(yīng)用提供有效參考。

1 COTS 的來源與發(fā)展

1.1 COTS 的概念內(nèi)涵

COTS 是指經(jīng)過更新迭代、在商用市場(chǎng)出售和使用，或通過政府合同獲得的非研發(fā)項(xiàng)目（NDI）。COTS首次作為軍用產(chǎn)品替換方案可追溯到1994 年，時(shí)任美國(guó)國(guó)防部長(zhǎng)威廉·佩里在指令中提出可將COTS 投入到軍事應(yīng)用中，但不包含航天裝備。在COTS 成功應(yīng)用于軍事裝備十幾年之后，其在航天裝備上的使用才成為現(xiàn)實(shí)。根據(jù)國(guó)外相關(guān)報(bào)道，美國(guó)國(guó)防后勤局（DLA）認(rèn)證或軍事規(guī)范（MS）認(rèn)證的某類產(chǎn)品的技術(shù)性能要比預(yù)期用于下一代航天裝備及相關(guān)儀器的最先進(jìn)、最高性能產(chǎn)品落后數(shù)代，間接推進(jìn)了COTS 在航天裝備中的使用進(jìn)程。

1.2 COTS 的所屬類別

COTS 屬于NDI 的一個(gè)子集（參見圖1），NDI是出于政府目的、但不限于特定工程的任何項(xiàng)目，可以由聯(lián)邦機(jī)構(gòu)、國(guó)家或州政府，以及與美國(guó)政府簽署了國(guó)防戰(zhàn)略協(xié)議的其他政府等任何形式主導(dǎo)。

圖1 非研發(fā)項(xiàng)目的分類Fig. 1 Classification of NDIs

2 COTS 試驗(yàn)鑒定情況分析

試驗(yàn)鑒定是管理者提出合理采辦決策的重要依據(jù)，對(duì)于裝備作戰(zhàn)效能的充分發(fā)揮具有重要意義。將COTS 作為裝備組成的一部分時(shí)，有必要對(duì)其開展試驗(yàn)鑒定。對(duì)于美軍航天裝備COTS 試驗(yàn)鑒定，可從其涉及的橫向范圍、縱向深度以及存在問題3 個(gè)維度進(jìn)行闡述分析，其中：橫向范圍是指需要美軍組織開展試驗(yàn)鑒定的COTS 類別；縱向深度是指美軍針對(duì)COTS 組織開展試驗(yàn)鑒定的程度；存在問題是指美軍針對(duì)COTS 組織開展試驗(yàn)鑒定過程中遇到的難題與挑戰(zhàn)。

2.1 COTS 試驗(yàn)鑒定的橫向范圍

COTS 替代軍用產(chǎn)品的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是可通過省略采辦系統(tǒng)中的研發(fā)階段和后續(xù)研制試驗(yàn)鑒定階段來縮短交貨時(shí)間。一般來說，如果一個(gè)產(chǎn)品由操作水平相似的人員在設(shè)計(jì)環(huán)境中使用，并獲得了預(yù)期的性能，那么可以不進(jìn)行鑒定試驗(yàn)；但如果使用條件不同于開發(fā)商的設(shè)計(jì)環(huán)境，則需開展鑒定試驗(yàn)。此外，應(yīng)強(qiáng)調(diào)預(yù)選測(cè)試，以盡量減少技術(shù)、操作和支持風(fēng)險(xiǎn)。雖然美軍更追求的是“無(wú)須試驗(yàn)”，但在COTS 確定之后，其所需開展的全部試驗(yàn)必須在由美國(guó)空軍裝備司令部系統(tǒng)的項(xiàng)目總監(jiān)批準(zhǔn)過的系統(tǒng)規(guī)范和試驗(yàn)鑒定主計(jì)劃中進(jìn)行說明或證明。理論上講，用于美軍航天裝備的COTS，如芯片、處理器、板卡、相機(jī)、收發(fā)機(jī)等硬件以及配套軟件均需開展試驗(yàn)鑒定。

如果某類COTS 能夠同時(shí)滿足下列4 條評(píng)估準(zhǔn)則，則無(wú)須開展試驗(yàn)鑒定。

1）該產(chǎn)品供應(yīng)商的測(cè)試結(jié)果可獲取和驗(yàn)證；

2）該產(chǎn)品其他用戶渠道的使用或故障數(shù)據(jù)可獲取；

3）該產(chǎn)品供應(yīng)商的測(cè)試可參與；

4）該產(chǎn)品在獨(dú)立的測(cè)試機(jī)構(gòu)開展的試驗(yàn)鑒定結(jié)果可獲取。

2.2 COTS 試驗(yàn)鑒定的縱向深度

為滿足特定使用環(huán)境需求，COTS 試驗(yàn)鑒定的實(shí)施也有很多約束。下面對(duì)美軍針對(duì)不同使用環(huán)境下的航天裝備COTS 開展試驗(yàn)鑒定工作的縱向深度進(jìn)行簡(jiǎn)單梳理。

1）對(duì)于在與商用相同或相似環(huán)境下應(yīng)用的獨(dú)立COTS，不需要進(jìn)行試驗(yàn)鑒定。如果對(duì)此有任何懷疑，應(yīng)在篩選前獲取并鑒定1 個(gè)試樣。在交付合格的批量產(chǎn)品后，出現(xiàn)的任何缺陷均涵蓋在供應(yīng)商的商業(yè)保險(xiǎn)范圍內(nèi)。

2）對(duì)于在與商用不同（軍事）環(huán)境下應(yīng)用的獨(dú)立COTS，需要在篩選之前完成軍事環(huán)境下的試驗(yàn)鑒定，試驗(yàn)深度通常涉及質(zhì)量方面的研制試驗(yàn)鑒定和初始作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定。

① 研制試驗(yàn)鑒定。美軍認(rèn)為研制試驗(yàn)僅需面向系統(tǒng)級(jí)，COTS 組件級(jí)及以下無(wú)須開展研制試驗(yàn)。對(duì)于選用的COTS 不滿足期望的性能指標(biāo)的情況，最好的解決方式就是改用其他的COTS 或開展非COTS 設(shè)計(jì)工作。

② 初始作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定。美軍認(rèn)為COTS 的選擇并不代表沒有開展作戰(zhàn)試驗(yàn)的必要。如果裝備負(fù)責(zé)人能夠展示出有效的市場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)表明所選COTS 的預(yù)選質(zhì)量試驗(yàn)?zāi)軡M足作戰(zhàn)試驗(yàn)需求，作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定組織管理部門可以限制或取消作戰(zhàn)試驗(yàn)；這些數(shù)據(jù)需要以文件形式記錄下來，且作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定組織管理部門必須參加COTS 的預(yù)選質(zhì)量試驗(yàn)。

3）對(duì)于應(yīng)用于較大系統(tǒng)的COTS，需要在篩選之前對(duì)試驗(yàn)樣品開展適用性試驗(yàn)，并將其組裝到系統(tǒng)中。此后需完成兩部分工作：其一是以完整的系統(tǒng)為對(duì)象開展預(yù)生產(chǎn)試驗(yàn)，例如保障性鑒定；其二是在系統(tǒng)級(jí)開展用戶試驗(yàn)，例如后續(xù)作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定。

① 保障性鑒定。為確保完整系統(tǒng)的性能，要求針對(duì)COTS 開展的鑒定試驗(yàn)至少包括可靠性試驗(yàn)、維修性試驗(yàn)、能源使用試驗(yàn)、人為因素工程試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量和安全性分析。

② 后續(xù)作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定。通常是指COTS 首次配套于裝備后開展的作戰(zhàn)試驗(yàn)，旨在驗(yàn)證并完善后勤保障策略，幫助用戶和技術(shù)支持人員改進(jìn)服務(wù)結(jié)構(gòu)。針對(duì)產(chǎn)品軟硬件的升級(jí)或版本修訂等情況，將可能需要額外的兼容性試驗(yàn)來進(jìn)行驗(yàn)證。

2.3 COTS 試驗(yàn)鑒定存在的問題

盡管直接采購(gòu)COTS 能夠在理論上節(jié)省研發(fā)時(shí)間與成本，但有些情況仍需要被考慮：

1）如果供應(yīng)商不提供任何信息，軍方如何對(duì)COTS 開展試驗(yàn)鑒定。毫無(wú)疑問，直接采購(gòu)COTS要比研發(fā)相同性能的產(chǎn)品要快得多，但有可能無(wú)法得到產(chǎn)品完整的數(shù)據(jù)包/技術(shù)手冊(cè)。如果采購(gòu)的不是“插拔類”產(chǎn)品，那么采辦經(jīng)理可能需要斥巨資驗(yàn)證產(chǎn)品數(shù)據(jù)包后才能使產(chǎn)品正常使用。

2）供應(yīng)商可能不支持產(chǎn)品的多次版本修正更新，采辦經(jīng)理將面臨著不得不持續(xù)購(gòu)買升級(jí)產(chǎn)品并且重新開展試驗(yàn)的情況，同時(shí)裝備配置也隨之存在著未知的不穩(wěn)定因素。

為了避免上述不利情況的發(fā)生，美軍會(huì)在采購(gòu)COTS 前對(duì)產(chǎn)品配套手冊(cè)涵蓋的內(nèi)容進(jìn)行評(píng)估，表1 摘自美軍航天裝備COTS 手冊(cè)評(píng)估清單。美軍會(huì)按照關(guān)注的重點(diǎn)順序?qū)OTS 的可靠性、維修性、安全性、重大問題處理等情況以及產(chǎn)品尺寸信息進(jìn)行逐條確認(rèn)，同時(shí)會(huì)對(duì)COTS 手冊(cè)本身的可理解性、易讀性、版本迭代等情況進(jìn)行分析，在綜合考量關(guān)注的全部指標(biāo)后，最終根據(jù)實(shí)際情況做出“接受”“不接受”“可接受，需要補(bǔ)充數(shù)據(jù)”的結(jié)論，此結(jié)論將作為是否采購(gòu)該COTS 的重要參考依據(jù)。

表1 摘自美軍航天裝備COTS 手冊(cè)評(píng)估清單的樣例Table 1 Excerpt from the evaluation checklist of COTS manual for USSF space equipment

3 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)美軍航天裝備COTS 試驗(yàn)鑒定工作相關(guān)的橫向范圍與縱向深度進(jìn)行歸納梳理，結(jié)合對(duì)存在問題的綜合分析，不難發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品供應(yīng)商的某些做法與策略對(duì)于美軍裝備研發(fā)、維修、局部升級(jí)等影響顯著。為了最大程度地提高產(chǎn)品在滿足采辦項(xiàng)目需求方面的效率，美軍提出的許多要求可能不得不進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)供應(yīng)商對(duì)COTS 的預(yù)期用途和供應(yīng)商的商業(yè)行徑。

美軍航天裝備COTS 試驗(yàn)鑒定工作對(duì)我國(guó)開展航天貨架產(chǎn)品試驗(yàn)鑒定工作具有重要借鑒價(jià)值，筆者認(rèn)為可從以下方面布局實(shí)施：

1）提升高度——?jiǎng)澐秶?，明確需開展試驗(yàn)鑒定的COTS 對(duì)象。成立專門負(fù)責(zé)航天COTS 工作的組織機(jī)構(gòu)，盡量包括產(chǎn)品研制及評(píng)估等領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員，基于試驗(yàn)鑒定的相關(guān)要求研究制定COTS 的評(píng)估準(zhǔn)則，確保在采購(gòu)產(chǎn)品之前，能夠?qū)υ摦a(chǎn)品的缺陷與風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面徹底的分析與了解，對(duì)該產(chǎn)品是否需要開展試驗(yàn)鑒定工作做出評(píng)判。

2）正視難度——摸重點(diǎn)，明確航天COTS 試驗(yàn)鑒定的必要活動(dòng)。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人需要在項(xiàng)目啟動(dòng)時(shí)即對(duì)COTS 的使用進(jìn)行策劃，并在項(xiàng)目文件中進(jìn)行說明；根據(jù)選定的貨架產(chǎn)品規(guī)劃相應(yīng)的試驗(yàn)鑒定活動(dòng)，盡早安排COTS 參與系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)，不回避實(shí)施過程中存在的困難，以便盡早發(fā)現(xiàn)問題，實(shí)現(xiàn)問題歸零。

3）端正態(tài)度——抓務(wù)實(shí)，助推航天COTS 試驗(yàn)鑒定的穩(wěn)步落地。項(xiàng)目試驗(yàn)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)COTS 試驗(yàn)鑒定的重視程度，結(jié)合我國(guó)航天實(shí)際工作，積極探尋COTS 試驗(yàn)鑒定實(shí)施與落地的方法，在保證航天裝備高質(zhì)量、高可靠性的前提下，充分發(fā)揮COTS 節(jié)省時(shí)間、節(jié)約成本的巨大優(yōu)勢(shì)。