國防基礎(chǔ)研究管理模式探索與實踐

黃育秋，康磊晶，唐 瓊，姚 娟

（1. 中國運載火箭技術(shù)研究院，北京，100076；2. 中國航天系統(tǒng)科學與工程研究院，北京，100048）

0 引 言

國防基礎(chǔ)研究屬于應用基礎(chǔ)研究，是運用基礎(chǔ)科學理論，進行的探索新思想、新概念、新原理、新方法、新材料與新工藝等的科學研究活動，為解決國防領(lǐng)域預研、研制、生產(chǎn)、使用、維護等全壽命周期過程中產(chǎn)生的共性問題提供理論依據(jù)和基本知識。國防基礎(chǔ)研究是國家基礎(chǔ)研究的重要組成部分，隨著世界國防科技競爭進一步向原始創(chuàng)新前移，基礎(chǔ)研究在國防領(lǐng)域原始創(chuàng)新中的地位日益重要，加強國防基礎(chǔ)研究，提升原始創(chuàng)新能力，是新時期贏得國防技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，支撐航天產(chǎn)品跨越發(fā)展的重要途徑[1]。

在世界科技軍事革命發(fā)展的推動下，科研管理模式發(fā)生了新變化，跨學科跨組織協(xié)同攻關(guān)，非線性交互創(chuàng)新，全要素、全過程、全數(shù)據(jù)精益管理等科研管理模式不斷涌現(xiàn)，大幅提升了科研和創(chuàng)新效能。本文調(diào)研分析了美國國防基礎(chǔ)研究科研管理模式，闡述了某國防基礎(chǔ)研究項目科研管理特點，總結(jié)了在該項目組織實施過程中的經(jīng)驗和做法，以期為國防科技管理機制創(chuàng)新提供有益借鑒。

1 美國國防基礎(chǔ)研究管理模式

美國將基礎(chǔ)研究視為國防技術(shù)儲備的源泉和國防科技創(chuàng)新發(fā)展的重要組成部分，國防基礎(chǔ)研究經(jīng)費投入每年超過25億美元，在研究的廣度（涉及學科領(lǐng)域范圍廣泛）和深度上（單一學科取得成果為國際領(lǐng)先水平）保持世界第一。經(jīng)過多年長期穩(wěn)定支持與發(fā)展，美國形成了成熟有效的國防基礎(chǔ)研究科研管理模式，成為各國學術(shù)界和工業(yè)界的重點研究對象[2]。

1.1 高度重視戰(zhàn)略規(guī)劃制定

美國國防部早在1996年就制定了首個基礎(chǔ)研究計劃（Basic Research Plan，BRP），將其納入美國國防部頂層戰(zhàn)略——國防科學技術(shù)戰(zhàn)略，BRP旨在發(fā)展與戰(zhàn)爭有關(guān)領(lǐng)域的新知識；避免技術(shù)突襲；給對手造成技術(shù)突襲；維持一批利用新知識尋求新作戰(zhàn)能力的科學家與工程師隊伍；培養(yǎng)在國家安全至關(guān)重要領(lǐng)域工作的下一代科學家與工程師[3]。BRP從戰(zhàn)略層面明確了美國國防基礎(chǔ)研究的重點領(lǐng)域、項目和任務，每兩年更新一次，已延續(xù)至今，主要由國防研究科學（Defense Research Sciences，DRS）、內(nèi)部實驗室獨立研究（In-house Laboratory Independent Research，ILIR）和大學研究創(chuàng)新（University Research Initiative，URI）等3類計劃組成，并將競爭擇優(yōu)作為獲取高水平研究成果的重要手段[4]。

1.2 積極資助大學開展國防基礎(chǔ)研究

大學是美國國防基礎(chǔ)研究的中堅力量，美國國防部約60%的基礎(chǔ)研究項目和55%的基礎(chǔ)研究經(jīng)費用于資助大學開展國防基礎(chǔ)研究，全美超過200所研究型大學與美國防部有合同關(guān)系，占研究型大學的半數(shù)以上。為加強對國防基礎(chǔ)研究工作的指導，提高大學從事基礎(chǔ)研究的積極性，美國防部針對URI計劃，還細化出臺了一系列子計劃，包括多學科大學研究倡議（Multidisciplinary University Research Initiative，MURI）等計劃[5]，從項目資助、計劃經(jīng)費、科研設施、人才培養(yǎng)、獎勵激勵等多個層面，全方位保障大學開展基礎(chǔ)研究工作，有力提升了國防基礎(chǔ)研究質(zhì)量，促進了高校內(nèi)部跨學科以及高校間的項目研究與合作，培養(yǎng)了國防重要學科領(lǐng)域的年輕科學家和工程師，為國防基礎(chǔ)研究儲備了豐富的人才資源。

1.3 充分發(fā)揮國家實驗室基礎(chǔ)研究力量

美國國防部和能源部擁有一大批世界知名的國家實驗室。美國軍方將這些國家實驗室作為國防基礎(chǔ)研究的戰(zhàn)略力量和重要基地。國家實驗室在ILIR等計劃支持下，承擔全美約10%的國防基礎(chǔ)研究任務，涌現(xiàn)出眾多世界級的科技成果與頂尖人才。如美國能源部下轄的橡樹嶺等15個國家實驗室，主要從事核物理、高能物理、加速器科學等核領(lǐng)域基礎(chǔ)研究工作。

國家實驗室以創(chuàng)新中心、研究類分包合同、合作研究開發(fā)協(xié)議（Cooperative Research and Development Agreements，CRADAs）、戰(zhàn)略伙伴關(guān)系項目（Strategic Partnership Projects，SPPs）以及技術(shù)商業(yè)化協(xié)議（Agreement for Commercializing Technology，ACT）等多種合作機制，與大學、企業(yè)以及其他國家實驗室合作，開展協(xié)同研究[6]。在科研管理上，注重多學科交叉融合，聯(lián)合開展大科學研究項目，取得重大原創(chuàng)成果；注重匯聚相關(guān)領(lǐng)域的最新學術(shù)思想，提倡研究項目和概念的多樣化，促進實驗室長遠發(fā)展；注重建立完備的基礎(chǔ)研究評估體系和專家評審機制，設立科學指導委員會，共商科研發(fā)展方向，保證研究質(zhì)量；注重技術(shù)轉(zhuǎn)讓，通過專利許可、簽訂CRADAs、構(gòu)建聯(lián)合體等方式，開展基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化[7]。

1.4 軍工企業(yè)自身發(fā)展需求促進基礎(chǔ)研究

美軍工企業(yè)重視對軍事需求做出超前預判，前瞻部署并且長期支持相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究，儲備裝備發(fā)展必需的知識和理論，帶動技術(shù)突破，以保持軍事技術(shù)領(lǐng)先地位和裝備競爭優(yōu)勢。美國軍方支持軍工企業(yè)開展獨立研究活動，認為獨立研究活動能夠更好地結(jié)合裝備未來發(fā)展和企業(yè)自身技術(shù)發(fā)展需求，更具時效性，同時制定了先期投入補償辦法，軍工企業(yè)可以通過日后獲得國防合同收回前期投入成本[3]。

美國軍工企業(yè)的基礎(chǔ)研究有明確的應用導向，重點填補高校和國家實驗室承擔的基礎(chǔ)研究與裝備技術(shù)開發(fā)之間的知識空白，這類研究屬于典型的應用基礎(chǔ)研究或者早期應用研究[8]。美國軍工企業(yè)開展基礎(chǔ)研究主要有兩種途徑：一是與國防部、能源部等聯(lián)邦政府部門簽訂合同，承擔以DRS計劃、國防企業(yè)科學計劃（Defense Enterprise Science Initiative，DESI）等為代表的科研項目；二是根據(jù)自身需求，先期開展獨立基礎(chǔ)研究項目。美國大型軍工企業(yè)在總部層面均設有龐大的研究中心或者研究院，如洛克希德·馬丁公司擁有創(chuàng)新中心、臭鼬工廠、先進技術(shù)中心等多個研發(fā)機構(gòu)，匯聚了眾多高端研究人才，負責基礎(chǔ)研究、核心技術(shù)攻關(guān)和高難度拳頭產(chǎn)品設計，從事的研究工作具有長期性、先進性和戰(zhàn)略性。美國軍工企業(yè)還與高校、國家實驗室、相關(guān)研究機構(gòu)建立了分工合作、優(yōu)勢互補、面向不同研究領(lǐng)域、研究任務的各類協(xié)同研發(fā)平臺，有效提升了基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)和裝備系統(tǒng)的研發(fā)能力[8,9]。

1.5 積極推行群智創(chuàng)新組織管理模式

近年來，美國國防部還在積極探索實踐新的科技創(chuàng)新組織管理模式，提出了跨越組織邊界、多學科交叉融合、基于互聯(lián)網(wǎng)形式的開放、共享、競爭、協(xié)同的群智創(chuàng)新模式，通過在國防部、研究型大學和高科技企業(yè)間建立全新聯(lián)盟，實現(xiàn)強強聯(lián)合與成果轉(zhuǎn)化，加速解決國家安全重大問題，獲得最佳解決方案。

2016年，美國國防部設立國家安全技術(shù)加速器（National Security Technology Accelerator，NSTXL， MD5）項目，是群智創(chuàng)新模式的典型代表。MD5開發(fā)了網(wǎng)絡化平臺工具，打破了美國國防部內(nèi)部需求與外部創(chuàng)新資源之間的壁壘，促進國防部與研究型大學、高科技企業(yè)之間建立合作伙伴關(guān)系。2019年，美國國防部將MD5更名為國家安全創(chuàng)新網(wǎng)絡（National Security Innovation Network，NSIN），通過匯聚創(chuàng)新力量、激發(fā)創(chuàng)新思想、促進知識共享，持續(xù)推動國防部向交互式、網(wǎng)絡化和更加開放的思維模式轉(zhuǎn)變，形成覆蓋全美的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)[10]。

2 基礎(chǔ)研究項目群科研管理特點

基礎(chǔ)研究項目群（簡稱項目群），以國防科技戰(zhàn)略需求為牽引，圍繞航天產(chǎn)品性能提升，致力于攻克航天產(chǎn)品“卡脖子”瓶頸短板背后的基礎(chǔ)科學問題，通過理念和技術(shù)創(chuàng)新，促進研發(fā)模式轉(zhuǎn)變。項目群的科研管理具有以下特點：

a）系統(tǒng)工程與基礎(chǔ)研究有機融合。

項目群既不是型號的系統(tǒng)工程，也不是關(guān)鍵技術(shù)簇的預研攻關(guān)，而是基礎(chǔ)研究的系統(tǒng)工程。項目群的研究架構(gòu)為“項目群-項目-課題-專題”，既層層分解相對獨立，又在縱向與橫向上有一定的關(guān)聯(lián)性，在管理上不能簡單套用總體與分系統(tǒng)強耦合的管理模式，既要加強頂層設計和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，又要遵循基礎(chǔ)研究規(guī)律，是系統(tǒng)工程理念在應用基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的再實踐。

b）突出問題導向。

項目群基礎(chǔ)研究的邏輯起點是能夠找準當前型號“卡脖子”瓶頸短板的真問題，這是基礎(chǔ)研究是否具有重要戰(zhàn)略意義、能否取得重要成果的前提。通過攻克基礎(chǔ)科學問題，解決瓶頸短板，大幅提升航天產(chǎn)品性能水平。

c）注重原始創(chuàng)新。

項目群要注重原始創(chuàng)新、基于科學的創(chuàng)新，努力實現(xiàn)“從0到1”的突破，而不是延長線式的創(chuàng)新，為航天產(chǎn)品發(fā)展提供理論和方法，實現(xiàn)基礎(chǔ)研究對科技創(chuàng)新的源頭供給和引領(lǐng)作用。

d）注重開放融合。

項目群基礎(chǔ)研究要充分發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，跨越組織邊界，通過產(chǎn)學研用深度融合，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置和創(chuàng)新力量互補，聯(lián)合開展長周期、跨學科、大協(xié)同的應用基礎(chǔ)研究，合力解決重要基礎(chǔ)科學問題和瓶頸短板技術(shù)，努力取得更多更大的原創(chuàng)成果。

e）強化數(shù)字驅(qū)動。

項目群的基礎(chǔ)研究定位和特點，決定了其研究成果以新概念、新方法、新軟件、新技術(shù)等為主，通過采用數(shù)字化手段，實現(xiàn)數(shù)據(jù)積累和知識儲備，推動成果共享、知識復用，提升航天產(chǎn)品研發(fā)能力。

3 基礎(chǔ)研究項目群管理模式探索與實踐

項目群團隊運用系統(tǒng)思維，構(gòu)建了適用于項目群的管理體系，突出問題導向、精心設計指南布局、秉持開放融合理念等，從組織形式、管理機制等方面，積極探索項目群管理新模式，實現(xiàn)了對各類知識創(chuàng)造、創(chuàng)新主體的資源整合和有機協(xié)同，為確保項目群總目標實現(xiàn)奠定了堅實基礎(chǔ)。

3.1 堅持系統(tǒng)思維構(gòu)建管理體系

瞄準全要素、全過程、全數(shù)據(jù)精益管理目標，從基本要素、創(chuàng)新機制、基礎(chǔ)保障等3個方面入手，系統(tǒng)構(gòu)建了科學規(guī)范的項目群管理體系（見圖1），統(tǒng)籌設計了各項管理要素，關(guān)注要素間的協(xié)調(diào)匹配性，確保要素間按流程前后銜接、左右聯(lián)動。制定實施了《基礎(chǔ)研究項目群管理實施細則》，內(nèi)容涵蓋指南編制、專題立項、計劃管理、合同管理、質(zhì)量管理、檢查評估、節(jié)點考核、結(jié)題驗收、成果轉(zhuǎn)化等20余個要素，指導項目群各項工作規(guī)范有序開展，有效提升了項目管理的效率效益。

圖1 基礎(chǔ)研究項目群管理體系 Fig.1 Management System of Basic Research Project Group

3.2 突出問題導向?qū)崿F(xiàn)原始創(chuàng)新

項目群基礎(chǔ)研究的出發(fā)點，一方面是為實現(xiàn)航天產(chǎn)品跨越發(fā)展而亟待解決的重要基礎(chǔ)科學問題，另一方面又要聚焦先進理念方法，構(gòu)建優(yōu)化完備的航天產(chǎn)品研發(fā)體系，必須始終堅持問題導向，努力實現(xiàn)原始創(chuàng)新：

a）系統(tǒng)辨識基礎(chǔ)科學問題。

圍繞型號“卡脖子”的真問題，彌補與世界先進航天產(chǎn)品的短板差距，以及支撐航天產(chǎn)品未來跨代發(fā)展等3個方面的需求，借鑒故障樹分析（Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA）方法，從基礎(chǔ)機理入手，系統(tǒng)梳理項目群的基礎(chǔ)科學問題，召開十余次型號對接會、院士專家座談會、專家委員會評審會，經(jīng)過多輪迭代完善，準確辨識、科學凝煉出百余項基礎(chǔ)科學問題。

b）聚焦核心基礎(chǔ)科學問題。

依據(jù)型號需求的緊迫程度、設計理念的先進性、對彌補短板差距的貢獻度、實現(xiàn)跨越引領(lǐng)的可能性等 4個評價標準，從百余項基礎(chǔ)科學問題中，遴選出20項核心基礎(chǔ)科學問題，列為項目群重點攻關(guān)對象，確保定位精準、重點突出。

c）積極探索先進理念方法。

密切關(guān)注基礎(chǔ)前沿突破，開展人工智能、軟件工程、新材料等相關(guān)領(lǐng)域地平線掃描，同時基于新的科研范式，開展基礎(chǔ)科學問題研究，探索并創(chuàng)造更多具有原創(chuàng)特點的新知識、新理論、新方法、新技術(shù)和新工具，持續(xù)增強知識積累和儲備，不斷提升基礎(chǔ)研究專業(yè)能力，支撐國防科技創(chuàng)新發(fā)展。

3.3 精心設計指南布局研究任務

項目群指南是引導科研單位申請專題研究項目的指導性文件，為從源頭上保證項目群研究任務全面完成、總目標如期實現(xiàn)，加強指南編制方案頂層策劃，精心設計各類指南至關(guān)重要：

a）錨定目標梯次發(fā)布。

根據(jù)項目群總目標、核心指標、研究階段劃分、研究進展情況，分批次發(fā)布指南，明確各批次指南發(fā)布重點，注重各批次指南之間的銜接關(guān)系；及時研判形勢任務變化和技術(shù)發(fā)展態(tài)勢，動態(tài)調(diào)整研究內(nèi)容，優(yōu)化技術(shù)指標，從而形成梯次發(fā)布、相互銜接、迭代發(fā)展的項目群指南體系。

b）堅持創(chuàng)新回歸基礎(chǔ)。

圍繞項目群相關(guān)研究領(lǐng)域，廣泛調(diào)研中國優(yōu)勢高校、中科院等科研機構(gòu)，對接基礎(chǔ)研究院士、專家團隊，征集指南選題建議，注重“專精特優(yōu)”單位發(fā)現(xiàn)，積極吸納新概念、新思想、新理論、新方法和新工具。

c）把握特點分類編制。

項目群指南按定向、有限公開、公開等3種形式編制發(fā)布，涉及項目群核心內(nèi)容的選題，確定為定向類指南，面向承研單位發(fā)布；與項目群有一定關(guān)聯(lián)的共性基礎(chǔ)內(nèi)容的選題，確定為有限公開類指南，面向國內(nèi)優(yōu)勢單位發(fā)布；與項目群核心內(nèi)容無直接關(guān)聯(lián)的共性基礎(chǔ)理論、方法的選題，確定為公開類指南，面向全國所有具備研究基礎(chǔ)能力的單位發(fā)布。

d）縱向貫通橫向到邊。

項目內(nèi)各課題的指南在研究目標、研究內(nèi)容和技術(shù)指標上，要關(guān)注目標的可達性、內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性、指標的一致性，做到縱向貫通；各項目之間的指南在結(jié)構(gòu)、氣動、載荷、環(huán)境、數(shù)字化、標準規(guī)范等共性專業(yè)上，要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，相互支撐，避免重復研究，做到橫向到邊。

3.4 秉持開放融合理念發(fā)揮舉國體制優(yōu)勢

高等院校和研究機構(gòu)在基礎(chǔ)研究、前沿探索、交叉融合、科研設施、人才培養(yǎng)等方面擁有雄厚的科研實力和教育資源。項目群涉及大量基礎(chǔ)理論研究工作，項目團隊秉持“開門搞科研”，充分發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，探索建立開放融合、協(xié)同創(chuàng)新的良好機制，構(gòu)建全國大協(xié)作攻關(guān)格局。

a）提高指南開放度。

積極調(diào)動各方力量，促進開放競爭，針對各批次發(fā)布指南，明確有限公開和公開類指南條目數(shù)量和經(jīng)費數(shù)額占比本批次發(fā)布指南總條目數(shù)和總經(jīng)費比例要求；定向類指南在專題立項后不得簽訂大額外協(xié)合同，將共性基礎(chǔ)理論、方法和技術(shù)等內(nèi)容形成有限公開或公開類指南對外發(fā)布；不得“回流”，指南擬制的課題承研單位不得參與本課題下有限公開、公開類指南競爭，也不得作為外協(xié)單位承研相關(guān)任務。

b）組建基礎(chǔ)研究聯(lián)盟。

項目群圍繞總體設計、控制技術(shù)等研究方向，形成基礎(chǔ)研究聯(lián)盟布局，聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域優(yōu)勢高校、科研機構(gòu)等單位中在基礎(chǔ)理論方面有深厚底蘊的研究團隊，組建概率設計、控制技術(shù)等若干研究聯(lián)盟，形成高水平的基礎(chǔ)研究“國家隊”。加強研究聯(lián)盟運行機制建設，形成項目共研、人才共育、成果共享的協(xié)同創(chuàng)新合作模式。聯(lián)盟成員協(xié)同開展基礎(chǔ)研究和技術(shù)攻關(guān)，努力取得更多更大的原創(chuàng)成果。

c）成立創(chuàng)新特區(qū)。

項目群聚焦關(guān)鍵基礎(chǔ)研究和技術(shù)攻關(guān)任務，在軍工集團的承研單位之間，成立跨法人單位的創(chuàng)新特區(qū)，通過實施課題首席主導、揭榜掛帥、協(xié)同攻關(guān)、人員動態(tài)進出、薪酬激勵與人才成長等機制，著力打造航天先進研發(fā)模式示范區(qū)。針對薪酬激勵，規(guī)定了進駐特區(qū)內(nèi)團隊負責人與核心骨干、專職人員、兼職人員等3類人員的績效工資按比例上浮。通過組建運行創(chuàng)新特區(qū)，激發(fā)創(chuàng)新活力，培養(yǎng)基礎(chǔ)研究人才，營造扎根基礎(chǔ)、潛心研究、久久為功的基礎(chǔ)研究氛圍。

3.5 把握數(shù)字驅(qū)動特點推動項目群數(shù)字化建設

項目群注重基礎(chǔ)研究與數(shù)字化工作的有機融合，在組織上，設立數(shù)字化副技術(shù)首席，各項目設立數(shù)字化專員，配強數(shù)字化隊伍；在技術(shù)與管理上，以數(shù)據(jù)和模型為驅(qū)動，構(gòu)建多領(lǐng)域、多專業(yè)的跨域協(xié)同數(shù)字化設計驗證平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)積累、成果固化、知識共享與轉(zhuǎn)化應用，重塑航天產(chǎn)品研發(fā)體系。

a）注重統(tǒng)籌發(fā)展。

項目群制定數(shù)字化總體實施方案、數(shù)字化大綱和數(shù)字化標準規(guī)范體系，開發(fā)統(tǒng)一建模語言、仿真引擎和數(shù)字化設計驗證平臺，實現(xiàn)整個項目群協(xié)同設計、聯(lián)合仿真與虛實融合驗證。

b）注重成果的數(shù)字固化。

從源頭抓數(shù)字化工作，項目群在指南論證編制過程中，強化研究成果的數(shù)字化導向；加強成果的數(shù)字化表征，將新理念、新方法、新算法等研究成果固化為模型、軟件、平臺和數(shù)據(jù)，構(gòu)建模型庫和數(shù)據(jù)庫，從根本上解決研發(fā)手段落后、周期長等問題，實現(xiàn)航天產(chǎn)品數(shù)字域的快速迭代研發(fā)，持續(xù)提升航天產(chǎn)品研發(fā)與創(chuàng)新活動的質(zhì)量和效能。

c）注重成果轉(zhuǎn)化。

加強項目驗收的成果管理，將研究報告、標準規(guī)范、模型/軟件、試驗等各類成果統(tǒng)一納入數(shù)字化設計驗證平臺，按組織、項目、專業(yè)、成果類型等多個維度開展數(shù)據(jù)加工整理，形成高質(zhì)量的知識資產(chǎn)，實現(xiàn)信息集成、知識共享、成果復用及轉(zhuǎn)化應用。

4 結(jié)束語

國防基礎(chǔ)研究具有前瞻性、戰(zhàn)略性、長期性、創(chuàng)新性等特點，關(guān)乎航天產(chǎn)品源頭創(chuàng)新能力和性能水平提升，對國防科技發(fā)展具有巨大的推動作用。本文闡述了項目群的5個管理特點，并從構(gòu)建管理體系、梳理科學問題、精心設計指南、加強協(xié)同攻關(guān)、推進管理數(shù)字化等5個方面，總結(jié)了項目群管理模式的實踐成果，為國防科技管理機制創(chuàng)新提供有益借鑒。