環(huán)境監(jiān)管論文：全艦系統(tǒng)環(huán)境項(xiàng)目監(jiān)管探討范文

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作者：李明唐亮王允峰董曉明單位：武漢市74223信箱中國艦船研究設(shè)計(jì)中心

TSCE項(xiàng)目管理原則

雷聲公司DDG－1000項(xiàng)目經(jīng)理MikeHoeffle表示：“本質(zhì)上，你可以把TSCE想象成一臺(tái)個(gè)人電腦，把傳感器和武器看作是打印機(jī)、終端設(shè)備以及其他的一些外圍設(shè)備。新的組件可以實(shí)現(xiàn)“即插即用”，就像插入U(xiǎn)SB口一樣，無需花費(fèi)太多的時(shí)間，也無需復(fù)雜的集成過程。”TSCE的這些特點(diǎn)和功能正是其軟件開發(fā)艱難和充滿挑戰(zhàn)的原因，為了實(shí)現(xiàn)這一挑戰(zhàn)，雷聲公司在開發(fā)的過程中，遵循以下三條核心原則［2］：

1嚴(yán)格遵守建立完善的軟件開發(fā)制度

自上世紀(jì)八十年代中期，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)軟件工程學(xué)會(huì)（SEI）創(chuàng)造了“能力成熟度模型（CMM）”，該模型在政府開發(fā)的軟件工程項(xiàng)目中被廣泛應(yīng)用。它給防務(wù)組織提供了一個(gè)評(píng)估和描述軟件開發(fā)商能力的標(biāo)桿，衡量其在限定的時(shí)間和預(yù)算之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求軟件的能力。該模型中將軟件實(shí)現(xiàn)能力定義為五個(gè)等級(jí)，分別為：1）初始級(jí)；2）可重復(fù)級(jí)；3）已定義級(jí)；4）已管理級(jí)；5）優(yōu)化級(jí)。絕大多數(shù)公司水平都僅為1～2級(jí)，只有像IBM這樣實(shí)力雄厚的企業(yè)才能達(dá)到3～4級(jí)的水平，可以達(dá)到5級(jí)的公司幾乎是沒有的。DDG－1000項(xiàng)目中明確要求，參加TSCE研發(fā)的軟件公司CMM至少不低于3級(jí)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，最終TSCE團(tuán)隊(duì)的平均CMM等級(jí)值達(dá)到3．7，這在艦船領(lǐng)域現(xiàn)階段的系統(tǒng)開發(fā)中是十分罕見的。

2開放式體系結(jié)構(gòu)的使用

盡管在商業(yè)社會(huì)中保持長期合作的關(guān)系存在許多優(yōu)勢(shì)，但開放式體系結(jié)構(gòu)的獨(dú)有特征仍使其成為目前海軍裝備研制技術(shù)中的發(fā)展趨勢(shì)。因?yàn)檫@種方法可以使軟硬件組件隨時(shí)簡單地添加到整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中。艦上系統(tǒng)包括大量的組件設(shè)備，采用不同廠家的產(chǎn)品可使更多供貨商的產(chǎn)品可用，從而減低艦艇的設(shè)計(jì)建造費(fèi)用，同時(shí)提高集成系統(tǒng)之間的互操作。由于美國國防部決定不再為某個(gè)專項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)開發(fā)投資，但仍需解決快速技術(shù)升級(jí)的問題，因此，投資商用產(chǎn)品成為一種較好的解決辦法。這樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以很容易地修改和認(rèn)證。

3“國家隊(duì)”的組織形式

TSCE這種復(fù)雜的集成系統(tǒng)如果沒有一個(gè)優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)和管理辦法是不可能實(shí)現(xiàn)的，這些成員包括與海軍簽署長期協(xié)議和擔(dān)保的，以及臨時(shí)加入團(tuán)隊(duì)友情協(xié)助的。因此DDG－1000軟件開發(fā)策略的關(guān)鍵因素就是頂尖的系統(tǒng)集成商的廣泛聯(lián)合，包括：諾斯羅普•格魯曼、雷聲系統(tǒng)公司、洛克希德•馬丁以及波音公司。另外，海軍實(shí)驗(yàn)室在專業(yè)能力提升的同時(shí)，確保參與系統(tǒng)開發(fā)的全部團(tuán)隊(duì)成員都對(duì)DDG－1000的整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)保持徹底的公開透明。

TSCE研制階段劃分

美軍的艦船設(shè)計(jì)和建造流程分為：概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和建造（集成）、工程和后勤生命周期保障五個(gè)階段。如圖1所示，TSCE項(xiàng)目策劃從艦船設(shè)計(jì)第一、第二階段就開始了，而具體開發(fā)工作主要集中在第三、第四階段。TSCE采用“螺旋式”的發(fā)展模式，最初計(jì)劃是從2003年初到2005年末，完成DDG－1000技術(shù)設(shè)計(jì)，同時(shí)發(fā)行Re－lease1－Release3三個(gè)版本的TSCE軟件，提供TSCE基礎(chǔ)設(shè)施的基本服務(wù)，并初步實(shí)現(xiàn)對(duì)空防御功能、對(duì)陸和水下作戰(zhàn)功能。2005年到2011年底，完成DDG－1000的詳細(xì)設(shè)計(jì)和建造，同時(shí)繼續(xù)發(fā)行Release4、Release5、Release6和Spiral1，逐步集成艦上所有任務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)TSCE的全部功能。圖2主要為艦船設(shè)計(jì)第三、第四階段，TSCE軟件Release1到Release6，以及Spiral1的設(shè)計(jì)目標(biāo)、開發(fā)原則和進(jìn)度安排。

根據(jù)DDG－1000作戰(zhàn)任務(wù)需求，TSCE的應(yīng)用層被劃分為：指揮和控制、通信控制、傳感器與飛行器控制、武器控制、艦船平臺(tái)控制及后勤保障幾個(gè)分段設(shè)計(jì)，每個(gè)分段內(nèi)包括若干單元，如：武器控制分段包括：改進(jìn)型“海麻雀”導(dǎo)彈、“標(biāo)準(zhǔn)”導(dǎo)彈、先進(jìn)火炮等單元；傳感器控制分段包括：雙波段雷達(dá)、敵我識(shí)別、聲納組合等單元。在TSCE軟件單元的基礎(chǔ)上根據(jù)單元內(nèi)部具體功能的不同，進(jìn)一步劃分組件和模塊。即TSCE的軟件按照由小到大的粒度分為：模塊、組件、單元和分段四個(gè)層次，若干功能相關(guān)、緊耦合的模塊組成組件，幾個(gè)組件組成單元，相關(guān)單元再組合成分段，實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)任務(wù)需求中某方面功能。以Release5為例，包括16個(gè)單元、32個(gè)組件和126個(gè)模塊。TSCE軟件集成采取螺旋式推進(jìn)、逐步擴(kuò)展的方式，相關(guān)責(zé)任單位負(fù)責(zé)研制具體的模塊或組件，集成商從Release1到Release6逐漸集成各個(gè)模塊的功能，自底向上逐層集成，形成功能完整的單元和分段。如表1中所示，Release1階段只實(shí)現(xiàn)簡單的TSCE－I基礎(chǔ)服務(wù)。

Release2階段實(shí)現(xiàn)對(duì)空自防御的部分功能，同時(shí)擴(kuò)充TSCE－I，該階段的成果為雷聲公司2006年進(jìn)行SS－DS開放式系統(tǒng)升級(jí)奠定了基礎(chǔ)。Release3增加了對(duì)陸和水下作戰(zhàn)功能，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)作戰(zhàn)線程。從Release4開始TSCE軟件進(jìn)入了更加艱難的大規(guī)模集成階段，加強(qiáng)Re－lease2和Release3中的方面作戰(zhàn)能力，同時(shí)在原版本的基礎(chǔ)上增加了通信控制、平臺(tái)控制、傳感器與飛行器控制等部分軟件單元，而Release5和Release6階段主要是具體細(xì)化單元內(nèi)各組件和模塊的功能，增加決策評(píng)估、支援保障等軟件單元，最終實(shí)現(xiàn)完整的TSCE軟件功能。

TSCE任務(wù)分工情況

DDG－1000設(shè)計(jì)建造之初，制定了10項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，并以工程開發(fā)模型（EDM）的形式展開科研試驗(yàn)，每項(xiàng)EDM都有明確責(zé)任單位，其中TSCE工程研制由DDG－1000任務(wù)系統(tǒng)總承包商雷聲系統(tǒng)公司負(fù)責(zé)。同時(shí)，美國另一大防務(wù)巨頭洛克希德•馬丁公司，憑借其在“宙斯盾”系統(tǒng)和LCS艦載系統(tǒng)研制和集成的成功經(jīng)驗(yàn)，也被邀請(qǐng)加入到TSCE集成團(tuán)隊(duì)，并承擔(dān)了DDG－1000眾多關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)研制。

為了研制TSCE這項(xiàng)龐大的軟件工程，雷聲公司聯(lián)合了眾多實(shí)力雄厚的防務(wù)公司，同時(shí)也本著“同族最優(yōu)”的原則精選了多家擁有先進(jìn)技術(shù)的商業(yè)小型公司，最多時(shí)參與團(tuán)隊(duì)達(dá)到80幾個(gè)公司，上千名技術(shù)開發(fā)人員。

1997年，DD21項(xiàng)目論證之初，雷聲和洛•馬公司分別聯(lián)合英格爾斯造船廠和巴斯鋼鐵造船廠組成“金隊(duì)”和“藍(lán)隊(duì)”競爭DDG－1000任務(wù)系統(tǒng)總集成項(xiàng)目。2002年“金隊(duì)”獲勝之后，洛•馬就以合同授予不公為由，向美國總審計(jì)署提出抗議，經(jīng)幾次公開抗議無效，此事便不了了之，雷聲公司成為DDG－1000任務(wù)系統(tǒng)總集成商，負(fù)責(zé)全艦電子信息和武器系統(tǒng)的總集成，承擔(dān)了10項(xiàng)EDM中的5項(xiàng)，即全艦計(jì)算環(huán)境、雙波段雷達(dá)、綜合水下作戰(zhàn)系統(tǒng)、先進(jìn)垂直發(fā)射系統(tǒng)和上層建筑集成孔徑技術(shù)，幾乎涉及了全部電子信息系統(tǒng)，緊緊抓牢了其任務(wù)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。

但是首次作為艦載任務(wù)系統(tǒng)總承包商的雷聲公司，在經(jīng)驗(yàn)技術(shù)方面還存在不足，同時(shí)按照美軍裝備研制歷來倡導(dǎo)“競爭合作”，反對(duì)一家獨(dú)大的思想，雷聲公司都不可能包攬?zhí)煜隆Ｒ虼耍诼?#8226;馬抗議事件平息不到一年，2003年海軍便與其簽署了價(jià)值1．88億美元的合同，將其拉入DDG－1000“國家隊(duì)”的行列。在雷聲公司負(fù)責(zé)的5項(xiàng)EDM中幾乎都有洛•馬公司的身影，并且這些設(shè)備都不同層次的滲透到了TSCE項(xiàng)目集成之中。主要包括：指控系統(tǒng)、雙波段雷達(dá)、綜合水下作戰(zhàn)系統(tǒng)、光電／紅外設(shè)備、聲納設(shè)備、機(jī)電控制系統(tǒng)等等。雖然TSCE由雷聲公司負(fù)責(zé)總集成，但可以說TSCE是雷聲和洛•馬、及眾多公司“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”的產(chǎn)物。在指控、傳感器、武器、平臺(tái)、支援保障以及TSCE－I各個(gè)分段的研制集成中都有兩個(gè)公司的合作：1）洛•馬以其30年開發(fā)“宙斯盾”作戰(zhàn)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，順理成章地加盟了DDG－1000“指控部分”的軟件設(shè)計(jì)工作。

后來也是由于C2I這部分軟件的問題延誤了TSCE的時(shí)間進(jìn)度。2）在“傳感器控制”分段，洛•馬公司也承擔(dān)了大量的工作，如：雙波段雷達(dá)中的體搜索雷達(dá)、聲學(xué)傳感器、紅外／光電（5套）等系統(tǒng)的設(shè)備及其嵌入式軟件單元。最終，由雷聲公司負(fù)責(zé)傳感器的信息融合，產(chǎn)生統(tǒng)一的航跡，并將“傳感器部分”與“TSCE－I部分”的接口連通。3）“平臺(tái)部分”中，雷聲公司將“平臺(tái)控制”單元的“機(jī)電控制”組件承包給了洛•馬公司、“綜合艦橋”組件承包給了L－3公司、“導(dǎo)航”組件由雷聲公司自己完成。“機(jī)電控制”組件又分為“綜合電力”模塊、“輔機(jī)控制”模塊、“自動(dòng)損管”模塊，這些模塊又由洛•馬公司拆解后分包給了Conve－rteam、Sperry等公司。4）“武器部分”雷聲主要是和英國BAE系統(tǒng)公司、美國聯(lián)合防務(wù)（UnitedDefense）以及巴斯鋼鐵公司共同合作實(shí)現(xiàn)的。雷聲公司負(fù)責(zé)Mk57新型垂直發(fā)射系統(tǒng)的研制，洛•馬公司僅參與了其中先進(jìn)火炮系統(tǒng)的“遠(yuǎn)程對(duì)陸攻擊彈”（LRLAP）的研制。

TSCE軟件開發(fā)過程

TSCE的軟件開發(fā)采取“螺旋式上升”的模式，如圖4所示，每一個(gè)正式發(fā)行的軟件版本都要經(jīng)歷：軟件需求分析、軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)、軟件編碼與測(cè)試、軟件集成、軟件認(rèn)證測(cè)試和系統(tǒng)集成的過程，為了保證集成軟件的質(zhì)量，采取分階段獨(dú)立認(rèn)證的方式，6個(gè)版本的開發(fā)過程在時(shí)間上存在交疊，每個(gè)版本開發(fā)過程中獲取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和反饋意見都將指導(dǎo)下一版本的開發(fā)，各版本性能持續(xù)改進(jìn)、功能逐漸完善。DDG－1000軟件開發(fā)的數(shù)量和復(fù)雜程度都是前所未有的，全艦計(jì)算環(huán)境不再是擁有大量獨(dú)立的子系統(tǒng)，各系統(tǒng)由多個(gè)艦員負(fù)責(zé)操作，而是使多個(gè)功能集成化、自動(dòng)化。海軍該項(xiàng)目辦公室評(píng)估TSCE將包括1400萬～1700萬行代碼，其中700萬行新編和修改代碼用于新增的軟件模塊，當(dāng)前TSCE的產(chǎn)品包括6個(gè)正式發(fā)行版本（Release1～6）和1個(gè)“螺旋上升”（Spiral）階段的成果。從Release1到Release6，每一個(gè)正式發(fā)行的軟件版本都要經(jīng)過如下七步的評(píng)審過程，才能獲得政府認(rèn)證。如圖5所示，詳細(xì)的評(píng)審流程可保證項(xiàng)目承包商與海軍公開及時(shí)地溝通，從而提供透明的服務(wù)。近年來，按照TSCE主承包商雷聲公司的信息，TSCE項(xiàng)目的進(jìn)展情況和重大節(jié)點(diǎn)歸納如圖6所示。Re－lease6的開發(fā)合同已于2009年11月簽訂，第二年2月雷聲公司就通過了Release6的軟件規(guī)范評(píng)審。目前，Release6的編碼、測(cè)試工作仍在進(jìn)行之中。TSCE項(xiàng)目按照新的計(jì)劃安排繼續(xù)推進(jìn)。

結(jié)語

TSCE的核心就是“集成”，即快速有效地將不同規(guī)模、不同粒度、不同功能的軟件程序進(jìn)行快速有效的集成。如何組織協(xié)調(diào)好不同軟件承包商之間關(guān)系，實(shí)現(xiàn)全艦軟件在統(tǒng)一技術(shù)體制、統(tǒng)一基礎(chǔ)設(shè)施、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求下的功能集成，成為TSCE項(xiàng)目組織管理的關(guān)注要點(diǎn)。本文主要梳理了美國海軍在TSCE項(xiàng)目管理中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，重點(diǎn)給出了項(xiàng)目管理原則、系統(tǒng)責(zé)任分工、項(xiàng)目進(jìn)度安排，包括軟件開發(fā)、測(cè)試的流程，以及開發(fā)中遇到的問題和挑戰(zhàn)。這些項(xiàng)目組織管理的方法和經(jīng)驗(yàn)對(duì)于我國艦船信息化發(fā)展和全艦計(jì)算環(huán)境工程實(shí)施具有極大的參考價(jià)值。