美军试验鉴定即连续体概念研究

摘  要：      试验鉴定改革是美国国防采办体系改革和美军数字化转型的重要组成。 面对人工智能、 自主等新兴技术发展， 以及多域战、 全域战等体系化作战要求给武器装备能力交付带来的试验鉴定挑战， 美国国防部积极推动试验鉴定领域的数字化转型， 其中一项重要举措便是提出试验鉴定即连续体概念， 以期借助数字工程理念， 持续开展试验策略与鉴定流程优化， 进一步提升武器装备采办效率与质量。 本文简述了试验鉴定即连续体的发展情况， 分析研究了其框架内容、 概念内涵， 以及具体实施所需的能力要素， 给出了有关武器装备试验鉴定数字化转型发展的启示。

关键词：     试验鉴定即连续体； 数字化转型； 数字工程； 使命任务工程； 系统工程

中图分类号：      TJ760

文献标识码：    A

文章编号：     1673-5048（2024）05-0034-07

DOI： 10.12132/ISSN.1673-5048.2024.0114

0  引  言

近年来， 大国竞争日趋激烈， 为贯彻落实“第三次抵消战略”重要举措， 并应对中俄等潜在对手在人工智能、 自主、 量子计算、 6G等新兴技术方面前所未有的加速创新， 美国国防部正在大力推进国防采办政策制度改革， 特别是试验与鉴定（T&E）领域的变革转型。

同时， 数字工程（DE）的持续推进， 为试验鉴定领域变革转型带来新的要求和方法， 人工智能、 有人-无人协同等作战能力倍增技术和联合全域作战等体系化作战概念给武器装备能力交付提出新的要求， 美国国防部推出试验鉴定即连续体（T&EaaC， Test and Evaluation as a Continuum）概念， 以期利用数字工程方法， 促进试验鉴定与使命任务工程（ME）、 系统工程（SE）的深度融合， 形成贯穿系统全生命周期的连续且不断迭代的过程， 推动试验鉴定数字化转型， 以此满足美军对于“以相关速度”交付能力的要求［1］。

本文通过系统梳理美国国防部试验鉴定即连续体的发展背景与历程， 对其主要内容、 概念内涵和实施能力要素进行了分析研究， 并就有关武器装备试验鉴定数字化转型发展提出了几点启示。

1  T&EaaC发展背景与历程

1.1  产生背景

在美国国防采办活动（特别是重大能力采办活动）中， 目前试验鉴定范式的生成和执行是以传统串行过程进行的， 主要通过依次实施承包商试验（CT）、 研制试验（DT）和作战试验（OT）， 来实现系统能力交付。 虽然近年来美军在装备采办流程中持续推行“左移”策略， 但结合部分承包商试验、 研制试验和/或作战使用要素形成的一体化试验鉴定（IT&E）在很大程度上也依旧是串行的， 而且仍然需要分别为研制试验和作战试验建立鉴定框架。 因此， 美军认为， 随着多域战、 全域战等概念提出， 以及人工智能、 自主等新兴技术的发展， 当前的武器装备试验鉴定方式存在着一些问题和挑战。

（1） 从本质上讲， 承包商试验和研制试验侧重于需求验证， 而作战试验则专注于评估任务有效性和适用性。 通常， 作战试验在系统研制/开发后期进行， 这种做法缺乏在项目早期对系统在真实任务场景中性能的考虑和试验鉴定， 从而造成了某些场景中影响性能的问题过晚暴露。 而当问题出现时， 特别是当系统研制/开发的技术和组件成熟度较低时， 解决这些问题将变得异常困难。 同

收稿日期： 2024-07-09

作者简介： 杨涛（1986-）， 男， 陕西勉县人， 高级工程师。

*通信作者： 张毅（1986-）， 男， 贵州台江人， 硕士， 高级工程师。

时， 由于项目规划和资金安排通常不包括全面解决投入使用前发现的重大问题所需的时间和资源， 所以， 为了

在规定期限内完成交付， 项目往往会调整所需的系统功能或性能指标， 这种做法极大降低了向作战人员交付能

力的效能。

（2） 目前这种串行的试验鉴定方式不仅是从有限数量的资源密集型离散事件中收集有限的信息集， 而且没有充分考虑在整个研制过程中、 部署与使用保障期间通过持续学习而不断演进的人工智能（AI）/机器学习（ML）支持系统。

（3） 系统工程领域通常对系统工程“V”模型以串行方式进行解释， 这导致试验方过晚参与到真实任务场景中的系统性能评估， 从而进一步推迟了试验阶段能够提供的重要反馈信息， 而这些信息正是鲁棒系统， 尤其是AI/自主系统设计、 开发和持续改进所必需的。

为应对日益复杂多变的威胁环境， 在美国国防部试验鉴定组织体（Test and Evaluation Enterprise）总体试验与鉴定战略指引下， 作战试验鉴定局（DOT&E）以问题和挑战为导向， 开始与各军种试验鉴定主管以及国防部长办公室（OSD）下属的试验鉴定组织机构协调开展试验鉴定数字化转型研究。 其中， 美军计划结合数字工程方法， 将试验与鉴定工作作为一个连续体， 集成到系统工程和使命任务工程中， 试验鉴定即连续体概念应运而生［1］。

1.2  发展历程

航空兵器  2024年第31卷第5期

杨  涛， 等： 美军试验鉴定即连续体概念研究

早在2010年， 时任美国国防部采办、 技术与后勤副部长， 研制试验鉴定局（DDT&E）局长Edward R. Greer曾提出一体化试验鉴定连续体的设想， 通过将试验鉴定工作前伸后延， 范围覆盖整个研制/开发和采办过程， 即从里程碑A（进入技术开发阶段）前的装备方案分析阶段一直到后续作战试验与鉴定（FOT&E）及里程碑C（进入生产与部署阶段）后的使用与保障阶段， 同时引入系统工程理念， 在组件级研制/开发中实现良好的系统规范， 以此来提高承包商研制试验与鉴定（DT&E）、 政府研制试验与鉴定和政府作战试验与鉴定（OT&E）的效率［2］。 但由于实施成本较高， 缺乏可互操作的数字工程环境与工具， 以及缺少统一数据策略来支撑整个试验鉴定阶段与采办寿命周期的完整端到端知识与数据共享等因素制约， 转型发展缓慢［3］。

2018年， 美国国防部发布《国防部数字工程战略》， 加速推动数据整合和共享， 构建了试验鉴定数字化转型的总体依据， 表明美国国防采办改革的大致方向， 将借助系统工程方法， 促进数字工程在试验鉴定中的深化应用［4-6］。 2020年11月， 美国国防部发布首版试验与鉴定指示文件DoDI 5000.89指出： “一体化试验和独立鉴定是更大的试验鉴定连续体的一部分。 ”同时， 结合《国防部数字工程战略》要求， DoDI 5000.89指示还要求： “采办项目要在任务背景下对系统进行数字表征， 并（尽可能）使用数字生态系统， 整合权威的模型、 数据和试验工件（如试验用例、 计划、 缺陷和结果）来源， 以提高整个一体化试验鉴定连续体的效率。 ”因此， 试验鉴定需要变革并采用数字工程战略思想， 以改进建模与仿真校核与验证（V&V）流程以及整个生命周期内的试验鉴定评估［7-8］。

2021年5月， 美国空军发布“数字工程的数字建设规范”， 概述了试验鉴定对于数字工程的重要性， 并强调试验鉴定必须与数字工程活动相结合［9］。 与此同时， 美国国防部期望通过对试验鉴定支撑能力交付的方式进行变革， 建立一种新的试验鉴定范式， 使试验鉴定活动在整个能力生命周期内（从使命任务工程最初阶段持续到使用与保障阶段）为当前复杂的技术开发和部署决策提供支持， 以大大增强试验鉴定在以“相关速度”交付关键作战能力方面的作用［10-11］。 紧接着， 2021年7月， 在国际试验鉴定协会（ITEA）第38届试验与鉴定年会上， 美国国防部作战试验鉴定局和研究与工程副部长办公室（OUSD（R&E））研制试验、 鉴定与评估处（DTE&A）首次提及“试验鉴定即连续体”一词， 初步将其阐述为： “所有试验（测试）都是连续进行的， 在此过程中， 当前的试验会根据先前的试验结果进行迭代更新和完善［12］。 ”至此， 美国国防部指示DoDI 5000.89中描述的“更大的试验鉴定连续体”有了更进一步的发展和完善。 一体化试验鉴定的转型如图1所示。

2022年6月， 美国国防部作战试验鉴定局发布《2022财年作战试验鉴定战略更新》， 基于《国防部数字工程战略》及其数字工程转型， 总结提出了试验鉴定5大战略支柱， 概述了变革试验鉴定基础设施、 流程、 概念、 工具和人才队伍的愿景， 以跟上技术、 威胁和作战环境的快速演变［13-14］。 同年7月， 作为年度战略更新的积极响应， 针对多域作战（MDO）对试验鉴定在自主/人工智能使能、 一体化、 弹性和敏捷等方面的挑战， 为促进试验鉴定转型发展， 充分评估多域作战环境中的战斗能力， 美国国防部研制试验、 鉴定与评估处再次提出“试验鉴定即连续体”概念， 并明确指出试验鉴定即连续体概念建立在国防部2018年数字工程战略基础上， 通过使用数字工程使试验与鉴定成为系统工程和使命任务工程流程的组成部分， 不仅能支持单个系统的决策， 而且有助于实现国防部能力开发组合的知情管理［15］。

2023年3月， 美国国防部研制试验、 鉴定与评估处和美国海军航空系统司令部（NASC）基于能力的试验鉴定办公室正式联合发布“试验鉴定即连续体”概念， 明确了“试验鉴定即连续体”的三大关键属性内容及三大能力要素， 并建议在复杂系统采办中实施更加基于风险、 能力驱动和一体化的复杂系统采办试验鉴定方法［1， 3］。

2  T&EaaC框架内容

2018年， 美国国防部在数字工程战略中， 提出了5个关键目标基础［4］。 2022年， 作战试验鉴定局新制定的战略更新文件中， 总结提出了试验鉴定5大战略支柱［12］。 在此基础上， 依据战略目标和支柱衍生出总体框架， 试验鉴定即连续体主要构成逐渐清晰［1］。 图2所示为其总体框架。

如图2所示， 试验鉴定即连续体的主要内容包括： 以能力和结果为中心的试验； 敏捷、 可扩展的鉴定框架； 增强的试验设计。 其中， 每个属性内容对于以“相关速度”交付能力都至关重要。

2.1  以能力和结果为中心的试验

以能力和结果为中心的试验又称“以任务为中心的试验”， 旨在尽早关注军事能力在投入使用时的性能表现。 美国国防部认为， 需要在装备采办过程中“像作战一样进行试验”， 并确保在承包商试验和研制试验期间进行的早期工程和技术验证试验能够提供直接支持最终在作战试验的任务环境中进行性能评估的各种信息。 所有承包商试验和研制试验活动与任务的直接结合， 可让决策者非常清晰地了解整个采办过程中任务级能力性能， 并能更早洞悉与当前及预计威胁环境和任务级能力性能相关的风险。 这种任务背景还有助于探究作战弹性， 例如， 在高度动态或竞争环境（包括与网络空间攻击造成的不利条件相关的环境）中作战期间的弹性。

此外， 以能力和结果为中心的试验强调尽早关注试验的弹性， 以便优先考虑对试验结果的响应， 从而确定未来的试验要求和优先级。 例如在赛博域， 美军已开始将重点从传统仅关注防范网络威胁的“控制”方法， 转向更关注任务背景、 不利影响、 对不利影响的早期识别， 以及更好的恢复能力。 未来， 随着“需求”背景很可能从离散的关键性能参数和关键系统属性演变为通过系统模型提供的“系统行为”之一， 连续试验过程将实现在基于模型的环境背景中， 对系统行为进行更快速的评估。

因此， 作为一个重要基础， 严格地执行使命任务工程流程将提供有关国防部使命任务及执行使命任务所需能力的表征， 从而实现系统需求的识别与更新。 然后， 利用基于模型的系统工程（MBSE）方法， 并使用共享能力表征， 可以对不断演进的武器系统（包括结合AI/ML的系统）进行迭代式的试验与鉴定。

2.2  敏捷、 可扩展的鉴定框架

随着数字工程和试验鉴定改革的持续推进， 美军认为， 当前传统的鉴定框架开发工作开始得太晚， 并且要跨科学技术（S&T）、 研制试验和作战试验领域进行整合， 实际效果较差。 要成功解决从使命任务工程到使用与保障阶段的整个能力生命周期中的“决策空间”问题， 需要在项目正式启动之前制定一个基础性的总体鉴定框架。 新的鉴定框架要持续更新， 并确定支持决策所需的信息， 以及如何使用使命任务工程、 系统工程和试验鉴定活动与工具来获取这些信息。 总体鉴定框架还要具有适应性和可扩展性， 能用于适应性采办框架的6种路径， 同时也可以根据转为采办项目之前的科学技术、 原型设计和实验工作进行剪裁（定制）。 随着性能信息的积累和项目的成熟， 这种框架将实现对试验鉴定活动的迭代和持续优化。