基于性能的保障理论与方法
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1.4 基于性能的保障与产品保障商业模型的关系

正如产品保障经理指南所述,“项目经理应根据分配承担寿命周期管理责任,其主要任务为执行、管理和监督所有相关活动,并在系统的寿命周期内,完成其开发、生产、持续保障与报废工作。项目经理还应制定合适的持续保障策略,以确保与根据目标分配的作战人员资源相一致的有效、可负担的战备完好性。”基于性能的保障是一种可以帮助项目经理以可负担和有效的方式满足作战人员需求(例如,可靠性和可用性需求),以及降低使用和保障(Operating and Support, O&S)成本的策略。国会《美国法典》第10卷第2337节。要求,每个重要武器系统都应指定一名产品保障经理,协助项目经理履行职责。产品保障经理,作为项目处的关键负责人,应领导所有保障资源的开发、落实与最高级整合与管理工作,以满足作战人员的持续保障与战备完好性需求。

产品保障商业模型(Product Support Business Model, PSBM)可帮助需要紧密协作的项目经理和产品保障经理处理武器系统开发和投入战场过程中出现的大量可保障性注意事项和协调问题。产品保障商业模型给出了分层框架和方法的定义。通过上述方法,武器系统组件、子系统或系统平台产品保障的规划、发展、实施与管理都可在寿命周期内完成。该模型的目的是在武器系统可用性与最可负担和可预测的总拥有成本之间建立平衡。基于性能的产品保障是一种可完成上述任务的机制,其实现方式是让政府与商业性质的产品保障供应商分担风险。设计合理的基于性能的保障协议可以通过奖励措施的合理应用来协调供应商与政府目标。图1-5所示的产品保障商业模型显示了协议的协调作用。

图1-5 产品保障商业模型

开发过程中所做的各项决策会对产品投入战场之后基于性能的保障协议的履行能力造成影响。在开发阶段,项目经理/产品保障经理和系统工程师应考虑两个重要的产品保障问题:一是影响可保障性设计,二是设计与开发保障系统。解决上述问题的最佳途径应包含在项目初期(或之前)就开始考虑可保障性和寿命周期成本。这一考量可确保武器系统属性的设计可最小化后勤保障资源需求和降低使用与保障成本,并确保采办策略和寿命周期持续保障计划(Life Cycle Sustainment Plan, LCSP)可对持续保障期间促进竞争和其他保障来源发展所需的技术与产品保障数据进行处理,从而向保障成本施加下行压力。例如,负责执行武器系统组件修理合同的持续保障经理应与所有适用的利益相关方合作,将协议并入武器系统寿命周期持续保障计划(其中包含一般和特殊组件)。随着项目从开发阶段过渡至投入战场和持续保障阶段,应制定临时合同商保障与基于性能的协议,以缓解不确定风险和为后续协议收集需求数据。因为设计和需求的稳定性能,成本风险也转移至产品保障集成商/产品保障供应商处(见图1-6)。

图1-6 整个项目寿命周期的基于性能的保障协议制定与执行活动

风险与成本的关系可参见图1-7。随着项目或产品从开发阶段过渡至持续保障阶段,在确定了故障模式和稳定了需求之后,即可通过成本加奖励型协议确定实际成本和缓解风险。一旦需求稳定,应通过刺激工艺与产品改进来进一步降低成本。最后,在系统、子系统或组件即将进入报废阶段时,就应将关注的重点转向与报废、产品磨损和制造/修理源等相关的应付成本。

图1-7 通用项目/产品寿命周期和成本来自澳大利亚国防部2015年8月26日出示给联合攻击战斗机阿拉斯加空军司令部的基于性能的合同介绍。

研发中的通用子系统(里程碑C之前)考虑因素与已部署的通用子系统(里程碑C之后)考虑因素不同,两种类型的通用子系统考虑因素将在第2章进行讨论。图1-8中给出了产品寿命周期,以及研发中的和已部署的通用子系统场景。

图1-8 项目/产品寿命周期与通用子系统

1.4.1 装备解决方案分析阶段

装备解决方案分析阶段可以通过在作战人员需求、预期的作战能力和保障与成本考虑因素之间建立平衡,来提供影响武器系统可保障性和可负担性的首次重大机遇。替代方案分析(Analysis of Alternative, AoA)也应在此时完成,其包括对比寿命周期保障方式与成本。为作战人员提供保障所必需的适宜性属性(通过装备可用性、可靠性、使用与保障成本,以及其他持续保障指标反映)应与性能特性(例如,硬件的速度、范围和杀伤力,以及软件的速度、敏捷性和可扩展性)共同在需求平衡的过程中进行评估。如果未完成评估可能会导致操作和持续保障过程中,解决方案所提供的资源需求无法负担。表1-3中强调了为基于性能的解决方案提供保障的关键考虑因素。

表1-3 基于性能的保障关键考虑因素

1.4.2 技术成熟与风险降低阶段

在技术成熟与风险降低阶段,如系统需求审核(System Requirement Review, SRR)和初始设计审核(Preliminary Design Review, PDR)所示,可将保障性设计特性(如可靠性、可维护性)包含在整体设计规格内。该阶段对于确定项目寿命周期成本来说至关重要。维护与后勤保障规划应与设计(维护水平、修理技能、保障设备等)保持一致。适宜性(可保障性)属性应纳入保障系统设计。上述设计包括低可侦测性(Low Observable, LO)维护、减轻组件移除和更换工作量,以及其他人机界面考虑因素。可靠性、可用性与可维护性成本(Reliability, Availability and Maintainability Cost, RAM-C)依据应在系统工程过程中进行整合。持续的分析可以完善之前已归入综合初始产品保障解决方案的概念性保障策略。核心基地与其他基地的需求应确定,并纳入保障解决方案。与硬件和软件开发相关的技术、成本与时间安排风险必须在整个项目寿命周期内持续管理,这也是所有决策点和里程碑阶段的重要主题。

执行基于性能的保障协议所需的知识产权(Intellectual Property, IP)应予以识别,并纳入系统知识产权策略,然后在采办策略(Acquisition Strategy, AS)中进行总结。在本阶段,知识产权方法是整体项目考虑因素(例如,技术数据和计算机软件可交付物、获得专利的技术,以及合适的许可证权利)的组成部分。值得注意的一点就是,知识产权方法对未来项目可用的持续保障协议的灵活性,尤其是与持续保障竞争的能力具有重大影响。就这一点而言,应仔细考虑何种类型的知识产权(技术数据和/或计算机软件)和何种等级的数据权利(无限制、政府目的、限制或有限)是满足未来持续保障需求的必要条件,然后再对获得上述权利的各类方法和成本进行评估。数据权利问题非常复杂,需要对项目的需求和整体的保障方法进行仔细的研究,因为如果数据权利不充分,就会使政府受限,导致仅有来自主要供应商的保障可用。项目应包含作为整体商业案例分析组成部分的知识产权考虑因素,以权衡根据灵活性提前减少节约部分的收益,以及未来可能节约的部分。

1.4.3 工程与制造研发阶段

工程与制造研发(Engineering and Manufacturing Development, EMD)阶段应完成的任务包括:所有必要的硬件和软件具体设计;系统性地排除或缓解各类开放风险;制造和测试各种原型或首件产品,以验证其是否与能力要求相符;生产或部署阶段的准备工作。本阶段的任务还包括确定所有配置项目的初始产品基准线。项目经理/产品保障经理在工程与制造研发阶段的目标之一就是确保项目在利用与该成本相关的各类机遇降低预期使用和保障成本的同时,形成可满足战备完好性、装备可用性(Materiel Availability, AM)和装备可靠性(Materiel Reliability, RM)要求的集成产品保障(Integrated Product Support, IPS)解决方案。应平衡可保障性与其他设计约束条件(重量、尺寸、带宽等),以确保在预算和时间范围内完成成熟的设计。用于库存规划、人力规划、训练和其他规划的产品保障模型应在实际数据和估算数据可用于本开发阶段时,与其共同更新。然后,再对可靠性增长的成就或问题进行评估,调整产品保障解决方案,使其涵盖预测的后勤资源需求。这其中非常重要的一点就是要进行鲁棒性测试,以确保满足可靠性要求。随着设计的逐步成熟,持续保障解决方案的权衡空间会逐渐缩小,持续保障策略也会变得更加完善。因此,在武器系统开发阶段考虑未来基于性能的保障就显得尤为重要。基于性能的保障考虑因素应为生产/质量保证(Quality Assurance, QA)过程的组成部分,因为(基于性能的保障策略所包含的)修理过程会受到生产决策的影响。

1.4.4 生产与部署阶段

在使用测试与评估(Operational Test and Evaluation, OT&E)/生产(初始小批量生产(Low-Rate Initial Production, LRIP)和大批量生产(Full-Rate Production, FRP))/部署阶段,通过各种测试、验证和其他评估技术识别的问题得以解决,补救计划也可付诸实施。通常情况下,主要自动化信息系统(Major Automated Information System, MAIS)项目和其他软件系统的初始小批量生产都只能进行有限的部署或战场投送。随着产品投入战场,以及对后勤需求的合理预测,基于性能的协议得以执行。在本阶段的初期,使用期限更短的成本型奖励协议更为合适,除非系统可靠性满足要求,且积累了充足的成本数据、与故障模式和故障率相关的技术数据,以及野战可靠性数据。本方法可通过成本补偿合同的使用来获得成本可见性,其通过收益共享(或支出分担)来实现成本风险的分担,且允许将风险以递增的方式转移给产品保障集成商/产品保障供应商。随着设计趋于稳定,之后的协议可同时应用固定总价合同、奖励措施和其他考虑因素,以确保根据合适的设计成熟度和稳定性等级来调整合同类型。对以更低的成本连续加工和改进产品有促进作用的期限更长的固定总价型协议,再加上合理的预测需求和评估风险与成本影响的能力才是合适的选择。公私合伙企业是充分利用政府与商业领域最佳专业技术的极好方式。商业性质的产品保障集成商或产品保障供应商可提供精益修理流程、针对零件的响应型供应链,以及持续保障工程。国营部门可提供人工费率极具竞争力的熟练劳动力,以及修理和运输资产。一旦投入战场,就应对基于性能的解决方案和相关的协议满足预测的装备可用性、装备可靠性、使用与保障成本,以及其他为作战人员提供保障所必需的持续保障指标的能力进行评估。

1.4.5 使用与保障阶段

系统或产品寿命周期的使用与保障阶段是整个寿命周期中最长的一个阶段。绝大部分寿命周期成本(60%~75%,具体取决于武器系统类别)都在该阶段产生,即使该阶段影响寿命周期成本的能力有所降低。执行基于性能的协议的能力可在满足作战人员需求的同时,为寿命周期成本带来最积极的影响。本阶段的目标是利用基于性能的协议,以及合适的合同结构与奖励措施,来激励预期的产品保障集成商/产品保障供应商行为。最终的结果就是形成可交付规定的作战能力(即使未实现,也应为政府提供保护),积极影响使用与保障成本,以及满足供应商利润率要求的协议。

一般来说,硬件保障活动由预防性质和修复性质的维护策略决定。但如果软件出现故障,软件工程师不会选择使用相同的代码来替换问题代码,而会选择修改代码,以提供必要的功能。软件可进行修改,以矫正缺陷,解决政策或规则问题,确保安全,促进互操作,反映硬件变化,允许技术嵌入,以及体现功能性变化。

软件保障成本包括软件的更新、维护、修改、集成与配置管理成本。此外,还包括使用和维护软件保障环境(Software Support Environment, SSE)(相关的计算机/外围设备,以及进行软件维护所需的相关软件)的成本,以及完成所有软件测试的成本。其他成本还包括商业软件的许可证使用费以及流程与设施认证费。

软件保障机构(Software Support Activity, SSA)的识别与建立通常都是生产完成后的软件保障准备工作的第一步。一般情况下,软件保障机构会承担为系统初始战场投送之后的系统软件修改或更新提供部署后寿命周期保障的角色。软件保障机构可以是建制机构或商业机构,或者是两者的混合体,其通常会通过基于性能的协议建立。表1-4中给出了应考虑使用基于性能的保障协议的情况。

表1-4 产品保障策略变更时间

在使用与保障阶段,产品保障经理应持续监控产品保障解决方案的绩效。供应商的绩效则应通过与所分配的职责相当的指标进行评估。作为产品保障解决方案的组成部分交付的技术和产品数据可促进该过程的完成,并为项目经理/产品保障经理提供重新分配资源和/或在合适的情况下,就保障解决方案的各个方面重新展开竞争的机遇。