本指南为美国防部(DoD)相关群体(包括各军种、文职人员及国防部支持承包商)提供信息,旨在确保项目在国防采办全生命周期中纳入模块化开放系统方法(MOSA)​。目标读者涵盖决策者、项目管理办公室(PMO)、项目经理(PM)及负责在国防项目中实施与评估MOSA的牵头系统工程师。尽管MOSA长期应用于国防部项目,本指南阐述了当前强制要求采用MOSA的法规与国防部政策。

本指南提供了规划、实施与评估MOSA的最佳实践,包括实施原则、效益、挑战及基于国防部与工业界从业者经验的建议。其包含制定征求建议书(RFP)​与评估MOSA实施规划方案时的参考建议。附录提供了补充信息,涵盖推动国防部MOSA领域认知的背景工作。

本指南由负责研究与工程的国防部副部长办公室(OUSD(R&E))系统工程与架构(SE&A)​编制,并将持续审查、更新并吸纳反馈,以体现该领域的技术进展。

MOSA定义与目的

MOSA是一种采办与设计方法,包含技术架构与业务架构,旨在支持使用符合广泛支持且基于共识标准的系统接口(在标准可用且适用的前提下)。MOSA系统结构允许在生命周期内逐步增补、移除或替换可分离组件,从而提升效率、促进竞争与创新。MOSA通过架构模块化、开放系统标准及适宜的行业实践(参见《美国法典》第10编第4401节),将技术要求与合同机制及法律考量相整合,以加速技术与能力在整个产品生命周期的演进。国防部采用MOSA旨在实现新型或遗留硬件/软件系统或其集成组件的竞争性、经济可承受的采办与维护。本指南聚焦于MOSA的技术层面(含项目管理)。本文中,“实施MOSA的计划”主要指项目在技术系统架构中纳入并支持MOSA的策略。

MOSA支柱

美国防部研究工程副部长办公室(OUSD(R&E))牵头的多个工作组制定了以下MOSA支柱,以确保国防部项目具备有效战略来实现MOSA目标。军种部长们在2024年12月更新的三军联合备忘录中重点强调了这些支柱,该备忘录规范了国防部武器系统的MOSA实施。项目办公室可调整并扩展这些MOSA支柱,通过将其纳入项目战略获得显著效益。附录D提供了项目主任在实施支柱时可参考的详细考量清单。

• 建立赋能环境:通过建立并维护支持MOSA的赋能环境,国防部能确保开发出模块化、互操作和适应性强的系统,从而高效满足不断变化的国防需求。该支柱涉及制定支持MOSA的需求规范、商业实践、开发策略、采办方法、测试评估手段及整体战略框架。

• 采用模块化设计:为实现采办方的业务目标和技术目标,采办组织应在发布招标书前明确模块化系统组件的必要功能。采用模块化设计的采办方或开发商可快速升级或变更功能,对系统其他部分影响有限或为零。该支柱在设计过程中隔离功能模块,以简化开发、维护、变更和升级流程。

• 指定模块化接口:通过指定模块化系统接口,国防部可确保系统具备灵活性、互操作性和易升级性。开发者借此可有效管理变更、保持向后兼容性、利用开放标准,最终实现系统的长期可持续性和作战效能。该支柱聚焦组件接口与服务实现的解耦,使其遵循独立生命周期。

• 利用共识性开放标准:通过开放标准规范模块化系统接口,国防部可确保系统灵活性、互操作性和易升级性。采用基于共识的标准并管理政府所有的接口库,使开发者能利用商业技术,促进竞争加剧、加速升级迭代并降低成本。

• 认证符合性:开发者需验证MOSA要求实施情况,确保符合选定的内外开放接口标准。认证过程保证系统同时满足内外开放接口标准,为维持互操作性、灵活性和未来适应性提供框架。符合性认证至关重要,因其确保达成模块化与开放性目标,最终支撑项目成功与系统可持续性。通过严格的标准符合性评估与验证活动,国防部可确保模块化开放系统实现预期效益,增强系统灵活性、可维护性与整体任务效能。

MOSA优势

美国法典与国防部政策要求实施MOSA,因其具备多项优势,包括对潜在对手的竞争优势。国防部高度重视以下核心效益:

提升互操作性:通过允许独立更换可分离的软硬件模块,确保不同系统组件间的无缝集成与通信。
增强竞争性:采用含可分离模块的开放架构,使各组件能在多元化供应商中公开竞标,促进创新并降低成本。
加速技术更新:允许部署新能力或替换技术而无需改动系统内所有组件,确保系统保持先进性与有效性。
融合创新力:提供作战灵活性以快速配置与重组可用资产,满足瞬息万变的作战需求并适应新威胁。
实现降本增效:在采办全生命周期内促进跨供应商技术、模块与组件的复用,减少重复开发投入,降低测试要求,并高效利用既有投资。

图2-1提供了MOSA支柱的概述以及MOSA为采办项目带来的主要好处。

除核心效益外,MOSA实施还带来提升系统性能与作战效能的附加优势。即插即用能力是关键优势之一,确保不同模块与系统能有效通信并交换数据,实现多源组件的无缝互操作,增强灵活性并打破供应商锁定。可重用性是另一重要优势,MOSA鼓励设计可跨系统或项目复用的组件,不仅缩短开发周期与成本,还能复用测试数据,显著节省全生命周期成本。

可扩展性作为MOSA的核心优势,使系统能按需灵活扩容或缩容。新增模块或复制既有模块即可满足动态需求,无需大规模改造。供应商独立性通过采用共识性开放标准与模块化设计,降低对特定供应商的依赖,营造多供应商提供兼容组件的竞争环境,拓宽选择并预防市场垄断。

灵活性与适应性对国防部至关重要,MOSA系统能更轻松适应技术迭代、需求演变或任务形态变化,确保系统长期有效而无需全面重构。MOSA提供三重灵活性:战略灵活性支持快速整合新技术与能力,作战灵活性使敏捷任务组能动态配置资产应对快速变化的作战需求,商业灵活性促进采购中的价值创新。

通用性是另一优势,MOSA鼓励跨系统采用通用组件与接口,增强一致性、缩短开发周期并简化训练维护。更少的定制部件还简化了后勤供应链。安全性与网络韧性通过共识性开放标准与模块化设计得以提升——安全补丁与更新可针对特定模块实施而不影响全系统。在需要强化作战安全性的场景下,政府管控接口可替代共识性开放标准。这些优势共同确保国防部系统具备适应性、竞争性与成本效益,最终支撑战备状态与作战优势。

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