序言

这项工作的启动来自于主席在2014年参与加拿大实施的组合优化，以确定主要国防资本投资（采购成本超过500万加元）的优先次序。运筹学（OR）团队成员在内部开发了软件，以支持国防（ND）战略规划[1]，优化了新的投资成果所承诺的综合价值，这些投资成果将由20年内不同年份的投资预算中的未使用部分来资助。该软件利用D3图形库的优雅可视化，通过气泡图、树状图和悬停弹出式窗口展示投资组合属性。它为投资组合的调整带来了拖放的便利，并让用户控制软件寻找更好的投资组合所需的时间。它为高级领导人提供了一个新的和令人信服的视角，他们以前习惯于闭门谈判一个全防御价值排序的投资优先事项清单，然后自上而下地为项目提供资金，直到整个投资组合预算分配完毕[2]。

新方法的主要弱点是，软件从来没有选择过最大的投资；它们必须作为新的约束条件被拖进来，以优化组合的其他部分。这突出了安排中最薄弱的部分：投资交付物的相对价值模型。可以分配给一项投资的最大和最小的价值跨越了大约1.5个数量级，但投资获取成本的范围跨越了3个数量级以上。没有什么比2亿美元更贵的东西能与最不有用的1000万美元的投资的价值密度竞争。我们承诺的投资效益模型过于简单，这并不奇怪，因为国防资本投资模型在文献中仍然是一个挑战。

令人惊讶的是，使该软件如此有价值的并不是优化功能，价值模型的弱点并没有干扰其最大的效用。它的开发者不知道的是，它的主要用途不是寻找最优值，而是了解在20种不同的承诺年度预算约束下，哪些大型投资可以和不可以在投资组合中共存的限制。签约的数据库支持人员会把一个被排除在最佳状态之外的大型项目拖回投资组合中，看看软件会因此而迫使投资组合中出现什么。有时仅一个项目就使投资组合变得不可行，因为它的支出情况在一年内需要的资金超过了该年度投资预算中未承诺的资金。该软件提供了一个发现机会成本的环境。使用该软件最重要的结果是，从目前的政府资金水平来看，服务主管对未来能力的期望值有了迅速而巨大的调整。这些启示推动了国防部（ND）和政府之间的关键对话，最终在2016年更新的国防政策中为国防能力投资提供了新的资金。

一个重要发现是，利用加拿大基于能力的规划（CBP）过程的详细技术产品来模拟资本投资的相对收益是多么困难。它所回答的问题的表述方式太过不同，而提供答案的分析所依据的假设与在候选投资之间进行权衡所产生的假设不同。当SAS-134开始时，第一次会议上的其他人很难理解他们自己国家的能力规划者所提供的军事判断是如何最终导致一些投资决定的。这些和类似的参与者的观察使人们越来越感觉到，CBP的最后一步，即能力洞察力与成本、预算和国防指导相结合以产生一个可负担得起的能力发展计划[3]，是最复杂和有问题的步骤，除了很好地模拟价值的具体困难外，还值得特别关注。本报告介绍了这种关注的结果。

最后，术语始终是国际合作中的一个挑战，出现了一些反复出现的问题。这些问题涉及到诸如投资、替代方案、期权和投资组合等术语，每一个都有不同的用法。

术语 "投资 "意味着资金已经或将要被分配给它。如果没有，那就叫候选投资或候选投资好了。在一份关于如何选择投资以获得资金的报告中，这可能会变得相当乏味，所以我们对两者都使用这个术语，并依靠上下文来澄清它是否被标记为投资。
术语 "优先 "通常是指被承认具有更高的优先权，但它也可以适用于经过资金价值判断的投资候选人清单，即降级选择过程，在这种情况下，一些投资候选人从 "考虑中 "的状态变为 "从计划投资组合中排除"。我们试图用这个词来表示简单的判断，无论是否被发现有问题。
在本报告中，我们用 "备选 "一词来描述菜单上的一个项目，你将从中做出准确的选择。因此，不同的投资组合被称为备选组合。如果你选择了一个，你就不会选择任何其他的--它们是相互排斥的替代品。
术语 "选项 "在项目管理中的使用最为频繁，在项目生命周期的选项分析阶段，一个特定的要求可以由不同的投资选项来填补。一个项目需要一辆车，它可能是菲亚特，也可能是宝马，不同的项目选择。这些看起来像是备选方案，只是实际的投资菜单还包括 "以上都不是"--该项目可能在计划的投资组合中找不到位置。因此，"选项 "将指个别投资，其在投资组合中的存在是 "可选的"。
术语 "投资组合 "在研究机构的文献中被不同程度地使用，有时包括所有的投资选择，但其中一些将被资助，有时只包括那些被选中资助的投资。我们将投资组合的使用限制在一组被具体考虑资助的项目（备选投资组合）或一组被选定资助的项目（选定投资组合）。
术语 "投资清单 "被用来定义所有可用的投资选择的清单，在构建具体的投资组合时，还没有发生任何向下选择。
术语 "项目 "有时会被用来指定一项要求，而不说该项目为满足该要求所开发的哪种投资方案将得到资助。一般来说，资助的项目方案不会超过一个。在讨论是否有一个以上的项目方案被接纳到投资清单中时，这就出现了。如果没有，那么为一项投资提供资金就意味着为在选项分析和项目定义之间的过渡中被批准的任何一个项目选项提供资金，以满足该项目所要满足的要求。也就是说，项目清单可以（至少在一个国家是这样）为每个项目包括一个以上的选项。

总结

未来的不确定性、复杂的军事系统的相互依赖性、装备军队所需的公共投资成本的规模以及利益相关者强烈不同的文化、观点和利益，使得国防投资优先排序（DIP）成为任何国家做出的最困难的决定。尽管整个北约都在实行基于能力的规划（CBP），以指导国防规划，但在现实的成本和预算的基础上建立一个可负担得起的投资组合仍然是一个挑战。

为了寻求能够帮助各国改进DIP决策并实现最佳的国家和联盟结果的最佳做法，对一些文献进行了研究。在探索金融投资、运筹学（OR）、系统分析（SA）、决策分析（DA）、个人和团体偏见以及深度不确定性下的决策（DMDU）的相关文献之前，审查包括DIP的道德、政策发展、能力发展和成本计算基础。这包括对先前北约SAS研究和具体军事应用的审查。我们发现，大多数关于资本投资优先次序的OR文献中的假设与DIP决策中的假设之间似乎并不匹配。OR文献一直将DIP表述为寻找最佳的数学算法来从头构建一个最佳的投资组合，在很大程度上忽略了各种现实世界的限制因素，包括公共问责制的动态、政府程序、工业基地利益、国际竞争或伴随国防投资组合决策的取消的政治成本。DA文献提供了一个更广泛的处理方法，明确容纳了决策复杂性的这些和其他方面。最早在美国发展起来的系统分析文献特别关注DIP决策，而DMDU的文献则涉及未来不确定性的复杂性质。从这个文献搜索中，我们发现DA的 "决策质量"（DQ）框架对一个好的决策所需的所有方面提供了一个实用的和经过验证的提炼，并注意到它与SA的宗旨密切对应。DQ框架提供了一套六种观点，各国可以通过这些观点审查和评估自己的决策过程，包括那些与DIP有关的决策。

从投资组合DA的文献中，开发了一个关于国家DIP实践的105个项目的调查问卷，涉及投资规划的时间框架和过程，投资目标和偏好的发展，效益建模的方法，成本和资源限制的处理，以及投资互动和风险的处理。在匿名的条件下，我们得到了13个国家的答复--7个国家的人口超过2000万，6个国家的人口较少。结果表明，组合效益/效果建模方法的应用有限，人们希望进行更多、更好的分析，特别是国家DIP实践的大多数方面存在广泛的差异。这些迹象表明，与其说需要更好的程序，不如说需要总体原则来帮助指导合理的长期国防投资决策，为此，我们提出了决策质量框架。

事实证明，使用DQ来澄清和管理DIP问题的组织、技术、分析和基于不确定性的复杂性，可能会有所帮助。DQ的观点为以下方面提供指导。DIP问题的定义，在正式决策过程之前和期间都是如此；在制定供考虑的备选组合时要考虑的理想属性；通过基于优先权和偏好的聚合来减少效益评估的复杂性的方法；通过充分了解的组合信息的激发来避免偏见；对各种组合的稳健性和对不确定性的敏感性的洞察；以及有价值的决策管理过程和执行设计。

该研究最后简要讨论了在DIP决策中仔细整合OR工具和CBP的意义，以及该研究的一些局限性，包括后续工作的开放性问题，以及对后续活动的建议。本报告的几个附件提供了额外的见解和支持材料。

引言与问题

当各国努力从一场摧毁生命和破坏经济活动的全球大流行病中恢复时，旨在限制损害的大规模政府支出已经打破了财政资产负债表。创纪录的赤字和债务将使各国面临削减国防开支的巨大压力。为了保持北约的能力，未来将面临艰难的选择，需要对安全挑战进行清醒的评估，并采用强有力的方法来确定国防投资的优先次序。本报告概述了文献中所描述的确定国防投资优先次序的最佳做法，并总结了从对几个北约和伙伴国的实际做法的调查中获得的见解。

盟国所面临的挑战是在一个动态的安全环境中，以可承受的方式提高其国防能力，以满足国家和联盟的要求。投资组合的观点要求各国从企业层面来看待各军种（陆军、海军、空军等）提出的计划投资，以促进国家和集体的整体防御。今天，国防官员面临着在其国防投资组合中包括哪些投资的紧急决定。根据目前的部队结构对未来的需求进行定期评估，有助于各国从成本、效益、时间表、预算和风险方面确定和评估备选投资组合（投资组合）。找到一个强有力的组合来满足国家和联盟的要求是国防投资优先排序（DIP）问题的核心。

我们在第1.1节中更详细地定义了DIP问题，并在第1.2节中说明了它的挑战性，然后在第1.3节中概述了报告的其余部分。

1.1 国防投资优先（DIP）问题

不同的国家以不同的方式表述这个问题。事实上，国防（ND）任务的性质就是反映每个国家独特的历史和文化。为了本报告的目的，我们假设：

DIP的目标是在未来不确定的情况下，在现有资源范围内安排交付ND履行其持续任务所需的资本（设备和相关）资产。

国防投资是任何国家最复杂的投资之一，特别是由于他们在提供有能力的部队时面临一系列不确定因素。军事装备和基础设施成本的规模以及区域工业利益的分配往往使其成为党派公共审查的焦点，有时会对其进行修正，其政治和社会作用大于军事作用。这些影响在整个国防投资组合中的汇总使得由此产生的军事能力演变轨迹非常难以预测和管理。不断变化的全球安全环境只会增加这种复杂性，因为它掩盖了在制定这种投资组合时要关注的最佳和最有力的方案[1]。

1.2 具有挑战性的问题属性

1.2.1 不同优先级的多个相互冲突的目标

金融投资组合在可接受的风险下寻求严格的财务回报，与此不同的是，国防投资组合必须提供各种专门的资本资产，与传统系统相结合，提供国家和集体安全。在私营部门，资本资产投资可以与对商业利润和股票价值的估计影响挂钩，但军事投资的价值或回报只能根据与实现内在复杂的国家和集体防御任务有关的结果来衡量。同样，在私营部门，投资带来利润，虽然一项投资的利润可以弥补另一项投资的损失，但在国防领域，一个投资项目旨在填补某种能力差距，如果它们解决的是不同的能力差距，一个成功的项目不一定能弥补另一个项目遇到的问题。国防投资还必须为联盟和外交关系服务，这也是一个国家国防的因素。虽然金融投资组合的风险和收益维度可以合并为一个单一的无风险等值收益率，但驱动或形成国防投资优先事项的各种不同的能力、经济和政治目标不能轻易地合并为一个单一的投资组合优点的衡量标准[2]。此外，作为公共部门企业的一部分，国防部的高管们要比私营部门的高管们承受更复杂的责任、敏感度和政治监督，包括非军事目标和经常变化的优先事项[3]。

1.2.2 每个投资选项的非二元决策

虽然许多金融投资方案几乎可以分配到任何金额，但资本资产投资方案是离散的，涉及特定数量的特定交付物在特定时间内的具体购置成本。有许多不同的方法来弥补能力差距，每一种方法在所需能力性能的各个层面上都有不同的表现，而且也对应着纳入未来国防力量的不同优先级别。多个部分排他性的方案也可以通过竞争来弥补一个能力差距[2]。

1.2.3 投资方案之间的依赖性

一项投资成果所提供的能力收益通常会受到部署在同一战区的其他能力解决方案的影响。例如，两个不同的投资项目结合起来产生的效益可能比它们各自的效益之和还要多。如果它们针对的是重叠的能力，那么它们共同产生的总体效益可能低于它们各自的效益之和2。新的平台、新的弹药和现有平台和弹药的升级、指挥和控制、战术和训练都可以在许多方面相互作用，使关于投资效益的线性假设失效[2]。除此之外，还有固定的投资组合预算所带来的基于成本的投资联系，以及由于可能的投资组合数量所带来的复杂性的阶乘（超越指数）增加。

1.2.4 每个投资方案的复杂非线性成本函数

虽然金融投资方案往往有一个固定的单位成本，但资本资产投资却并非如此。在完成任何项目时，质量/性能、速度/进度和成本之间的经典矛盾是众所周知的，而且是非线性的。有学习效应，可以提高效率，并随着时间的推移降低边际成本，但也有与涉及专业人员和设施的延长生产时间相关的间接成本。减少交付单位的数量很少能带来相应的节约。因此，提前进行准确的成本估计，要么有很大的误差范围，要么设计复杂的成本模型（这使大多数组合优化软件失效），或者两者兼而有之[2]。

1.2.5 资源限制

在有些情况下，资本投资的选择是相当直接的。如果单个投资的成本和收益是已知的，并且容易量化，如果投资收益是以相同的条件来衡量的，并且通常独立于其他资金投资，并且投资成本与整个投资组合预算相比都很小，那么投资组合可以被建模为一个线性节拍。一个贪婪的启发式方法，按照收益成本比的递减顺序选择投资，通常会接近于一个最佳的投资组合。然而，当投资收益涉及到不容易合并的多个目标时，以及当收益实现成本包括其他稀缺资源（如人员、设施、时间）时，收益-成本比率的概念就变得不明确了[2]。

1.2.6 不确定性

当投资成本和结果不确定，导入风险时，上述复杂情况都会变得更糟。常见的风险包括[2]：

未来行动需求的实现与预期不同。
承诺的行动效果改善程度（如果有的话）没有实现；（投资的实际能力影响在进入投资执行阶段之前可能是未知的，特别是当项目包括大量的研究和开发费用时）。
真正的投资成本和交付时间表与最初分配资源时的估计有很大偏差。
投资经理为了不超过分配的资金而放弃投资范围的要素（见参考文献[6]第7章）。
整个投资组合的成本增加，国防投资预算缩减（由于经济下滑、政府更迭或公众对国防管理失去信心或政府对国防管理失去信心），迫使项目被取消。

1.2.7 对收益和损失的不对称风险规避

虽然有很好的理由让决策者遵守理性选择理论的公理，其中效用理论是一个主要的例子，但Tate和Thompson[2]指出，美国国防部的决策模式偏离了这些公理，但被大量研究，不一定是非理性的。它们包括以下内容。

1）无风险收益比具有相同预期价值的赌博更受欢迎。

2）生命的风险是非常保守的，而金钱和时间的风险往往更自由。

3）牺牲所需能力的某一层面通常是不可接受的，无论对其他能力有什么好处。

后者的特点源于一种预期，即智能对手将适应利用任何新的弱点[2]。

1.2.8 长时间范围内的预测

对新能力的重大国防投资通常不会提供即时的好处。它们可能需要十年或更长的时间才能出现，并在另外五十年内造成行动和支持成本。这使得能力和资源规划特别困难。投资计划要看多个预算期，如果投资组合成本超过任何时期的预期预算，整个投资组合就不可行了。对能力差距的预测越远，风险就越大，特别是在估计新的威胁和那些可用于对付它们的技术方面。因此，很难全面评估今天为提高长期能力所做的资金承诺的最终价值，这就是长期的机会成本[2]。

1.2.9 衡量国防投资成果的挑战

对国防资本资产进行投资的根本原因是为了实现更好的国家成果。这种结果可以用经济术语来描述，即强大的国家和集体安全所带来的稳定性可能对应着更大的经济增长。然而，衡量国防投资的社会经济影响仍然是一个挑战[2], [3], [4]。此外，国家的福利远远超出了经济表现；其有意义的衡量并不明显；其对军事控制之外的因素的敏感性也很高。

1.2.10 组织的复杂性

对于一个有多个相互冲突的目标的决策者来说，组合决策已经很困难了。当多个利益相关者的目标相互冲突时，获得一个高质量的决策就变得非常困难。在国防内部，各军种首长和职能机构负责人在零和预算游戏中竞争。在国防之外，投资组合必须服务于国家的国内优先事项，这可能涉及到国家的工业基础，可能会影响到区域经济（即，在国家的什么地方建造交付品？除此以外，投资还必须得到中央管理机构（如财政部）的授权，这些机构可能对国防投资的各个方面有自己的立场，而且当时的政府也希望仔细管理政治风险[3]。

在这项工作开始时，与会者注意到的一个具体例子是军事和资源管理界之间的文化脱节。往往很难调和主要由军事人员阐述的战略能力发展重点和由国家发展部高级官员签署的资本投资组合。一个相关的挑战是，很少有西方国家确认国防投资组合决策的实施实际上促进了激励政策的预期结果，更少有国家系统地调查他们甚至实施了自己的国防政策的程度[5]。