《海军实验室：制定加强协作和提高效率的框架》2024最新173页报告

支持美国海军的各种陆基作战系统实验室分布在美国各地。然而，在代表海军舰艇完全集成作战系统的陆基实验室方面还存在明显差距。因此，舰载测试是互操作性测试的第一个机会。一个代表舰艇的陆基试验场，即 "一个海军实验室（One Navy Lab）"，将支持系统能力开发、技术文档的验证和确认、元素和系统级别的独立验证和确认、远程接口测试和互操作性测试。然而，建立实验室的过程可能需要大量的前期费用，而且目前还没有既定的框架来指导决策者开发这样一个实验室。根据技术能力收益和长期成本节约对 "一个海军实验室 "进行评估和验证将使决策者受益匪浅。本报告制定了一个框架，以指导利益相关者在建立 "一个海军实验室 "时做出决策。报告探讨了多种行动方案，包括维持现状、建立一个或多个完全集成且地理位置相同的实验室，以及通过海军网络连接地理位置遥远的实验室。经过广泛的研究和分析，本报告得出结论，维持目前的舰载测试行动方案是最具优势和成本效益的前进道路。

图. 联合信息环境 (JIE) 框架的范围。

图. 美国国防部架构框架 (DODAF) 六步流程。

美国海军要求对武器系统、雷达系统和组成舰载战斗系统的其他单元进行各种测试。海军海上系统司令部（NAVSEA）各作战中心和海军承包商设施的陆基测试场（LBTS）被用来进行所需的测试。陆基试验场"[容纳]可[复制或]模拟武器系统操作的设备"，从而为工程师和技术人员的研究、开发和远程舰队支持工作提供支持（海军海上系统司令部 [NAVSEA] n.d.）。然而，LBTS 在地理上分布在美国各地，缺乏完全一体化作战系统的代表性。因此，在役工程智能体利用舰艇执行互操作性测试、认证测试、硬件和软件开发测试、技术手册编写和培训等职责。然而，确定和调整舰艇的日程安排需要大量时间，以便为完成舰上任务的旅行做准备。此外，工程师前往船上的差旅费用也相当可观。

本毕业设计报告旨在分析创建统一能力 LBTS--"一个海军实验室"--的前景，该实验室能够连接各个独立的实验室，并使用完全集成的平台进行协作和测试。一个海军实验室 "还可以复制美国海军舰艇的一个或多个任务区，包括由目标感应雷达、武器和决策作战系统组成的具有代表性的杀伤链。本报告的范围是分析不同的行动方案 (COA)，以开发安全、可靠、高性能的基础设施，创建 "一个海军实验室"，使用户能够以安全、高效的方式共享数据、协作项目和访问资源。

根据利益相关者的需求，确定了四个 COA。COA 0 是保持目前的设置，工程师将继续前往利用舰船或现有实验室进行测试。COA 1 是建立一个完全集成的作战系统实验室，由不同的作战中心共享。至于 COA 2，每个作战中心都将拥有自己的完全集成的作战系统实验室。COA 3 将利用海军网络连接各个独立的实验室。此外，还确定了必须纳入整个 COA 生命周期的国防部（DOD）网络安全要求。COA 1、COA 2 和 COA 3 有一个共同的主要网络安全要求，即每个系统都必须获得运行授权 (ATO)。ATO 是由政府高级官员做出的决定，授权一个机构代表他们运行信息系统。

COA 1 和 COA 2 的配置与 COA 0 相同，因此假定它们都能满足 COA 0 的接口要求。由于 COA 3 是一个新系统，尚未经过验证，因此需要进一步分析以确定其是否满足要求。对 COA 3 的系统架构进行了分析，以了解各子系统之间的接口，从而确定系统的就绪程度，并找出其物理限制。开发了一个仿真模型，以评估 COA 3 在特定情况下的行为。模拟结果表明，实验室之间的距离、抖动和网络故障概率对数据包延迟有很大影响，可能导致延迟时间超过 150 毫秒的要求。

为支持 COA 3，需要在参与 "一个海军实验室 "的每个作战中心实施海军网络。在决定哪种网络最适合 "一个海军实验室 "时，本报告考虑了带宽、延迟、抖动、安全性和可用性。对现有的国防部网络进行了调查，并确定了对 COA 3 最有利的选择。确定的网络包括联合信息作战范围、联合任务环境测试能力多级独立安全网络、联合任务环境测试能力秘密网络、国防研究与工程网络以及国防研究与工程秘密网络。

为估算各 COA 的成本，进行了成本分析。COA 0 的经常性费用来自为完成任务而前往不同地点工作（也称为临时任务 (TDY)）。COA 1 的初始费用是建立一个完全集成的实验室和获得 ATO，此外还有前往实验室执行临时任务和维护 ATO 的经常性费用。COA 2 的初始费用是建立 4 个完全集成的实验室并为实验室获得 ATO，此外还有维护 ATO 的经常性费用。由于 COA 3 可以选择使用的大多数网络不产生任何网络设备和维护费用（因为这些费用由外部机构承担），因此 COA 3 在获取和维护 ATO 方面具有标准的生命周期成本。如果四个作战中心都实施相同的 COA，以 COA 0 的成本为基线，加上 COA 的初始成本，确定 COA 1 需要 198 年才能达到收支平衡，COA 2 需要 788 年才能达到收支平衡，COA 3 需要 3 年才能达到收支平衡。假定浐灞生态区增量扩建的年度预算控制在 600 万美元，则实施 COA 1 和 COA 2 分别需要 20 年和 81 年。COA 3 将在一年内实施。由于假定一个作战系统在需要现代化之前有五年的寿命，因此假定任何需要五年以上才能实施的 COA 都无法满足要求。

此外，还进行了风险分析，以确定每个 COA 的风险，并为已确定的风险提供缓解战略。每个 COA 都有自己的一系列风险，在使用时必须加以考虑。COA 0 和 COA 1 的风险最高，因为它们分别依赖于舰船和实验室或综合实验室的时间表可用性，利用已确定的缓解计划，可将风险降低到中等水平，如：制定相应的计划、不断核实舰船或实验室的时间表、向用户明确传达时间表等。其余的 COA 具有低度到中度风险，可以通过实施建议的缓解计划来降低风险。

所有经过评估的 COA 都符合执行所需用例的要求。然而，本报告建议继续实施 COA 0。根据对 COA 的评估，COA 0 在实施 COA 的时间、挣值、技术可行性、时间安排风险和其他风险等评估措施方面提供了更多价值。此外，与其他 COA 相比，COA 0 的成本最低。报告最后确定了未来工作的几个领域，包括使用与国防部网络和实验室专用硬件一致的信息和数值进行更多模拟和测试，以确认模拟的准确性；由于数值和详细网络信息的分类级别不在分配 A 范围内，因此无法将其纳入本报告。