夜雨聆风
九个装备案例说明产品开发前详细系统工程的必要性
9个案例按前期系统工程开展程度和需求挑战程度分为成果优异、中等、糟糕三类，核心数据如下表：
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背景
在过往针对武器系统采办及产品开发最佳实践开展的研究中，我们发现，顶尖商业企业与美国国防部的成功采办项目均采用以知识为核心的采办方法，在采办流程的关键节点充分掌握产品相关知识。这一基于知识的采办流程中，首个关键节点是实现客户需求与可用资源的匹配，其中资源涵盖技术、设计、时间和资金等方面。这种匹配为项目商业可行性论证奠定坚实基础，也为产品开发的投资决策提供支撑。在启动产品开发项目前完成需求与资源的匹配，能够降低项目风险与不确定性，为项目成功创造条件。我们此前的研究已发现，构建合理的项目商业可行性论证，关键在于以下四点：
- 明确且可行的需求
需求需界定清晰、具备经济可行性，并由系统工程工作充分论证、逐步完善。项目启动后，若未评估需求变更可能对项目造成的干扰，不得随意调整需求。 - 成熟的技术
科研机构应承担技术研发的核心责任，在相关技术纳入武器系统项目前，完成验证并确保其达到预期使用效果。相关工作的核心原则并非规避技术风险，而是尽早承担风险，并在产品开发启动前完成风险化解。 - 增量式、基于知识的采办策略
严谨的系统工程工作搭配更易实现的需求目标，是向作战人员快速交付所需作战能力的关键。此类策略以成熟技术为基础，为设计方案的稳定落地、原型机的研制与测试，以及成熟生产工艺的验证，预留充足的时间、资金和各类资源。 - 贴合实际的成本估算
合理的成本估算需依托基于知识的采办策略、独立的评估工作，以及科学的估算方法。
美国国防部重大国防采办项目会历经一系列阶段：从明确新型作战能力的顶层需求，到开展解决方案的初步规划，再到启动产品开发，最终完成列装系统的生产与部署。在国防部内部，需求的识别与梳理流程通常始于项目发起方（一般为各军种）提交《初始能力文档》，该文档需明确作战能力缺口的存在、缺口对应的作战风险，以及填补该缺口的推荐解决方案或优选方案组合。随后，相关部门会通过备选方案分析对潜在解决方案进行评估，确定系统所需具备的能力，并在《能力开发文档（草案）》中界定顶层能力需求或作战需求；该草案需通过军种及国防部层面的多轮审查与验证。顶层能力需求确定后，会进一步拆解为更具体的性能规范要求，而后再细化为一系列详尽的设计要求。
系统设计的描述会随流程推进不断细化，最终形成系统工程领域所称的构型基线。在国防部体系内，构型基线分为三类：一是功能基线，明确系统级的性能要求；二是分配基线，确定系统初步设计方案，界定各子系统及子系统间的协同方式；三是产品基线，描述系统最终设计方案，并提供组件级的详细技术参数（见图1）。
图1：需求分解流程
系统工程是一套规范化的流程，核心是将顶层能力需求转化为依托现有资源可实现的、详尽的底层设计要求。国防部要求各项目制定系统工程计划，将其作为指导项目全生命周期系统工程工作的管理工具。据国防部表述，这一规范化流程能够实现对项目的有效管控和需求的可追溯，从而研发出满足客户需求的解决方案。系统工程流程可通过V型模型呈现：始于作战能力缺口的识别与填补方案的选定，随后界定顶层能力需求，并将其逐步拆解为底层设计要求，直至确定最终设计方案。在这一过程中，需求的定义会愈发具体，各层级衍生的需求数量也会持续增加，甚至呈现指数级增长——为数不多的顶层能力需求，可衍生出数万项详尽的设计要求。图2展示了需求分解与系统工程工作之间的关联。
图2：需求与系统工程的关联
随着更多详尽设计要求的明确，决策者可在需求与可用资源之间做出科学的权衡取舍，有望实现二者的匹配，进而为项目商业可行性论证奠定合理基础。在需求拆解的过程中，工程与设计领域的相关知识储备不断积累，项目风险逐步降低，这也让成本与进度估算更贴合实际，项目实施成效的可预测性大幅提升。
四大因素决定了需求带来的挑战规模，而精细化的系统工程是判断该挑战能否应对、该如何应对的关键。
结合此前对产品开发最佳实践的研究成果，通过分析国防部选定的九个项目，识别出四大关键因素。这些因素能够帮助厘清武器系统顶层能力需求带来的挑战及其相关风险，虽非考量需求挑战的唯一因素，但在我们的案例研究项目初期，这四大因素表现突出且可清晰识别。具体包括：
采办方法
指项目计划采用增量演进式方法，还是一步到位式方法来实现全部能力需求。根据美国政府问责局的最佳实践研究，增量演进式方法通过分阶段开发、交付具备增强型临时能力的产品，逐步实现最终能力，以此降低项目风险；而一步到位式方法试图在无任何临时能力过渡的情况下，一次性交付全部最终能力，会大幅增加项目风险。
技术状态
指拟研发系统的核心技术，在产品开发启动时的成熟程度。根据美国政府问责局的最佳实践研究，当技术在真实的作战环境中完成验证（即达到7级技术成熟度），证实其可实现预期功能时，方可纳入产品开发项目。在作战环境中完成技术验证，能让研发人员对技术有更深入的理解，从而在产品开发启动前降低项目风险。若依托成熟度较低的技术（即技术成熟度低于7级）启动系统开发，意外的技术难题可能对产品设计造成重大影响，进而增加项目风险。
注4：美国国防部政策要求，核心技术成熟度按1-9级标准评估，9级为最高成熟度；在相关环境中完成技术验证为6级成熟度，在作战环境中完成验证为7级成熟度。此外，重大国防采办项目需经里程碑决策机构认证，证实项目所用技术已在相关环境中完成验证，方可获批启动开发。
设计成熟度
指拟研发系统的设计方案，是源自现有的商用或国防部系统（无论该系统已列装还是仍为原型机），还是为全新、无先例的设计。根据美国政府问责局的最佳实践研究，源自现有商用或国防部系统的设计方案，在产品开发启动时，本身就具备更丰富的技术参考依据，因此能降低项目风险；反之，全新无先例的设计方案本质上复杂度更高，固有风险也更大。
系统相互依赖性
指某一系统在实现所需能力时，对其他独立开发、独立管理的系统或系统群的依赖程度。根据美国国防部的采办指导文件，尽管国防部的项目采办工作不应孤立开展，但研发独立性较高系统的项目办公室，通常能对需求、进度、资金及系统接口等关键要素拥有更强的管控力；而研发对其他系统依赖性较高的项目（如系统之系统），项目办公室的管控力则相对较弱，这会让项目需求的实现难度大幅提升，进而增加项目风险。
注5：例如，系统之系统往往复杂度更高，且必须做好三方面管理工作：一是与其他性能需求可能不一致的系统实现接口对接；二是与其他独立管理的项目建立协同管理机制；三是协调不同项目间的开发阶段差异
正如后文将详细阐述的，在案例研究中，那些顶层能力需求挑战相对较小的项目，均采用了增量演进式采办方法，整合了成熟度更高的技术，依托现有产品或原型机进行衍生设计，同时尽可能降低对其他独立开发、独立管理系统的依赖，从而减少了带入产品开发阶段的风险。与之相反，顶层能力需求挑战较大的项目，往往计划通过一步到位的方式交付全部能力，整合的核心技术成熟度不足，采用全新无先例的系统设计，且在部分情况下，项目的全部能力高度依赖其他独立开发、独立管理的系统，却未在产品开发启动前充分采取风险缓解措施。
部分需求的实现难度更高，并不意味着相关问题必然发生。相反，若能及时、扎实地开展后续系统工程工作，就能为需求的可实现性提供必要的信心支撑。我们此前关于最佳实践的研究发现，在产品开发启动前开展精细化的系统工程分析，有助于厘清需求带来的挑战，识别并缓解相关风险。系统工程是判断依托现有资源，能否应对以及如何应对项目需求挑战的主要手段，它是一套规范化的研究过程，能够将能力需求转化为具体的设计特征，进而识别出需要解决的关键风险。
美国政府问责局此前的最佳实践研究还表明，若在产品开发启动前完成精细化的系统工程工作，项目就能通过方案权衡与追加投入的方式化解这些风险，确保相关风险要么被充分消除，要么即便被带入后续开发阶段，也能被清晰认知并配备充足的资源予以应对。
图3展示了成功项目与问题项目的系统工程开展时机，与产品开发启动时间之间的关联。
案例研究印证项目成效、需求挑战四大核心影响因素与系统工程实施及时性的关联
本次案例研究印证了项目成效、界定需求挑战的四大核心因素与系统工程实施及时性三者之间的关联。我们对9个案例项目的开发成本及进度数据展开分析后发现，截至2015年12月，约半数项目的开发成本和进度管控取得了相对良好的成效，其余项目则出现了显著的成本超支与进度延误问题（见表2）。
在本次研究的项目中，有3个项目开发启动时的需求难度相对适中，且已开展精细化系统工程工作，这类项目整体成效良好；另有3个项目虽面临一定的需求挑战，但通过开展系统工程分析对相关风险进行了缓解，最终成本和进度呈现中等水平；而样本中最后3个项目，开发启动时面临高难度需求挑战，且几乎未开展系统工程工作，最终均表现出较差的项目成效。
表 9个案例研究项目的开发成本及进度成效（按当年美元计，单位：百万）
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资料来源：美国政府问责局对国防部相关数据的分析 | 美政府问责局-17-77号报告
注：采办周期计算区间为产品开发启动至形成初始作战能力。由于全球定位系统III项目首个增量的初始作战能力，需待后续增量的卫星完成部署后方能实现，因此无法计算该项目的采办周期。本报告中P-8A“海神”增量I项目的当前估算金额，采用2016年2月该项目的预算估算数据，已将增量I与增量II的成本拆分核算。
上述研究结果与近期对国防部全部重大国防采办项目组合的分析结论一致。国防部重大国防采办项目的整体成效虽依旧参差不齐，但新立项项目的成本管控表现已有改善。部分新立项项目在产品开发启动前，就通过系统工程工作采取了风险消除措施，因此在项目启动时，对于需求带来的挑战已有更清晰的认知。
另有三个成功项目：需求难度适中，且于开发启动前完成精细化系统工程分析
KC-46A加油机现代化项目、小直径炸弹增量I项目及联合轻型战术车辆项目堪称典范，这三个项目的顶层需求整体难度适中，项目方通过开展精细化系统工程识别并消除各类风险，得以在产品开发启动前完成合理的商业可行性论证。在这三个项目中，政府与主承包商均开展了系统工程工作，在产品开发启动前完成了需求拆解，确立了分配基线。也正因如此，项目制定的成本与进度基线具备充分的事实依据，为项目取得相对良好的成效奠定了基础。
KC-46A加油机现代化项目
美国空军及该项目主承包商相关官员表示，2011年产品开发启动时，项目已完成精细化系统工程工作，核心技术也已接近成熟。KC-46A加油机的设计在KC-135加油机的基础上进行升级，优化了空中加油能力、作业效率，提升了货运及航空医疗后送能力，并集成了防御系统。美国空军为该项目制定了增量式采办策略，核心是将成熟的军用技术集成于一款商用飞机的衍生设计平台。尽管美国政府在项目开发启动后才开展初步设计评审，但主承包商官员表示，其在开发合同签订前，已通过内部风险防控工作确立了项目分配基线，这也让KC-46A项目得以完成合理的商业可行性论证。
由于美国政府将KC-46A的开发认定为低风险工作，因此在产品开发启动时，便与主承包商签订了固定价格激励合同，以此降低政府方的项目风险。后续主承包商在研发中发现，飞机的布线系统和空中加油系统存在问题，还发生了燃油污染事故，上述问题导致项目初始作战能力的交付延误了14个月。但该项目的政府开发成本反而下降了12%，这主要得益于固定价格合同的约束，同时美国政府在初始成本估算中，预设了更多的工程变更次数，而实际变更量远低于估算值。这一情况也表明，美国空军早已预判到项目开发仍存在挑战，并将这一判断体现在了初始成本估算中。
小直径炸弹增量I项目
2003年产品开发启动时，美国空军与该项目主承包商已完成精细化系统工程工作，充分厘清了需求带来的挑战及尚存的各类风险。研发小直径炸弹，是为了满足美国空军的迫切需求：研发一款低附带毁伤的弹药，且体积足够小，能最大限度提升单架飞机的携弹量。美国空军为整个小直径炸弹项目制定了增量式采办策略，其中首个增量即小直径炸弹增量I项目，采用成熟技术研发，设计方案基于主承包商研发并测试的竞标原型机。
据项目官员介绍，该项目产品开发启动时，所有核心技术均已成熟，且已具备量产代表性硬件。在开发启动前的两年里，美国空军与各竞标承包商共同开展系统工程工作，结合可用资源优化需求指标；同期还开展了实弹测试，且美国空军与每家承包商均完成了初步设计评审和关键设计评审这两项系统工程核心工作。主承包商官员表示，开发启动前与美国空军的深度沟通，让其对设计需求形成了清晰且准确的认知，也因此能在产品开发启动时确定稳定的设计方案，并提供具备量产代表性的系统。
由于精细化系统工程工作均在开发启动前完成，项目风险已被充分掌握，美国空军也据此完成了合理的商业可行性论证，对小直径炸弹增量I项目开发面临的挑战形成了贴合实际的认知。最终，该项目的总开发成本下降了近4%，系统列装时间也比初始估算提前了1个月。
联合轻型战术车辆项目
2012年产品开发启动时，美国陆军、海军陆战队与该项目主承包商已完成精细化系统工程工作，充分厘清了需求带来的挑战及尚存的各类风险。联合轻型战术车辆是一套基于通用汽车平台研发的车族，计划在部分任务中替代高机动性多用途轮式车辆。针对美国国防部采办主管提出的技术成熟度、需求频繁调整及成本可承受性相关问题，美军结合可用资源，在产品开发启动前与三家承包商开展合作，对需求指标进行了优化。
美国陆军和海军陆战队为该项目制定了增量式采办策略，采用成熟技术研发，设计方案基于中标承包商在开发启动前研发并测试的原型机。项目计划先交付基础作战能力，后续增量再逐步增加强化型防护、更高的燃油效率、更大的有效载荷等升级功能。也正因如此，主承包商能在开发启动时确立项目分配基线，并基于已验证的设计方案，提供成熟的产品。
由于大部分系统工程工作均在开发启动前完成，联合轻型战术车辆项目通过一系列举措实现了风险降低，也完成了合理的商业可行性论证，对项目面临的挑战形成了贴合实际的认知。最终，该项目的开发成本下降了6%；尽管采办周期比初始估算延长了19个月，但项目官员表示，进度延误并非源于系统工程或项目需求相关问题，具体原因是量产合同的竞标异议导致作战测试延误，同时美军为陆军用户预留了完成核心训练的额外时间。
三个项目虽面临一定需求挑战，但通过开展系统工程工作支持风险缓解
全球定位系统III
尽管美国空军与GPS III主承包商在2008年5月项目启动开发前，已开展部分精细化系统工程工作以支撑项目商业论证，但由于项目与关键地面控制系统、军用用户设备存在相互依赖关系——而这些系统均由独立项目分别开发和管理——因此项目在能力形成方面仍存在额外风险。
GPS III项目旨在研制并部署新一代卫星，以补充并最终替换当前在轨运行的GPS卫星。
作为国防部维持并现代化升级GPS系统工作的航天段，GPS III项目是系统之系统的一部分，该体系还包括：
– 下一代作战控制系统（OCX）：用于替换现有GPS地面系统，管控现役及未来卫星；
– 军用GPS用户设备（MGUE）：用于为各军种提供新型GPS接收机。
为避免重蹈此前某型GPS卫星项目的覆辙，美国空军对GPS III采取了增量采办策略，采用经评估成熟的技术，并开展了部分系统工程工作，以便尽早理解需求带来的挑战。
据承包商官员称，在竞争性需求开发阶段开展的系统工程工作，帮助其更好地理解了设计需求。
即便如此，该项目的能力落地仍存在风险，原因在于其与核心地面控制系统、军用用户终端存在技术依赖，而这两类系统均为独立开发和管理的项目。全球定位系统III项目计划研发并部署新一代卫星，用以补充并最终替代目前在役的全球定位系统卫星。作为美国国防部全球定位系统维护与现代化升级工作的空间段组成部分，该项目属于系统之系统范畴，其配套体系还包括下一代作战控制系统和军用全球定位系统用户终端——前者将替代现役全球定位系统地面系统，实现对现役及未来卫星的统一操控；后者将为美军各军种提供新型全球定位系统接收机。
为规避此前某款全球定位系统卫星项目出现的问题，美国空军为该项目制定了增量式采办策略，采用经评估认定为成熟的技术，同时开展了一定的系统工程工作，以期尽早厘清需求带来的挑战。承包商官员表示，在竞标阶段的需求开发过程中开展的这些系统工程工作，帮助其更清晰地理解了设计需求。但尽管做出了上述努力，该项目仍因对其他系统的技术依赖受到了不利影响。
全球定位系统III项目一款核心导航子系统的设计和制造问题，导致项目整体延误近2年；而卫星对延期严重的下一代作战控制系统的依赖，更是成为全球定位系统维护和现代化升级工作的一大难题。可支持全球定位系统III卫星实现现役及全新功能的下一代作战控制系统1号模块，交付时间已推迟6年至2021年7月，且受持续存在的研发问题影响，仍有可能进一步延期。
受下一代作战控制系统项目延期影响，美国空军启动了一个小型升级项目，对现役全球定位系统作战控制系统进行改造，确保在下一代作战控制系统1号模块交付前，全球定位系统III卫星可实现所有现役全球定位系统的功能；待该模块交付后，再开展全球定位系统III卫星全新功能的作战测试和使用工作。受下一代作战控制系统延期及应急作战系统部署时间的影响，美国空军可能不得不推迟多颗全球定位系统III卫星的发射，或在未完成全面测试的情况下执行发射。此外，尽管卫星的功能测试无需依赖新型用户终端，但军用全球定位系统用户终端的能力交付时间，将使作战人员使用升级后系统的新型抗干扰军用编码的时间再推迟约10年。
帕拉丁综合管理系统
美国陆军的帕拉丁综合管理系统项目（官方正式名称为M109A7系列战车项目）于2011年6月正式启动产品开发，被列为重大国防采办项目。美国陆军早在2007年就已启动该项目的早期系统工程和研发工作，彼时该项目仅是现役帕拉丁M109A6自行榴弹炮的延寿升级项目。据项目官员介绍，最初计划仅对现役装备的火控系统进行升级、更换动力组件，属于相对小幅的改造，陆军认为这些需求不会带来重大且复杂的设计变更，成本也相对可控。在延寿升级项目阶段，美国陆军已确立了该系统的功能基线和分配基线。
截至2011年，美国陆军对该项目做出了多项调整，这些调整对项目的设计和成本产生了重大影响。具体而言，陆军按照国防部的要求提高了装备的防护能力和战场生存能力指标，还新增了一款火炮——该火炮原本是陆军未来战斗系统项目的研发内容，而该项目已于2009年取消。这些调整使得项目从原本的升级改造实质上变成了全新设计，相关成本也大幅增加，该项目因此被列为重大国防采办项目。
2012年，该项目重新确立了功能基线和分配基线，既体现了各项设计调整的内容，也整合了2007年以来开展的所有系统工程工作，确保项目成本和进度估算具备充分依据，为合理的商业可行性论证奠定了基础。2011年至今，该项目的开发成本仅增长5%，进度仅延误2个月。尽管帕拉丁综合管理系统项目并非项目实施过程中保持需求稳定的典范，但其实践表明，只要配套开展相应的系统工程工作，项目需求的调整完全可以得到妥善应对。
P-8A“海神”多任务海上巡逻机增量I项目
2004年P-8A项目启动开发时，美国海军与主承包商虽已完成部分精细化系统工程工作，但尚未确立项目的分配基线。该机型计划替代现役的P-3C“猎户座”反潜巡逻机，满足美国海军在反潜作战、反舰作战以及情报、监视与侦察领域的部分能力需求。美国海军为该项目制定了增量演进式采办策略，核心是以最快、最经济的方式，为用户交付第一阶段的作战能力。
海军还要求P-8A增量I项目采用开放式系统架构进行研发，以便后续增量阶段能更便捷地实现能力升级。此外，该机型的机身基于一款现役商用飞机进行衍生设计，据主承包商官员介绍，P-8A的机身设计与原型商用飞机的相似度约为50%。项目开发启动时，P-8A增量I的四项核心技术均未成熟，增加了项目商业可行性论证的相关风险。但美国海军与主承包商在系统工程分析过程中，识别出了成熟的备用技术，若核心技术无法按预期实现成熟，可启用这些备用技术，这在一定程度上缓解了技术风险。
P-8A增量I项目出现了一定的成本超支和进度延误问题，这主要是由系统最终设计的完成工作延期导致的。截至2016年2月，该项目的开发成本估算较初始值增长14%，采办周期较初始估算延长4个月。
F-35“闪电II”战斗机项目和CH-53K重型运输替代直升机项目，在产品开发启动前均未开展充分的系统工程工作，导致项目启动时背负着重大风险，且对需求带来的挑战认知不足。两个项目在开发启动前均未确立功能基线和分配基线，事实上，其分配基线直至产品开发开展数年后才最终确定。
综合防空反导系统项目的政府方与主承包商，虽在产品开发启动前开展了部分系统工程工作，但美国陆军在项目开发的第一年就做出了高层级调整，要求整合更多系统，这使得项目在开发启动后，不得不额外开展大量精细化的系统工程工作。
三个成效不佳的项目：需求挑战艰巨，开发启动前系统工程工作严重不足
F-35“闪电II”战斗机
2001年项目启动开发时，美国国防部和主承包商均未开展精细化的系统工程工作，未能充分消除项目风险、确立分配基线，也未真正厘清需求带来的挑战。这直接导致F-35项目缺乏合理、可执行的商业可行性论证。F-35是一款新一代高复杂度隐形战斗机，集成了先进航电系统和高度依赖软件的任务系统，项目计划研发三款不同型号，以满足美军三个军种及多个国际合作方的需求。
项目开发启动时，国防部计划采用一步到位式采办策略实现全部作战能力，且当时该机型的各项核心技术均未成熟。国防部的初始项目计划显示，支撑分配基线确立的各项关键系统工程分析工作，要到项目开发数年后才能完成。
F-35项目的大部分系统工程工作均在开发启动后开展，项目因此遭遇了严重的成本超支和进度延误——开发成本较初始估算增长60%，初始作战能力交付延迟超5年，项目还经历了三次重组。首次重组的原因是，项目在开展初步设计时发现F-35B短距/垂直起降型号存在严重的重量问题，不得不进行成本高昂的设计修改。
国防部和主承包商的相关数据显示，该系统的功能基线（明确系统级设计细节）直至开发启动4年后才最终确定。随着系统工程工作的持续推进和测试工作的开展，项目又陆续发现各类问题，不得不进一步修改设计，这也导致了后续两次项目重组。最终，项目方意识到，开发启动初期设想的部分能力无法按预期实现，需在后续的升级研发项目中完成。
CH-53K重型运输替代直升机
2005年项目启动开发时，美国海军陆战队和主承包商均未开展精细化的系统工程工作，未能充分消除项目风险、确立分配基线，也未全面厘清需求带来的挑战，甚至连性能规范和功能基线都未制定。这使得CH-53K项目缺乏合理、可执行的商业可行性论证。
海军陆战队与主承包商在需开展的具体系统工程工作上存在分歧，且项目初始计划显示，各项关键分析工作要到开发深入推进后才能完成。海军陆战队要求CH-53K在航程、有效载荷、战场生存能力与防护能力、可靠性与可维护性、与其他装备的协同能力等方面，较现役CH-53E直升机实现全面提升，且整体全寿命周期成本更优。为满足这些需求，项目不得不采用全新的整机设计方案，据主承包商介绍，新设计的所有零部件均与CH-53E无通用性。项目开发启动时，海军陆战队计划采用一步到位式采办策略实现全部作战能力，且当时该机型的各项核心技术均未成熟。
CH-53K项目的几乎所有系统工程工作均在开发启动后开展，项目因此遭遇了严重的成本超支和进度延误。由于项目办公室与主承包商在系统工程工作内容上存在分歧，项目开发启动后便立刻出现各类问题。系统工程工作启动后，各类问题逐渐暴露，海军陆战队为降低开发成本，决定暂缓实现部分关键性能指标，并于2010年对项目进行重组，新的项目基线于2013年获批。
地面测试和定型过程中发现的问题，又导致了更多未预期的设计修改和进度延误，项目的初始生产决策因此推迟8个月，目前项目方计划重新确立成本基线。截至目前，该项目的开发成本较初始估算增长51%，初始作战能力交付延迟超4年。
综合防空反导系统
尽管美国陆军和主承包商在产品开发启动前开展了部分精细化系统工程工作，且相关技术经评估已接近成熟，但综合防空反导系统项目的商业可行性论证高度依赖各类传感器和武器系统，而这些装备均为独立开发和管理的项目。该系统计划构建一体化火控网络，将各类传感器、武器系统与通用作战指挥系统互联互通，实现对空中和导弹威胁的协同拦截。
美国陆军为该项目制定了增量式采办策略，并于2009年5月通过初步设计竞标来降低项目风险。主承包商官员表示，其在项目开发启动前开展了系统工程工作，这一工作或帮助其更清晰地理解了设计需求。尽管项目在开发启动前已确立功能基线，且主承包商还制作了基础设计原型机，向政府方验证了设计架构的可行性，但系统的分配基线直至开发启动后才完全确立。
系统间的相互依赖性从多个方面给综合防空反导系统项目带来了挑战。美国陆军在项目开发第一年就做出了高层级调整，导致项目不得不整合更多系统，系统间的交互方式也因此发生重大变化。据主承包商官员介绍，该系统四项核心技术中有三项依赖与其他系统的接口对接，而其中诸多接口的技术规范，直至开发合同签订后才最终确定。
在将承包商研发的新型软件与对系统功能至关重要的其他采办项目系统进行集成时，综合防空反导系统项目遭遇了诸多困难。自开发启动以来，该项目的开发成本已增长超60%，其中约半数增长发生在开发第一年。项目已完成基线重组，初始作战能力交付时间推迟2年。
该项目的遭遇与全球定位系统III项目有一定相似性，但存在一个关键区别：全球定位系统III项目对其他系统的依赖，并未对卫星自身的设计产生重大影响；而综合防空反导系统的系统间依赖性，对其软件设计产生了重大影响，且这一问题直至产品开发启动后才被发现。
掌握系统工程相关信息，可强化项目产品开发启动前的监督工作
若系统工程工作开展到位，将成为项目产品开发启动前制定合理商业可行性论证的关键助力。同理，其也能为国会及其他监督机构判断国防部开展新项目的实施思路是否合理，提供重要参考依据。在采办流程中，启动产品开发的决策，是投入大额资金前，根据可用资源校准产品需求、进而制定合理商业可行性论证的最后契机。
一份合理的商业可行性论证需提供充分可靠的依据，证明两点：其一，作战人员的需求真实合理，且选定的方案是满足该需求的最优解；其二，选定的方案能在现有资源范围内完成研发与生产，即具备成熟的技术、充足的设计储备、到位的资金支持，以及能在需求节点前完成交付的充足时间。除非能形成合理的商业可行性论证，否则项目不应启动产品开发，也不应为该阶段拨付资金。因此，掌握资金审批决策权的国会，也应充分了解商业可行性论证的合理性。但结合国防部当前的预算流程与操作机制，国会需在项目产品开发启动、最终商业可行性论证形成之前，提前做出相关决策。
系统工程是制定合理商业可行性论证的核心要素。我们此前的研究已发现，打造优质商业可行性论证的关键要素包括：明确且可行的需求、成熟的技术、增量式且基于知识的采办策略，以及贴合实际的成本估算。
通过对商业企业最佳实践的研究我们发现，产品开发启动前，需求需经系统工程工作充分论证、打磨完善，实现界定清晰、经济可行；项目启动后，若未评估需求变更可能对项目造成的干扰，不得随意调整需求。此外，科研机构应承担技术研发的核心责任，在相关技术纳入武器系统项目前，完成验证并确保其达到预期使用效果。相关工作的核心原则并非规避技术风险，而是尽早承担风险，并在产品开发启动前完成风险化解。
项目应采用增量式、基于知识的采办策略。我们的研究表明，严谨的系统工程工作搭配更易实现的需求目标，是向作战人员快速交付所需作战能力的关键。此类策略以成熟技术为基础，能为设计方案的稳定落地、原型机的研制与测试，以及成熟生产工艺的验证，预留充足的时间、资金和各类资源。最终，一份优质的商业可行性论证，其成本估算需依托基于知识的采办策略、独立的评估工作，以及科学的估算方法制定，确保贴合实际。
如本报告此前所述，多年来的研究让我们发现，若项目希望依托现有资源研发出成功的产品，就必须在做出重大投入承诺前，凭借系统工程工作形成充足的知识储备。这要求用户方与开发方在产品开发启动前开展协商，通过必要的方案权衡，实现用户需求与开发方资源的匹配。尽管这一原则看似不言而喻，但我们的研究发现，实际情况并非如此。
相反，我们此前的研究已发现，武器系统采办领域的行业环境中，存在强烈的诱因驱使相关方过度夸大拟研发武器的性能，同时低估其预期成本与工期要求。为争夺国防经费，各项目与其他同类项目展开激烈竞争，这让项目发起方面临巨大压力，不得不宣称产品将实现前所未有的性能指标（往往依赖未经验证的技术），同时承诺低成本、短工期的研发目标。
这种诱因，加之国防部作为单一采购方、武器系统生产批量低、核心供应商数量有限的市场特点，共同造就了武器系统采办领域的一种行业风气，即对项目风险和成本抱有过度乐观的预期。
国会面临的一大突出挑战是，委员会往往需要在产品开发启动——即关键的商业可行性论证信息形成之前，提前审议新项目的授权与资金申请。例如，若国防部计划在2017年8月做出启动新研发项目的决策，该项目研发第一年所需的资金，就必须纳入国防部2017财年的预算申请。这份预算申请需在2016年2月提交国会，距离实际的项目决策时间提前了18个月。
受这一时间差影响，国会在做出关键的资金审批决策（该决策实质上等同于批准项目启动开发）时，所能掌握的项目风险因素、系统工程推进进度，以及商业可行性论证合理性的相关信息十分有限。
本次报告研究的九个案例表明，厘清项目需求、风险与所需开展的系统工程分析之间的动态关系，有助于开展早期监督工作。具体而言，当拟研发的新型重大武器系统的顶层需求首次在《能力开发文档（草案）》中明确时，就能据此研判这些需求带来的挑战，以及其与采办方法、技术状态、设计成熟度和系统相互依赖性这四大因素之间的关联。
一旦明确了需求挑战的核心维度，便可优化系统工程计划，通过相关工作积累必要的知识储备，一方面识别出预期与实际的差距及其他风险，另一方面在产品开发启动前完成风险化解。最终，定稿的《能力开发文档》可依托分配基线（即初步设计）制定，为形成可执行的商业可行性论证奠定坚实基础。这一工作流程，以及新项目启动预算的国会提交时间，均在图14中进行了概念性展示。
图5：制定合理商业可行性论证所需的关键系统工程阶段
尽管国会在审批资金时所能掌握的信息有限，但国防部的政策规定，项目管理者需向国防部决策者提交一系列文件，这些文件综合起来，能够清晰反映拟立项项目的风险因素与系统工程推进状态。
按规定，项目需在各重大里程碑评审前，包括开发启动前，向国防部决策者提交相关文件的审定版本。但目前无法确定，当国防部向国会提交新项目启动的预算申请时，国会是否能获得与国防部决策者相同的信息。这类文件包括采办策略、测试与评估总计划、技术成熟度评估报告以及系统工程计划。
其中，系统工程计划尤为重要，因其将我们识别的各类风险因素与拟立项项目的系统工程知识储备有机结合。根据国防部的采办政策，该计划需在各里程碑评审前提交审批，首个审批节点为技术成熟与风险降低阶段的启动评审——该阶段是产品开发启动前的采办环节。
国防部将系统工程计划视为“动态更新文档”，要求在整个采办流程中根据实际需要持续更新。该计划需为采办策略提供支撑，包括明确项目间的相互依赖性，同时阐释整体技术实施思路，通过平衡系统性能、全寿命周期成本与风险，满足作战人员的需求。
计划中需明确项目的整体技术实施思路，包括核心技术风险、工作流程、资源配置、组织架构、考核指标与设计考量因素；还需详细说明开展系统工程技术评审的时间节点与判定标准，包括确立功能基线、分配基线和产品基线的相关评审。此外，计划还需应对系统集成风险，包括项目管理者无法掌控的外部依赖相关风险，确保系统的设计、研发、部署与保障工作按时推进。计划的核心内容旨在为更细致的技术规划提供支撑，从而实现对项目技术推进进度与风险缓解工作执行情况的有效管理和把控。
若国会能厘清界定需求挑战的核心因素，确认项目已确立功能基线，且制定了切实可行的分配基线完成计划，那么在审议项目开发启动的资金申请时，就能更有把握判断项目正朝着依托分配基线制定合理商业可行性论证的方向推进，而系统工程计划恰好能将这些要素整合呈现，为国会提供参考。
武器系统研发项目存在诸多未知因素，这些因素会转化为成本与进度风险，这是所有产品研发项目的固有属性。本次报告的案例研究印证了需求、系统工程与项目成效之间存在紧密关联，同时也表明，要避免重大武器系统研发项目出现不良成效，关键并非一定要消除所有风险，而是要投入资源开展精细化的系统工程分析，厘清需求对设计的各项要求，并结合可合理调配的资源进行统筹协调。
至少，在承诺启动产品开发项目前，需以分配基线（即初步设计）作为依据，证明需求与资源已实现统筹协调、匹配适配。本次研究的案例表明，无论初始需求带来的挑战有多大，只要系统工程工作开展到位，就能成为启动新研发项目、制定合理商业可行性论证的关键助力。
这一工作能确保项目即便承担风险，也能实现风险的清晰识别，同时将风险引发的资源消耗影响，在成本与工期估算中予以充分考量和体现。在部分案例中，如联合轻型战术车辆和帕拉丁综合管理系统项目，这一流程可能耗时较长，甚至导致需求调整，但只要在承诺启动产品开发前完成，就更有可能形成合理且可执行的商业可行性论证。
结论
厘清项目需求、风险与系统工程之间的动态关系，有助于开展早期监督工作，从而有望遏制过度承诺的现象。当拟研发的新型重大武器系统的顶层需求首次在《能力开发文档（草案）》中明确时，国防部应结合我们识别的四大因素，清晰研判这些需求带来的挑战。
若国防部能充分理解初始需求带来的挑战，同时制定系统工程计划，并按计划在产品开发启动前形成合理、可执行的商业可行性论证，国会及其他监督机构将能以此为依据，评估拟立项采办项目的合理性。
重要的是，可将关键系统工程基线的确立作为节点，对照计划评估项目的推进进度。随着项目推进，也应同步留存知识成果相关资料，包括系统工程基线文件，以及为平衡需求做出的方案权衡、替代设计或技术方案的选择，还有为弥补差距而增加时间和资金投入的相关决策文件。
尽管国会仍可能需要在国防部实际做出产品开发启动决策前，提前审议项目启动的预算申请，但系统工程计划及其推进情况，能为国会的审议工作提供更详实的参考依据，也能让国会更充分地了解拟立项研发项目面临的各类风险，包括若系统工程工作未达到预期目标，项目在开发启动后可能面临的风险。
为强化项目监督工作，为预算审议提供更详实的参考依据，国会应考虑作出规定，要求国防部从申请项目开发启动资金的预算开始，在年度预算申请中上报各重大采办项目的系统工程推进状态。相关信息可参考本次报告的案例研究形式，以简易时间轴呈现，且至少需反映项目最新版系统工程计划中载明的功能基线与分配基线状态。
国防部在意见中认可，尽早开展系统工程工作能够降低项目风险，为项目成功奠定坚实基础，但同时指出，系统工程计划是指导项目系统工程工作的管理工具，其制定与更新的时间节点，无法为提前至多18个月的预算决策提供参考。国防部还认为，目前向国会提交的法定认证文件与报告，已包含充足的项目风险和技术成熟度相关信息。
系统工程计划这类“动态更新文档”，在整个采办流程中会根据需要持续更新，完全可以为预算决策提供参考。因此，我们依然认为，将系统工程计划中包含的详实推进信息，与国会的预算审议时间相衔接，能发挥重要作用，故将此纳入国会的考量事项。鉴于系统工程计划会在采办流程中持续更新，将其推进进度与预算申请相衔接并非繁琐的工作。
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