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作者：李明唐亮王允峰董曉明單位：武漢市74223信箱中國艦船研究設計中心

TSCE項目管理原則

雷聲公司DDG－1000項目經理MikeHoeffle表示：“本質上，你可以把TSCE想象成一臺個人電腦，把傳感器和武器看作是打印機、終端設備以及其他的一些外圍設備。新的組件可以實現“即插即用”，就像插入USB口一樣，無需花費太多的時間，也無需復雜的集成過程。”TSCE的這些特點和功能正是其軟件開發艱難和充滿挑戰的原因，為了實現這一挑戰，雷聲公司在開發的過程中，遵循以下三條核心原則［2］：

1嚴格遵守建立完善的軟件開發制度

自上世紀八十年代中期，卡內基梅隆大學軟件工程學會（SEI）創造了“能力成熟度模型（CMM）”，該模型在政府開發的軟件工程項目中被廣泛應用。它給防務組織提供了一個評估和描述軟件開發商能力的標桿，衡量其在限定的時間和預算之內，實現滿足標準要求軟件的能力。該模型中將軟件實現能力定義為五個等級，分別為：1）初始級；2）可重復級；3）已定義級；4）已管理級；5）優化級。絕大多數公司水平都僅為1～2級，只有像IBM這樣實力雄厚的企業才能達到3～4級的水平，可以達到5級的公司幾乎是沒有的。DDG－1000項目中明確要求，參加TSCE研發的軟件公司CMM至少不低于3級，據統計，最終TSCE團隊的平均CMM等級值達到3．7，這在艦船領域現階段的系統開發中是十分罕見的。

2開放式體系結構的使用

盡管在商業社會中保持長期合作的關系存在許多優勢，但開放式體系結構的獨有特征仍使其成為目前海軍裝備研制技術中的發展趨勢。因為這種方法可以使軟硬件組件隨時簡單地添加到整個系統當中。艦上系統包括大量的組件設備，采用不同廠家的產品可使更多供貨商的產品可用，從而減低艦艇的設計建造費用，同時提高集成系統之間的互操作。由于美國國防部決定不再為某個專項應用技術開發投資，但仍需解決快速技術升級的問題，因此，投資商用產品成為一種較好的解決辦法。這樣系統的設計可以很容易地修改和認證。

3“國家隊”的組織形式

TSCE這種復雜的集成系統如果沒有一個優秀的團隊和管理辦法是不可能實現的，這些成員包括與海軍簽署長期協議和擔保的，以及臨時加入團隊友情協助的。因此DDG－1000軟件開發策略的關鍵因素就是頂尖的系統集成商的廣泛聯合，包括：諾斯羅普•格魯曼、雷聲系統公司、洛克希德•馬丁以及波音公司。另外，海軍實驗室在專業能力提升的同時，確保參與系統開發的全部團隊成員都對DDG－1000的整個系統架構保持徹底的公開透明。

TSCE研制階段劃分

美軍的艦船設計和建造流程分為：概念設計、方案設計、技術設計、詳細設計和建造（集成）、工程和后勤生命周期保障五個階段。如圖1所示，TSCE項目策劃從艦船設計第一、第二階段就開始了，而具體開發工作主要集中在第三、第四階段。TSCE采用“螺旋式”的發展模式，最初計劃是從2003年初到2005年末，完成DDG－1000技術設計，同時發行Re－lease1－Release3三個版本的TSCE軟件，提供TSCE基礎設施的基本服務，并初步實現對空防御功能、對陸和水下作戰功能。2005年到2011年底，完成DDG－1000的詳細設計和建造，同時繼續發行Release4、Release5、Release6和Spiral1，逐步集成艦上所有任務系統，實現TSCE的全部功能。圖2主要為艦船設計第三、第四階段，TSCE軟件Release1到Release6，以及Spiral1的設計目標、開發原則和進度安排。

根據DDG－1000作戰任務需求，TSCE的應用層被劃分為：指揮和控制、通信控制、傳感器與飛行器控制、武器控制、艦船平臺控制及后勤保障幾個分段設計，每個分段內包括若干單元，如：武器控制分段包括：改進型“海麻雀”導彈、“標準”導彈、先進火炮等單元；傳感器控制分段包括：雙波段雷達、敵我識別、聲納組合等單元。在TSCE軟件單元的基礎上根據單元內部具體功能的不同，進一步劃分組件和模塊。即TSCE的軟件按照由小到大的粒度分為：模塊、組件、單元和分段四個層次，若干功能相關、緊耦合的模塊組成組件，幾個組件組成單元，相關單元再組合成分段，實現作戰任務需求中某方面功能。以Release5為例，包括16個單元、32個組件和126個模塊。TSCE軟件集成采取螺旋式推進、逐步擴展的方式，相關責任單位負責研制具體的模塊或組件，集成商從Release1到Release6逐漸集成各個模塊的功能，自底向上逐層集成，形成功能完整的單元和分段。如表1中所示，Release1階段只實現簡單的TSCE－I基礎服務。

Release2階段實現對空自防御的部分功能，同時擴充TSCE－I，該階段的成果為雷聲公司2006年進行SS－DS開放式系統升級奠定了基礎。Release3增加了對陸和水下作戰功能，實現多任務作戰線程。從Release4開始TSCE軟件進入了更加艱難的大規模集成階段，加強Re－lease2和Release3中的方面作戰能力，同時在原版本的基礎上增加了通信控制、平臺控制、傳感器與飛行器控制等部分軟件單元，而Release5和Release6階段主要是具體細化單元內各組件和模塊的功能，增加決策評估、支援保障等軟件單元，最終實現完整的TSCE軟件功能。

TSCE任務分工情況

DDG－1000設計建造之初，制定了10項關鍵技術，并以工程開發模型（EDM）的形式展開科研試驗，每項EDM都有明確責任單位，其中TSCE工程研制由DDG－1000任務系統總承包商雷聲系統公司負責。同時，美國另一大防務巨頭洛克希德•馬丁公司，憑借其在“宙斯盾”系統和LCS艦載系統研制和集成的成功經驗，也被邀請加入到TSCE集成團隊，并承擔了DDG－1000眾多關鍵任務系統的開發研制。

為了研制TSCE這項龐大的軟件工程，雷聲公司聯合了眾多實力雄厚的防務公司，同時也本著“同族最優”的原則精選了多家擁有先進技術的商業小型公司，最多時參與團隊達到80幾個公司，上千名技術開發人員。

1997年，DD21項目論證之初，雷聲和洛•馬公司分別聯合英格爾斯造船廠和巴斯鋼鐵造船廠組成“金隊”和“藍隊”競爭DDG－1000任務系統總集成項目。2002年“金隊”獲勝之后，洛•馬就以合同授予不公為由，向美國總審計署提出抗議，經幾次公開抗議無效，此事便不了了之，雷聲公司成為DDG－1000任務系統總集成商，負責全艦電子信息和武器系統的總集成，承擔了10項EDM中的5項，即全艦計算環境、雙波段雷達、綜合水下作戰系統、先進垂直發射系統和上層建筑集成孔徑技術，幾乎涉及了全部電子信息系統，緊緊抓牢了其任務系統中的關鍵部件。

但是首次作為艦載任務系統總承包商的雷聲公司，在經驗技術方面還存在不足，同時按照美軍裝備研制歷來倡導“競爭合作”，反對一家獨大的思想，雷聲公司都不可能包攬天下。因此，在洛•馬抗議事件平息不到一年，2003年海軍便與其簽署了價值1．88億美元的合同，將其拉入DDG－1000“國家隊”的行列。在雷聲公司負責的5項EDM中幾乎都有洛•馬公司的身影，并且這些設備都不同層次的滲透到了TSCE項目集成之中。主要包括：指控系統、雙波段雷達、綜合水下作戰系統、光電／紅外設備、聲納設備、機電控制系統等等。雖然TSCE由雷聲公司負責總集成，但可以說TSCE是雷聲和洛•馬、及眾多公司“強強聯合”的產物。在指控、傳感器、武器、平臺、支援保障以及TSCE－I各個分段的研制集成中都有兩個公司的合作：1）洛•馬以其30年開發“宙斯盾”作戰系統的經驗，順理成章地加盟了DDG－1000“指控部分”的軟件設計工作。

后來也是由于C2I這部分軟件的問題延誤了TSCE的時間進度。2）在“傳感器控制”分段，洛•馬公司也承擔了大量的工作，如：雙波段雷達中的體搜索雷達、聲學傳感器、紅外／光電（5套）等系統的設備及其嵌入式軟件單元。最終，由雷聲公司負責傳感器的信息融合，產生統一的航跡，并將“傳感器部分”與“TSCE－I部分”的接口連通。3）“平臺部分”中，雷聲公司將“平臺控制”單元的“機電控制”組件承包給了洛•馬公司、“綜合艦橋”組件承包給了L－3公司、“導航”組件由雷聲公司自己完成。“機電控制”組件又分為“綜合電力”模塊、“輔機控制”模塊、“自動損管”模塊，這些模塊又由洛•馬公司拆解后分包給了Conve－rteam、Sperry等公司。4）“武器部分”雷聲主要是和英國BAE系統公司、美國聯合防務（UnitedDefense）以及巴斯鋼鐵公司共同合作實現的。雷聲公司負責Mk57新型垂直發射系統的研制，洛•馬公司僅參與了其中先進火炮系統的“遠程對陸攻擊彈”（LRLAP）的研制。

TSCE軟件開發過程

TSCE的軟件開發采取“螺旋式上升”的模式，如圖4所示，每一個正式發行的軟件版本都要經歷：軟件需求分析、軟件架構設計、軟件詳細設計、軟件編碼與測試、軟件集成、軟件認證測試和系統集成的過程，為了保證集成軟件的質量，采取分階段獨立認證的方式，6個版本的開發過程在時間上存在交疊，每個版本開發過程中獲取的經驗教訓和反饋意見都將指導下一版本的開發，各版本性能持續改進、功能逐漸完善。DDG－1000軟件開發的數量和復雜程度都是前所未有的，全艦計算環境不再是擁有大量獨立的子系統，各系統由多個艦員負責操作，而是使多個功能集成化、自動化。海軍該項目辦公室評估TSCE將包括1400萬～1700萬行代碼，其中700萬行新編和修改代碼用于新增的軟件模塊，當前TSCE的產品包括6個正式發行版本（Release1～6）和1個“螺旋上升”（Spiral）階段的成果。從Release1到Release6，每一個正式發行的軟件版本都要經過如下七步的評審過程，才能獲得政府認證。如圖5所示，詳細的評審流程可保證項目承包商與海軍公開及時地溝通，從而提供透明的服務。近年來，按照TSCE主承包商雷聲公司的信息，TSCE項目的進展情況和重大節點歸納如圖6所示。Re－lease6的開發合同已于2009年11月簽訂，第二年2月雷聲公司就通過了Release6的軟件規范評審。目前，Release6的編碼、測試工作仍在進行之中。TSCE項目按照新的計劃安排繼續推進。

結語

TSCE的核心就是“集成”，即快速有效地將不同規模、不同粒度、不同功能的軟件程序進行快速有效的集成。如何組織協調好不同軟件承包商之間關系，實現全艦軟件在統一技術體制、統一基礎設施、統一標準規范的要求下的功能集成，成為TSCE項目組織管理的關注要點。本文主要梳理了美國海軍在TSCE項目管理中總結的經驗和教訓，重點給出了項目管理原則、系統責任分工、項目進度安排，包括軟件開發、測試的流程，以及開發中遇到的問題和挑戰。這些項目組織管理的方法和經驗對于我國艦船信息化發展和全艦計算環境工程實施具有極大的參考價值。