抓住时机迎接挑战大力推进我国CALS的发展
内容提要 本文论述了CALS的产生与过程，CALS的内涵，以及美国国防部推行CALS战略的主要做法及CALS的应用与效益；分析了在我国推行CALS的必要性和可行性，提出在我国尽快启动CALS的建设，并对启动CALS后急需做的工作进行了探讨。
1.引言
CALS是美国国防部(DoD)从1985年开始在武器装备研制生产与保障中实施的一项信息化工程。CALS的成功及其巨大的军事与效益，使之成为世界各国军事部门和全球工商竞相推广应用的一项重大发展战略。当我们站在世纪之交的关头，面对奔腾涌来的信息革命浪潮时，如何抓住信息技术发展的难得机遇，坚持军事技术创新，积极引进国外先进技术，迎接世界军事发展的严峻挑战，大力推进国防化和信息化的进程，加速武器装备的发展，提高军队在高技术条件下的防卫作战能力成为摆在我们面前的一项具有战略意义的历史任务。为此，本文从介绍CALS及美国国防部实施CALS的作法入手，分析在我国推行CALS的必要性与可行性，提出在我国尽快启动CALS工程的建议，并对启动CALS后急需做的工作进行了探讨。
2.什么是CALS2
2.1CALS构想的产生与发展过程
70年代以来，随着现代技术在军事领域的广泛应用，武器装备的作战性能和技术复杂程度迅速地提高，美军的武器装备面临着研制周期加长、寿命周期费用(LCC)显著增长、以及新武器系统部署后长期形不成战斗力等主要问题。为了解决这些问题，美国国防部制订并推行了包括综合后勤保障(ILS，我国称综合保障)等一系列改进采办的方针与政策。为了解决实施ILS和保障性分析(LSA)过程中产生的大量书面形式的后勤保障技术数据所带来的费钱与数量量大(例如美国宙斯盾级巡洋舰文森特号，仅舰上携带的各种技术手册就达55?5吨之多，竟然使舰身吃水增加了三英尺)、数据的交付与传递的及时性差、容易产生重复和冗余的数据等弊端，以及不能满足各种机辅助技术对数字技术数据的需求。美国国防部适时地利用了现代信息技术所带来的前所未有的机遇来解决书面保障数据存在的问题，于1985年9月首次提出在武器系统采办与保障过程中开展计算机辅助后勤保障(Computer－AiedLogisticSupport－CALS)。最初，CALS构想的重点放在后勤保障领域，即将推行综合后勤保障(ILS)所形成的大量书面保障数据进行数字化，以提高数据准备与处理的及时性、改善数据精度、一致性与质量、降低费用。
随着信息技术的发展与在武器装备采办需求的牵引下，CALS的概念、应用范围及技术手段在不断的扩大，见图1。到了1987年以后，美国国防部将CALS引入到整个武器装备的采办领域，改称CALS为“计算机辅助采办与后勤保障”(Computer－AidedAcquisitionandLogisticSupport—CALS),其数字化的范围除了产品保障数据外，主要还包括采办过程中生成的用于产品设计制造的产品定义数据。1988年美国国防部设立CALS办公室，并于1988年12月20日首次发布了指导CALS实施的军用手册MIL?HDBK?59《国防部计算机辅助采办与后勤保障大纲实施指南》，并明确地指出，计算机辅助采办和后勤保障是国防部和界为实现与加速武器系统的采办、设计、制造和保障的数字技术信息综合1的一项战略。
从80年代中期开始，由于产品的市场竞争激烈，而产品的开发周期长费用高，使得美国各企业纷纷利用CALS的数字数据环境，采用并行工程(CE)、企业集成(EI)等新方法与新措施改进企业内部的管理、开发、生产与用户保障过程。1993年以后，CALS的范围进一步扩大，在国防部与国防工业界，其信息数字化的重点转移到装备的持续采办与整个寿命周期保障所产生的所有数据，除技术数据外还包括行政管理、型号管理、财务、商务等事务数据。扩大后的CALS范围，则完全适用于民用工业与企业。因此，美国国防部将CALS改称为“持续采办与寿命周期保障”(ContinuousAcquisitionandLife－cycleSupport—CALS)。DoD于1994年6月10日将MIL－HDBK－59A改版为MIL－HDBK－59B《持续采办与寿命周期保障实施指南》。
在90年代初，由于苏联的解体、冷战时代的结束、世界多极化格局的形成以及国际形势趋于缓和，美国国防预算大幅度的削减，大批国防企业面临着转向民用产品生产；同时世界经济呈现出衰退的趋势，1991年美国经济破天荒地出现二战后第一次负增长(－1?2％)。美国政府面临着新的挑战，于是敏感地从众多的工业技术领域中选择了信息技术，抓住时机大力投资于信息产业，给各企业注入新的竞争的活力，使整个经济重新增长，保持在国际竞争中的优势地位。1993年以后，随着美国政府提出并实施信息高速公路计划，建立国家信息基础设施(NII)与全球信息基础设施(GII)，CALS迅速地从国防部与国防工业企业走向所有民用工业企业，以CALS为基础广泛地开展并行工程、企业集成与贸易(EC)。于是，在美国CALS还有一个更为普遍的叫法是“光速商务”(CommerceAtLightSpeed－CALS)”。
随着90年代初在全球范围掀起的信息革命浪潮，CALS不仅推向美国全社会，而且迅速地推向全世界，影响着全球的信息化，各国在国防领域与民用领域都广泛使用CALS，CALS与电子数据交换(EDI)一起成为整个信息化的基础工程。1990年，欧洲、澳大利亚、日本成立了CALS协会，随后韩国、新加坡等国家与也相继成立了CALS协会。1994年成立了CALS国际，1996年国际标准化组织(ISO)成立了CALS高级指导组，决定将CALS标准纳入国际标准。目前，国际上年年都举行CALS年会与展览会，CALS成为世界各国信息技术应用与研究领域的热点课题。
2.2CALS的内涵和实施CALS的原理
2.2.1CALS的内涵
在国防领域，美国国防部定义“持续采办与寿命周期保障(CALS)”为：“为在政府与工业企业之间开发、管理、交换及使用事务和技术的信息，按使用最好的技术、过程和标准而生成的一种综合数据环境。”MIL－HDBK－59B称“持续采办与寿命周期保障(CALS)”是国防部和工业界为实现更加有效地生成、交换、管理和使用保障防务系统的数字数据而制订的一项战略，并指出CALS战略的主要目标是将武器系统的运作从人工的繁复的书面方式向高度集成化、自动化的采办与保障过程过渡。实际上，美国国防部实施CALS是利用信息技术将武器系统采办与保障过程中数据数字化，生成数字数据，用数字方式进行交换，为实行CE、CAD、CAM、CAE、CAPP及CIM建立共享的综合数据环境，并以CALS为切入点和重要手段全面推进国防部与国防企业的信息化进程。
在世界工商产业领域，称CALS为“光速商务”，看作是一个集成化的企业环境，为企业和企业用户提供一个全面支持从市场需求分析、产品设计、生产、销售、用户保障的各种经营管理活动和利用各种信息的一个快速共享的信息平台与环境。因此，CALS是全球信息化的基础工程。
综上所述，我们可以认为CALS是用现代信息技术推进武器装备研制生产与保障过程及工商企业信息化的一项具有战略地位的技术与管理工程。
2.2.2实施CALS的原理
美国国防部在武器系统采办与保障过程中实施CALS是使用统一的标准为政府(国防部)与工业企业之间开发、管理、交换及使用数字形式的技术数据和事务数据。其基本原理可归结为：
（1）生成数字数据。按合同要求生成标准数据格式的数字数据或将传统的书面数据转换为数字数据。数字数据的格式包括文档图象文件和各种可处理数据文件。
（2）交换数字数据。按合同的要求和标准的规定在工业界与国防部之间、国防部各部门之间、工业界主承包商与子承包商及供应商之间交换数字数据。数据交换包括采用磁带、磁盘或光盘的实物传递和利用联网计算机的远程通信来实现的联机存取/传递的方式。
（3）储存与维护数据及建立综合数据环境。按合同要求将数字数据储存在数据生成或便于使用与维护的地方，远期目标是建立一个由三军多种武器系统的数据组成的开放型分布式的综合武器系统数据库(IWSDB)形成共享的综合数据环境，允许授权的用户进行联机存取或联机服务。
（4）进行产品综合、过程综合与数据综合。利用综合数据环境有效地实行R＆M与CAD/CAE/CIM的综合、承包商的LSA过程与R＆M及设计工程的综合、以及技术数据的技术状态管理；从而实现了设计、研制、制造与保障过程的并行设计与综合，即实行并行工程；最后，由于数据综合与过程综合以及实行了并行工程的方法最终获得产品的综合。
2.3推行CALS的意义
CALS模式的最大优点是用一套严格的标准来规范各种数字数据的生成、储存、交换、联机服务及管理，以达到信息的高度共享。在国防领域推行CALS的意义在于为实行并行工程和各种计算机辅助技术建立一个共享的综合数据环境，从而显著地缩短武器装备的研制生产周期、减少寿命周期费用和全面提高武器装备的质量与作战效能。在民用企业推行CALS的意义在于为实行CE、EI、EC以及企业重组建立起信息化、集成化与自动化的环境，从而缩短产品的开发周期、减少开发费用和提高产品在国际市场的竞争能力。
3.美国国防部实施CALS的主要做法及其推广应用与效益情况
目前，武器装备采办与保障是CALS应用最深入、最广泛的领域，美国国防部是CALS的发源地又是最大的用户。追根溯源，深入分析美国国防部是如何实施CALS及其推广应用情况，从中可以得到有益的启示。
3.1制订明确的CALS战略的目标和分阶段的实施计划
3.1.1实施CALS的目标
美国国防部实施CALS战略的目标是将武器系统的运作从人工的、繁复的书面方式向高度集成化、自动化的采办与保障的过程过渡。建立一个综合武器系统数据库，形成共享的综合数据环境是这种集成化、自动化的最终目标之一。1994年DoD又为CALS战略的发展制订了三个更具体的目标：(1)扩展国防部与工业界的关系，以确保更协调的运作和数据交换的方法；(2)完成国防部的有效信息和商业交易向标准的电子格式过渡；(3)综合国防部数字数据。
3.1.2实施CALS的计划
80年代中期，美国国防部制订的CALS计划分为两个互相交迭的阶段。第一阶段为1985年至九十年代初期，目标是将现行技术信息的纸面流通转换为数字形式流通，即我国习惯于称无纸化，并开始功能过程的综合。第二阶段从1990年以后开始，目标是开发综合武器系统数据库和进行功能过程的综合，建立实施并行工程环境的能力。
在进入第二阶段后，1994年3月美国国防部在国防部CALS战略规划大会上根据第二阶段实施CALS的需要又制订了一个新的CALS实施计划。该计划一直规划至2010年，划分为近期与远期：近期为94年至97年；远期为97年以后。计划提出了实施CALS的四项主要任务：(1)制定实施CALS的指导书；(2)建立CALS信息基础设施；(3)制定CALS推广、培训和计划；(4)完成向数字化业务运作的转换。计划还就这四项任务制定了1994年到2000年的近期和远期按季度划分的详细进度表，以及提出了DoDCALS2010年的设想。在这个设想中明确指出：“在整个产品寿命周期使用国际标准，在全球工业基础上使用国际信息高速公路存取综合数据，灵活地提高或适应用户的信息需求和适当的安全等级。”
3.2在武器系统和自动化信息系统采办中确定CALS方案
美国国防部是在武器系统和自动化信息系统的采办中实施CALS，实施CALS的重点是新研制的武器系统。对于新研制的武器系统，国防部将CALS的要求贯彻与落实在武器系统采办合同上，即将国防部实施CALS的要求以“CALS政府运作方案(GCO)”的文件形式纳入招标书中，参加投标的承包商根据GCO与自身的CALS能力在投标书中也以文件形式提交一份“承包商CALS方法(CAC)”，经评标后选定承包商。承包商在武器系统的研制与生产的过程中按照合同的要求交付数字数据产品和提供承包商综合技术信息服务(CITIS)。对于现有的武器系统、备件的再采购、产品的改进、非研制产品(NDI)及民用的现成产品(COTS)也考虑实施CALS的要求，如现有的武器系统在调查了实施CALS的可能性和进行费用/效益分析后确定是否将书面数据转换为数字数据以及转换的方法。新研制的武器系统CALS的实施为现有武器系统实施CALS提供了基础。
3.3强调实行统一的CALS标准
美国国防部实施CALS的目标之一是“完成国防部的有效信息和商业交易向标准化的格式过渡”，实行一套严格统一的标准是CALS的重要特征。由于，CALS必须在统一标准的支持下才能在国防部与界的内部及彼此之间形成互相兼容的接口，才能有效地生成数字数据和进行数字数据交换，建立起共享的综合数据环境。因此，美国国防部非常重视CALS标准化的建设，专门制订标准化策略，确定标准化工作的要求，并实施一项标准化工程。
3.4重视信息基础设施化建设
美国国防部将CALS信息基础设施分为公用服务基础设施和通用基础设施。公用服务基础设施包括在地理上分散的地点之间存储和传输数据所需的硬件、软件和通信资源。该类基础设施是防务综合基础设施(DII)的总体国防部开放式系统体系结构的组成部分。
通用基础设施包括使用户在任何给定的场所能与公用服务基础设施和实现功能应用接口的硬件、软件和通信资源。目前，美国国防部正投巨资实施信息基础设施现代化的CALS“旗舰”计划将为现场用户提供通用基础设施资源。该计划主要包括联合机辅助采办与后勤保障(JCALS)、联合工程数据管理信息与控制系统(JEDMICS)及柔性计算机集成制造(FCIM)。
3.5建立专门的CALS管理机构，实行集中统一指导
CALS作为美国国防部和工商信息化的一项重大战略，受到美国政府和工业界的高度的重视与普遍的支持。因此，从一开始推行CALS，美国国防部与工业界就建立起有效地规划、管理和实施CALS的机构，强调实行集中统一指导。目前，美国国防部CALS的最高领导是负责采办与技术的国防部副部长，在国防部长办公厅内设立一个CALS政策办公室由负责采办和技术的国防部副部长首席帮办领导，负责制订CALS的政策、实施计划、标准与各体系结构要素，以及督促工业界加速CALS的实施。CALS政策办公室在CALS标准、规范与适应性试验开发方面接受商务部国家标准与技术委员会(NIST)的技术支援。各军种和国防后勤局、各总部机关与保障现场的机构都要建立一个CALS办公室或CALS主管，并设立CALS联络点。各武器系统工程项目办公室或领导小组增配主管CALS的专业人员。工业界的CALS工业指导组(CALS－ISG)由国家安全工业协会(NISA)资助于1986年12月成立。它是一个协调工业界CALS的合作机构，并充当与政府CALS办公室联系的官方联络点。该机构下设设计综合、安全、数字信息、采办、国际等多个分部，在美国国内与国际开展CALS活动方面发挥重要作用。
3.6CALS国防领域的应用与效益情况
3.6.1CALS的应用情况
1994年，美国国防部对陆、海、空军及战略导弹部队的95项重大防务采办工程应用CALS的情况进行了调查，调查结果显示：陆军28项中已实施CALS的16项，已计划实施的6项，未实施的6项；海军38项中已实施CALS的27项，已计划实施的1项，未实施的10项；空军25项中已实施CALS的16项，已计划实施的2项，未实施的7项；战略未实施的项目分别占总项目的9?47％和24?21％。这一调查结果表明，美军75％以上的重大防务采办工程已应用和计划应用CALS，说明其应用的普遍性。美国国防部1996年决定，从1997年起所有的防务采办工程项目都要实施CALS。
CALS在B－2轰炸机、F－22战斗机、SSN－21攻击型核潜艇、ESSM改进型海麻雀导弹、M1A2坦克、RAH－66直升机、YF－23战斗机上都得到了很好的应用。其中，F－22获得1994年CALS大奖。
3.6.2CALS的效益情况
为了评估CALS的实际效益，美国CALS/CE工业指导组于1988年3月成立了一个CALS效益工作小组，专门收集有关CALS实施情况的信息，包括各种案例和效益统计等。通过对大量实际案例的统计分析，证明CALS战略对武器装备的影响是全方位的，包括了装备寿命周期过程的各个阶段，并涉及所有信息处理的工作，其效益十分显著，统计情况见图2（图中统计还是偏于保守的）。由图可见，产品的开发时间缩短55％；产品的成本减少50％；废品率减少80％；数据错误减少98％。
另据美国国防部办公厅估计，在广泛推行CALS计划的头五年中，现有新研制武器系统的费用节省达100亿元。例如由于采用了CALS，B－2计划从1981－1989年的8年中节省了5千万美元；YF－23战斗机从设计到首次试飞仅用了46个月。
波音公司用CALS技术实现了波音－777客机整个设计、制造过程完全数字化（无纸化）传递；通过数字化预装配等虚拟制造技术，无需样机一次成功；采用并行工程的协同小组；实现在广域网上异地设计和异地制造；按国际标准STEP进行数据交换。由于波音－777的成功获1996年度美国制造工程师学会（SME）的工业领先奖。
4.尽快在我国启动CALS工程，推进武器装备信息化进程
4.1在我国推行CALS的必要性与可行性
4.1.1在我国推行CALS的必要性
在国防领域，CLAS主要应用武器装备的研制生产与保障过程和自动化信息系统（如C3I系统）。我们在武器装备的性能和综合质量方面与美国等发达国家相比还存在不小的差距，特别是发达国家武器装备过程中曾经遇到过的研制周期长、研制与保障费用高、保障性与战备完好性差、以及长期形不成战斗力等问题目前正困扰着我们。经验证明，结合国情引进国外先进的技术与方法是解决这些问题的成功方法和捷径。江总书记说过：“振兴，电子信息技术是一种有效的倍增器，是实现能够发挥作用最大，渗透力最强的新技术。”因此，我国尽快启动CALS工程，利用信息技术为当前正在大力推行的“三化”（系列化、通用化、组合化）、综合保障与保障性分析、CAD/CAE/CIM及计算机辅助R＆M、以及正在推广的系统工程管理与并行工程建立起一个必需的共享的综合数据环境，并以此为切入点全面推进武器装备研制生产与保障过程信息化进程是当务之急。
4.1.2在我国启动CALS工程的可行性
由以下几个方面可以说明，目前我国已具备启动CALS的基本条件。
（1）国家信息化的战略地位及大政方针已经确立
（2）我国信息基础设施已初具规模
（3）信息资源的开发与利用发展迅速·数据库建设与化信息服务快速增长。
·我国计算机辅设计（CAD）与计算机集成制造系统（CIMS）的应用成绩显著。
·武器装备研制生产与使用领域的信息资源的开发与应用正受到重视。
·基本具备启动CALS所需的标准
根据对现行的标准的初步调查与研究分析认为，采用现有有关信息技术的国家标准、国家军用标准、工业标准、国际标准及参照采用某些外国与外军的先进标准基本满足启动CALS的需要，某些重要的CALS标准如《CALS工程大纲要求》、《技术信息交换与联机服务》及CALS管理规定可在启动CALS后的实施过程中组织人力编制。
4.2抓住机遇，迎接挑战，尽快启动CALS工程由上述分析说明，在我国推行CALS不仅是十分必要，而且也完全可行。
（1）尽快将CALS工程列入国家重点高科技发展研究计划，并抓紧组织人力抓紧制订CALS的发展规划与总体框架。必须按照江总书记在15大报告中指出的“运用最新技术成果，实现技术发展的跨跃”，制订出符合我国国情的、“跨跃式”的CALS发展战略的CALS发展规划与总体框架。
（2）建立高效的CALS管理与研究机构。实施CALS必须实行统一的政策、统一的标准和统一的行动，必须加强对CALS的领导。为此，国务院信息化工程领导小组和中央军委有关部门的领导下，在各工业部门和各军事部门建立各级信息化或CALS办公室，负责制订并统一协调我国实施CALS的政策、法规、标准和CALS规划与体系结构要素及行动；以及建立与CALS相关的研究机构，承担CALS建设中的各重大工程项目的立项论证与研究开发、重大关键技术的研究应用、标准与规范的制订等任务。
（3）抓紧制订CALS的政策、法规和标准。要加大CALS标准化的力度，尽早制订我国CALS标准化的策略和标准体系，全面规划标准化的工作，组织编制启动CALS后急需的标准和管理规定。
（4）加强信息基础设施的建设。坚持“军民兼顾、专通结合”的原则，以国家信息基础设施为依托，充分利用国家光纤通信干线，发挥国家通信骨干网的作用，传输国防企业武器装备设计、制造与用户保障的信息，同时在目前全军数字数据交换网的基础上在范围、功能、技术上加以扩充与改造，建设一个开放式体系结构的国防综合信息网，使之成为所有军事部门的公用数字数据网。加大对信息安全措施和电子信息战研究的投入，研制多级信息保密系统来确保信息的安全。此外，着手开发三军通用信息处理与通信平台以及建立三军综合武器系统数据库等。
（5）积极开展CALS基础研究。鉴于我国在信息技术领域的研究起步晚，技术落后，与世界上发达国家的差距大。因此，在推行CALS时必须积极开展CALS的基础研究。为此，要加大对CALS研究资金的投入；极早成立CALS研究组织，开展CALS学术交流活动；积极开展有关CALS关键技术的研究；建立CALS试验网和进行CALS的试点工程。
（6）抓好信息技术人才的培养。适当地确定几所院校有计划地培养CALS的高级专门人才与管理干部，以及宣贯、推广CALS的标准及应用技术。
1.徐宗昌.关于CALS战略的研究及对在我国推行CALS战略的有关问题探讨.国防技术研究报告?1997.11
2.徐宗昌等.美国国防部计算机辅助采办与后勤保障(CALS)文件选.1997.11
3.徐宗昌.MIL－HDBK－59B分析研究.中国国防科学技术研究报告.1996.8
