美国太空军(USSF)领导层正采取多元路径提升组织敏捷性、响应力、效率与效能。鉴于建模与仿真(M&S)技术在太空军全域的广泛应用,优化M&S运用成为提升决策、系统研发、采办、测试、训练及作战整体效率的关键路径。数字工程(含数字孪生)是提升太空军跨组织M&S效能的前瞻性使能技术,但其他变革同样可行。本报告研究探讨太空军如何在空间系统全生命周期优化M&S应用。

核心议题

太空军领导层追求更敏捷、响应迅速、高效能组织。优化建模、仿真与分析(MS&A)应用是提升决策、系统研发、采办、测试、训练及作战整体效能的关键路径。兰德公司受托制定太空军战略,以强化其在空间系统全生命周期运用MS&A的能力。

研究方法

采用三轨并进策略:

  1. 与太空军空间系统生命周期相关方及外部M&S专家深度访谈
  2. 参与M&S专题研讨会
  3. 研析空间系统生命周期组织架构及M&S最佳实践文献
    研究于2024年9月完成,结论不涵盖此后动态。

核心发现

• 生命周期各阶段缺口各异:系统设计机构M&S应用深入且专业度高,但需低保真工具开展权衡研究;采办与系统用户机构则需系统定义、互操作性及红蓝方模型等定向M&S能力
• 缺口揭示太空军需加强跨组织协作(含承包商模型数据共享),并强化与空军部M&S委员会及指导组的协调
• 首要M&S缺口为多保真度模型与数据缺失,次为工具互操作性及红蓝方模型可用性
• 全员需提升数字工程(DE)技能熟练度与M&S能力储备
• 跨密级模型执行能力系共性短板
• 应对缺口的三大解决方案:跨组织信息数据共享、M&S工具与环境建设、有效建模能力与文档规范
• M&S标杆组织最佳实践:高素质人才队伍、协作支持型文化、项目早期实施数字工程、审慎应用数字孪生、AI赋能M&S同时确保人类决策者对系统设计的掌控理解

优化建议

太空军提升空间系统生命周期M&S效能的建议分四维度:

  • 人才队伍
  1. 建设精通数字工程且熟悉M&S的人才梯队
  2. 优先满足M&S人员编制需求
  • 组织文化
  1. 培育M&S协同支持文化
  • 技术体系
  1. 制定《建模仿真分析(MS&A)作战概念文件》,规范高效MS&A协同流程(含本报告建议措施)
  2. 分阶段构建太空军通用M&S环境,支持模型仿真数据共享
  3. 强制新项目合同要求可共享模型
  • 管理机制
  1. 授权单一核心机构制定实施跨组织M&S协同计划
  2. 倡导数字工程文化驱动太空军转型

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