美军航天装备COTS 试验鉴定工作透视及思考

姜盛鑫，韩天龙，陆宏伟

（中国航天标准化与产品保证研究院，北京 100071）

0 引言

美国国防采办系统（The Defense Acquisition System）通过开发和/或采购国防领域物资，确保用于实现国家安全战略和支撑军队的技术、项目以及产品能够得到充分管理。国防采办系统面向各类武器装备，而其中针对航天装备的采办工作更是其重中之重。当前，航天装备研制呈现出批量化、集成化的趋势，因此更多地采用商业货架产品（COTS），旨在比使用传统军用规范产品（Mil-spec）收获更显著的优势，主要体现在：研发成本能够得到降低并可预测，研发周期能够得到压缩，使用风险能够得到控制，性能指标能被充分验证，同时最新技术能被迅速植入。

试验鉴定作为国防采办系统中极其重要的一环，是政府和军方管控武器装备采办风险、把握研制进度、验证使用效能的主要手段。COTS 若要在装备上投入使用，则试验鉴定必不可少。美国国防采办大学发布的《国防采办指南》第8 章中对COTS的试验鉴定工作进行了明确阐述，“装备上采用的COTS 仍然需要经过鉴定以评估其性能，其过程可能不需要过多试验，但是需要确保该产品能够满足其宣称的功能，在成熟度、集成性和互操作性等方面具备条件”。

由于航天装备所处的空间环境对产品提出较苛刻的环境适应性要求，产品在地面开展试验难度较大，对于COTS 开展试验鉴定工作也同样面临着巨大的挑战。美国作为世界公认的航天强国，已于多年前率先在航天装备上使用COTS，经过多年发展形成了一套成熟完整的采办程序，积累了大量实践经验。本文对美军航天装备COTS 采办程序中的试验鉴定环节开展研究分析，梳理总结值得借鉴的经验做法，旨在为我国航天装备中的COTS 应用提供有效参考。

1 COTS 的来源与发展

1.1 COTS 的概念内涵

COTS 是指经过更新迭代、在商用市场出售和使用，或通过政府合同获得的非研发项目（NDI）。COTS首次作为军用产品替换方案可追溯到1994 年，时任美国国防部长威廉·佩里在指令中提出可将COTS 投入到军事应用中，但不包含航天装备。在COTS 成功应用于军事装备十几年之后，其在航天装备上的使用才成为现实。根据国外相关报道，美国国防后勤局（DLA）认证或军事规范（MS）认证的某类产品的技术性能要比预期用于下一代航天装备及相关仪器的最先进、最高性能产品落后数代，间接推进了COTS 在航天装备中的使用进程。

1.2 COTS 的所属类别

COTS 属于NDI 的一个子集（参见图1），NDI是出于政府目的、但不限于特定工程的任何项目，可以由联邦机构、国家或州政府，以及与美国政府签署了国防战略协议的其他政府等任何形式主导。

图1 非研发项目的分类Fig. 1 Classification of NDIs

2 COTS 试验鉴定情况分析

试验鉴定是管理者提出合理采办决策的重要依据，对于装备作战效能的充分发挥具有重要意义。将COTS 作为装备组成的一部分时，有必要对其开展试验鉴定。对于美军航天装备COTS 试验鉴定，可从其涉及的横向范围、纵向深度以及存在问题3 个维度进行阐述分析，其中：横向范围是指需要美军组织开展试验鉴定的COTS 类别；纵向深度是指美军针对COTS 组织开展试验鉴定的程度；存在问题是指美军针对COTS 组织开展试验鉴定过程中遇到的难题与挑战。

2.1 COTS 试验鉴定的横向范围

COTS 替代军用产品的一个重要优点是可通过省略采办系统中的研发阶段和后续研制试验鉴定阶段来缩短交货时间。一般来说，如果一个产品由操作水平相似的人员在设计环境中使用，并获得了预期的性能，那么可以不进行鉴定试验；但如果使用条件不同于开发商的设计环境，则需开展鉴定试验。此外，应强调预选测试，以尽量减少技术、操作和支持风险。虽然美军更追求的是“无须试验”，但在COTS 确定之后，其所需开展的全部试验必须在由美国空军装备司令部系统的项目总监批准过的系统规范和试验鉴定主计划中进行说明或证明。理论上讲，用于美军航天装备的COTS，如芯片、处理器、板卡、相机、收发机等硬件以及配套软件均需开展试验鉴定。

如果某类COTS 能够同时满足下列4 条评估准则，则无须开展试验鉴定。

1）该产品供应商的测试结果可获取和验证；

2）该产品其他用户渠道的使用或故障数据可获取；

3）该产品供应商的测试可参与；

4）该产品在独立的测试机构开展的试验鉴定结果可获取。

2.2 COTS 试验鉴定的纵向深度

为满足特定使用环境需求，COTS 试验鉴定的实施也有很多约束。下面对美军针对不同使用环境下的航天装备COTS 开展试验鉴定工作的纵向深度进行简单梳理。

1）对于在与商用相同或相似环境下应用的独立COTS，不需要进行试验鉴定。如果对此有任何怀疑，应在筛选前获取并鉴定1 个试样。在交付合格的批量产品后，出现的任何缺陷均涵盖在供应商的商业保险范围内。

2）对于在与商用不同（军事）环境下应用的独立COTS，需要在筛选之前完成军事环境下的试验鉴定，试验深度通常涉及质量方面的研制试验鉴定和初始作战试验鉴定。

① 研制试验鉴定。美军认为研制试验仅需面向系统级，COTS 组件级及以下无须开展研制试验。对于选用的COTS 不满足期望的性能指标的情况，最好的解决方式就是改用其他的COTS 或开展非COTS 设计工作。

② 初始作战试验鉴定。美军认为COTS 的选择并不代表没有开展作战试验的必要。如果装备负责人能够展示出有效的市场调研数据表明所选COTS 的预选质量试验能满足作战试验需求，作战试验鉴定组织管理部门可以限制或取消作战试验；这些数据需要以文件形式记录下来，且作战试验鉴定组织管理部门必须参加COTS 的预选质量试验。

3）对于应用于较大系统的COTS，需要在筛选之前对试验样品开展适用性试验，并将其组装到系统中。此后需完成两部分工作：其一是以完整的系统为对象开展预生产试验，例如保障性鉴定；其二是在系统级开展用户试验，例如后续作战试验鉴定。

① 保障性鉴定。为确保完整系统的性能，要求针对COTS 开展的鉴定试验至少包括可靠性试验、维修性试验、能源使用试验、人为因素工程试验、标准化测量和安全性分析。

② 后续作战试验鉴定。通常是指COTS 首次配套于装备后开展的作战试验，旨在验证并完善后勤保障策略，帮助用户和技术支持人员改进服务结构。针对产品软硬件的升级或版本修订等情况，将可能需要额外的兼容性试验来进行验证。

2.3 COTS 试验鉴定存在的问题

尽管直接采购COTS 能够在理论上节省研发时间与成本，但有些情况仍需要被考虑：

1）如果供应商不提供任何信息，军方如何对COTS 开展试验鉴定。毫无疑问，直接采购COTS要比研发相同性能的产品要快得多，但有可能无法得到产品完整的数据包/技术手册。如果采购的不是“插拔类”产品，那么采办经理可能需要斥巨资验证产品数据包后才能使产品正常使用。

2）供应商可能不支持产品的多次版本修正更新，采办经理将面临着不得不持续购买升级产品并且重新开展试验的情况，同时装备配置也随之存在着未知的不稳定因素。

为了避免上述不利情况的发生，美军会在采购COTS 前对产品配套手册涵盖的内容进行评估，表1 摘自美军航天装备COTS 手册评估清单。美军会按照关注的重点顺序对COTS 的可靠性、维修性、安全性、重大问题处理等情况以及产品尺寸信息进行逐条确认，同时会对COTS 手册本身的可理解性、易读性、版本迭代等情况进行分析，在综合考量关注的全部指标后，最终根据实际情况做出“接受”“不接受”“可接受，需要补充数据”的结论，此结论将作为是否采购该COTS 的重要参考依据。

表1 摘自美军航天装备COTS 手册评估清单的样例Table 1 Excerpt from the evaluation checklist of COTS manual for USSF space equipment

3 结束语

通过对美军航天装备COTS 试验鉴定工作相关的横向范围与纵向深度进行归纳梳理，结合对存在问题的综合分析，不难发现产品供应商的某些做法与策略对于美军装备研发、维修、局部升级等影响显著。为了最大程度地提高产品在满足采办项目需求方面的效率，美军提出的许多要求可能不得不进行调整，以适应供应商对COTS 的预期用途和供应商的商业行径。

美军航天装备COTS 试验鉴定工作对我国开展航天货架产品试验鉴定工作具有重要借鉴价值，笔者认为可从以下方面布局实施：

1）提升高度——划范围，明确需开展试验鉴定的COTS 对象。成立专门负责航天COTS 工作的组织机构，尽量包括产品研制及评估等领域的专业技术人员，基于试验鉴定的相关要求研究制定COTS 的评估准则，确保在采购产品之前，能够对该产品的缺陷与风险进行全面彻底的分析与了解，对该产品是否需要开展试验鉴定工作做出评判。

2）正视难度——摸重点，明确航天COTS 试验鉴定的必要活动。项目负责人需要在项目启动时即对COTS 的使用进行策划，并在项目文件中进行说明；根据选定的货架产品规划相应的试验鉴定活动，尽早安排COTS 参与系统级试验，不回避实施过程中存在的困难，以便尽早发现问题，实现问题归零。

3）端正态度——抓务实，助推航天COTS 试验鉴定的稳步落地。项目试验人员应加强对COTS 试验鉴定的重视程度，结合我国航天实际工作，积极探寻COTS 试验鉴定实施与落地的方法，在保证航天装备高质量、高可靠性的前提下，充分发挥COTS 节省时间、节约成本的巨大优势。