美军软件采办程序改革综合研究

◎中国航天系统科学与工程研究院 王 磊 郭江民 许秩铫

◎军事科学院军事科学信息研究中心 张代平 李宇华

引言

2020 年1 月23 日，美国防部发布新版采办政策文件5000.02 指示《适应性采办框架的运行》（以下简称“5000.02指示”），建立了“1 个核心指示+6 个采办程序+10 个业务领域”的采办政策与程序体系，此后美国防部陆续发布了规范各类采办程序的政策文件。2020 年10 月2 日，美国防部发布5000.87 指示《软件采办程序的运行》。至此，美军6种采办程序全部发布完毕。

一、美军软件采办程序改革的主要背景

随着信息技术的飞速发展和装备信息化建设的深入推进，软件在国防与军队建设中的作用越来越突出。美军出台专门政策，对软件采办程序进行细化规范，主要基于以下背景与考虑。

（一）解决软件采办存在的突出问题，提高软件采办效率

长期以来，美军在软件采办领域缺乏针对性的政策与程序。美军从2015 年版5000.02 指示《国防采办系统的运行》开始加强对软件密集型装备的针对性管理，但从运行情况看，软件采办效率效益不高、周期过长等问题没有得到有效解决。相关问题逐步引发各方高度关注，国会《2018 财年国防授权法》明确要求国防部长指派国防创新委员会组织开展主题为“精简软件开发与采办规则”的专门研究。经过深入调研，国防创新委员会2019年发布《软件远未完善——重建软件采办规则以赢得竞争优势》的报告指出，美军联合作战能力对软件的依赖日益增强，但软件采办机制与程序滞后、过时，总体上仍在用硬件装备采办的模式采办和管理软件，导致软件采办的“周期太长、成本太高、风险太大”，并提出包括制定软件采办专门程序在内的10 项建议。

此外，2018 年的《国防战略》指出，国防部应当“建立精简、快速、迭代的软件采办程序”；国防科学委员会2018年《国防软件系统的设计与采办》报告也指出，“软件引发的风险问题占到美军整体采办风险的60%左右”，应当“尽快推动软件采办程序、方法等的转型”。为此，美军结合软件采办领域存在的突出问题与有关建议，出台专门规范软件采办的政策与程序，以保障软件采办灵活、快速、高效。

（二）借鉴商业软件采办经验，改进军方软件采办与安全管理

随着信息技术的飞速发展，商业软件产品快速更新换代，商业软件技术发展水平逐步赶超军用。商业领域已经运用了十几年“使用、升级、使用”+“功能叠加、性能提升”的“螺旋+迭代”式软件开发模式，而国防部仍主要沿用上世纪90 年代“功能一步到位，后续维护更新”的瀑布式开发方式，难以适应新技术发展形势。此外，美军近年来积极借鉴商业领域软件“开发安全运维”（DevSecOps）的管理理念与模式，即强调安全是软件开发、测试、运维等各部门的共同责任，采用自动化的安全监管技术与手段，确保软件采办全寿命周期各阶段及运维的安全性。2018 年5月，空军凯塞尔运行实验室与国防创新小组合作，试点推行软件“开发安全运维”模式。在此基础上，2019 年6 月，国防部提出软件“开发安全运维”一体化倡议，指导和规范美军软件采办与安全管理。

（三）改进软件采办需求管理，更好满足作战用户需要

美军传统的软件采办需求管理，遵循装备需求生成的常规审批程序，往往需要花费数年时间。由于软件技术发展速度快，常规需求审批与采办管理模式下，软件采办难以快速响应实际作战用户需求的变化。为此，美军需要制定更为灵活高效的软件需求生成机制，形成采办部门与用户部门紧密互动的新型格局。

此外，为推进软件采办政策与程序的持续优化，2018 年4 月16 日，采办与保障副国防部长办公室专门设立软件采办特别助理，由原卡耐基梅隆大学软件工程学院的首席技术官杰夫·博隆担任，作为采办与保障副国防部长办公室领导团队的重要成员，负责跟踪商业领域软件采办最新实践，并就美军软件采办政策、程序、策略、方法等向采办与保障副国防部长提出决策咨询与改进建议。该软件采办特别助理职位的设置，有力推动了软件采办政策与程序的改革优化。

二、美军软件采办程序改革的主要内容

（一） 2015 年版软件相关采办程序

美军2015 年版软件相关采办程序主要源自以硬件构成为主的武器装备“标准型”采办程序 ，即针对含有软件的装备，在“标准型”采办程序基础上，衍生出3 种软件采办程序：国防专用软件密集（主要由软件构成）项目采办程序、渐进式部署软件密集项目采办程序和偏软件混合型项目采办程序。

国防专用软件密集项目采办程序，主要适用于国防专用软件，如军事专用指挥控制系统以及武器系统的嵌入式作战系统软件等。该程序总体上遵从“标准型”程序的主体框架，分为装备方案分析、技术成熟与风险降低、工程与制造开发、生产与部署、使用与保障等五个采办阶段，并严格经过里程碑A、B、C 决策点审批，才能进入下一个阶段（如图1 所示）。基于“标准型”采办程序，国防专用软件密集项目采办程序根据软件项目特点进行了适应性调整，主要表现在技术开发阶段和工程与制造开发阶段，将软件开发分为若干版本，每个版本不断升级，同时与后续版本保持匹配。在生产与部署阶段，主要开展有限部署，将开发的软件及时交付部队使用。版本的顺序应合理安排，确保各项工作平稳高效，同时降低项目的总体成本和进度风险。

图1 原国防专用软件密集型项目采办程序

渐进式部署软件密集型项目采办程序，主要适用于国防业务系统与某些指挥控制系统或武器系统软件的升级，以及商用现货软件采办及其适应性改进；偏软件混合型项目采办程序，主要适用于以软件开发为主且需要与硬件集成的项目，项目的实施取决于硬件与软件的开发及其有效集成。后两种程序在国防专用软件密集项目采办程序内容基础上，进一步叠加了渐进式采办及软硬件集成等方面的内容，但在主体内容上仍然沿用了适用于硬件装备的标准性采办程序。

（二）2020 年10 月新版软件采办程序

2020 年10 月2 日，美国防部发布5000.87 指示《软件采办程序的运行》。该程序适应软件发展特点，在进度上突出快速性，在技术上强化持续迭代深化，综合权衡软件能力、经济可承受性、风险等要素，推动软件采办进度、成本、能力等达到最佳平衡，程序分为计划和执行两个阶段（如图2 所示）。

图2 新版软件采办程序

1.适用范围

软件采办程序适用于应用软件与嵌入式软件。应用软件主要是指计算机与云计算等平台上开发与运行的独立软件；嵌入式软件主要指在武器系统与其他军事硬件系统中运行的软件，其中硬件平台部分可适用其他采办程序（如重大能力采办程序等）。

对于项目是否采用软件采办程序，需由项目的上级决策官员（DADecision Authority，一般指里程碑决策官员，根据项目金额及重要性，由采办与保障副国防部长、军种采办助理部长或采办执行官担任）决定，并在采办决策备忘录中予以明确。

对于采用其他采办程序的项目，可根据项目进展及项目需要，经项目主任及利益相关方协商、由决策官员批准后，由原来的程序调整为采用软件采办程序。

2.计划阶段内容

1）制定能力需求文件

传统的需求生成机制（联合能力集成与开发系统）不适应软件快速迭代发展的特点，因此，该指示明确软件采办需求生成无需遵从该联合能力集成与开发系统，针对软件构建更为精简高效的需求生成机制，快速高效论证提出软件需求。用户部门论证并制定能力需求文件，明确现有软件面临的威胁、存在的缺陷、网络安全需求、互操作需求、现有软件接口、情报需求等。为有效指导软件采办全寿命过程，能力需求文件应当定期更新，并对相关需求进行优先排序。

对于嵌入式软件采办需求，其能力需求文件需要与相关武器系统的需求文件有效协调，确保嵌入式软件与武器系统采办一体化推进实施。

美军各军种与国防部业务局建立精简高效的软件需求生成制度机制，联合参谋部组织制定有关联合需求。项目主任应在软件采办进程中，加强与用户部门的协调沟通，提高软件的适用性与技术可行性。软件在进入采办执行阶段前，其能力需求文件应当获得批准。

用户有效参与软件采办全过程。软件采办进入执行阶段前，用户部门与项目主任应当共同签署用户协议（UA），明确规定需求部门持续参与采办过程的有关责任，以及软件采办过程中能力需求确定、优先级排序、软件性能综合权衡、软件产品交付、软件产品应用等相关工作中的决策权限。

2）制定软件采办策略及其他专门策略

软件项目主任组织制定项目采办策略，由项目的上级决策官员审批后生效，规范软件采办全寿命过程的总体实施计划、转阶段要求、渐进式采办的批次安排、具体实施方法等，明确项目合同类型与签订方式、项目知识产权管理计划、项目开发与试验的平台与资源设施安排、明确与其他软件项目的关系、采办与部署进度安排、项目计划与长期目标、项目维护升级与安全要求等，确保软件采办满足用户能力需求。嵌入式软件的采办策略必须与武器系统的采办策略相协调，最终纳入武器系统的采办策略。采办策略应根据用户需求及部署使用情况进行定期更新，指导和规范软件采办实施及迭代升级等工作有序开展。

除了软件采办策略，指示特别强调要制定完善知识产权、试验与测试、全寿命产品保障等专门策略。①软件知识产权策略，明确软件采办、升级与保障全过程所涉及的知识产权授权、许可、归属等问题；②软件测试策略，明确软件全寿命过程测试与评估的总体安排，包括软件整体性能测试、软件具体功能测试、用户应用场景测试等，重点测试软件的性能、互操作性、安全性等；③全寿命过程产品保障策略，软件研用结合、持续改进与升级的特点，项目主任应当尽早协调项目所有的利益相关方共同制定软件研用结合全过程的产品保障策略，并随着软件项目升级与使用进展情况，及时更新其全寿命过程产品保障策略。嵌入式软件的全寿命过程产品保障策略，需与相关武器系统项目整体的保障策略将协调。

3）开展软件成本估算

采办部门和成本分析部门对软件全寿命周期过程成本进行初步估算，该估算需要统筹考虑能力需求文件、用户协议、采办策略中的相关内容。嵌入式软件成本评估应与相关武器系统的成本评估工作协调开展。最初的成本估算应在进入执行阶段前完成，并在之后每年至少更新一次。

3.执行阶段内容

该阶段一般不超过1 年，主要包括以下任务：

1）制定产品路线图与任务清单

用户部门与项目办公室共同制定产品路线图，明确首批软件产品的最低能力要求，以及在最低可行能力与软件产品的基础上，确定后续软件迭代升级发展的要求与路线图，以持续渐进的方式实现软件的全部功能。

在此基础上，项目办公室将制定任务清单，明确具体的用户需求及优先顺序，包括软件版本及其开发安排、面临的威胁、存在的缺陷等，指导软件采办实施有关工作。

2）整合资源组织软件开发

项目办公室整合有关资源，组织开展软件开发，包括软件体系结构、基础设施、服务、研制与测试平台以及其他有关资源，按照既定的采办策略与知识产权策略，组织承包商选择与合同签订。

项目办公室将最大化利用自动化软件测试平台与技术，采用开放式的软件开发方法，持续集成与交付软件能力，并通过用户参与和用户反馈，持续推动软件的迭代发展，持续改进软件存在的缺陷与安全漏洞。对于嵌入式软件，还需与武器系统开展系统集成与联合测试。

3）形成最低可行产品或最低可行能力

项目主任与用户部门采用持续迭代、用户为中心的设计方法，形成最低可行产品或最低可行能力。最低可行产品是交付给作战人员/最终用户的软件产品，它是按用户认可的软件能力提供的第一个有意义的版本。最低可行产品必须在执行阶段初期在用户的积极参与下确定，并随着用户与软件的交互和对用户需求的更好了解而不断发展演进。最低可行能力是该软件的第一个可行的能力迭代，包含对作战人员/最终用户有用的最少一组功能，最低可行能力版本提供了一组基本能力来验证原定的设想，并确定新建议的系统是否会带来预期的或可接受的业务/任务价值。

4）软件开发测试与安全保证

按照计划阶段制定的试验策略，包括有关软件测试的程序、标准、要求以及有关工作安排，有效利用自动化的软件测试与试验工具，开展软件测试并及时查找和纠正各类技术缺陷，有效保证软件产品的质量、成熟度与有效性。

除了技术测试，项目主任还通过选择并有效利用安全软件等工具，开展软件安全测试，保证尽早发现软件产品的安全问题，并制定全寿命周期安全管理计划，确保软件全寿命周期过程的安全性。

5）软件运行使用、价值评估、迭代深化

针对形成的最低可行产品或最低可行能力版本，经过相关技术测试与安全性测试后，经项目主任与用户组织鉴定认可，相关最低可行的软件产品提交用户使用，同步由用户部门和项目主任共同开展软件价值评估，确定软件采办成本、进度、性能及用户需求满足等情况。用户评估软件存在的缺陷并提出后续改进要求，推动软件的持续迭代深化与升级。

三、美军软件采办程序的主要特点

（一）突出“快”，大幅缩短软件交付周期

加速软件采办进程。突出时效是此次软件采办程序改革的鲜明特点，在总结多年软件采办实践经验和商业软件开发管理经验基础上，美军通过制定专门的软件采办程序，减少采办阶段和评审节点，引入快速迭代模式等措施，将传统软件密集型装备需求论证与审查动辄超过2 年、采办实施动辄需要5 年甚至更长（如F22 项目及其指控、通信软件等历时6 年才完成初始能力部署）的周期，大幅压缩至1 年甚至数月内完成最低可行软件产品的采办，并在部署后不断改进与迭代升级，推动软件功能的持续完善。

（二）突出“用”，强调用户及早深度介入

强化软件采办的需求牵引。在计划阶段，要求用户部门及早并全程介入软件采办工作，美军组建由作战、软件开发、试验鉴定和网络安全等领域专家构成的跨职能小组，协同制定相关软件能力需求文件，并贯穿软件采办全寿命周期过程，推动软件需求的不断更新与迭代深化；在执行阶段，采取迭代研发模式，遵循研用结合原则，采办部门多次向用户交付软件版本，用户持续反馈应用意见，推动软件不断升级完善。

（三）突出“稳”，强化软件采办安全管理

突出软件采办的安全管理。项目主任从项目开始就持续关注网络安全要求，采用基于风险的全寿命周期安全管理策略，加强软件采办的风险控制，采用自动化软件试验鉴定程序和工具，充分开展软件试验与测试，有效降低软件安全风险。

（四）突出“省”，加强软件采办成本与价值评估

加强软件采办的成本管控。软件列装后需要不断更新与升级，其维护成本远远高于开发成本。为此，美军在采办程序中强化软件经济性分析，科学确定软件采办全寿命周期成本。此外，用户部门和项目主任每年组织开展价值评估，评估软件的实际作战应用价值是否与所投入的资源相称，以提高软件采办的经济可承受性[2,8-10]。

四、结束语

随着信息技术的飞速发展以及装备信息化建设的不断推进，软件在国防与军队建设中的作用愈加重要。美军专门针对软件采办程序出台政策加以细化规范，可见其重视程度。美军为解决软件采办长期以来存在的突出问题，借鉴商业软件采办经验，改进软件采办的需求管理，提高软件采办效率，改进军方软件采办与安全管理，以更好得满足作战用户的需求。美军的新版软件采办程序适应软件发展特点，突出快速性，强化持续迭代深化，综合考虑软件能力、经济可承受性、风险等要素，使美军软件采办进度、成本、能力等达到最佳平衡。