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Shah论文 — MOSA对美国国防采办的影响(2021)

论文基本信息

  • 标题: Modular Open Systems Approach (MOSA) and its Impact on the US Defense Acquisition Methods and Programs
  • 作者: Parth Devang Shah
  • 学历: B.S. Mechanical Engineering Technology (2014, RIT), M.S. Manufacturing Leadership (2016, RIT)
  • 学位: Doctor of Engineering (D.Eng.)
  • 学校: The George Washington University, School of Engineering and Applied Science
  • 答辩通过: 2020年11月13日
  • 正式日期: 2021年1月8日
  • 导师: Tim Eveleigh(联合主任), Thomas Holzer(联合主任)
  • 委员会: Amir Etemadi副教授

研究动机与问题陈述

背景

  • 约60%的美国MDAP要么超预算要么延进度
  • DoD通过BBP 3.0指令(2015年)引入并强制要求实施MOSA
  • 美国DoD是全球最大的国防组织,每年技术采办支出约$9890亿——"美国国防支出超过其后九个国家之和"

核心问题

多年实施后,没有证据表明MOSA策略是否成功。本研究收集了(主要是定性的)证据,并提出如何使MOSA效果更加有效以持续推动这一有前景的方法。

研究假设与方法论

论文建立了6个假设进行检验:

假设 检验内容
H1 MOSA对成本和进度的影响
H2 MOSA是否是一个成功的策略
H3 & H4 MOSA对美国和非美国政府部门的项目影响
H5 & H6 MOSA对商业部门的影响

方法论

  • 文献综述覆盖模块化理论、MDAP历史表现(2008-2019)、MOSA框架
  • 商业/学术/政府案例研究
  • 全球比较分析(UK MOD、澳大利亚DoD、加拿大CAF)
  • 深入航电系统分析(UCS/UAS架构、OMS、FACE)

关键发现

MDAP成本与进度表现(GAO数据)

项目群 启动时间 成本增长 进度超期
61个项目 2010年之前 62.4%($5421亿) 平均35个月
25个项目 2010年之后 2.1%($53亿) 平均9个月

注意:2010年后项目大多处于早期生产阶段,趋势可能随时间变化。2017年GAO报告列出的86个重大计划总成本$1.66万亿。

MOSA效果评估

定性分析表明MOSA策略下项目表现正在改善,但:

  • 主要障碍:缺乏MOSA效果的定量衡量方法——"测量什么、如何测量、用什么指标测量仍然是关键挑战"
  • 成本节约主要是估算性业务论证,替代采购方式的潜在成本节约数据不存在
  • 存在大量经验证据表明MOSA成功,但实际上极难衡量MOSA及其效果

全球影响

  • UK MOD:英国自2018年4月起在多个项目中引入模块化和开放系统方法,推行强制性的开放架构关键用户要求、开发新型开放架构车辆、启动陆地开放系统架构倡议
  • 澳大利亚DoD & 加拿大CAF:均承认模块化和开放策略显示降低生命周期成本、减少风险的潜力,同时增强灵活性和适应性
  • GVA(英国通用车辆架构):英国国防部以GVA和Def Stan 23-09为采购策略,实现"按需即插即用"以应对快速变化的威胁

航电领域MOSA实施

论文深入分析了三个关键航电开放标准:

  1. UCS(无人系统控制段):UAS控制站通用架构,已应用于陆军通用地面控制站、空军ADM Global Hawk GCS升级、Block 50地面控制站——但跨军种互操作性仍有待发展

  2. OMS(开放使命系统):空军开发,通过航电服务总线(ASB)实现系统与子系统接口。促成ATS自动目标识别服务集成、空中作战中心与太空作战中心COP数据共享。近75%的国防部采办策略在各军种和机构中实施开放系统架构

  3. FACE(未来机载能力环境):2010年启动,由国防人员、行业供应商和学术界组成的实时软件团队。已应用于超过20个含FACE要求的采购。约70个组织和900名个人贡献者。Col. Anthony Potts指示FACE标准应用于IDM OSA(陆军首个应用FACE的重要项目)

结论与建议

主要结论

  • MOSA旨在通过鼓励系统随任务需求演进(而非替换运行远超预期寿命的旧系统)来对抗低效采办流程
  • 增强竞争、加速技术更新、实现成本节约、改进标准化——这些是MOSA的目标效益
  • MOSA是方法而非结果——它是可以实现创新的众多采购策略之一
  • 缺少MOSA数据阻碍了统计检验,但定性分析和早期迹象表明使用MOSA策略的项目表现正在改善

未来研究建议

  1. 限制研究样本到特定阶段和规模的采办项目
  2. 比较技术和业务维度中哪个更有效
  3. 确定MOSA应在生命周期的哪个阶段引入
  4. 研究MOSA对验证与确认步骤的影响
  5. 网络安全与开放/模块化设计之间的平衡——"开放系统鼓励的同时增加了网络安全风险"(全球GDP约1%因网络威胁和盗窃受影响)
  6. 量化硬件/软件/平台的模块化并关联到实际价值

研究的独特贡献

  • 这是首个从整体视角总结MOSA努力的重要工作
  • 在此之前没有任何显著工作从整体视角审视MOSA
  • 为工程管理、项目管理和系统工程学科的知识体系贡献
  • 识别出关键缺口:需要评估方法论和工具来更好地衡量和理解模块化对项目的影响