王萍 ¦ “奥丁”驾临！美军重新设计F-35自主保障信息系统动因及前景

2020年1月，美国防部宣布将用新的“运行数据集成网络”（ODIN，缩略词拼写及发音与北欧神话中众神之王“奥丁”的英语名称相同）系统取代F-35自主保障信息系统（ALIS），并计划在2020年9月交付首台设备，2021年年底将新系统投入使用，2022年12月之前在所有F-35中队全面投入运行。自主保障信息系统本是F-35项目的重大突破之一，但系统的实际开发和运行遇到了很多问题。美国防部意图另起炉灶、利用信息技术的新进展搭建新系统来解决问题，但该系统的前景也面临一定不确定性。

一、自主保障信息系统的基本情况

自主保障信息系统是F-35战斗机后勤保障的关键。美军期望该系统运行可供F-35飞机维修人员、飞行员、供应人员和数据分析人员使用的多个应用程序，提供使用规划、维修、供应链管理、培训、用户支持服务、技术数据、系统安全和外部接口等功能，解决预先维修和供应链问题、实现后勤保障程序自动化，并为降低寿命周期持续保障费用和改进战备完好性提供决策支持。

自主保障信息系统预期能力（中国航空工业发展研究中心，王萍汉化）

自主保障信息系统主要硬件组成包括自主保障运行单位、中心进入点、标准运行单元、机下任务保障工作站、便携式存储设备、便携式存储设备读取器、便携式维修辅助装置等。

自主保障信息系统构成示意图（中国航空工业发展研究中心，王萍汉化）

自主保障信息系统软件采用增量研发模式持续升级。美军在2009年10月开始部署0.1.5版，2010年6月开始部署1.0.2版，2012年12月开始部署1.0.3版，2015年1月开始部署2.0版，2017年下半年开始部署2.0.2版，2018年9月开始部署3.0版，2019年5月开始部署3.1版，2020年1月开始部署3.5版。主要版本的功能增量升级情况是：1.0.2版引入了维护管理、供应链管理和任务计划等主要功能；1.0.3版集成了这些功能；2.0版引入了中心进入点报告功能，并增加了针对F-35的状态趋势分析和机队管理能力；2.0.2版集成了发动机数据；3.0版开始全面跟踪剩余时间以更换使用寿命有限的部组件；3.1版允许合作伙伴国家独立管理其数据。3.5版又称“稳定”版，目标是解决系统长期存在的一些问题，满足网络安全阈值要求，改进低可观测性健康评估系统，并提供初始的系统集中管理功能。

自主保障信息系统重大软件版本发布时间（中国航空工业发展研究中心，王萍汉化）

二、自主保障信息系统遇到的研发和使用问题

在研发过程中，自主保障信息系统（ALIS）进度不断延迟（完成F-35研制试验所需的ALIS 3.0版本直到最初计划的8年后—2018年才发布），存在大量系统缺陷，高虚警率和数据错误影响管理人员对飞机健康状况的正确判断，零部件管理混乱增加了维修保障人员的负担，美国政府问责署已将ALIS系统判定为影响F-35飞机战备完好性的重要因素。

2017年11月—2019年10月发现的ALIS开放缺陷（中国航空工业发展研究中心，王萍汉化）

根据洛马公司的数据，截至2019年9月，大约有4,700项ALIS缺陷尚未解决。在这4700项缺陷中，约22％是1类或2类缺陷（1类缺陷被认为是关键缺陷，可能危及安全、保密或其他要求；2类缺陷是那些可能阻碍或限制成功完成任务的缺陷。）

根据F-35各部署站点的反应，ALIS系统的使用问题主要包括以下几个方面，如表1所示。

表1  ALIS主要的使用问题

此外自2016年以来ALIS还暴露出许多网络安全问题，大部分至今未得到解决。大量的缺陷导致该系统不能有效地支持F-35飞机预期的可用性和架次出动率，并造成用户对ALIS的功能和稳定性缺乏信心。

三、美军改进自主保障信息系统的尝试

美军认为F-35自主保障信息系统的上述诸多问题与该系统已过时的软硬件设计直接相关：系统由孤立的应用程序组成，每个应用程序都有自己的数据库且有时会冲突；操作系统过时；系统硬件繁琐，由笨重的服务器以及20世纪90年代中期设计的笔记本电脑组成。

美军和承包商一起开展了一些工作来改进该系统：①主承包商内部投资研发。洛马公司从2017年发起一项独立研发项目，使用商业云技术为系统开发应用程序更新，并为此设计一种新系统，能够驻留运行当前的系统应用程序以及基于云的新应用程序。2019财年投资4500万美元；②美空军实施“疯帽子”（Mad Hatter）项目。该项目2018年启动，将内华达州内利斯空军基地的一个飞行中队用户与软件开发产品组（由美空军和承包商软件开发人员组成）联系在一起，尝试利用直接用户输入、快速迭代式敏捷软件开发以及商业云技术构建新的系统应用程序。2019财年美空军为此投资1580万美元。2019年，该项目发布了四个应用程序：“克隆那斯”（Kronos）帮助缩短F-35中队制定飞行和维护计划的周期；“泰坦”（Titan）帮助确定机队状态，并在工作流程发生变化时在维修团队之间分配任务；“雅典娜”（Athena）帮助确保维修人员的培训和执行工作能力；“独眼”（Monocle）帮助以用户友好的方式提供技术订单。该项目取得了不错的成果，但项目执行超出F-35项目办公室的政策和流程，新的应用程序目前尚未与外场的自主保障信息系统集成。③F-35“下一代自主保障信息系统”（ALIS NEXT）计划。F-35项目办公室2018年发起该计划，旨在实现系统软硬件现代化的新要求和设计选项。2019财年投资1240万美元，已开展的工作包括：审查系统的基础源代码以确定哪些可以纳入重新设计中，探讨将系统托管在云上的程度，以及多大程度上采用敏捷软件开发方法等问题。

总的来看，承包商和美军的上述工作为系统改弦易辙、重新设计探索了新的技术路线。

四、“运行数据集成网络”系统的特点及前景

2020年1月21日F-35项目办公室宣布将用“运行数据集成网络”系统取代自主保障信息系统，将在综合承包商内部研发实践、美空军“疯帽子”项目和“下一代自主保障信息系统”的研究经验和研究成果基础上，构建一个便于快速部署的云原生系统。新系统具有以下几个特点：

“运行数据集成网络”系统开发采用政府主导的组织模式，有助于更好满足美军作战需求。自主保障信息系统的开发由洛马公司主导，“运行数据集成网络”系统则将由美国政府所有，由美国防部和工业部门共同开发，开发团队包括：美空军“凯赛尔航线”（Kessel Run）软件开发实验室、第309软件工程组（位于希尔空军基地）、美海军信息战中心、洛马公司和普惠公司（F-35战斗机配装的F135发动机研制厂商）。“运行数据集成网络”系统通过将开发主导权掌握在政府手中，并形成更广泛的军方和工业界开发团队，将能更有针对性地部署F-35机队，提高战备完好性，满足美军作战需求。

“运行数据集成网络”系统开发采用商业云技术，有助于增强数据共享并降低成本。自主保障信息系统由许多孤立的应用程序组成，每个应用程序都有自己的数据库且有时会冲突。“疯帽子”项目曾尝试将ALIS托管到云上，便于开发人员将“可用代码”和需要重新编制的“糟糕代码”分门别类，为后面的软件升级工作做准备。洛马公司和“下一代自主保障信息系统”对于云技术的应用也都分别开展了研究和探索。基于这些实践经验，“运行数据集成网络”系统计划将原ALIS系统的部分托管到云上，在节约硬件成本的同时，构建新的综合数据环境，增强跨部门之间的数据共享。

“运行数据集成网络”系统开发采用敏捷开发模式，有助于大幅加速能力升级。敏捷软件开发是一种能应对需求快速变化的软件开发能力，它强调软件开发团队与用户之间的密切沟通，通过频繁交付软件演进版本来不断适应需求变化。美空军在前述“疯帽子”项目中试行该模式，仅4个月就完成交付。相比传统的“瀑布式开发”模式，敏捷软件开发可更好地适应需求变化和技术进步，大幅缩短软件交付周期，及时地将能力提供给部队，同时还改善软件运行的可靠性。这种开发模式也将是美军未来软件开发的主流模式。

“运行数据集成网络”系统的开发和应用面临不确定性。鉴于美国防部需要继续维持目前已经装备了自主保障信息系统的400多架F-35飞机，因此从目前的系统过渡到未来的系统具有很大的挑战性。美国防部尚未制定具体策略，对“运行数据集成网络”系统的设计、能力、关键技术、风险及成本控制等问题给出明确指导，在技术和管理层面都还存在诸多的不确定性。“运行数据集成网络”系统能否解决一直纠缠自主保障信息系统的种种问题，推动F-35的后勤保障和机队管理真正实现智能化、自主化的目标，还需要拭目以待。

F-35未来保障信息系统面临不确定性（中国航空工业发展研究中心，王萍汉化）

五、一点看法

自主保障信息系统是F-35机队战斗力生成的关键，组成极其复杂，研制一波多折，拉长的时间使其在模式和技术上开始趋于落后。美空军和国防工业界通过分析问题、引入商用领域新模式新技术和开展试点积累经验，为改弦易辙发展新系统提供了强劲需求牵引和厚实技术基础。本质上，“运行数据集成网络”系统采用了全新的组织模式和开发模式，是对自主保障信息系统的重大变革。在我国航空装备保障信息系统的未来设计和研发中，应该密切关注云计算等先进信息技术带来的极大优势，分析敏捷开发模式在具体项目中的适用性，探讨在保护软件知识产权的同时最大程度地实现数据共享的方法，逐步推动航空装备保障信息系统向数字化、智能化、网络化发展。

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王萍女士此前已为《空天防务观察》提供6篇专栏文章，如下所列：

第1篇，美军F-35战斗机自主式保障信息系统最新进展，2017年10月16日；

第2篇，2017年美空军武器装备试验鉴定能力发展综述，2018年4月10日；

第3篇，美国承包商合同业绩评价报告系统概述，2019年3月26日；

第4篇，美军全球作战保障系统空军系统概述，2019年4月17日；

第5篇，2018年美军典型军用飞机试验鉴定活动进展，2019年5月9日；

第6篇，美国防部作战试验鉴定主任发布2019财年年度报告，2020年2月19日。