“模块化开放系统方法”，英文为Modular Open Systems Approach，缩写为MOSA。从2016年后，美军已将模块化开放系统方法明确为一种方法论，涉及业务管理和工程技术两方面工作，以替代以前以工程技术为主的模块化开放体系架构，补充并强调其中的业务管理思维。2016年之后这一方法论在美军武器装备研制中的影响越来越大，最近2年更是影响了一批美军重要装备项目，在美军装备研制中的作用越来越大。当前，这一方法论更有响应并落地“软件定义装备”的趋势。    

 

 

从先进航空装备外形能看到的关键能力性能和作战能力会越来越少了，诸如数字工程、模块化开放系统方法、敏捷软件开发，以及信息、网络、智能软硬件嵌入装备怎么研制生产、怎么运用维护、怎么升级改造的寿命周期，以及装备内部和装备之间关系，越来越难以看到和看清，却对装备发展质量效益、装备实际作战能力起到越来越大、以至于决定性的作用（美军图片集合）

 

 

 

一、“模块化开放系统方法”在美军装备研制中的应用

 

1、B-21轰炸机项目

 

2022年12月B-21“空袭者”亮相以来，美空军和诺格公司多次公开表示，在设计和管理中应用模块化开放系统方法是B-21“空袭者”轰炸机的一大特点，通过该方法，能够支持飞机快速升级，通过灵活的软件升级和内部灵活硬件可以将新技术、能力和武器无缝融合进来，这一特点保障了B-21能够在未来几十年持续应对变化威胁进行升级。

 

2、未来远程突击机（FLRAA）项目

 

未来远程突击机（FLRAA）项目始于2019年，是美国防部未来垂直起降飞行器（FVL）计划下的中型直升机平台项目，预计于2030年部署，以取代20世纪六七十年代研发的“黑鹰”直升机，在未来几十年内为美陆军提供作战能力，同时也将用于特种作战部队和海军。2022年12月美国陆军宣布未来远程突击机中贝尔公司的V-280“英勇”（Valor）倾转旋翼机中标，而其竞争对手西科斯基－波音团队研制的“挑衅-X”（Defiant X）复合直升机被踢出局，而西科斯基－波音丢掉该项目的主要原因正是无法满足“模块化开放系统方法”的要求。根据美陆军的说法，西科斯基的建议书存在重大的弱点……从而无法确定西科尔斯基提出的体系架构如何满足军方的“模块化开放系统方法”和体系架构要求，带来了武器系统开发计划中不可接受的成本和进度风险。所以，它并不是输在了实现高速飞行的平台布局上。

 

 

美国西科斯基飞机公司“挑衅-X”（Defiant X）

 

3、型号升级项目

 

2022年4月，美陆军提出在UH-60 “黑鹰”直升机现代化升级中应用项目的中应用“模块化开放系统架构精简版”（MOSA-lite），增加了对技术数据和软件的所有权要求，改变了升级的方式。

 

根据洛马公司的说法，在F-35“闪电-2”战斗机在设计时就考虑了“开放式架构”要素，在第4批次（Block 4）升级项目实施过程中，对“模块化开放系统方法”进行了专项评估，依据“模块化开放系统方法”下未来机载能力环境（FACE）、开放任务系统（OMS）标准中的非安全关键处理，原来任务系统使用的水星系统公司操作系统和绿山公司的INTEGRITY系统都替换为Linux类的操作系统，任务系统的研发也采纳了OMS等符合“模块化开放系统方法”的开放标准。

 

可以说，模块化开放系统方法构成了B-21持续升级的基本逻辑，同时是未来远程突击机项目中美国=陆军选定贝尔抛弃西科斯基的最大理由，也是美军开展旧有装备型号升级的重要考虑。

 

 

二、美军推进“模块化开放系统方法”的起因和考虑

 

1、起因和发展

 

美军从20世纪70年代开始就在不断推进的“开放系统架构”（Open System Architecture）技术的应用和发展，当时仅作为一个独立技术或者架构设计思路。到2000年后，逐渐认识到该方法所解决的不仅仅是单个领域或者单个项目的问题，而是一种影响装备整体设计的系统方法，能够重整装备内部的工程逻辑，优化装备寿命周期能力，更是能够很好的支持装备体系物理信息系统持续升级。

一个标志性事件是，从2009年开始，美国国会开始组织讨论模块化和开放系统架构的优势，并督促美国国防部推进相关的采办和工程验证。当时将这种具有高内聚、松耦合和可分离模块的体系设计技术起名为“模块化开放系统架构”（Modular Open Systems Architecture），从名称可以看出，这个阶段还仅将其定位为一种内在的工程架构设计技术。    

这一方法在装备采办中大规模应用是在2016年之后，美国国会认识到该方法愈加重要，其应用会同时影响技术、工程和项目管理工作，将其命名中的架构（Architecture）改为方法（Approach），以强调其整体方法论属性，并推进业务管理和工程技术工作同步转型。在2016年修订的美国法典中，提出了重大国防采办项目中应用模块化开放系统方法的法规。

真正的大规模在装备采办中应用模块化开放系统方法是响应《2017财年美国国防授权法》的要求，2019年1月之后的重大国防采办项目中都要求应用该方法。2019年1月，美海、陆、空三部签署联合备忘录“在武器系统中采用模块化开放系统方法是作战的必由之路”，进一步明确“模块化开放系统方法的相关标准应纳入所有需求、项目和开发活动中，以最大限度地支持是未来武器系统改造和新的开发项目。”

 

2、实施“模块化开放系统方法”的考虑

 

“模块化开放系统方法”被定义为一种设计具有高度内聚、松散耦合和可分离模块的系统方法，实施时更强调方法论属性，而不仅仅一种技术路线或工程思路。通过美军过去几十年中的工作和尝试，在技术、工程和业务管理领域已经对“模块化开放系统方法”的实施形成了共同的经验、思路和预期。同时这些经验能够有效支持支持“模块化开放系统方法”的实施。

美军认为一般实施“模块化开放系统方法”有四个重要的考虑因素：

（1）“模块化开放系统方法”需要综合业务管理和工程技术视角，需要制定和实施相应的战略，以在采办和工程两方面产生作用；

（2）项目利益相关方必须协作，以降低不同采办流程僵化管理造成的影响，达到有效实施的目的;    

（3）工程和采办部门需要开展大量经验总结、工具、交流工作，使“模块化开放系统方法”切实具备实施条件；

（4）根据不同计划或项目的特点，须选择合适的工具、技术和指导思路。

 

3、预期效果

 

美军认为随着环境和作战目标的变化，获得能够不断更新变化的装备、系统和服务非常重要。“模块化开放系统方法”通过采用一种架构，将系统分成主要功能和组件，在采用广泛应用的、共识的标准的接口后，这些功能和组件能够协同工作、单独升级。通过这一途径能够支持美军更灵活地获得装备能力、能力更新和子系统能力。

具体来说，“模块化开放系统方法”的主要作用有：

（1）提供了新的装备升级路径，便于引进新能力；

（2）提升了互操作能力；

（3）促进了竞争，尤其是装备或者部件的替代竞争；

（4）为装备的经济可承受性提供了解题范式；

（5）为装备能力的韧性变化提供了可能。

这些作用非常契合美国防部武器装备采办中的随需变化、新技术应用、互操作性、经济性、维护性和安全性方面的考虑。

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三、实施“模块化开放系统方法”与相关工作的关系

 

1、业务管理和工程技术一体化同步推进

 

“模块化开放系统方法”是一项综合了业务战略和技术战略的方法论，这一方法论的完全应用需要相关管理和技术方面的正确组合，如标准实施、架构模式、合同条款等，具体来说会涉及到业务管理（如匹配的合同要求、资金预算）、工程实践（识别系统的哪些部分适合创新）和项目管理实践（计划、实施、原型制作和初始作战、后期更新）等方面。因此，美军负责系统工程的国防部助理部长办公室要求将“模块化开放系统方法”纳入主要采办项目的管理和技术寿命周期活动。实施“模块化开放系统方法”有多种方式，但每种方式都需要包含各种工程技术和业务管理方面的使能要素。首先必须明确预期成果，才能确定采用哪些管理要素和技术要素。比如，如果考虑运行维护阶段装备组件的可重配置和可互换，那么就需要在设计阶段考虑模块化接口的通用性和适用性。    

 

2、支持“模块化开放系统方法”的业务配套

 

模块化开放系统方法的生态包含政策与指南、项目管理、系统工程、合同、工业、治理、教育与培训等多个方面（美国防部图片）    

从工程角度来看，“模块化开放系统方法”可实现灵活的系统设计，这种灵活性能够支持以不同方式组织模块和接口，达成装备和系统的性能目标、有效性或可行性。项目管理团队如何选择实施模块化设计因系统而异，可能需要技术和程序上不同的工具组合，其中就会依赖软件工程和系统工程的技术应用，如物理信息系统体系结构中的专有烟筒架构、分层架构、模块化、通用基础设施架构、面向服务的系统架构（SOA）等等技术。

从管理角度看，需要对开发架构和开放标准选用等工作进行管理和支持。如团队需要能够理解相关业务管理要素及其影响；需要整理匹配的合同要素来支持灵活的设计，来实现系统目标；采办法规需要支持数据权利；管理人员和工程人员相关的软件工程、系统工程知识和能力管理等等。

 

3、“模块化开放系统方法”中开放标准的采用

 

正确的应用标准的使用是“模块化开放系统方法”的基础，在模块化接口上适当选择和应用开放标准，可使系统在整个采办寿命周期内实现供应商之间的健康竞争。因此“模块化开放系统方法”的重点不是制定新标准，而是选择合适的且尽量开放的标准。针对每个系统特点，在采办合同中须针对性地选择和使用标准，采用“模块化开放系统方法”系统设计的接口具有良好和足够的开放性和标准化，以支持组件的重新配置，提高装备系统升级调整的的灵活性和适应性。

 

4、推动相关方的交流与合作

 

通过技术设计、标准选择、采办流程和相关成果交付的经验共享、协作，能扩大“模块化开放系统方法”的使用范围，这需要跨越军方、国防工业之间的边界，并且不能轻视任何一方的作用。军方、国防工业等多个领域的许多工作必须相互配合和相互响应，才能成功实施“模块化开放系统方法”，尤其是相关方的整体协同发展，能够让整个装备领域能够更好的实现和获得“模块化开放系统方法”的预期效果。