2019年11月26日，美空軍負責(zé)采辦的助理部長威廉·羅珀在“新美國安全中心”闡述了他的“數(shù)字化百系列”戰(zhàn)略思想。羅珀稱，在1950到1970年間，有13家國防承包商可以制造戰(zhàn)斗機；而現(xiàn)在只有波音公司和洛馬公司為美國制造戰(zhàn)斗機。為了防止美國在某天不得不依賴唯一的戰(zhàn)斗機制造商，羅珀希望分解設(shè)計和生產(chǎn)過程，以允許更多公司參與設(shè)計競爭?！拔也徽J為我們會歡迎新的主承包商，但由‘無聊的億萬富翁’創(chuàng)立的公司卻可以設(shè)計很酷的飛機，我們會為他們的好的設(shè)計給予合理的利潤，使他們的公司永遠運轉(zhuǎn)下去?！薄Ｂ　ゑR斯克和杰夫·貝索斯就是這樣的億萬富翁，他們參與了空間火箭的行業(yè)，并且與空軍關(guān)系密切?，F(xiàn)在羅珀希望他們也能參與設(shè)計美空軍的飛機。

這里澄清幾個概念。下一代空中主宰（NGAD）指下一代戰(zhàn)斗機（2015年之前稱為第六代戰(zhàn)斗機）；2014年，美空軍在2015財年預(yù)算申請中正式列編了NGAD項目；2018年2月發(fā)布了2019財年預(yù)算需求文件，計劃在2018－2023財年為NGAD項目投資101.85億美元。但2019年9月16日，羅珀表示將重塑NGAD，使其轉(zhuǎn)化為“數(shù)字化百系列”，因此這兩個詞指代的是同一件事情，即美空軍第六代戰(zhàn)斗機的研發(fā)?！鞍傧盗小边@一概念來源于20世紀50年代的百系列飛機，這里為了區(qū)分，稱其為“初代百系列”；“百系列”這個命名是因為這些軍機的編號都大于等于100，因此，將“數(shù)字化百系列”翻譯為“數(shù)字百年系列”或“數(shù)字世紀系列”，都是偏離了美空軍原意的誤譯。

為了理解“數(shù)字化百系列”的基本思想，有必要簡要了解一下“初代百系列”項目。

20世紀50年代的“初代百系列”戰(zhàn)斗機因快速開發(fā)和爆炸性創(chuàng)新而聞名，雖然有時它也遭遇失敗。當(dāng)時新成立的美空軍在短短5年內(nèi)就部署了來自5個不同制造商的6種新戰(zhàn)斗機，編號從F-100到F-106，這就是百系列的名稱來源。“初代百系列”設(shè)計了至少10款新型號，其中XF-103、YF-107、XF-108和XF-109是原型機，但未投入制造。

北美F-100“超級佩刀”由朝鮮戰(zhàn)爭的F-86“佩刀”集成了J57渦噴發(fā)動機演變而來，于1954年服役，距首次飛行僅16個月。這是世界第一架具備超聲速平飛能力的戰(zhàn)斗機。

麥克唐納F-101“巫毒”于1957年開始服役，距首次飛行不到三年，是雙發(fā)雙座戰(zhàn)斗機，并衍生出遠程戰(zhàn)斗轟炸機F-101A和F-101C，以及可攜帶空空核導(dǎo)彈的攔截機F-101B。

康維爾F-102“三角劍”于1956年開始服役，距首次飛行不到三年，是第一架超聲速截擊機。

洛克希德F-104“星戰(zhàn)士”是第一架能夠達到馬赫數(shù)2的戰(zhàn)斗機。它于1958年服役，距首次飛行不到兩年。

共和國F-105“雷公”是超聲速戰(zhàn)術(shù)核轟炸機，作為單發(fā)飛機，載重量超過四發(fā)的B-17，速度達馬赫數(shù)2，于1958年開始服役，是越南戰(zhàn)爭的主力戰(zhàn)術(shù)轟炸機。

康維爾F-106“三角標(biāo)槍”，由F-102B升級而來，裝備了J-75發(fā)動機，速度可達馬赫數(shù)2.3，是最快的單發(fā)戰(zhàn)斗機，于1959年開始服役。

在取得這些突破性創(chuàng)新的同時，“初代百系列”飛機的部署速度非?？欤蜋C自開發(fā)之日起五年內(nèi)就完成，并在10年內(nèi)生產(chǎn)了超過5000架飛機。

盡管存在失敗案例，“初代百系列”仍然表明，在面對技術(shù)與需求的不確定性時，快速地并行開發(fā)項目能夠提供靈活性，并且演示至少部分能用于未來系統(tǒng)的技術(shù)。

美空軍目前用于設(shè)計和制造飛機的模式?jīng)]有使它們跟上技術(shù)更新的速度。因此，空軍正在考慮將其目標(biāo)從最終狀態(tài)固定的產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂锌焖倏缮壭院瓦m應(yīng)性的持續(xù)過程。

早在2019年4月，羅珀就宣稱：“我們必須拋棄當(dāng)今重大國防采辦項目的做法，并用類似早期空軍的百系列開發(fā)方式代替它……我們無需敲定一種最終的方案并建造數(shù)百架相同的飛機，而只需設(shè)計一種基本的飛機、衛(wèi)星或其他武器系統(tǒng)，然后建造一些基本款，進行改進，再建造一些改進款，然后再進行改進，如此不斷迭代。雖然最終產(chǎn)品看起來不像‘初代百系列’飛機，但它們的采辦模式一脈相承?！?/span>

羅珀最喜歡的比喻是“數(shù)字化百系列”“像iPhone一樣制造飛機”。就像iPhone每次發(fā)布新機型一樣，它與老機型保持很多共性，尤其是軟件應(yīng)用和數(shù)據(jù)的接口。這些接口方式基本上不必僅僅因為升級了手機硬件而改變。

“數(shù)字化百系列”可以創(chuàng)建共享設(shè)計原則的飛機或其他武器系統(tǒng)簇；在生產(chǎn)和維修上都可實現(xiàn)規(guī)?；?jīng)濟的通用組件；使飛行員無需大量再培訓(xùn)即可操作從一架飛機過渡到下一架的通用控制系統(tǒng)；以及最重要的是通用的模塊開放架構(gòu)，它使空軍可以輕松地即插即用新技術(shù)組件，而無需進行大量且昂貴的重新設(shè)計。

羅珀2019年10月2日宣布，正式成立先進飛機項目執(zhí)行辦公室，通過該PEO尋求一種更快速、更低廉、更敏捷的持續(xù)創(chuàng)新解決方案，通過綜合運用模塊化開放系統(tǒng)架構(gòu)、敏捷軟件開發(fā)和數(shù)字工程的“三位一體”工具，對戰(zhàn)斗機進行每四年一次的高頻率升級，實現(xiàn)快速迭代研發(fā)。該辦公室還將“把‘下一代空中主宰’項目轉(zhuǎn)化為美空軍的數(shù)字化‘百系列’戰(zhàn)斗機，加快先進戰(zhàn)斗機的設(shè)計、研發(fā)、采辦和部署”。

敏捷開發(fā)、開放架構(gòu)和數(shù)字工程的概念都是近年的熱門術(shù)語（盡管部分概念可追溯到20年前，但它當(dāng)時并不熱門），但它們還從未結(jié)合起來成功實施一個大項目。這三個工具從不同層面組成了“數(shù)字化百系列”：敏捷開發(fā)指的是整個項目的產(chǎn)品迭代過程，開放架構(gòu)側(cè)重每一件產(chǎn)品所具有的特征，數(shù)字工程則是產(chǎn)品全壽命周期的實際開發(fā)中應(yīng)用的技術(shù)手段。它們徹底顛覆了當(dāng)前的采辦模式，也因此面臨著挑戰(zhàn)。

敏捷是關(guān)于使用靈活的設(shè)計、開發(fā)和部署流程來確保團隊獲得正確的系統(tǒng)。敏捷明確指出了工業(yè)原則和方法，即在小型、短期階段為戰(zhàn)士開發(fā)和部署該項目的特定能力，以便及時反饋并降低計劃成本、進度、性能風(fēng)險。簡而言之，敏捷通過交付更小的增量并使用戶參與開發(fā)和部署活動過程，來快速響應(yīng)需求的改變，獲得適合用戶的功能。美國在《2017財年國防授權(quán)法》中，增加了采辦敏捷性法案，包括5個部分：重大武器系統(tǒng)開發(fā)中的模塊開放系統(tǒng)方法；武器系統(tǒng)組件或技術(shù)的開發(fā)、原型制造和部署；重大國防采辦項目的成本、進度和性能；重大國防采辦項目的透明度；技術(shù)數(shù)據(jù)權(quán)利的相關(guān)修正。

敏捷開發(fā)通常用于軟件，美空軍目前已經(jīng)建立了多個敏捷軟件項目（如F-35的自主后勤信息系統(tǒng)ALIS的升級“瘋帽子”），國防部和國會也支持敏捷開發(fā)更廣泛的實踐。但“數(shù)字化百系列”使敏捷開發(fā)邁出了更遠的一步，它不僅應(yīng)用于軟件，還將應(yīng)用于硬件。

然而，美國防部采用敏捷開發(fā)的方式存在由來已久的困難：一是美國防部的需求通常只在項目開始時提出一次，然后進行時間冗長的開發(fā)；二是敏捷開發(fā)把項目分解成較小的部分，按優(yōu)先級分期安排不同能力交付的速度，而不是整體交付所有的能力；三是每次敏捷增量交付的能力難以提前預(yù)測，使美國防部預(yù)算部門難以分配資源并評估投資效果；四是敏捷開發(fā)容許失敗，因為開發(fā)者可在后續(xù)版本中改正并升級軟件，這與美國防部當(dāng)前風(fēng)險厭惡型的采辦文化矛盾。

敏捷軟件開發(fā)中，工程師先建立初始基線代碼。初始代碼在每個螺旋中進化，工程師修復(fù)漏洞來改正缺陷，或升級功能以滿足新需求。硬件的并行開發(fā)概念也是類似的，產(chǎn)品在開發(fā)完成之前投入生產(chǎn)，改變按計劃劃分進未來的生產(chǎn)運行或加裝附件的各階段。與F-22和F-35不同，在“數(shù)字化百系列”計劃中，美空軍準備主要通過生產(chǎn)全新產(chǎn)品而不是在老產(chǎn)品上加裝附件來改正和升級。因此，對敏捷硬件開發(fā)而言，在每個設(shè)計進化螺旋中，都用新的硬件替代舊的，因而不能像軟件螺旋那樣應(yīng)用上一代產(chǎn)品的能力。如果新的設(shè)計不能轉(zhuǎn)化為應(yīng)用，硬件制造還要比軟件承擔(dān)更高的失敗成本。

美國防部早在1996年的5000系列文件中提到了開放架構(gòu)。2013年，國防部在《更加購買力2.0》中強調(diào)開放架構(gòu)。2015年，國會鼓勵國防部把模塊化開放式系統(tǒng)架構(gòu)（MOSA）應(yīng)用于所有可用的項目。MOSA旨在開發(fā)帶有標(biāo)準交互界面的模塊化系統(tǒng)，以為未來的升級提供便捷。通過在開發(fā)者團體中共享標(biāo)準交互界面，MOSA“開放”了一個系統(tǒng)的競爭；理論上說，這種競爭會在項目的整個壽命周期內(nèi)降低升級成本并激勵創(chuàng)新。開放還可以削減設(shè)計、集成和測試升級的時間和成本，因為模塊在系統(tǒng)內(nèi)部獨立變更，而通用的標(biāo)準使它們可以在不同系統(tǒng)之間的開發(fā)過程中復(fù)用。雖然智能手機之類的私營部門存在成功的典范，但美國防部少有成功案例。

多個文化和結(jié)構(gòu)的障礙阻礙了美國防部使用MOSA。一是為使系統(tǒng)模塊化和標(biāo)準化，工程師不得不犧牲部分當(dāng)前性能以保留未來升級和互操作性的余地。這種做法與美國防部寧愿設(shè)計一種滿足預(yù)定性能需求的系統(tǒng)相矛盾。二是為保障界面的標(biāo)準化，MOSA需要謹慎的知識產(chǎn)權(quán)管理，而這一直以來是美國防部面臨的大問題。這也要求美國防部以一種更主動的姿態(tài)來管理它子系統(tǒng)和組件的界面，這一職責(zé)在過去都分配給了承包商。三是實施MOSA的項目必須激勵承包商在開發(fā)時把開放架構(gòu)放在第一位。而在使用與保障階段，美國防部能夠選擇合作的承包商極其有限，且它們往往不是初始系統(tǒng)的承包商。這樣，政府就失去了談判的權(quán)力，承包商也失去了控制成本的動力。開放架構(gòu)可以增加參加系統(tǒng)升級競爭的承包商數(shù)量，使政府獲得更多的好處。MOSA可能迫使承包商設(shè)計一種減少其全壽命周期利潤的架構(gòu)，而他們本可以從使用與保障階段作為壟斷承包商獲利。

“數(shù)字化百系列”不僅對模塊合同，甚至對平臺和系統(tǒng)集成合同也要采用MOSA，這就使阻力更加強大。美國防部此前從未有過這種程度的架構(gòu)開放，因此，美空軍把集成承包商、平臺承包商和模塊承包商的利益在整個百系列壽命周期內(nèi)協(xié)調(diào)一致，并保證所有相關(guān)界面保持真正的開放和標(biāo)準化，是巨大的挑戰(zhàn)。

2018年6月，美軍正式對外發(fā)布數(shù)字工程戰(zhàn)略，戰(zhàn)略旨在構(gòu)建數(shù)字工程生態(tài)系統(tǒng)，將美軍以往線性、以文檔為中心的采辦流程轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)、以數(shù)字模型為中心，完成以模型和數(shù)據(jù)為核心謀事做事的范式轉(zhuǎn)移。數(shù)字工程是一種集成的數(shù)字化方法，使用系統(tǒng)的權(quán)威模型源和數(shù)據(jù)源，以在壽命周期內(nèi)可跨學(xué)科、跨領(lǐng)域連續(xù)傳遞的模型和數(shù)據(jù)，支撐系統(tǒng)從概念開發(fā)到報廢處置的所有活動。

美空軍計劃利用數(shù)字工程仿真與優(yōu)化新系統(tǒng)的生產(chǎn)、升級、作戰(zhàn)與保障過程。數(shù)字工程利用現(xiàn)代化的建模和仿真方法為系統(tǒng)設(shè)計“可X性”，如可靠性、可制造性、可升級性等。這些特征不直接與系統(tǒng)性能相關(guān)，但顯著影響系統(tǒng)全壽命周期的成本。美國防部開發(fā)系統(tǒng)時通常優(yōu)先考慮能立即看得見好處的性能需求，而不是在系統(tǒng)壽命周期后期才能顯現(xiàn)利益的“可X性”。

數(shù)字工程意味著在進入實際物理生產(chǎn)之前對所有內(nèi)容進行虛擬建模和測試，并嘗試“每天大約進行20億次”不同的迭代。羅珀表示他“應(yīng)該能夠戴上虛擬現(xiàn)實頭盔并在生產(chǎn)線實際出現(xiàn)之前走過它”。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對下一代戰(zhàn)斗機和轟炸機的設(shè)計、生產(chǎn)和持續(xù)保障進行建模，可以讓美空軍立刻著手權(quán)衡直接性能和“可X性”以控制飛機整個壽命周期的成本，而不僅僅是最初（首次設(shè)計生產(chǎn)）的30%。

“數(shù)字化百系列”不僅對美空軍是顛覆性的變革，它的采辦模式完美遵循了美軍自2015年來的國防戰(zhàn)略和采辦改革思路，很可能推廣到整個美軍。

以F-35聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機為代表的飛機在廣泛的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)進行緩慢的研發(fā)，從而在長時間內(nèi)完成跨越式發(fā)展。盡管針對美空軍、海軍和海軍陸戰(zhàn)隊有A/B/C三種型別，但F-35只有單一的制造商洛馬公司，它將至少構(gòu)成美海軍未來戰(zhàn)斗機機隊的一半，美空軍的大部分，以及美海軍陸戰(zhàn)隊的全部。從三架F-35于2006年12月首次飛行起12年，距X-35原型機于2000年首次飛行18年，三種型別才終于達到軍方所謂的“初始作戰(zhàn)能力”。

而百系列針對少量的幾個相同問題反復(fù)而迅速地改進，特別是在超聲速和火控方面。通過一架接著一架地改進相似但是每架都進步一點的飛機，百系列在狹窄的性能領(lǐng)域中取得了快速的進步。羅珀認為，F(xiàn)-35這種緩慢而寬泛的模式幫助贏得了冷戰(zhàn)，但是對于一個民用創(chuàng)新超過軍事速率，且革命性技術(shù)可供美國及其對手輕易應(yīng)用的世界來說，它過時了。近年來，美軍正在全面推動主題是“適應(yīng)世界變化的速度”的關(guān)于精簡和加速國防采辦的改革。百系列方法適合這個時代。

羅珀稱這改變了游戲規(guī)則：最好是快速行動，而不是采取太遲的完美行動。這與美國防部采辦與保障副部長艾倫·羅德反復(fù)呼吁的“我們必須明白，明天獲得的85%的解決方案遠勝于幾年后獲得的100％的解決方案”的思想不謀而合。

美空軍當(dāng)前的主力飛機F-22和F-35戰(zhàn)斗機的開發(fā)造成了巨額成本和進度增長，即使在今天，它們的維修保障與升級也耗資巨大，相比之下，它們的初始開發(fā)成本只是全壽命周期成本的冰山一角。

美軍當(dāng)前的后勤保障成本占飛機系統(tǒng)全壽命周期內(nèi)總成本的70%。很少有供應(yīng)商能夠負擔(dān)得起目前的飛機競標(biāo)，因為他們在競標(biāo)設(shè)計階段是虧本的。他們的期望是獲得合同后，將從隨后30年的長期持續(xù)保障中獲利。羅珀說：“這不是一個好的商業(yè)模式。我們現(xiàn)在不為前沿設(shè)計付錢。我們已經(jīng)習(xí)慣了工業(yè)界虧本，假裝當(dāng)他們虧錢的時候也會和沒有虧錢一樣采取相同的行動，就好像他們都是瞎子。我們應(yīng)該始終為最前沿的設(shè)計付錢。”

“數(shù)字化百系列”希望用財政激勵來鼓勵更多公司參與飛機設(shè)計階段，希望承包商從設(shè)計中獲得報酬，而不是設(shè)計時虧本，靠批量生產(chǎn)和后期保障賺錢。它不希望飛機具有30年的壽命，較短的設(shè)計壽命使飛機在不得不進行基地級維修之前就已經(jīng)退役?！皵?shù)字化百系列”聚焦計劃表，強調(diào)嚴格遵守服役與退役進度計劃。它依賴于快速和可預(yù)測的技術(shù)發(fā)展，短期設(shè)計壽命，以及快速按計劃表報廢作戰(zhàn)機型的意愿，而不是像現(xiàn)在服役的飛機一樣一再通過改型或升級延壽。這就是“數(shù)字化百系列”與F-22和F-35真正的區(qū)別。

盡管存在種種缺陷，“初代百系列”的采辦模式帶來了航空業(yè)的突破，使美空軍在短短五年內(nèi)發(fā)生了革命。通過把一個巨大的合同拆分成許多較小的合同，空軍使多個承包商得以維持相關(guān)業(yè)務(wù)（而不至于因失去訂單倒閉），并參與激烈的競爭。這激勵承包商進行快速創(chuàng)新，并且空軍可以在一種設(shè)計的表現(xiàn)不佳時選擇替代方案。然而，隨著冷戰(zhàn)的進行，采辦項目開始花費更長時間和更高成本，從而導(dǎo)致合同數(shù)量的大幅減少與合同周期的大幅增加，因而拿不到訂單的公司在很長時間內(nèi)將難以為繼。1991年以后，大多數(shù)承包商要么通過合并形成聯(lián)合體，要么退出航空界，使情況更加惡化。幾十年間，能夠為美軍制造戰(zhàn)斗機的承包商從冷戰(zhàn)初期的13家銳減到現(xiàn)在的2家，而且很可能像下一代洲際彈道導(dǎo)彈的“陸基戰(zhàn)略威懾”（GBSD）項目一樣，最終只剩下一家主承包商（波音公司宣布退出，僅僅剩下諾格公司團隊）。

過少的承包商造成了美國工業(yè)基礎(chǔ)的脆弱，并削弱了政府的談判能力。國防部一直鼓勵更靈活地從傳統(tǒng)合作清單外的承包商購買產(chǎn)品。擴大承包商的數(shù)量可以促進競爭，降低產(chǎn)品價格，激勵創(chuàng)新，增加美軍對不同設(shè)計方案的選擇余地，并帶來顯著的社會經(jīng)濟學(xué)效益。“數(shù)字化百系列”正在從模式上使承包商的數(shù)量恢復(fù)成為可能，并已經(jīng)開始邀請與美空軍關(guān)系密切的“無聊的億萬富翁”。

美軍在很大程度上自1991年海灣戰(zhàn)爭勝利以來就幾乎未曾改變，中國和俄羅斯有幾十年的時間來研究美軍裝備，并迎頭趕上。羅珀問道：“如果我們不再花幾十年的時間去部署一架新戰(zhàn)斗機，而是每四年就能設(shè)計一架新飛機，對手將如何應(yīng)對？”每四年部署一種新飛機，美軍的對手就不知道美軍正在下一次升級的飛機上部署的技術(shù)。這種策略將會給中、俄這種水平相近的競爭對手帶來不確定性，他們無法針對美軍確定的裝備測繪仿制或研究反制方案，從而迫使他們按照自己的裝備發(fā)展條件應(yīng)對未知的威脅。這是美“第三次抵消戰(zhàn)略”的思想。

“數(shù)字化百系列”能以最快的速度開發(fā)和部署最新技術(shù)。在美空軍看來，它不再是一架戰(zhàn)斗機。它是一種戰(zhàn)略競爭背景下的“空中主宰”。