CALS與綜合數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)環(huán)境

從信息的高度共享、信息轉(zhuǎn)換為知識(shí)到知識(shí)經(jīng)濟(jì)的出現(xiàn)，無不與現(xiàn)代信息技術(shù)從以計(jì)算與存儲(chǔ)為核心向傳輸與交換為核心過渡息息相關(guān)。目前，美國(guó)國(guó)防部稱為“持續(xù)采辦與壽命周期保障”，而世界信息產(chǎn)業(yè)界稱為“光速商務(wù)”的CALS（commence at light speed）就是通過生成、傳輸與交換數(shù)字信息建立起一個(gè)綜合數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)環(huán)境，成為當(dāng)前全球信息化的基礎(chǔ)工程。

1CALS構(gòu)想的產(chǎn)生與發(fā)展過程

1.1CALS構(gòu)想的產(chǎn)生

隨著武器裝備性能和技術(shù)復(fù)雜化程度的迅速提高，武器裝備采辦與使用保障所需的數(shù)據(jù)與資料也成倍增加（如美國(guó)宙斯盾級(jí)巡洋艦文森特號(hào)，僅艦上攜帶的各種技術(shù)手冊(cè)就達(dá)55.5 t之多）。為了利用現(xiàn)代信息技術(shù)解決書面后勤保障技術(shù)數(shù)據(jù)數(shù)量大而又費(fèi)錢、交付與傳遞的及時(shí)性差、容易產(chǎn)生重復(fù)和冗余數(shù)據(jù)等弊端，以及不能滿足各種計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)對(duì)數(shù)字技術(shù)數(shù)據(jù)的需求，美國(guó)國(guó)防部于1985年9月首次提出在武器系統(tǒng)采辦與保障過程中開展計(jì)算機(jī)輔助后勤保障（computer—aided logistic support,CALS）。最初，CALS構(gòu)想的重點(diǎn)放在后勤保障領(lǐng)域，即推行綜合后勤保障（integrated logistics support,ILS）所形成的大量書面保障數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化，以提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與處理的及時(shí)性、改善數(shù)據(jù)的精度、一致性與質(zhì)量、降低費(fèi)用。

1.2美國(guó)國(guó)防部CALS戰(zhàn)略的發(fā)展過程

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，在武器裝備采辦需求的牽引下，CALS的概念、應(yīng)用范圍及技術(shù)手段在不斷擴(kuò)大。1987年美國(guó)國(guó)防部將CALS引入整個(gè)武器裝備的采辦領(lǐng)域，改稱CALS為計(jì)算機(jī)輔助采辦與后勤保障（computer—aided acquisition and logistic support），其數(shù)字化的范圍除了產(chǎn)品保障數(shù)據(jù)外，還包括采辦過程中生成的用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)。80年代中期以后，由于產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，而產(chǎn)品的開發(fā)周期長(zhǎng)、費(fèi)用高，使得美國(guó)企業(yè)紛紛利用CALS的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)環(huán)境，采用并行工程、企業(yè)集成等新方法與新措施改進(jìn)企業(yè)的管理、開發(fā)、生產(chǎn)與用戶保障過程。1993年以后，CALS的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到裝備的持續(xù)采辦與整個(gè)壽命周期保障所產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)，除技術(shù)數(shù)據(jù)外還包括行政管理、商務(wù)等事務(wù)數(shù)據(jù)。擴(kuò)大后的CALS完全適用于民用工業(yè)與企業(yè)。因此，美國(guó)國(guó)防部將CALS改稱為持續(xù)采辦與壽命周期保障（continuous acquisition and life—cycle support） 。MIL—HDBK—59B指出，持續(xù)采辦與壽命周期保障是國(guó)防部與工業(yè)界為實(shí)現(xiàn)更加有效地生成、交換、管理和使用保障防務(wù)系統(tǒng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)而制訂的一項(xiàng)戰(zhàn)略；CALS戰(zhàn)略的主要目標(biāo)是將武器系統(tǒng)的運(yùn)作從人工的純書面方式向高度集成化、自動(dòng)化的采辦與保障過程過渡。

1.3CALS成為美國(guó)全社會(huì)信息化的基礎(chǔ)工程

冷戰(zhàn)結(jié)束，美國(guó)國(guó)防預(yù)算大幅度削減，大批國(guó)防企業(yè)面臨轉(zhuǎn)向，同時(shí)世界經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)衰退。美國(guó)政府面對(duì)新的挑戰(zhàn)，敏感地從眾多工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中選擇信息技術(shù)，抓住時(shí)機(jī)大力投資于信息產(chǎn)業(yè)，給各企業(yè)注入新的活力，保持在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中的優(yōu)勢(shì)地位。1993年以后，隨著美國(guó)政府提出并實(shí)施信息高速公路計(jì)劃，建立國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施（national information infrastructure，NII）與全球信息基礎(chǔ)設(shè)施（global information infrastructure,GII），CALS迅速?gòu)膰?guó)防部與國(guó)防工業(yè)企業(yè)走向所有民用工業(yè)企業(yè)，以CALS為基礎(chǔ)廣泛地開展并行工程、企業(yè)集成與電子貿(mào)易。于是，在美國(guó)社會(huì)稱為CALS光速商務(wù)（commerce at light speed），成為全社會(huì)信息化的基礎(chǔ)。

1.4信息革命浪潮將CALS推向全世界

美國(guó)國(guó)防部推出CALS戰(zhàn)略的初衷是用數(shù)字化技術(shù)推進(jìn)武器裝備采辦與保障過程的信息化。由于它所帶來的巨大軍事效益與經(jīng)濟(jì)效益，引起世界各軍事部門重視，英、法、德、日、韓、澳等國(guó)的國(guó)防部紛紛成立專門的管理與研究機(jī)構(gòu)，仿效美國(guó)在國(guó)防領(lǐng)域開展CALS。

90年代初，隨著全球范圍的信息革命浪潮，CALS迅速推向世界，并且因?yàn)镃ALS涵蓋了EDI而成為整個(gè)信息化的基礎(chǔ)工程。1990年后，歐洲、澳大利亞、日本、韓國(guó)、新加坡以及中國(guó)臺(tái)灣省相繼成立CALS協(xié)會(huì)。1994年“CALS國(guó)際”成立。1996年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織成立了CALS高級(jí)指導(dǎo)組，將CALS標(biāo)準(zhǔn)納入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。CALS成為世界各國(guó)信息技術(shù)應(yīng)用與研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題。

2建立綜合數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)環(huán)境
持續(xù)采辦與壽命周期保障作為美國(guó)國(guó)防部的一項(xiàng)重大信息化戰(zhàn)略被定義為，為在政府與工業(yè)企業(yè)之間開發(fā)、管理、交換及使用事務(wù)的和技術(shù)的信息，按使用最好的技術(shù)、過程和標(biāo)準(zhǔn)而建立的一種綜合數(shù)據(jù)環(huán)境。美國(guó)國(guó)防部開始實(shí)施CALS就制訂了一個(gè)分2個(gè)階段相迭的實(shí)施計(jì)劃。第一階段的目標(biāo)是將信息的紙面流通轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式流通，即無紙化。第二階段的目標(biāo)是綜合國(guó)防部的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，建立綜合武器系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，營(yíng)造一個(gè)綜合數(shù)據(jù)環(huán)境。綜合數(shù)據(jù)環(huán)境是推行CALS的最終遠(yuǎn)景狀態(tài)。美國(guó)國(guó)防部1994年新制訂的CALS計(jì)劃，設(shè)想2010年將達(dá)到“在整個(gè)產(chǎn)品壽命周期使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在全球工業(yè)基礎(chǔ)上使用國(guó)際信息高速公路存取綜合數(shù)據(jù)，靈活地提高或適應(yīng)用戶的信息需求和適當(dāng)?shù)陌踩燃?jí)［1］。目前CALS處于第二階段。

美國(guó)國(guó)防部認(rèn)為實(shí)施CALS有4大要素(見圖1)：①進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件、軟件及通信網(wǎng)絡(luò)等信息基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)代化建設(shè)；②利用現(xiàn)代化的信息基礎(chǔ)設(shè)施有效地實(shí)行系統(tǒng)工程、并行工程以及CAD、CAM、CAPP、CIM、CAE等計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)來改進(jìn)武器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造與壽命周期保障過程；③根據(jù)合同資料項(xiàng)目清單的要求，通過生成、傳遞及聯(lián)機(jī)存取符合CALS標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的、武器系統(tǒng)采辦與保障所需的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)產(chǎn)品；④營(yíng)造一個(gè)共享的綜合數(shù)據(jù)環(huán)境。

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圖1實(shí)施CALS的4個(gè)要素的結(jié)構(gòu)化關(guān)系

在此狀態(tài)下，武器系統(tǒng)在其壽命周期過程中的所有技術(shù)數(shù)據(jù)和事務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)所有參與單位都具有高度的集成性、可視性和可存取性。形成綜合數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)環(huán)境的步驟如下：

（1）生成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)按數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)與文件格式規(guī)范生成合同要求的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或?qū)鹘y(tǒng)的書面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的格式包括復(fù)合文件（文檔圖像文件）和文件（SGML）文件、圖形文件（CGM及光柵圖）、字母數(shù)字文件、超媒體文件、綜合數(shù)據(jù)文件（IETM）等可處理數(shù)據(jù)文件。

（2）交換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)按數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)和合同規(guī)定在工業(yè)界與美國(guó)國(guó)防部之間、美國(guó)國(guó)防部各部門之間、主承包商與子承包商及供應(yīng)商之間交換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)交換有兩種基本方式：采用磁帶、磁盤或光盤等實(shí)物媒體的傳遞方式；利用聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程通信來實(shí)現(xiàn)的聯(lián)機(jī)存取/傳遞的方式。目前美國(guó)國(guó)防部規(guī)定應(yīng)優(yōu)先通過承包商信息服務(wù)聯(lián)機(jī)存取承包商開發(fā)的數(shù)據(jù)，即實(shí)行承包商綜合技術(shù)信息服務(wù)（contractor integrated technical information service,CITIS）。CITIS是一種由承包商利用技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)將按規(guī)定的合同資料項(xiàng)目清單（CDRL）的數(shù)據(jù)向授權(quán)的國(guó)防部用戶提供遠(yuǎn)距自動(dòng)的技術(shù)數(shù)據(jù)聯(lián)機(jī)存取和傳遞的服務(wù)。

（3）儲(chǔ)存與維護(hù)數(shù)據(jù)及建立綜合數(shù)據(jù)環(huán)境按合同要求將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)儲(chǔ)存在便于使用與維護(hù)的地方。遠(yuǎn)期目標(biāo)是建立一個(gè)由三軍多種武器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組成的開放型分布式的綜合武器系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)（IWSDB），形成共享的綜合數(shù)據(jù)環(huán)境。IWSDB是集合一種或多種武器系統(tǒng)共享的所有產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)和產(chǎn)品保障數(shù)據(jù)，且在物理上分散、邏輯上鏈接的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。IWSDB采用開放型交互式的數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)，授權(quán)用戶按規(guī)則準(zhǔn)許透明地存取IWSDB的數(shù)據(jù)或得到聯(lián)機(jī)服務(wù)。因此，建立IWSDB是實(shí)施CALS戰(zhàn)略的最高目標(biāo)。

（4）進(jìn)行產(chǎn)品集成、過程集成與數(shù)據(jù)集成利用綜合數(shù)據(jù)環(huán)境有效地實(shí)行R&M與CAD/CAE/CIM的集成、承包商的LSA過程與R&M及設(shè)計(jì)工程的集成、以及技術(shù)數(shù)據(jù)的技術(shù)狀態(tài)管理；從而實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、研制、制造與保障過程的并行設(shè)計(jì)與集成，即實(shí)行并行工程；由于數(shù)據(jù)集成與過程集成以及實(shí)行了并行工程的方法最終獲得產(chǎn)品的集成。

3實(shí)施CALS的意義及其應(yīng)用前景

3.1實(shí)施CALS的意義

CALS模式的最大優(yōu)點(diǎn)是用一套嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范各種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的生成、儲(chǔ)存、交換、聯(lián)機(jī)服務(wù)及管理，達(dá)到信息高度共享。在國(guó)防領(lǐng)域推行CALS的意義在于為武器裝備采辦與保障建立一個(gè)綜合數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)環(huán)境，顯著地縮短武器裝備的研制生產(chǎn)周期、減少壽命周期費(fèi)用和全面提高武器裝備的質(zhì)量與作戰(zhàn)效能。在民用企業(yè)推行CALS的意義在于為實(shí)行并行工程、企業(yè)集成、電子貿(mào)易以及企業(yè)重組建立起信息化、集成化與自動(dòng)化的環(huán)境，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期、減少開發(fā)費(fèi)用和提高產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

3.2CALS的應(yīng)用前景

由于CALS是采用開放型的信息體系結(jié)構(gòu)，而且最終使用公用信息平臺(tái)按國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)生成與交換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，利用與NII和GII（即國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)）無縫對(duì)接的通信網(wǎng)絡(luò)傳輸各種數(shù)字信息，從而形成一個(gè)高度共享的綜合數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)環(huán)境。數(shù)字信息的自動(dòng)生成與集成并以光速傳播，為知識(shí)經(jīng)濟(jì)提供了如同人類生存所需的陽(yáng)光、空氣與水一樣的綜合數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境下可以進(jìn)行與知識(shí)的生成、傳輸和利用有關(guān)的一切知識(shí)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，保持經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

在國(guó)防領(lǐng)域，CALS在B—2轟炸機(jī)、F—22戰(zhàn)斗機(jī)、SSN—21攻擊型核潛艇、ESSM改進(jìn)型海麻雀導(dǎo)彈、M1A2坦克、RAH—66直升飛機(jī)的研制上都得到了成功的應(yīng)用。其中，F(xiàn)—22獲得1994年CALS大獎(jiǎng)。美國(guó)國(guó)防部規(guī)定從1997年起所有防務(wù)系統(tǒng)采辦項(xiàng)目都要實(shí)行CALS。

在民用領(lǐng)域，在美國(guó)、西歐、日本、新加坡和澳大利亞，飛機(jī)、宇宙飛船、汽車、IT產(chǎn)業(yè)，甚至建筑業(yè)與交通運(yùn)輸業(yè)，CALS也得廣泛應(yīng)用。其中，B—777飛機(jī)獲1997年度美國(guó)制造工程師學(xué)會(huì)的工業(yè)領(lǐng)先獎(jiǎng)。

（1）并行工程它是對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過程，包括制造和保障過程進(jìn)行綜合、并行設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)方法。它具有并行性、集成性、以信息集成為基礎(chǔ)、面向產(chǎn)品全壽命周期優(yōu)化等特點(diǎn)，是適應(yīng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)制造業(yè)的新的工程管理模式。并行工程的成功極大地依賴于CALS信息環(huán)境。CALS為并行工程提