CALS與綜合數(shù)字數(shù)據(jù)環(huán)境

從信息的高度共享、信息轉(zhuǎn)換為知識到知識經(jīng)濟的出現(xiàn)，無不與現(xiàn)代信息技術(shù)從以計算與存儲為核心向傳輸與交換為核心過渡息息相關(guān)。目前，美國國防部稱為“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)字信息建立起一個綜合數(shù)字數(shù)據(jù)環(huán)境，成為當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（如美國宙斯盾級巡洋艦文森特號，僅艦上攜帶的各種技術(shù)手冊就達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)量大而又費錢、交付與傳遞的及時性差、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算機輔助技術(shù)對數(shù)字技術(shù)數(shù)據(jù)的需求，美國國防部于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算機輔助后勤保障（computer—aided logistic support,CALS）。最初，CALS構(gòu)想的重點放在后勤保障領(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)進行數(shù)字化，以提高數(shù)據(jù)準備與處理的及時性、改善數(shù)據(jù)的精度、一致性與質(zhì)量、降低費用。

1.2美國國防部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)手段在不斷擴大。1987年美國國防部將CALS引入整個武器裝備的采辦領(lǐng)域，改稱CALS為計算機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)品的市場競爭激烈，而產(chǎn)品的開發(fā)周期長、費用高，使得美國企業(yè)紛紛利用CALS的數(shù)字數(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的范圍進一步擴大，工作重點轉(zhuǎn)移到裝備的持續(xù)采辦與整個壽命周期保障所產(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)。擴大后的CALS完全適用于民用工業(yè)與企業(yè)。因此，美國國防部將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防部與工業(yè)界為實現(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)字數(shù)據(jù)而制訂的一項戰(zhàn)略；CALS戰(zhàn)略的主要目標是將武器系統(tǒng)的運作從人工的純書面方式向高度集成化、自動化的采辦與保障過程過渡。

1.3CALS成為美國全社會信息化的基礎(chǔ)工程

冷戰(zhàn)結(jié)束，美國國防預(yù)算大幅度削減，大批國防企業(yè)面臨轉(zhuǎn)向，同時世界經(jīng)濟出現(xiàn)衰退。美國政府面對新的挑戰(zhàn)，敏感地從眾多工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中選擇信息技術(shù)，抓住時機大力投資于信息產(chǎn)業(yè)，給各企業(yè)注入新的活力，保持在國際競爭中的優(yōu)勢地位。1993年以后，隨著美國政府提出并實施信息高速公路計劃，建立國家信息基礎(chǔ)設(shè)施（national information infrastructure，NII）與全球信息基礎(chǔ)設(shè)施（global information infrastructure,GII），CALS迅速從國防部與國防工業(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，在美國社會稱為CALS光速商務(wù)（commerce at light speed），成為全社會信息化的基礎(chǔ)。

1.4信息革命浪潮將CALS推向全世界

美國國防部推出CALS戰(zhàn)略的初衷是用數(shù)字化技術(shù)推進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)濟效益，引起世界各軍事部門重視，英、法、德、日、韓、澳等國的國防部紛紛成立專門的管理與研究機構(gòu)，仿效美國在國防領(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，并且因為CALS涵蓋了EDI而成為整個信息化的基礎(chǔ)工程。1990年后，歐洲、澳大利亞、日本、韓國、新加坡以及中國臺灣省相繼成立CALS協(xié)會。1994年“CALS國際”成立。1996年國際標準化組織成立了CALS高級指導(dǎo)組，將CALS標準納入國際標準。CALS成為世界各國信息技術(shù)應(yīng)用與研究領(lǐng)域的熱點課題。

2建立綜合數(shù)字數(shù)據(jù)環(huán)境
持續(xù)采辦與壽命周期保障作為美國國防部的一項重大信息化戰(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)、過程和標準而建立的一種綜合數(shù)據(jù)環(huán)境。美國國防部開始實施CALS就制訂了一個分2個階段相迭的實施計劃。第一階段的目標是將信息的紙面流通轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式流通，即無紙化。第二階段的目標是綜合國防部的數(shù)字數(shù)據(jù)，建立綜合武器系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，營造一個綜合數(shù)據(jù)環(huán)境。綜合數(shù)據(jù)環(huán)境是推行CALS的最終遠景狀態(tài)。美國國防部1994年新制訂的CALS計劃，設(shè)想2010年將達到“在整個產(chǎn)品壽命周期使用國際標準，在全球工業(yè)基礎(chǔ)上使用國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?shù)陌踩燃墸?］。目前CALS處于第二階段。

美國國防部認為實施CALS有4大要素(見圖1)：①進行計算機硬件、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)施有效地實行系統(tǒng)工程、并行工程以及CAD、CAM、CAPP、CIM、CAE等計算機輔助技術(shù)來改進武器系統(tǒng)的設(shè)計、制造與壽命周期保障過程；③根據(jù)合同資料項目清單的要求，通過生成、傳遞及聯(lián)機存取符合CALS標準與規(guī)范的、武器系統(tǒng)采辦與保障所需的數(shù)字數(shù)據(jù)產(chǎn)品；④營造一個共享的綜合數(shù)據(jù)環(huán)境。

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圖1實施CALS的4個要素的結(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)字數(shù)據(jù)環(huán)境的步驟如下：

（1）生成數(shù)字數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)格式標準與文件格式規(guī)范生成合同要求的數(shù)字數(shù)據(jù)或?qū)鹘y(tǒng)的書面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)。數(shù)字數(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)字數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)交換標準和合同規(guī)定在工業(yè)界與美國國防部之間、美國國防部各部門之間、主承包商與子承包商及供應(yīng)商之間交換數(shù)字數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)交換有兩種基本方式：采用磁帶、磁盤或光盤等實物媒體的傳遞方式；利用聯(lián)網(wǎng)計算機的遠程通信來實現(xiàn)的聯(lián)機存取/傳遞的方式。目前美國國防部規(guī)定應(yīng)優(yōu)先通過承包商信息服務(wù)聯(lián)機存取承包商開發(fā)的數(shù)據(jù)，即實行承包商綜合技術(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)庫將按規(guī)定的合同資料項目清單（CDRL）的數(shù)據(jù)向授權(quán)的國防部用戶提供遠距自動的技術(shù)數(shù)據(jù)聯(lián)機存取和傳遞的服務(wù)。

（3）儲存與維護數(shù)據(jù)及建立綜合數(shù)據(jù)環(huán)境按合同要求將數(shù)字數(shù)據(jù)儲存在便于使用與維護的地方。遠期目標是建立一個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（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)庫體系結(jié)構(gòu)，授權(quán)用戶按規(guī)則準許透明地存取IWSDB的數(shù)據(jù)或得到聯(lián)機服務(wù)。因此，建立IWSDB是實施CALS戰(zhàn)略的最高目標。

（4）進行產(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)境有效地實行R&M與CAD/CAE/CIM的集成、承包商的LSA過程與R&M及設(shè)計工程的集成、以及技術(shù)數(shù)據(jù)的技術(shù)狀態(tài)管理；從而實現(xiàn)了設(shè)計、研制、制造與保障過程的并行設(shè)計與集成，即實行并行工程；由于數(shù)據(jù)集成與過程集成以及實行了并行工程的方法最終獲得產(chǎn)品的集成。

3實施CALS的意義及其應(yīng)用前景

3.1實施CALS的意義

CALS模式的最大優(yōu)點是用一套嚴格的標準來規(guī)范各種數(shù)字數(shù)據(jù)的生成、儲存、交換、聯(lián)機服務(wù)及管理，達到信息高度共享。在國防領(lǐng)域推行CALS的意義在于為武器裝備采辦與保障建立一個綜合數(shù)字數(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、集成化與自動化的環(huán)境，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期、減少開發(fā)費用和提高產(chǎn)品在國際市場的競爭能力。

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按國際通用標準生成與交換數(shù)字數(shù)據(jù)，利用與NII和GII（即國際互聯(lián)網(wǎng)）無縫對接的通信網(wǎng)絡(luò)傳輸各種數(shù)字信息，從而形成一個高度共享的綜合數(shù)字數(shù)據(jù)環(huán)境。數(shù)字信息的自動生成與集成并以光速傳播，為知識經(jīng)濟提供了如同人類生存所需的陽光、空氣與水一樣的綜合數(shù)字數(shù)據(jù)環(huán)境。在這個環(huán)境下可以進行與知識的生成、傳輸和利用有關(guān)的一切知識經(jīng)濟活動，保持經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

在國防領(lǐng)域，CALS在B—2轟炸機、F—22戰(zhàn)斗機、SSN—21攻擊型核潛艇、ESSM改進型海麻雀導(dǎo)彈、M1A2坦克、RAH—66直升飛機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。美國國防部規(guī)定從1997年起所有防務(wù)系統(tǒng)采辦項目都要實行CALS。

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

（1）并行工程它是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程，包括制造和保障過程進行綜合、并行設(shè)計的一種系統(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，是適應(yīng)知識經(jīng)濟制造業(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