CALS与综合数字数据环境

从信息的高度共享、信息转换为知识到知识经济的出现，无不与现代信息技术从以计算与存储为核心向传输与交换为核心过渡息息相关。目前，美国国防部称为“持续采办与寿命周期保障”，而世界信息产业界称为“光速商务”的CALS（commence at light speed）就是通过生成、传输与交换数字信息建立起一个综合数字数据环境，成为当前全球信息化的基础工程。

1CALS构想的产生与发展过程

1.1CALS构想的产生

随着武器装备性能和技术复杂化程度的迅速提高，武器装备采办与使用保障所需的数据与资料也成倍增加（如美国宙斯盾级巡洋舰文森特号，仅舰上携带的各种技术手册就达55.5 t之多）。为了利用现代信息技术解决书面后勤保障技术数据数量大而又费钱、交付与传递的及时性差、容易产生重复和冗余数据等弊端，以及不能满足各种计算机辅助技术对数字技术数据的需求，美国国防部于1985年9月首次提出在武器系统采办与保障过程中开展计算机辅助后勤保障（computer—aided logistic support,CALS）。最初，CALS构想的重点放在后勤保障领域，即推行综合后勤保障（integrated logistics support,ILS）所形成的大量书面保障数据进行数字化，以提高数据准备与处理的及时性、改善数据的精度、一致性与质量、降低费用。

1.2美国国防部CALS战略的发展过程

随着信息技术的发展，在武器装备采办需求的牵引下，CALS的概念、应用范围及技术手段在不断扩大。1987年美国国防部将CALS引入整个武器装备的采办领域，改称CALS为计算机辅助采办与后勤保障（computer—aided acquisition and logistic support），其数字化的范围除了产品保障数据外，还包括采办过程中生成的用于产品设计制造的产品定义数据。80年代中期以后，由于产品的市场竞争激烈，而产品的开发周期长、费用高，使得美国企业纷纷利用CALS的数字数据环境，采用并行工程、企业集成等新方法与新措施改进企业的管理、开发、生产与用户保障过程。1993年以后，CALS的范围进一步扩大，工作重点转移到装备的持续采办与整个寿命周期保障所产生的所有数据，除技术数据外还包括行政管理、商务等事务数据。扩大后的CALS完全适用于民用工业与企业。因此，美国国防部将CALS改称为持续采办与寿命周期保障（continuous acquisition and life—cycle support） 。MIL—HDBK—59B指出，持续采办与寿命周期保障是国防部与工业界为实现更加有效地生成、交换、管理和使用保障防务系统的数字数据而制订的一项战略；CALS战略的主要目标是将武器系统的运作从人工的纯书面方式向高度集成化、自动化的采办与保障过程过渡。

1.3CALS成为美国全社会信息化的基础工程

冷战结束，美国国防预算大幅度削减，大批国防企业面临转向，同时世界经济出现衰退。美国政府面对新的挑战，敏感地从众多工业技术领域中选择信息技术，抓住时机大力投资于信息产业，给各企业注入新的活力，保持在国际竞争中的优势地位。1993年以后，随着美国政府提出并实施信息高速公路计划，建立国家信息基础设施（national information infrastructure，NII）与全球信息基础设施（global information infrastructure,GII），CALS迅速从国防部与国防工业企业走向所有民用工业企业，以CALS为基础广泛地开展并行工程、企业集成与电子贸易。于是，在美国社会称为CALS光速商务（commerce at light speed），成为全社会信息化的基础。

1.4信息革命浪潮将CALS推向全世界

美国国防部推出CALS战略的初衷是用数字化技术推进武器装备采办与保障过程的信息化。由于它所带来的巨大军事效益与经济效益，引起世界各军事部门重视，英、法、德、日、韩、澳等国的国防部纷纷成立专门的管理与研究机构，仿效美国在国防领域开展CALS。

90年代初，随着全球范围的信息革命浪潮，CALS迅速推向世界，并且因为CALS涵盖了EDI而成为整个信息化的基础工程。1990年后，欧洲、澳大利亚、日本、韩国、新加坡以及中国台湾省相继成立CALS协会。1994年“CALS国际”成立。1996年国际标准化组织成立了CALS高级指导组，将CALS标准纳入国际标准。CALS成为世界各国信息技术应用与研究领域的热点课题。

2建立综合数字数据环境
持续采办与寿命周期保障作为美国国防部的一项重大信息化战略被定义为，为在政府与工业企业之间开发、管理、交换及使用事务的和技术的信息，按使用最好的技术、过程和标准而建立的一种综合数据环境。美国国防部开始实施CALS就制订了一个分2个阶段相迭的实施计划。第一阶段的目标是将信息的纸面流通转换为数字形式流通，即无纸化。第二阶段的目标是综合国防部的数字数据，建立综合武器系统数据库，营造一个综合数据环境。综合数据环境是推行CALS的最终远景状态。美国国防部1994年新制订的CALS计划，设想2010年将达到“在整个产品寿命周期使用国际标准，在全球工业基础上使用国际信息高速公路存取综合数据，灵活地提高或适应用户的信息需求和适当的安全等级［1］。目前CALS处于第二阶段。

美国国防部认为实施CALS有4大要素(见图1)：①进行计算机硬件、软件及通信网络等信息基础设施的现代化建设；②利用现代化的信息基础设施有效地实行系统工程、并行工程以及CAD、CAM、CAPP、CIM、CAE等计算机辅助技术来改进武器系统的设计、制造与寿命周期保障过程；③根据合同资料项目清单的要求，通过生成、传递及联机存取符合CALS标准与规范的、武器系统采办与保障所需的数字数据产品；④营造一个共享的综合数据环境。

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图1实施CALS的4个要素的结构化关系

在此状态下，武器系统在其寿命周期过程中的所有技术数据和事务数据对所有参与单位都具有高度的集成性、可视性和可存取性。形成综合数字数据环境的步骤如下：

（1）生成数字数据按数据格式标准与文件格式规范生成合同要求的数字数据或将传统的书面数据转换为数字数据。数字数据的格式包括复合文件（文档图像文件）和文件（SGML）文件、图形文件（CGM及光栅图）、字母数字文件、超媒体文件、综合数据文件（IETM）等可处理数据文件。

（2）交换数字数据按数据交换标准和合同规定在工业界与美国国防部之间、美国国防部各部门之间、主承包商与子承包商及供应商之间交换数字数据。数据交换有两种基本方式：采用磁带、磁盘或光盘等实物媒体的传递方式；利用联网计算机的远程通信来实现的联机存取/传递的方式。目前美国国防部规定应优先通过承包商信息服务联机存取承包商开发的数据，即实行承包商综合技术信息服务（contractor integrated technical information service,CITIS）。CITIS是一种由承包商利用技术数据库将按规定的合同资料项目清单（CDRL）的数据向授权的国防部用户提供远距自动的技术数据联机存取和传递的服务。

（3）储存与维护数据及建立综合数据环境按合同要求将数字数据储存在便于使用与维护的地方。远期目标是建立一个由三军多种武器系统的数据组成的开放型分布式的综合武器系统数据库（IWSDB），形成共享的综合数据环境。IWSDB是集合一种或多种武器系统共享的所有产品定义数据和产品保障数据，且在物理上分散、逻辑上链接的一种数据结构。IWSDB采用开放型交互式的数据库体系结构，授权用户按规则准许透明地存取IWSDB的数据或得到联机服务。因此，建立IWSDB是实施CALS战略的最高目标。

（4）进行产品集成、过程集成与数据集成利用综合数据环境有效地实行R&M与CAD/CAE/CIM的集成、承包商的LSA过程与R&M及设计工程的集成、以及技术数据的技术状态管理；从而实现了设计、研制、制造与保障过程的并行设计与集成，即实行并行工程；由于数据集成与过程集成以及实行了并行工程的方法最终获得产品的集成。

3实施CALS的意义及其应用前景

3.1实施CALS的意义

CALS模式的最大优点是用一套严格的标准来规范各种数字数据的生成、储存、交换、联机服务及管理，达到信息高度共享。在国防领域推行CALS的意义在于为武器装备采办与保障建立一个综合数字数据环境，显著地缩短武器装备的研制生产周期、减少寿命周期费用和全面提高武器装备的质量与作战效能。在民用企业推行CALS的意义在于为实行并行工程、企业集成、电子贸易以及企业重组建立起信息化、集成化与自动化的环境，缩短产品的开发周期、减少开发费用和提高产品在国际市场的竞争能力。

3.2CALS的应用前景

由于CALS是采用开放型的信息体系结构，而且最终使用公用信息平台按国际通用标准生成与交换数字数据，利用与NII和GII（即国际互联网）无缝对接的通信网络传输各种数字信息，从而形成一个高度共享的综合数字数据环境。数字信息的自动生成与集成并以光速传播，为知识经济提供了如同人类生存所需的阳光、空气与水一样的综合数字数据环境。在这个环境下可以进行与知识的生成、传输和利用有关的一切知识经济活动，保持经济的可持续发展。

在国防领域，CALS在B—2轰炸机、F—22战斗机、SSN—21攻击型核潜艇、ESSM改进型海麻雀导弹、M1A2坦克、RAH—66直升飞机的研制上都得到了成功的应用。其中，F—22获得1994年CALS大奖。美国国防部规定从1997年起所有防务系统采办项目都要实行CALS。

在民用领域，在美国、西欧、日本、新加坡和澳大利亚，飞机、宇宙飞船、汽车、IT产业，甚至建筑业与交通运输业，CALS也得广泛应用。其中，B—777飞机获1997年度美国制造工程师学会的工业领先奖。

（1）并行工程它是对产品及其相关过程，包括制造和保障过程进行综合、并行设计的一种系统方法。它具有并行性、集成性、以信息集成为基础、面向产品全寿命周期优化等特点，是适应知识经济制造业的新的工程管理模式。并行工程的成功极大地依赖于CALS信息环境。CALS为并行工程提