二、美军综合数字化环境的发展演变
1． 综合数字化环境的起源
IDE的产生可以追溯至最早1984年通过的《公法98－525》（《1985财年国防授权法》）：技术数据管理和计算机能力发展。
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“提康德罗加”级巡洋舰“文森特”号，仅舰上携带的各种技术手册就达55．5吨之多）。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 Logistics 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。
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。
在此过程中，与CALS相关的是承包商集成技术信息服务（Contractor Integrated Technical Information Service，CITIS）平台。美国防部1993年8月20日颁布的军用标准MIL－STD－974《承包商集成技术信息服务》。该标准对CITIS作了以下定义：“CITIS，根据合同中《合同要求资料清单》的规定，由承包商向用户提供访问电子化信息数据和（或）交付电子化信息数据的一项服务。”武器装备承包商构建CITIS平台，提供CITIS服务，是CALS实施过程中的重点工作，它是一种服务或机制，可以使授权用户接触相关信息，是构建和谐信息环境的重要技术措施。
CALS的第2阶段的目标是营造一个综合数据环境（IDE）。在CALS／CITIS计划的基础上，IDE初步构想为一个“数据库”，用于管理项目信息。IDE已经从一个初始的数据库，向成为项目管理、追踪应用的方向发展，成为一个入口，可以接触到入口内的分布信息；成为一个完整的数字化环境，在该环境中，技术和商业数据对于在整个寿命周期中的参与者可以有一个高度的可视化。
为此，美国防部把CALS原来的“计算机辅助采办与后勤保障”内涵，发展为“持续采办与全寿命保障”，并明确提出CALS的发展目标是“综合数据环境”（又称集成数据环境或一体化数据环境，简称IDE），为军方与承包商联手默契地运作武器装备的采办以及武器装备顺利进行研制生产和使用与保障创造条件。美国防部于1993年10月发布的《CALS计划》指出，“CALS，持续采办与全寿命支持，是政府和工业界通过采用国家和国际标准，改进工作流程和应用先进技术，支持一个产品全寿命周期内的数字化信息更有效地生成、交换、管理和使用的战略措施。CALS的发展远景是通过采用最好的技术、业务流程再造和贯彻有关标准，为政府和工业企业开发、管理、交换、使用业务信息和技术信息建立一个综合数据环境”。1996年，美国防部CALS办公室发布《国防部综合数据环境技术计划》，再一次把CALS的最终目标定位为实现综合数据环境（IDE）。
2． 项目级IDE阶段
美国政府和工业部门与军方密切合作，积极推行称为CALS （持续采办与寿命周期保障）的武器采办和国防工业信息化发展战略。特别是冷战结束后，为了更快、更好、更省地采办武器装备，美国防部强制每个项目都要构建一个综合数字化环境（IDE）。在CALS／CITIS计划的基础上，IDE初步构想为用于管理项目信息一个“数据库”。所以在1997年至2002年期间美国防部侧重于发展项目IDE，即烟囱式的IDE，如美海军LPD 17项目、空军F－22项目和F－35项目等都营造了项目级综合数据环境。
3． 复杂组织体级IDE阶段
2002年至今，为了提高信息数据交换、传递和获取速度和质量，为采办业务创建和谐的工作环境，提高各项工作效率，有效缩短武器装备的研制生产周期，降低全寿命周期费用，提高大型武器装备的质量和维修水平，尽快形成战斗力，提高持续战备能力，美国防部致力于为采办和持续保障界建立复杂组织体（整体）级IDE乃至DoD IDE。目前，美国防部与工业部门（如西门子、PTC、IBM公司等）进行合作，打造复杂组织体级的IDE。图4显示的是美国海军一体化作战系统项目执行办公室（PEO IWS）设计的复杂组织体产品寿命周期管理综合数据环境（PEO IWS ePLM IDE）愿景架构。
图4 PEO IWS ePLM IDE 愿景（体系架构）
美国在全球作战保障系统（GCSS）（图5）、政府与工业界数据交换计划（GIDEP）（图6）、美国陆军以前的未来作战系统（FCS）都属于复杂组织体（整体）级IDE。就GCSS而言，它是一个基于Web的中央信息枢纽，向国防部各机构和组织传送联合资产可视化信息。国防部自动化后勤系统将向该基于Web的信息中心提供全资可视化更新信息。GCSS是一种系统族（FoS）策略，它确立了支持联合作战的各作战保障信息系统之间以及作战保障与指挥和控制功能之间的信息和数据的互用性。在战场上，GCSS将提供一种融合的、一体化的实时多维作战保障和作战服务保障场景。GCSS打破了各军种和国防机构烟囱式的后勤保障信息系统（运输、供应、维修、人员、部队保健、采办、资金和工程），使各方数据充分融合和共享。美军各层次的机构将能够登陆GCSS网页、阅读和下载信息。就目前美军中推行GCSS的情况而言，美国陆军推动较快。2011年8月，美国陆军开始GCSS的作战试验。2012年12月，美国防部负责采办、技术和后勤的副部长批准了GCSS陆军系统的全面部署决策。美国陆军预计该系统的部署于2017年完成。
图5 美军全球作战保障系统（GCSS）系统族组成及内部关系
图6 GIDEP的组织管理
现在，IDE跨越武器装备体系的整个寿命周期，并且能够跨领域分享数据，这些数据一旦产生，就可以在系统的整个寿命周期内进行应用。
三、典型案例：美海军在LPD 17项目中推行综合数据环境
“圣安东尼奥”级船坞登陆舰（即LPD 17）是美国海军新一代多用途两栖船坞登陆舰，LDP 17诞生于2003年7月，是美国海军建造的新一代圣安东尼级两栖攻击平台，由诺斯洛普·格鲁门公司的舰船系统部任主承包商，并与雷神公司和一家名为“Intergraph”的软件公司组成统一的合伙企业——Avondale联盟，来实现海军为LPD17项目确定的设计、建造和维护海军下一代强大的两栖攻击平台、同时降低其总拥有费用的目标。
在LPD 17项目建议书中，美海军要求在该项目中实施综合数据环境（IDE）。IDE是针对设计、建造和寿命周期数据管理而建设的一种信息系统，它主要负责采集、保存、跟踪和管理产品整个寿命周期的数据和相关文件，并会作为产品寿命周期维修合同的组成部分供美国防部访问。目前安装的IDE系统包括文件管理、产品数据管理、工作流管理、技术状态管理、船体应用、改装履历／产品效能以及若干传统系统的重大整合等模块。在该过程中，Intergraph公司负责提供端对端解决方案，并使所有获得许可的项目组成员（无论他置身何处）都能够通过保密的广域网（WAN）并行访问项目信息。目前，每日有1000余人使用该系统，多数信息都可通过网络浏览器和综合搜索引擎找到。同时，该系统还根据不同人员和岗位设置了不同的浏览权限，以保障信息的安全。IDE还将系统、子系统和零部件的三维产品模型与源文件和项目管理信息相连接，并包含输出给舰载IDE（IDE的舰载版本）的信息和分析得来的数据以及外部或传统系统提供的信息。
Intergraph公司在该项目中采用以数据为中心的解决方案保证了对数据及其关系的配置管理。例如，若一操作请求被授予改变基线数据的权限，则相应的操作会同时控制产品模型（包括CAD）中该性能控制的数据。同时，该系统的工作流管理程序会核实该操作要求是否得到确认和批准。由于实现了对数据的密切关联和性能控制，其中包括产品结构（系统、子系统等）、相关文件、源CAD档案、寿命周期后勤信息、进度信息和项目可交付信息等，该系统确保了人人都能得到所需要的正确信息。
在初期，IDE只是LPD 17的一个粗略表征。但随着时间的发展，它逐渐地成了该舰整个寿命周期的活模型，能够起到全面代表该舰的作用，能够作为该舰寿命保障的基础让承包商在真正开始建造工作之前就可进行试验和虚拟检测活动。
总之，在LPD 17项目中，IDE能够提供文件、制图产品信息、项目进度和财务报表等服务；能实现工作流管理；可为舰载IDE和其他传统系统提供输入信息；能够及时提供所有的项目和产品历史数据。通过IDE，所有的利害方都可接触到相同来源的信息。IDE的数据连接方式也使所有用户都能理解产品的系统与子系统之间的关系，创设自己需要的特别的数据组合，并跟踪设计变化的历史。这样，IDE用户不是简单地复制信息，而是通过不同的组合和角度交叉地审视这些信息。这将大大消除以往的许多信息系统存在的信息冗余弊端。
在Avondale联盟的努力下， LPD17铺设龙骨时已完成80％的设计，避免了数百万美元的返工。据估计，在LPD17全寿命中，通过减少制造返工和增加协作与创新，能为美国海军节省40亿美元。IPD17采用的IDE方法和过程很容易为其它制造项目所采用，并能提供同样的时间和费用节省和效率的提高。
