原标题：美军前沿技术转化为战斗力的加速器----美军2021年《国防部样机指南》3.0版分析
样机研发是指采用各类模型研发方式，开展国防科技和装备研发技术与演示，验证技术可行性和有效性，加速国防科技成果向武器装备转化应用，推动前沿技术快速转化形成作战能力。近年来，在中美科技战略博弈大背景下，美军逐渐重视样机研发，2021年10月国防部研究与工程副部长发布《国防部样机指南》3.0版本，旨在通过样机研发推动前沿技术转化形成作战能力，提升美军竞争优势，形成较为成熟的样机研发管理体制机制和工具方法。
样机研发是美军冷战结束后实施的重要研发技术策略，在当时国防预算大幅缩减背景下，美军通过样机研发，实现“多研制、少生产”，以大幅度节省装备采办经费，保持和提升前沿技术竞争优势。近年来，在新的大国博弈环境下，美军重新强化以模型研发为主体的样机研发，相比立即进入装备型号研制和批量生产，有着非常明显的优点和动因。
近年来，美军一直在优化创新机制，推进采办程序改革，推出了多种类型样机研发工作。在采办寿命周期的不同阶段，美军推行概念样机、研发样机、生产样机和作战样机。概念样机是处于方案设计阶段的数字模型、概念模型和分析模型；研发样机是处于研究开发与型号研制阶段的物理模型、数字模型、概念模型和分析模型；生产样机是处于小批量和大批量生产阶段的物理模型、数字模型、概念模型和分析模型，作战样机是处于作战应用阶段的物理模型和分析模型。在武器系统或项目构成上，美军推行武器系统级样机、子系统级样机、部件级样机和技术样机。在样机的表现形态上，美军推行实体样机和虚拟样机。实体样机是指物理模型，虚拟样机是指数字模型、概念模型和分析模型。上述多样化样机丰富了美军研发与采办模式，使装备研发途径灵活性更好多样。
舰艇、飞机、坦克及火炮等大型武器系统研发与采办周期较长，常常要10到20年时间。采用很多类型的样机，可以在不同采办阶段、或者系统构成的不一样的等级，灵活、迭代、快捷地开展样机研发与演示验证，可以较快地验证各种新概念、新技术、新组件和新系统的技术成熟度，又可以较快地开发并验证针对作战能力差距的技术解决方案。特别是结合联合能力技术演示验证机制（JCTD），通过对作战样机的演示验证与作战效用评估，成熟的作战样机可以直接交付作战人员使用，从而加速作战能力生成。
因样机研发事关国防科学技术基础研究、应用研究、先期技术开发、装备型号研制与转化形成作战能力，其管理体制涉及国防部研究、采办部门，各军种和相关作战司令部等部门。
国防部研究与工程副部长负责组织制定样机政策，如《国防部样机指南》《国防部实验指南》等政策文件，其下属的先期能力局负责全军样机研发统筹管理。该副部长下属创新管理机构负责各专业领域的样机研发管理。例如，国防创新小组（DIU）负责快速引入商业领域先进的技术，通过组织样机研发，推进技术成熟和转移，快速满足联合作战人需要。快速反应技术办公室（RRTO）负责利用各类创新资源，组织开发应急样机，主持应急研发演示验证，以应对新出现或预期的威胁，快速推进技术方案向作战能力转化应用。战略能力办公室（SCO）负责与军种、作战司令部、国防部业务局和情报界合作，创新性改造现有武器系统，或将新技术快速转入样机，通过演示验证和实验，快速形成作战能力，防止敌人快速技术突袭。国防高级研究计划局（DARPA）能力适应办公室（ACO）负责与军种合作，将新兴技术与新作战体系相结合，组织并且开展相关前沿技术样机研发与演示验证，寻求新的作战解决方案，以应对关键性安全挑战。
国防部采办与保障副部长参与制定样机政策，其下属相关管理机构负责相关领域样机研发管理。例如，联合快速采办办公室（JRAC），主要负责应急能力采办，快速采办和部署用于应对紧急状况或应急作战的装备物资，可以推进样机研发与演示验证。国防部采办与保障副部长组织实施中间层采办程序，也可以实施样机研发与演示验证。
各军种与个别作战司令部是各类样机研发的组织实施主体，通过不同的办公室和计划，组织实施不相同类型的样机研发。各军种均组建了快速能力办公室，组织并且开展样机研发活动，加快向所属部门开发并交付紧急和颠覆性样机能力，满足各类军事需求和作战需求。特种作战部队通过先期技术演示验证计划，为快速样机研发和演示验证提供资金，以验证和评估新兴技术在实际环境中的作战效用。
着眼于快速提升作战能力的需求，美军针对大型装备采办周期长、吸收新技术滞后、手段落后等问题，规范样机研发程序，优化与丰富合同签订方式，运用各种新兴技术方法，提升样机研发效率。
美军针对样机研发的作战使用性特点，明确规定了样机研发流程，明确有关部门管理职责与工作关系。样机研发程序包括7个步骤：（1）作战部门、研发部门一同研究，明确拟解决的军事能力差距与需求，提出样机研发目标。（2）项目管理团队制定样机研发规划，明确样机研发项目任务、管理和进度安排。（3）项目管理团队拟制样机研发征求建议书，明确研发任务和技术方面的要求。（4）择优选择样机项目，明确选择标准，遴选最有前途、创新和具有成本效益的样机项目。（5）有效地管理样机研发项目，控制各类风险；（6）通过演示验证、作战实验和红队评估，开展样机技术性能与作战效用评估。（7）推动样机转化应用，技术成熟度6-9级的项目，直接转化到作战应用，以解决现有的关键作战能力差距；技术成熟度5-7级的项目，或集成到现有采办项目中，或转化到新的采办项目中；不成熟的项目，转回到基础研究或应用研究，或直接终止。美军样机研发程序是一个反馈闭环过程，强化样机研发与作战紧密结合，以满足作战任务为起点和需求牵引，再以实现作战任务为落脚点。
美军针对样机研发的创新性、开放性特点，采用各类灵活、快捷的合同或者协议签订方式。（1）签订其他交易协议，不受《联邦采办条例》等法规约束，军地双方直接签订灵活、快捷的创新协议。（2）授权军种直接采购。《美国法典》第10篇赋予各军种直接采购权限，用于购买实验用零件、部件、器械等，用在样机研发上能大大的提升采购效率。（3）签订不确定交货、不确定数量（IDIQ）合同。合同签订官采用这种签约方式，能够迅速地把样机研发任务订单直接添加到这种灵活、放权的合同中，由于有货品和数量的充分授权，合同签订官能够迅速授予样机研发合同。（4）采用其他创新方式，如小企业创新研究合同、合作研究与开发协议等，快速签订各类样机项目合同或协议。美军对样机研发充分放权，采用便捷的各种签约方式，旨在更大范围地吸纳全社会创新力量参与样机研发，增强美军创新活力。
美军针对实体样机和虚拟样机研发的不一样的要求，采用增材制造、建模仿真等技术方法，缩短样机研发周期，快速跨越科技与作战的死亡之谷。
（1）实体样机研发的主要工具。增材制造（AM），从计算机辅助设计（CAD）文件中读取数据，通过逐层添加液体、粉末或其他材料，连续打印以构建3D对象，用于增材制造的常用材料包括塑料、金属和混凝土。计算机辅助设计，使用计算机系统帮助设计师进行详细工程设计，通过绘制2D工程图，明确模型或物理零件的3D构型，以降低产品研究开发成本、缩短设计周期。硬件在回路仿真系统，利用仿真系统来测试物理样机的工具，样机的真实信号输入或从模拟组装产品的检测系统中输出，缩短样机测试和设计周期。
在国防科研程序中，样机研发深嵌入联合能力技术演示验证、新兴能力技术开发、快速创新基金等科研程序；在国防采办程序中，样机研发深嵌于6种采办程序中，特别是中间层采办和应急采办程序中，样机研发成为这两类程序的核心内容。样机研发与国防科研与采办程序的相互渗透与依存，构成了多样化的科研与采办模式，项目管理人能根据不同的需求、能力和项目特点，灵活选择比较适合的科研与采办路径，加速科研向采办转化，科技向作战转化。
作战样机研发成果可直接转化应用于基层作战部队，因此美军在组织管理体系中，注重国防科技、作战和装备采办的密切合作，注重作战部队对样机研发的作战需求牵引与实战应用。如特种作战部队为快速样机研发直接提供资金，通过演示验证、作战实验和红队评估，演示验证和评估新兴技术在特种作战环境中的作战效用；联合参谋部J8设置战争演习激励基金，用来资助分析性作战演习，开展作战样机的桌面演示验证，直接支持作战部队的优先作战任务需求。
各军种和个别作战司令部的有关部门具体组织实施美军样机研发，样机研发成功与否最终靠各部门的创新计划和项目来落实。近年来，美国防部进一步向各军种和个别作战部门放权，鼓励各部门开展各具特色的创新计划和项目，如各军种的快速能力办公室、空军的试验倡议、海军的技术创新演示验证，陆军的技术成熟倡议，联合参谋部J7作战实验室激励基金（WLIF）、J8战争激励基金，特种作战部队先进的技术演示（ATD）等，使各部门拥有较大的样机研发管理处置权，增强主动性与创新性，提升样机研发管理效率。
大数据、人工智能等新兴技术的广泛应用，是近年来美军采办管理的鲜明特征。美军在样机研发工作中，也顺应新兴技术加快速度进行发展的时代趋势，强化各类新技术方法的深入运用，充分采用增材制造、计算机辅助设计、高级建模和仿真、机器学习（ML）、人工智能等技术方法和工具，实现样机研发过程的数字化、智能化，提高样机研发与转化应用效率。