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【战略竞争】装备动员!美国防工业动员能力研究

 小飞侠cawdbof0 2023-09-29 发布于北京

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以下文章来源于发展中心 李哲等,转载自空天防务观察

为深入了解、评估工业基础能力,应对大国冲突,2021年1月,美国国际战略研究中心(CSIS)发布名为《工业动员——评估浪涌能力,战时风险和系统脆弱性》Industrial Mobilization: Assessing Surge Capabilities, Wartime Risk, and System Brittleness的研究报告,对二次大战中美国的工业动员历史进行了总结,通过文献整理、建模估算等对不同类别武器装备工业动员能力进行了研究,计算得到美军主要的国防采购装备存量替换时间,分析存在问题并提出建议。浪涌(或称激增,surge)原是指电路中瞬间出现超出稳定值的峰值,也被称为突波,延伸至评估战时工业动员能力,可表现为战时激增生产能力,表明了工业基础(Industrial Base)对战时作战的支持程度。

一、美国防工业动员基本趋势

CSIS对平时和激增生产做了界定,将平时生产率称作“1-8-5”或经济生产率,即在每天1班、8小时/班、每周5天条件下,利用现有或计划的生产设施和工具的生产率;激增生产率是指承包商使用现有或计划工具所能生产的最大生产率,代表了当前设施可实现的高峰生产率,通常途径是从每天一班变为三班制,但也存在设施限制无法直接将产量增加三倍。鉴于美国国会和总统在处理近几次局部战争或危机(如海湾战争、伊拉克战争和COVID-19大流行)中对国防部预算的支持,在财政上的假设是在任何危机中都会有足够的资金来刺激生产。
其通过对美国防部年度选择性采办报告(SAR)进行分析,发现随着武器装备科技含量提升、供应链层级的增多,其单位生产时间也在逐渐延长。据其分析,相比于1999财年和2008财年,2020财年的主要装备库更换需要更长的时间,如下图所示。
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不同年份存量武器装备更换时间趋势
对主要国防采办项目(MDAP)进行研究,按照不同武器装备类别划分,飞机及相关系统的存量替换(inventory replacement)的平均时间是6.7年,但中位数是4.9年,两者差值较大,说明航空装备相关数据集分布不对称,存在多个极大值,如下图及表所示。
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调整为激增速率下的装备存量更换时间
CSIS对具体军用装备型号的激增产能也进行了估计,并考虑了约1年的平战转换周期,即有提前期和存量调整的激增速率下装备存量更换时间,结果如下图所示,其中标注方框的为航空装备。
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有提前期和存量调整的激增生产速率下存量更换时间(CSIS
将上图中15型航空装备的数据进行整理并估值,得到存量替换时间如下图所示。其中,在考虑剩余订单量生产的情况下,F-35需要的替换时间最长,超过15年。
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注:含待生产订单量;*为本文分析过程中,对平时生产能力不确定的机型
航空装备激增生产速率下的存量更换时间
二、美军机激增生产能力研究
由于武器装备生产能力保密性高,公开渠道无法查到美各军工单位的生产能力数据,但可以从交付量等数据进行推测。根据机型不同,通过历史和预测交付量对平时生产能力进行估计,进而依据SAR报告给出的存量数据、CSIS报告提供的更换时间,估算激增情形下的最大生产能力,计算公式如下:
Pmax=(Inv- Tadjust×Pcurrent )/(Treplacement -1)
Pmax:激增状态下的生产能力,主要考虑班制变化及生产能力共用情况,未考虑增加生产条件;
Inv:装备存量(含未完成订单量);
Pcurrent:平时生产能力,基于历史交付量估计;
Tadjust:平战转换及生产准备时间,本文按1年估算;
Treplacement:存量更换时间。
经计算,美军15个军机采办项目中,相比于平时,激增生产能力大于平时100%以上的项目有3个;40%-100%的项目有5个;30%-40%间的有4个;30%以下的有3个。如下图所示。
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各型机激增生产能力提升情况
从计算结果看,大部分装备的生产能力在战时均能得到较大幅度提升,其中通用原子公司MQ-9无人机、波音与贝尔公司联合研制的V-22鱼鹰、诺斯罗普·格鲁门MQ-4无人机三型装备的提升幅度最大,原因可能是其生产线存在共用或应急情况下向其他军民企业进行扩散转产的能力较强。
此外,也有装备的产能提升幅度较低,例如F-35战机,原因可能是其由多国联合研制,导致其供应链层级多、供货时间长,并且许多技术先进的配套单位属孤源供应商,是造成应急状态下其产能提升幅度不高的原因之一。
三、美军机激增生产能力研究
CSIS研究发现了与激增生产相关的五个反复出现的因素,如下:
1.      工业基础的脆弱性
效率优先于“激增”容量导致的工业基础脆弱性。在国防领域,军方往往是唯一买家,一旦武器订单减少,军工企业无法独自承担财务风险。CSIS研究报告认为,自二战后长期时间美国处于平时生产状态,局部战争或冲突中对工业能力的动员有限,企业为了稳定运行,必须通过消除过剩产能(如关闭生产线)与提升效率来降低成本,而小型企业可能会直接退出国防领域。虽然美国已逐步消除了过剩的生产能力,降低了和平时期的工业成本,但也导致其工业基础在过去的20年中变得更加脆弱,难以在短时间内快速提升产能。例如,美国防部向国会提交的2018财年年度能力报告发现,超过80%的美国海军陆战队和美国陆军车辆生产是单一制造商在单一装配上完成的。同一报告显示,火炸药在美国的国内生产能力不足,唯一的生产商无法满足国防部需求,而国外供应商也无法填补这一缺口。
2.      高端技术无法转换民用工业
生产最尖端武器装备所需的制造要求有专门的制造工具和工艺。例如,隐形技术多用于隐身战机,涉及材料、涂层和研发,特别是B-2、B-21、F-22和F-35,属于昂贵、机密和难以制造的技术,由于在生产先进装备时使用了复杂的生产方法,建造平台只需要更长的时间。在第二次世界大战期间,美国仅用三年时间就生产了4000架B-29轰炸机,相较而言,F-35于20世纪90年代开始研制,于2006年首飞,2014年首次交付美空军,截至2022年共有约460架F-35交付,按目前150架/年交付量,将剩余1900余架订单全部生产完还需要13年时间,因技术原因许多孤源供应商无法被替代,造成这一周期很难缩短,可见现代战机设计的复杂性使得转化至民用工业生产变得困难。
3.      供应链保障的脆弱性
美国认为许多军事系统至关重要的材料来自国外(包括中国等潜在对手),这一现象使得供应链面临断供风险。因为几乎所有电子产品、家用产品和军用产品都使用稀土元素,而美国国内稀土矿物供应和生产能力有限,迫使其依赖中国获取稀土资源。又如F-35有9个国家参与研制,需要30万个独立部件,供应链分布在17个国家。当土耳其不顾美国的一再反对获得俄罗斯S-400防空系统时,美国将其赶出了F-35项目,但却面临更换1000个原本由土耳其生产零件的问题。
4.      网络安全的脆弱性
国防工业基础的生产线每天都必须应对先进的网络威胁,网络是否存在漏洞成为需求激增时平战转换能力的限制因素,因此需要拥有强大的网络防御能力。因为民用工业的网络安全措施往往不如国防工业严格,而这恰恰是转为战时生产能力的重大挑战,也是其进入国防工业的主要障碍之一。
5.      安全许可的及时获得性
在国防工业基地的劳动力需求激增的情况下,安全审查将减缓企业雇佣新工人的速度。美国政府要求对其最先进武器系统的设计、生产工艺和作战能力保密,以保持竞争优势。制造这些先进武器系统的美国公司需要获得不同级别的美国安全许可,这些安全分类标准确保知识产权仍然掌握在美国及其盟友手中。但实施这些分类标准是有代价的,雇佣员工获得并保持安全许可的过程需要大量的政府资源、背景调查和时间,在和平时期这些过程可以慢慢进行,但到战时可能有数千人需要立即获得许可从事国防工作,安全许可的标准实施将面临重大挑战。
四、启示建议
根据上述研究结果,归纳以下几点启示供参考:
一是注重配套法律的完善。美国凭借其近百年不断的战争或地区冲突带来的实践经验,出台了《国防生产法》《战略和重要物资储备法》《联邦采购条例》等有关国防动员和工业动员方面的法律法规,建议我国除《国防动员法》以外,还应出台面向工业动员的专门法规。
二是实施层面应出台有关规划和指导性文件。美国防部早在1989年印发了《工业动员指南》,2018年美国参谋长联席会议下发的《联合动员规划》(jp4-05),为不同对象在战时应发挥的作用及活动提供指导。建议我国也应制定顶层指导性文件,为政府机关、军工企业、民口企业等不同对象的工业动员提供操作指引。另外,从CSIS总结的五点影响生产能力激增的因素看,也极有可能是战时我方面临的关键点,应加以重视并开展专题政策研究。
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美国防部工业动员指南和联合动员规划文件封面
三是深入开展情报研究并完善方法工具。建议加强情报研究,对美国企业及重点机型开展专题情报分析研究,优化生产能力提升方法;建立数据资源池或数据库,将研究成果显性化、数字化、模型化,方便日后快速调取使用。

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