兰德公司对维持美国核潜艇设计能力的分析报告目录

维持美国核潜艇设计能力  

2007013345

照片由通用动力电动船提供。

兰德公司是一个非盈利性的研究组织，提供客观的分析和有效的解决方案，以解决全球公共和私营部门面临的挑战。 兰德的出版物不一定反映其研究客户和赞助商的意见。

前言

美国海军第一次面临一个可能持续数年的时期，在这个时期，新型核动力潜艇的设计方案将无法进行。 由此导致的对潜艇设计师和工程师服务的需求不足引起了人们的担忧，即这种高度专业化的能力可能会萎缩, 给下一艘潜艇的设计工作带来额外的成本、延误和风险。

2005年,潜艇计划执行办公室（PEO）要求兰德公司评估管理潜艇设计资源的各种策略的成本和时间表影响。令人关注的是Electric Boat和Northrop Grumman Newport News（以前设计过核潜艇类的两个造船厂）的设计资源, 以及为核潜艇提供部件的主要供应商的设计资源和监督各海军组织的技术资源并参与核潜艇设计方案。 兰德的分析建立在兰德为英国国防部进行的类似研究的基础上。本报告记录了兰德为PEO潜艇进行的研究的方法和结果。

这项研究由美国海军赞助并进行 ，参谋联席会议，统一作战指挥,海军部，海军陆战队, 国防机构和国防情报部支持。

目录

前言........................................................................... iii

数字........................................................................... 九

桌子........................................................................... 十三

摘要........................................................................ 十五

ACP............................................................ 二十九

缩写

第一章

介绍。...................................................................... 1

问题和目标。.......................................................... 1

分析方法。.............................................................. 4

本专着的组织。............................................... 5

第二章

潜艇设计过程。............................................... 7

核潜艇部队的演变。.................................... 8

潜艇设计阶段。....................................................... 13

IPPD和设计/构建过程。........................................ 15

海军在设计过程中的角色演变。.......................... 19

设计核潜艇所需的技能组合。................... 20

第三章

框架分析。........................................................... 25

分析劳动力管理策略的方法........... 26

估计未来对潜艇设计资源的需求。........ 29

何时需要新的潜艇等级？ .................................. 29

vi维持美国核潜艇设计能力

一个新的设计工作需要多长时间?............................. 30

下一艘新潜艇设计的努力程度是多少？...................................................................... 32

替代需求假设。............................................. 32

潜在设计开始日期的范围。...................................... 33

设计工作量估计的范围。...................................... 34

备选设计持续时间。................................................ 34

下一个新潜艇需求的分析选项摘要。................................................................... 36

管理潜艇设计人员需要长远的眼光。.......................................................................... 37

建模劳动力管理策略................................ 38

进度增长对工作量的影响。................................. 44

劳动力总成本。............................................................ 45

处理专用于支持功能的设计资源。.............. 46

解释分析结果。........................................ 48

摘要。......................................................................... 48

第四章

管理设计资源的不同选项的效果。.......... 51

分析基本情况。........................................................ 52

不同设计开始日期的影响。....................................... 57

不同设计工作量的影响。........................................ 59

较长设计持续时间的影响。.................................. 64

在EB和NGNN之间拆分工作负载的影响。......... 67

对劳动力输入变量的敏感性。...................................... 69

"无所事事"选项的定性影响。........................... 72

维持潜艇设计资源的选择。....................... 74

维吉尼亚阶级的螺旋式发展。................................... 75

常规潜艇的设计。........................................ 76

没有构建的设计。......................................................... 76

其他船舶设计方案。................................................ 77

与盟友的合作。..................................................... 78

总结和结论。.................................................... 80

第五章

关键技能。.................................................................... 83

每个技能类别中应该保留多少人？ ........ 83

决定维持每个技能类别的数量时要考虑的因素......................................................... 85

技术规范。...................................................... 87

劳动力人口统计。..................................................... 89

潜艇专用技能。.................................................... 92

时间获得熟练。.................................................... 92

供需因素。................................................. 94

摘要。......................................................................... 97

第六章

供应商。......................................................................... 99

介绍。..................................................................... 99

研究方法。............................................................. 100

调查结果。.................................................................. 103

设计工作收入的百分比。................................ 104

潜艇工作收入的百分比。........................... 104

竞争对手的存在。.................................................... 106

充足的设计劳动力供应。....................................... 106

劳动力人口统计。........................................... 106

增加设计人员所需的时间............................... 108

新员工的工作效率所需的时间。........................ 109

就业与设计峰值的比例。..................................... 110

潜艇行业的挑战。.................................... 110

综合指标并确定面临风险的供应商。................. 112

解决供应商风险的选项。............................................. 113

观察。.................................................................... 117

第七章

海军在潜艇设计中的角色和责任。........ 119

定义海军与潜艇相关的角色。............................. 120

技术基础设施和专业知识。................................... 120

件设计与开发。.................................... 122

科学和技术。..................................................... 123

程序权威与技术权威。............................ 124

海军设计资源。....................................................... 125

摘要。........................................................................ 131

第八章

设计差距对海军技术社区的影响。........ 133

设计差距对NAVSEA的影响。..................................... 134

设计差距对海战中心的影响.................. 135

效果随技术领域的变化.................................... 135

海军技术资源的延伸设计计划的影响 ................................................................... 139

摘要。........................................................................ 140

第九章

结论和建议。...................................... 143

附录

A.劳动力模拟模型。............................................. 147

B.电动船和诺斯罗普*格鲁曼公司的测量仪器

纽波特纽斯............................................................. 161

C.提供给供应商的调查工具。................................. 175

美国海军的技术授权持有者。................................. 179

E.净现值分析。................................................ 191

参考书目。................................................................... 199

数字

S.1． 美国潜艇设计工作的重叠正在让位于需求缺口....................................... xvii

2.1. 自洛杉矶级开始以来美国潜艇设计项目的持续时间...................................... 10

2.2. 传统的潜艇设计阶段........................... 14

2.3. 维吉尼亚级的设计过程..................................... 17

2.4. 弗吉尼亚级设计模块................................... 18

2.5. 核潜艇设计技能的分类........... 21

3.1. 对潜艇设计资源的名义需求.......... 26

3.2. "什么都不做"选项............................................ 27

3.3. "做点什么"选项. ............................ ..................... 28

3.4. 弗吉尼亚级设计时间表。................................... 31

3.5. 开始日期和设计持续时间之间的关系。..... 31

3.6. 弗吉尼亚级设计工作的概况。...................... 33

3.7. 20年的设计努力。............................................. 36

3.8. 预计SSBN设计工作的未来影响。............... 39

3.9. 早期SSBN设计开始的未来影响。.................. 39

3.10. 延迟SSBN设计启动的未来影响。............... 40

4.1. 基本情况：在EB中维持不同水平的设计资源对进度的影响......................................... 53

4.2. 基本情况：在EB中维持不同水平的设计资源的成本影响......................................... 53

4.3. 基本情况：在NGNN维持不同水平的设计资源对进度的影响................................... 55

4.4. 基本情况：在NGNN维持不同水平的设计资源对成本的影响................................... 55

4.5. 成本最低的劳动力作为开始日期的函数:EB............................ 58

4.6. 工作量分割的最低成本劳动力和成本增长总结:20年的设计持续时间............ 58

4.7. 各种工作负载和开始日期的影响：EB................................. 61

4.8. 各种工作负载和开始日期的影响：NGNN.......................... 61

4.9. 填补空白的人年和成本:EB............................................ 62

4.10. 人-年和成本，以填补空白：NGNN ................... 62

4.11.并行设计和传统设计的工作量....................................................... 65

4.12. 劳动力参数敏感性：EB。........................... 71

4.13. 劳动力参数敏感性：NGNN。..................... 71

4.14. 选择开始日期的成本最低的劳动力：乐观和悲观状态：EB。...................................... 73

4.15. 选择开始日期的成本最低的劳动力：乐观和悲观状态：NGNN。................................ 73

5.1. 弗吉尼亚级的设计工作在每个细分类别占总数的比例:EB............................................. 84

5.2. 新潜艇设计工作在每个技能类别中占总数的比例：NGNN............................................. 85

5.3. 规划和生产工程师的年龄分布：NGNN。................................................. 90

5.4. 战斗系统集成工程师的年龄分布：EB。...................................................... 90

5.5. 测试工程师年龄分布：EB。...................... 91

5.6. 工程支持的年龄分布：EB。.................. 91

5.7. 美国大学核工程项目的历史.......................................................... 95

5.8. 美国大学核工程招生.................................... 96

5.9.裂变核电工业专业理学士与理学硕士就业需求和学生毕业的差距....................................... 97

6.1. 2005年为供应商设计人员规模...................... 103

6.2. 设计工作分配的百分比收入. .................................... 105

6.3. 潜艇相关工作收入的百分比分布............................................. 105

6.4. 供应商是否觉得他们有竞争对手...................................... 107

6.5. 在不同时间范围内维持设计及技术队伍有问题的供应商数目................................... 107

6.6. 45岁以上的设计人员的分数的分布............................................................. 108

6.7. 需要几个月的时间来增加员工数量.............. 109

6.8. 精通所需的几个月........................ 110

6.9. 就业高峰比...................................... 111

6.10. 评估个别供应商的风险......................... 113

6.11. 跨风险类别的供应商分布。.............. 114

7.1.海战中心对与潜艇有关的技术支持............................................................ 125

7.2. NAVSEA公司结构。.................................. 126

7.3. 海05船舶设计集成与工程。........... 127

7.4. 许多技术权证持有人居住在NAVSEA05。... 128

7.5. 综合作战中心的组织结构。....... 129

7.6. 海05Manning水平.......................................... 130

8.1. 卡德洛克分部,在设计方案的生命周期弗吉尼亚级项目办公室资助NSWC...... 137

8.2. 卡德洛克分部NSWC的突出设计设施利用率............................................... 138

A.1． 工程项目对新设计和新设计的名义劳动力需求................................................ 151

A.2． 就业供求与时间的关系基线示例................................................. 152

A.3． 对假设增长率最大值的相对成本敏感性......................................................... 155

A.4． 对假定增长率的相对时间表最大值敏感性 ......................................................... 155

A.5． 假设随着就业经验而提高生产力......................................................... 156

A.6． 相对成本对生产率提高的敏感性............................... 156

A.7． 改进相对进度对生产力的敏感性 ..................................................... 157

A.8． 相对成本对损耗率的敏感性............................................ 157

A.9． 相对进度对减员率的敏感性........................................ 158

海05船舶设计集成与工程。........... 127

十三

表格

S.1． 不同设计工作负载和开始日期的结果。...... xx

2.1. 历史美国海军潜艇舰队。............................ 8

2.2. 美国海军潜艇舰队（2006）。............................... 10

2.3. 复合技能类别...................................... 22

3.1. 海军长期造船计划的潜艇部分 ........................ 30

3.2. 新SSBN设计的可能开始日期。.................... 34

3.3. 评估的案例范围................................... 36

3.4. 潜艇设计方案工时及进度增长百分比..................................... 44

4.1. 基本情况的结果。.................................................. 56

4.2. 不同开始日期的设计工作量结果-30%至+30%的差异 ....................... 63

4.3. 延期设计的影响..................................... 66

4.4. 15年设计工期工作负载拆分成本最低的劳动力的成本增长摘要................ 68

4.5. 20年设计工期对于工作量拆分最低成本劳动力和成本增长摘要................ 69

4.6. 围绕基线估计的评估值范围........ 70

5.1. 按技能类别划分,需要维持的设计师和工程师人数...................................................... 86

5.2. 技能基础的技术要求对潜在未来的影响.................................. 88

5.3. 潜艇专业和相关技能..................... 93

6.1. 供应商风险分类协议..................... 112

6.2. 潜在的供应商缓解方案.................... 116