הגישה החדשה למערכות פתוחות מודולאריות (MOSA) פותחת דלתות לאפשרויות חדשניות יותר, כפי שמסביר פול גארנט.

בשנתיים האחרונות ראו צבא ארה"ב ובריטניה אדריכלות פתוחה כחלופה המועדפת על אלקטרוניקה מותאמת אישית וקניינית טֶכנוֹלוֹגִיָה עיצובים. יוזמת ה- COTS (Commercial-off-the-Shelf) הוצגה לראשונה בשנת 1994, אך ניתן לטעון כי שינוי הפרדיגמה האמיתי התרחש בשנת 2019, כאשר ה- DoD האמריקני הוציא תזכיר המחייב להשתמש בגישת המודולר מערכות פתוחות (MOSA) כל מערכות הנשק בהמשך והועברו אז לחוק, המחייבות את כל תוכניות רכישת ההגנה (MDAP) לתכנן ולפתח באמצעות MOSA.

על פי ה- DoD, השימוש בפתרונות MOSA "יתמוך באבולוציה מהירה יותר של יכולות וטכנולוגיות לאורך מחזור חיי המוצר באמצעות שימוש ב ארכיטקטורה מודולריות, תקני מערכות פתוחות ושיטות עסקיות מתאימות." בין תקני המערכות הפתוחות הקשורות ל-MOSA הנתמכים על ידי ספקי COTS הם מודול, תקני מטוס אחורי ושלדה שהוגדרו על ידי איגוד הסחר של VITA, כולל לוחות ולוחות גב 3U ו-6U Form Factor OpenVPX (VITA 65), ה-C5ISR חבילת התקנים הפתוחה המודולרית (CMOSS), וארכיטקטורת המערכת הפתוחה של החיישן (SOSA), פועלת כעת לקראת ה-rev. מהדורה 1, מתישהו השנה.

המעבר ל- MOSA מונע מכך שכל יכולת או פונקציה חדשה שמתווספות לפלטפורמה היא מערכת שלמה עם תת מערכות משלה, שכפול פיזי והגיוני. רכיבים מגדיל את המורכבות והעלויות. זו גישה בלתי קיימת, במיוחד כאשר פלטפורמות ותקציבים ממשיכים להתכווץ בגודלם.

יכולת פעולה הדדית היא נושא משמעותי נוסף בפתרונות נפרדים וסגורים. פתרונות סגורים המבוססים על טכנולוגיות נאותות נועדו לפעול בבידוד. כתוצאה מכך, הם מאוד קשים ודורשים זמן לפרוס בפלטפורמות בהן מערכות ואנשים חייבים לעבוד יחד כדי להבטיח את בטיחות כוח האדם והצלחת המשימה. הם גם מאתגרים לתחזק ולתקן, במיוחד אם הספק כבר לא תומך בכך, או יצא מכלל פעילות.

השימוש ברכיבי MOSA מבטיח לקצר את הדרך לתחום חדש טֶכנוֹלוֹגִיָה כדי להביס איומים מתעוררים.

ישנם מספר תקנים פתוחים כולל: מערכות משימה פתוחות/ממשק פיקוד ובקרה אוניברסלי (OMS/UCI); ארכיטקטורת מערכות פתוחות של חיישנים (SOSA); סביבת יכולת מוטסת עתידית (FACE) ושילוב כלי רכב עבור יכולת פעולה הדדית C4ISR/EW (VICTORY)

מאמצים מודרניים כמו יוזמת ה-VICTORY של צבא ארה"ב וארכיטקטורת הרכב הגנרית (GVA) של בריטניה עוזרים לסלול את הדרך לשדה קרב מודרני שבו שדרוגי מערכות ושינויים מהירים יותר ופחות יקרים.

מפרט ה-VICTORY הושק רשמית בשנת 2010 על ידי צבא ארה"ב וקונסורציום של משתתפי הגנה ותעשייה, כולל קרטיס-רייט, ומקדם את השימוש בממשקים פיזיים ולוגיים סטנדרטיים פתוחים בין תתי-מערכות LRU על כלי רכב קרביים מסוג C4ISR/EW, ומקל על בעיות שנוצרו על ידי גישת ה"בורג-על" להנחת ציוד על כלי רכב צבאיים. יישומו מאפשר לכלי רכב טקטיים עם גלגלים ומערכות לחימה קרקע לשחזר שטח אבוד תוך הפחתת משקל וחיסכון בכוח.

בנוסף, הוא מאפשר למערכות פלטפורמה לשתף מידע ולספק תמונה משולבת לצוותים. יתרה מכך, VICTORY מספקת ארכיטקטורה פתוחה המאפשרת לפלטפורמות לקבל טכנולוגיות עתידיות ללא צורך בתכנון מחדש משמעותי.

למעלה: ה-MPMC-9335 הוא מחשב משימה קשוח תואם GVA בעל 3 חריצים 3U OpenVPX מקדם צורה

בדומה ל-VICTORY, GVA מחייב ארכיטקטורות פתוחות, מודולריות וניתנות להרחבה בתכנון של כלי רכב יבשתיים. הסטנדרטים שלה חלים על אלקטרוני ותשתיות כוח, ממשקים מכניים, ממשקי מכונה אנושית (HMI) ומערכות ניטור בריאות ושימוש (HUMS). כאשר VICTORY שואפת במיוחד לספק ארכיטקטורה למערכות C4ISR/EW, GVA ממלאת תפקיד רחב יותר בכל פלטפורמת הרכב היבשתי.

התקן הטכני של SOSA מגדיר מסגרת משותפת למעבר מערכות חיישנים לארכיטקטורת מערכות פתוחות. עם כל כך הרבה מערכות חיישנים קיימות ומתפתחות שיש לקחת בחשבון, המטרה של קונסורציום SOSA, "לאפשר גמישות בבחירה וברכישה של חיישנים ותתי-מערכות המספקים איסוף נתוני חיישנים, עיבוד, ניצול, תקשורת ופונקציות קשורות לאורך כל מחזור החיים של מערכת C4ISR," חשובה ביותר.

יוזמת הסטנדרטים של SOSA פותחה בתחילה כחלק מקונסורציום FACE. תקני SOSA תואמים לתקני FACE ו-OMS, והם ממנפים מספר תקני VITA, כולל VITA 65, תקן OpenVPX המבטיח יכולת פעולה הדדית בין פתרונות COTS המשמשים ליצירת תת-מערכות ומערכות.

יכולת פעולה הדדית מוגברת

פתרונות COTS מודולריים ומחוספסים מספקים את יכולת הפעולה ההדדית והגמישות הדרושים לשילוב מהיר של מערכות המתאימות לפריסה בכל חללי היישומים.

CMOSS מגדיר מנגנוני שיתוף על פני שכבות תוכנה, חומרה ורשת. כדי להגדיר מנגנונים אלה, תקני CMOSS ממנפים את:

• תקני VICTORY עבור יכולת פעולה הדדית ברשת
• תקן OpenVPX לשילוב כרטיסים במארז משותף
• תקן RF Open Modular Architecture (MORA) לשיתוף משאבי RF
• תקן FACE לניידות תוכנה

יש דיונים על הכללת FACE בהגדרה של יחידת עיבוד משותפת של VICTORY.

עם פתרונות COTS מבוססי סטנדרטים פתוחים, ארגונים אינם נאלצים עוד לבחור בהצעות הקנייניות של ספק מסוים. במקום זאת, יש להם את החופש והגמישות לבחור פתרונות מתוך מבחר רחב בהרבה של ספקים הפועלים בסביבה תחרותית יותר.

הנוף התחרותי הזה נותן למפתחי מערכות גישה למגוון רחב יותר של שילובי פונקציונליות, לוחות זמנים לזמינות ונקודות מחיר, כך שהם יכולים לשמור על תוכניות לפי מפרט, בזמן ובתקציב. הם יכולים גם לבחור את הפתרון האופטימלי לאתגר העומד על הפרק, ולא את הפתרון היחיד שמציע הספק אליו הם קשורים.

במקרים מסוימים, יהיה הגיוני מנקודת מבט של יכולת ועלות לבחור פתרונות שונים מספקים שונים ולשלב ביניהם. כל עוד כל פתרון מתוכנן ומוכח לעמוד בדרישות בתקנים הפתוחים הרלוונטיים, הסיכון בנטילת גישה זו ניתן לניהול. אסטרטגיה מרובת ספקים מאפשרת גם לארגוני הגנה וחלל לפזר סיכונים על פני מספר ספקים.

לאחר פריסת המערכת, תאימות לתקנים פתוחים ויכולת פעולה הדדית מאפשרים מחזורי רענון טכנולוגיה מהירים, קלים יותר ותכופים יותר. ניתן פשוט להחליף מערכות, כרטיסים ורכיבים עבור גרסאות מעודכנות. כמו כן, הגרסאות המעודכנות הללו אינן חייבות להגיע מהספק המקורי, מה שמספק הזדמנות לשלב תחליפים מתוחכמים יותר, ידידותיים ל-SWaP או חסכוניים יותר.

למעלה: ה-VPX3-1260 הוא מחשב קשוח 3U OpenVPX לוח יחיד המבוסס על מעבד הדור התשיעי של Intel "Coffee Lake Refresh" Xeon E-9ME בעל הביצועים הגבוהים

בנושא דומה, היכולת לבחור פתרון מתאים מכל ספק מאפשרת להשיג ולפרוס את הטכנולוגיה העדכנית ביותר הזמינה כדי להתמודד עם איום מסוים או להתאים אותו יתר על המידה.

לבסוף, יכולת פעולה הדדית בין רכיבי המערכת מגדילה את רמות הזמינות התפעולית מכיוון שקל הרבה יותר להבטיח שרשרת אספקה ​​אמינה וארוכת טווח עבור חלפים וחלפים. כתוצאה מכך, ניתן לאמץ גישת ניהול מחזור חיים כולל המפחיתה סיכונים ומגדילה את התשואה על השקעות טכנולוגיה בטווח הארוך.

הורדת SWaP-C

השטח בתוך רכב צבאי הוא בעלות פרמיה, ועם הגבלות כה מחמירות על מה שרכב צבאי יכול להתאים בתוכו, פנים עמוס במספר עצום של מערכות, כבלים וספקי כוח מגביל את כמות האספקה ​​שניתן לשאת ומעכב את ניסיון ברכב.

תרחיש זה הפך נפוץ יותר ויותר ככל שהטכנולוגיה התפתחה, כתוצאה מרכבים צבאיים שהותאמו לאחור ביכולות חדשות או משודרגות. מבחינה היסטורית, הוספת פונקציונליות פירושה לצייד רכב במערכת עצמאית חדשה. כל אחת מהיחידות הניתנות להחלפה (LRUs) הללו הגיעה עם כבלים ואספקת חשמל משלה, ושילוב ה-LRU פירושו למצוא מקום להכיל את כל הציוד הזה. יתרה מכך, מציאת המקום להוספת LRU מסתכם ביותר מסתם נפח פיזי. האפשרויות להצבת LRU חדש עשויות להיות מוגבלות על ידי תושבות ורתמות של פלטפורמה, והכיוון של המחברים של LRU יכול להפוך את מציאת המקום המתאים להכיל את המערכת לאתגר.

תקנים פתוחים כמו SOSA ו-CMOSS מרחיקים מערכות אלקטרוניות מדגם LRU. במקום זאת, ניתן להתקין מארז לאחסון LRM, אשר ניתן להחלפה על מנת לשדרג את הפונקציונליות מבלי לשנות את טביעת הרגל הפיזית או הציוד ההיקפי של המערכת. בנוסף, ניתן לשלב פונקציונליות מרובות במארז בודד, מה שמפחית במידה ניכרת את מספר הקופסאות שתופסות מקום בפלטפורמה מוגבלת SWaP. גם עלויות מופחתות מכיוון שיש פחות ציוד לתחזוקה.

להקמת MOSA לתכנון מערכות צבאיות יש פוטנציאל לשנות באופן משמעותי את הנוף עבור ספקי COTS ולקוחותיהם. על ידי הפחתת עלויות, טיפוח יכולת פעולה הדדית ותחרות ואספקת טכנולוגיות מתקדמות לשדה הקרב מהר יותר, סטנדרטים פתוחים מבטיחים להציג יכולות חדשות קריטיות ללוחם. ארכיטקטורות פתוחות פותחות את הדלת להרבה אפשרויות חדשות!