O setor de inteligência, vigilância e reconhecimento do ar (ISR) é um dos segmentos que mais crescem na indústria de defesa, e está maduro para a interrupção. O Departamento de Defesa dos EUA (DOD) - e Ministérios de Defesa em outros lugares - tem um apetite insaciável pela coleção ISR, cada vez mais em ambientes desafiadores. Atualmente, a maioria das missões ISR é realizada por drones caros vulneráveis em determinados ambientes operacionais. Ao mesmo tempo, forças armadas em todo o mundo e o Departamento de Defesa, em particular, estão adotando novas práticas de compras que estão mudando uma indústria tradicionalmente estável. Os benefícios dessas novas tecnologias, plataformas e opções de compras para os líderes de defesa são claras: aumento das capacidades do ISR e a capacidade de atender às necessidades crescentes e em evolução dentro de um orçamento estável. O benefício para as empresas de defesa é ainda mais atraente: o acesso a um segmento de rápido crescimento com forte potencial para o futuro próximo.
In response, several new technologies and platforms are emerging to meet the evolving collection requirements of the military. At the same time, armed forces around the world, and the DoD in particular, are adopting new procurement practices that are changing a traditionally stable industry. The benefits of these new technology, platform, and procurement options for defense leaders are clear: increased ISR capabilities and the ability to meet growing and evolving needs within a stable budget. The benefit for defense companies is even more compelling: access to a fast-growing segment with strong potential for the foreseeable future.
No entanto, as empresas de defesa não podem confiar nas estratégias de negócios do passado. Em vez disso, eles devem transformar radicalmente como eles projetam e desenvolvem novas plataformas e tecnologias ISR e como as fazem comercializar. A paisagem do ISR está mudando drasticamente. Para capitalizar essa oportunidade, os contratados de defesa também devem mudar. (Veja a exposição.) As vendas totais no segmento são de aproximadamente US $ 16 bilhões, e os EUA são o maior mercado único, com US $ 6 bilhões em apropriações de ISR no orçamento do Departamento de Defesa de 2019. Coleção, e particularmente do ISR entregue aos drones. Na última década, o Departamento de Defesa diminuiu constantemente seu investimento em aeronaves ISR tripuladas, incluindo as estrelas conjuntas do Air Force E-8C e a junta de rebite RC-135. Ao mesmo tempo, seu investimento em drones, ou veículos aéreos não tripulados (UAVs), cresceu em aproximadamente 5% ao ano desde 2013, superando a taxa de crescimento do mercado total de ISR no ar (3,9%). Após o 11 de setembro, as operações da ISR que ocorrem no Afeganistão e no Iraque se concentraram em contra-insurgência e contra-terrorismo, e os militares tiveram a latitude de operar drones sem restrições nesses países.
Next-Generation Drones
Growth in global defense spending has slowed to an average of just 1.4% per year over the past decade, but the airborne ISR market, with a projected growth rate of 3.9% per year from 2017 through 2021, is a notable exception. (See the exhibit.) Total sales in the segment are approximately $16 billion, and the US is the largest single market, with $6 billion in ISR appropriations in the 2019 DoD budget.
Growth stems largely from persistent demand for ISR collection, and particularly from drone-delivered ISR. Over the past decade, the DoD has steadily slowed its investment in manned ISR aircraft, including the Air Force E-8C Joint STARS and the RC-135 Rivet Joint. At the same time, its investment in drones, or unmanned aerial vehicles (UAVs), has grown at roughly 5% per year since 2013, outpacing the growth rate of the total airborne ISR market (3.9%).
The current generation of drones, which includes, for example, the Global Hawk and the Reaper, has been extremely successful in meeting ISR requirements since their introduction into service. After 9/11, the ISR operations taking place in Afghanistan and Iraq focused on counter-insurgency and counter-terrorism, and the military had the latitude to operate drones unfettered within those countries.
Because the US has shifted strategic priorities, the current fleet of drones is much more vulnerable.
Nos últimos anos, no entanto, os EUA mudaram suas prioridades estratégicas, colocando maior ênfase nos riscos de conflito entre os principais poderes do Estado. Nesse cenário de segurança, o espaço aéreo não é mais permissivo. Como resultado, a frota atual de drones é muito mais vulnerável. Além disso, muitas opções para a coleção aérea em ambientes não permissivos custam muito ou carregam muito risco. À luz da mudança estratégica, as empresas de defesa têm uma oportunidade clara de mercado para fornecer ao DoD e aos ministérios de defesa estrangeira novas plataformas para atender aos requisitos de coleta em ambientes de maior risco. Em particular, as empresas de defesa podem melhorar as capacidades do drone em duas áreas principais: sobrevivência e otimização da órbita.
Increased Survivability. Como uma opção, os fabricantes de UAV podem atender melhor às necessidades de ISR em evolução do Departamento de Defesa, projetando drones com recursos furtivos. Isso pode ser realizado incorporando materiais e projetos avançados que diminuem a seção transversal do radar de uma determinada plataforma, permitindo que ela evite o radar e os sistemas integrados de defesa aérea.
Outra maneira de aumentar a sobrevivência é incluir contramedidas eletrônicas. As plataformas podem ser equipadas com links de dados endurecidos e resistentes a jam para evitar interrupções inimigas. No caso dos UAVs, mesmo uma aeronave furtiva, sem uma suíte robusta de contramedidas eletrônicas, ainda é vulnerável a interrupções no datalink das estações de controle de solo e satélites. Isso isso requer plataformas que tenham recursos de coleta suficientes e a capacidade de operar além da troposfera (que se estende a altitude de sete milhas) e até em órbita de baixa terra (até 1.200 milhas). (SIGINT), imagens (iMint) e vídeo em movimento completo (FMV). O FMV é a capacidade na maior demanda pelos militares, mas é a mais limitadora em termos de cobertura geográfica e altitude operacional. Dadas essas restrições, há uma oportunidade clara de plataformas menos caras e de longo alcance que podem coletar o SIGINT e o IMINT e integrar Reapers ou outros ativos táticos, conforme necessário para suportar os requisitos de FMV. Ao colocar as frotas de drones com capacidades mistas, os líderes militares podem atender aos seus requisitos de coleta a um custo menor, liberando recursos que podem ser investidos em outros tipos de plataformas ISR.
Operating at altitudes beyond the range of most ground-based radars and surface-to-air missiles can also increase survivability. This requires platforms that have sufficient collection capabilities and the ability to operate beyond the troposphere (which extends to seven miles altitude) and even into low-earth orbit (up to 1,200 miles).
Orbit Optimization. To maintain continuous coverage over a given ISR target, the military creates operational “orbits” that use drones to collect multiple forms of ISR, including electronic signals (SIGINT), images (IMINT), and full-motion video (FMV). FMV is the capability in highest demand by the military, yet it is the most limiting in terms of geographic coverage and operating altitude.
Current platforms such as the Reaper can support all three forms of ISR collection, but they are expensive to procure and operate and have limited range and “time on station” (endurance). Given those constraints, there is a clear opportunity for less-expensive, long-range platforms that can collect SIGINT and IMINT and integrate Reapers or other tactical assets as needed to support FMV requirements. By fielding drone fleets with mixed capabilities, military leaders can meet their collection requirements at lower cost, freeing up resources that can be invested in other types of ISR platforms.
Novos tipos de plataformas
OEMs in the defense industry and ISR service providers will need to leverage, in addition to next-generation drones, several emerging technologies that have shown promise in delivering long-endurance ISR capabilities to meet growing demand in less permissive environments.
High-Altitude Balloons. The simplest and cheapest of the emerging technologies, high-altitude balloons operate in the mid-to-high altitudes of the stratosphere—from 60,000 feet to 120,000 feet—with extremely high endurance and long range. Tech companies such as Alphabet (with its Google Loon platform) and current defense players such as Sierra Nevada Corporation are developing and testing balloon platforms with ISR capabilities.
High-Altitude Pseudo Satellites (HAPS). Also operating in the mid-to-high altitudes of the stratosphere, HAPS platforms have endurance and range similar to those of high-altitude balloons, but they are more expensive and complex. Several US and foreign defense firms, including Boeing (through Aurora Flight Sciences), Airbus, AeroVironment, and Thales, are developing HAPS technology. HAPS are the least developed of the platforms described in this section, but they have attracted high interest from the industry as a means to collect remote imagery and data at a fraction of the cost of a drone and without the capital investment required for satellite constellations.
Low-Earth Orbit (LEO) Small Satellites. Operating in the mesosphere to the lower altitudes of the ionosphere (99 to 1,200 miles), LEO “small sats” have an unlimited range and very long endurance (essentially limited to their mechanical lifetime). They are more expensive to acquire than HAPS and high-altitude balloons but have lower operating costs once in orbit. The earth observation market is growing rapidly, with established players like Planet and Maxar’s DigitalGlobe adapting to a surge of new entrants, such as Black Sky and Capella Space, that offer new commercial sensing technologies and satellites that can revisit the same site more frequently.
Technological Innovation in Collection Capabilities
Another major area of technological innovation is in the collection capabilities of ISR platforms, particularly in how they analyze, exploit, and disseminate intelligence. For example, cloud-based systems (provided they are adequately secure) can increase access to data from disparate sources, enabling better information sharing and collaboration among multiple stakeholders.
Additionally, artificial intelligence (AI) can make the analysis of information far more effective, efficient, and accurate, synthesizing vast quantities of raw data into actionable intelligence at a scale that no human analyst could achieve. Given that increases in collection capabilities are leading to a corresponding increase in the amount of data captured, AI is becoming critical in enabling the military to sift through the raw data and effectively exploit sensitive information. Similarly, machine learning can refine the processing of raw data over time, increasing a force’s ability to distinguish critical signals from noise.
New DoD Procurement Models
Even as ISR platforms and technologies are evolving, the DoD is changing the way it sources these capabilities. Traditional procurement is notoriously slow and cumbersome; even accelerated programs take two to four years to reach full-rate production (and standard programs may take five to ten years). That is an eternity in terms of technological advancements, meaning that an advanced system may be outdated—and likely too expensive—by the time it enters operation. To bring promising technology into the field faster, the DoD is increasingly identifying emerging capabilities from sources outside of the traditional military-industrial base, seeking to evaluate prototypes and assess their potential early in the development stage. Once their prototypes are proven, providers can begin larger-scale production on an accelerated timeline.
Defense firms have two primary channels to access the DoD’s accelerated procurement models:
- Small-Scale Innovation and Development Units Within the DoD. The DoD has established units to identify opportunities and secure funding for emerging technology and innovative capabilities that are in the infancy stage of development. Examples include the Defense Innovation Unit, the National Security Innovation Network, the Strategic Capabilities Office, NavalX, and SOFWERX. In some cases, these entities can provide startups with seed money—akin to a venture capital investment—to develop, refine, and field emerging capabilities. The formal contracting process moves quickly, facilitating rapid development and the opportunity to learn from unsuccessful efforts. DoD leadership already appreciates the value of these innovation units in helping to procure and integrate rapidly evolving technologies and solutions, and the units will likely play a growing role in the deployment of new ISR capabilities and services.
- abordagem de contratada, de propriedade do contratante (Coco). Ele transfere o risco do governo para a empresa, permitindo que a empresa demonstre capacidades com protótipos. Além disso, o Coco remove algumas das restrições dos contratos de desenvolvimento, permitindo que a empresa integre, teste e refine produtos em estágio inicial. É particularmente aplicável a novos produtos no mercado de ISR e foi usado com sucesso por empresas como a Sierra Nevada Corporation para fornecer ISR sob demanda a clientes do Departamento de Defesa, incluindo comandos de combate regionais e o comando de operações especiais. deve se concentrar em quatro imperativos que, coletivamente, transformarão como eles colocam produtos e serviços no mercado e como sustentam o crescimento ao longo do tempo. Rather than using the traditional, acquisition-based procurement approach, the COCO model positions the business to provide ISR capabilities as an ongoing service to the government. It transfers risk from the government to the company, while allowing the company to demonstrate capabilities with prototypes. Additionally, COCO removes some of the constraints from development contracts, allowing the company to integrate, test, and refine early-stage products. It is particularly applicable to new products in the ISR market, and it has been used successfully by companies such as Sierra Nevada Corporation to deliver ISR on demand to DoD customers, including regional combatant commands and the Special Operations Command.
Four Imperatives for ISR OEMs and Service Providers
To compete effectively in such a rapidly evolving space, ISR OEMs and service providers should focus on four imperatives that, collectively, will transform how they get products and services into the market and how they sustain growth over time.
1. Adote um modelo operacional ágil. Isso representa uma mudança significativa para muitos empreiteiros de defesa herdados, que têm culturas profundamente enraizadas em torno dos processos de desenvolvimento padrão e sequenciados. Por outro lado, o Agile reúne equipes multidisciplinares com membros do desenvolvimento de negócios, P&D e outras funções e unidades de negócios; estabelece objetivos de alto nível; e dá às equipes autonomia significativa para desenvolver novos produtos e serviços. Em vez de um design perfeito para o produto, o objetivo é produzir um protótipo rapidamente e refiná -lo através de iterações rápidas. Novas idéias que emergem dos funcionários da linha são recompensadas para promover uma cultura de inovação. Criticamente, essa abordagem também pode reduzir os custos da taxa de execução, gerando lucros a partir de atualizações iterativas, sem a necessidade de investimentos de capital em larga escala. As mudanças são significativas em termos de cultura; As empresas tradicionais baseadas em fabricação precisam mudar para processos de desenvolvimento mais rápidos e um foco nos resultados. Em particular, as empresas devem encontrar o equilíbrio certo entre a colaboração horizontal nas equipes multifuncionais e a integração vertical necessária para dominar e implantar novas tecnologias. Agile focuses on iterative value delivery and continuous improvement, which are critically important in the early stages of developing a product or service. This represents a significant change for many legacy defense contractors, which have deeply engrained cultures built around standard, sequenced development processes. In contrast, agile assembles multidisciplinary teams with members from business development, R&D, and other functions and business units; establishes high-level objectives; and gives the teams significant autonomy to develop new products and services. Rather than a perfect product design, the goal is to produce a prototype quickly and then refine it through rapid iterations. New ideas that emerge from line employees are rewarded to promote a culture of innovation.
Once a product or service is on the market, an agile operating model can help organizations sustain growth by ensuring that they focus on customer needs—rather than on internal processes—and that they continue refining the offering by soliciting feedback and making incremental improvements. Critically, this approach can also reduce run-rate costs by generating profits from iterative upgrades, without the need for large-scale capital investments.
To adopt an agile model, organizations need to ensure that leaders “buy in” and support the large-scale changes required. The changes are significant in terms of culture; traditional manufacturing-based firms need to shift to faster-paced development processes and a focus on results. In particular, companies must strike the right balance between the horizontal collaboration in the cross-functional teams and the vertical integration needed to master and deploy new technologies.
2. Concentre -se na tecnologia emergente. O segundo imperativo é se concentrar na identificação e integração da tecnologia emergente. Durante o desenvolvimento de produtos e os estágios de entrada do mercado, os OEMs de defesa e os provedores de serviços ISR podem criar parcerias com outras empresas de tecnologia para obter informações críticas sobre o que está por vir. Ao permanecer à frente das tendências do mercado, identificar possíveis disruptores e melhorar os protocolos de adoção, as empresas podem garantir que sejam capazes de incorporar novas tecnologias à medida que seus sistemas progridem durante o ciclo de P&D. Eles devem continuar incansavelmente buscando vantagens competitivas por meio da inovação. As plataformas existentes podem ser modificadas para integrar novas tecnologias, que ajudarão a expandir a base do fornecedor. Os líderes devem trabalhar constantemente para remover as barreiras à adoção de tecnologia na organização. E as empresas devem vincular incentivos às métricas relacionadas ao crescimento.
During the subsequent phase of sustainment and growth, organizations need to avoid the temptation to become passive. They must relentlessly continue to seek competitive advantage through innovation. Existing platforms can be modified to integrate new technologies, which will help expand the supplier base.
To foster this proactive mindset and turn emerging technology into proprietary advantage, companies should forge partnerships with suppliers and create an ecosystem of vendors that generates mutual benefit. Leaders should constantly work to remove the barriers to technology adoption in the organization. And firms should link incentives to growth-related metrics.
3. Renove a P&D e a fabricação para incorporar a indústria 4.0. A tecnologia da indústria 4.0 (i4.0) pode criar um ambiente de engenharia digital que acelere o design e o desenvolvimento do produto e reduz o tempo para o mercado. Por exemplo, o i4.0 pode suportar os esforços precoces de prototipagem e prova de conceito-facilitados pela fabricação aditiva sempre que possível-permitindo que as equipes de projeto chegassem à decisão de ir/não, muito mais cedo, reduzindo recursos desperdiçados. Para produtos e serviços que avançam para a produção, o aumento do uso da automação ajuda as empresas a melhorar a confiabilidade dos processos de fabricação e levam a custos mais baixos e maior qualidade do produto.
I4.0 será o padrão da indústria até 2025, e os OEMs de defesa e os provedores de serviços ISR precisam de um plano claro para chegar lá. As empresas que progredirão rapidamente gerarão uma clara vantagem competitiva. Uma etapa intermediária vital é desenvolver recursos internos em áreas críticas, como fabricação aditiva e prototipagem rápida.
4. Invista fortemente em análises avançadas. Além disso, a Avançado Analytics fornece uma base quantitativa para analisar e tomar decisões de P&D. Durante a fase de sustentação e crescimento, análises avançadas e capacidades preditivas melhoram o gerenciamento do ciclo de vida do produto e ajudam as empresas a identificar oportunidades para melhorar a eficiência da fabricação. Para continuar atendendo às necessidades do mercado, as empresas também devem entender como as demandas de design e prototipagem dos clientes estão evoluindo. Finally, advanced data analytics supports the other three imperatives by increasing a firm’s opportunities to leverage emerging technologies, evaluate design effectiveness, manage the performance of production cycles, and reduce materials and manufacturing costs. Additionally, advanced analytics provides a quantitative basis for analyzing and making R&D decisions. During the sustainment and growth phase, advanced analytics and predictive capabilities improve product life cycle management and help companies identify opportunities to enhance manufacturing efficiencies.
To succeed, firms need to ensure that they have the right talent on board to leverage advanced analytics, and they must redesign their R&D processes to capitalize on the new tools. To continue to meet the needs of the market, firms must also understand how customers’ design and prototyping demands are evolving.
An agile model helps OEMs and service providers deliver iterative value and continuous improvement.
O mercado ISR está em um ponto de inflexão emocionante. A demanda, global e doméstica, continua a crescer a uma taxa mais rápida do que os gastos gerais de defesa. As prioridades estratégicas dos EUA estão mudando e as ameaças estão evoluindo, redefinindo as capacidades de que os militares precisam. Ao mesmo tempo, as tecnologias estão evoluindo rapidamente e estão surgindo novas plataformas, e o maior cliente do setor, o DoD, está mudando suas práticas de P&D e compras. As organizações que tomam as medidas que descrevem permanecerão competitivas em um setor de ISR de produção rápida e rápida. Aqueles que não serão ultrapassados.
Troy Thomas
These changes add up to a clear opportunity for defense firms and ISR service providers, but only if they take decisive action to change how they operate. Organizations that take the steps we describe will remain competitive in a rapid-prototype, rapid-production ISR industry. Those that don’t will be overtaken.
