數字工程作為F－15EX項目的亮點和賣點（美國波音公司圖片）

在探路者項目中，出現的一個共同主題是提前思考的重要性�？死锏卤硎荆骸拔覀冋�在學習很多有關架構需要如何工作、你需要如何為此進行預先設計、如何需要提前計劃以考慮所需的架構類型、所需的建模類型、各種建模工具，以及如何以開放和模塊化的方式將這些工具組合在一起�！泵揽哲娨呀洖榉�合特定門檻的項目引入了“ e”標識，這將對數字工程有所幫助�！半S著我們進入太空部隊并希望加快工作……我們發(fā)現，我們能夠擁有這些能力并由此開始，而不是全部建造為我們節(jié)省了很多時間�！�

作者點評：“架構”已經成為解決復雜系統工程問題的關鍵詞，架構模型將是數字工程的關注重點，特別是數字戰(zhàn)役中提到的政府參考架構，將是美空軍推進模塊化開放式系統架構的“圣杯”�？哲娨呀涢_發(fā)了“開放式任務系統”、“傳感器開放式系統架構”、“未來空中能力環(huán)境”、“模塊化開放式射頻架構”等多種架構作為政府參考架構，通過開放式接口和通用標準，在其上快速開發(fā)各類多功能軟硬件系統。

筆者斷言今后將“無架構、不體系”，通過開放式架構，更多功能可以“即插即用”、“換個機頭就是新型戰(zhàn)機”，裝備隨隨便便在外場“邊緣升級”。

可怕的是，美國防部最晚在2010年6月就給“參考架構”下了定義——一個權威信息源，像不像數字工程戰(zhàn)略中提出的權威真相源？另外說說“e”標識，這個曾經代表互聯網的標識現在用于代表廣泛實施了數字工程的型號，比如eT－7A、eNGAD，這可不是隨隨便便加的，需要門檻！不

是說我用了個CAD畫畫圖，用了個CAE搞搞有限元，用了CAM走了個刀，就叫e系列。筆者認為，對美軍而言，前期概念論證時，如果沒有接入“工程強韌系統”超算云平臺，利用“計算研究采辦工程工具環(huán)境”仿真系統開發(fā)物理特性模型，生成過5000種以上的方案，那你叫不了e系列；中期研制時，如果在裝備設計前沒有從“參考架構－目標架構－系統架構－子系統架構”這么一層層開發(fā)下來，如果在關鍵領域不進行多物理量、多專業(yè)學科的聯合仿真優(yōu)化，那你叫不了e系列�？膳碌氖�，筆者分析T－7A、B－21、還有所謂六代機，前期中期（沒有進入型號研制階段）很多論證和開發(fā)工作根本就是在美國防部建的那個公共超算云平臺上干的，那能不快嗎？

e系列的開山之作——eT－7A“紅鷹”高級教練機（美空軍、美國波音公司圖片）

鮑德溫承認，現有項目可能無法融入許多即將到來的變化，例如公共的數字環(huán)境。

一項評估將幫助確定可行的方法。同時，新項目有望從一開始就融入數字工程�？死锏旅枋隽斯蚕淼墓こ汰h(huán)境將如何工作：“政府（這里指國防部）擁有開發(fā)環(huán)境和隨之而來的技術基線，并將其提供給整個工業(yè)界和項目。我們已經對空軍組織層級的公共服務和標準的重要性與價值感到更加適應……我們希望所有項目都能夠利用和使用，而工業(yè)界合作伙伴能夠利用和使用這種組織層級公共服務的思想。你們當中的許多人都聽說過“一號云”（Cloud One）和政府的項目，即利用商用的工業(yè)產品和工具集提供組織層級的云服務，并將其集成到一組安全的服務中。”

克里德表示：“最終，環(huán)境將包含更多組件，其中包括“一號平臺”（Platform One）�！耙惶柶脚_”將平臺部署在“一號云”上——提供這個環(huán)境、技術棧——以進行模型的連續(xù)開發(fā)、模型的集成，然后注入與這些模型相關的數據。數據是從“一號數據”（Data One）引入的，“一號數據”是用于托管、存儲、管理、安全和保護數據的通用企業(yè)服務集。”作者點評：這里想簡單談談筆者多年逐漸形成的認識，就是美國防部在科學與技術領域，走的是真正的共產主義——按需研發(fā)，競爭前技術開放共享；而裝備采辦領域，走的才是資本主義——贏家通吃。

所以美國防部分了研究與工程、采辦與后勤倆副部長，而數字工程戰(zhàn)略是研究與工程副部長簽署，不僅是因為早前的研究都在系統工程署（現在增加任務工程所以直接叫工程），而且還是因為國防部整了前面說的那幾個大項目，它形成了數字工程的幾個核心技術能力，都是以“開放”平臺的形式讓各軍種和工業(yè)界接入使用的。

這就是筆者開頭說的生產關系的體現之一——美軍牽頭建統一的平臺形成能力，大家按權責協議分別使用，這不就是妥妥的工業(yè)互聯網思維？

美軍是懂工業(yè)的，所以玩得轉工業(yè)界的東西。美空軍總是提到“擁有技術基線”，這是其頂層戰(zhàn)略目標之一，而數字工程正是支撐這個目標的關鍵，甚至空軍高層給出了一個等式——數字工程約等于數字式地擁有技術基線。

怎么算擁有技術基線呢？空軍認為是“政府能重新把控住項目”、“做出有充分依據的決策”、“識別并緩解技能空白”，那么這一切的關鍵是什么？技術勝任力、工程數據以及工程分析能力。通俗些就是模型、數據和工具，當然遠遠不是我們可能認為的簡單的模型、數據和工具。

比如，工程強韌系統，可以在項目前期分析裝備全壽命周期成本，也可以從7500個下一代運輸機方案中快速收斂得到9個；計算研究采辦工程工具環(huán)境，可以在項目前期就利用物理特性模型與交戰(zhàn)模型連接進行作戰(zhàn)分析，也可以在某些關鍵的風洞試驗環(huán)節(jié)上減少60％的試驗數據點——150萬個！

這兩個工具美國防部已經分別開發(fā)了11年和15年！此外，數據的重要性也是凸顯，美國防部發(fā)布了“數據戰(zhàn)略”，作為“數字現代化戰(zhàn)略”體系的一部分，空軍也出臺了數據戰(zhàn)略，提出了數據解決方案架構，這都與數字工程相輔相成。在數字工程中，裝備的數字系統模型包含的信息遠比系統本身要多，這些數據隨著數字線索流轉到裝備壽命周期各個環(huán)節(jié)的分析決策點，一直到基于數字孿生的預測性壽命分析和維修規(guī)劃上，這個核心紐帶的存在，是數字工程和基于模型的系統工程的最大區(qū)別。

通過這么一個數字工程分析過程，經過F－22的實際數據驗證，可以讓F－35的風洞試驗就縮短20個月時間（美空軍圖片，劉亞威先生綜合處理）

克里德表示，沒有更熟練的員工隊伍，數字愿景將無法實現。雖然她注意到高等教育機構更頻繁地教授數字工程，但空軍還有另一個計劃（即數字大學）來提供內容，使成員可以不斷利用其數字技能。他們認為共享環(huán)境的數據安全性和互操作性是未來的挑戰(zhàn)，但這些挑戰(zhàn)可能不是最大的挑戰(zhàn)。

“建立環(huán)境是一回事，實際上，將其納入你的工作方式是另一回事。因此，整個文化的演變，真正進入了整個流程，正在執(zhí)行項目的評審，試驗的評審和能力的開發(fā)，所有這些都以這種快速、綜合的方式進行，每天我們都可以與工業(yè)界合作伙伴一起實時進行項目的設計評審，我們可以深入研究不同的設計方案，并與我們整個工業(yè)界的合作伙伴一起仔細思考。這確實是在改變我們的文化，影響不可低估�！�

作者點評：人是一個問題，文化是一個問題，流程是一個問題，結合到前面說的常設辦公室，它們都是生產關系的問題。這里我要提到在美國防部發(fā)給裝備項目經理的一份關于智能制造的指南中提到的，大意是：“現在的技術進步飛速，需要你們通過自身的努力學習來追趕這個時代�！闭衩@發(fā)聵！以模型和數據謀事做事，確實不是一個簡單說說的事情，先能夠理解這句話的深刻含義，其實就是很難的。但是，美國防部在行動，空軍在行動，而且都已經行動了幾十年。

怎么進行數據驅動的里程碑決策？怎么利用仿真分析結果進行系統工程評審？怎么利用作戰(zhàn)仿真和物理特性模型來定義裝備的核心性能指標？怎么通過模型來確定試驗鑒定中需要如何調整試驗內容和順序？怎么基于性能模型來組織裝備驗收？怎么建立數字孿生來讓飛機的維修保障不再像汽車保養(yǎng)那樣“定檢”？

在生產力已經更大發(fā)展的“工業(yè)4．0”時代，算力和數字技術的發(fā)展必然催生數字工程這樣的體系性方法工具，也必然需要一個相適應的生產關系來更充分地發(fā)揮數字工程的作用。馬克思主義的精髓依然在起作用，美國防部顯然也是在集中力量辦大事，數字工程戰(zhàn)略和任務工程指南出臺的背景都是為了在各軍種先期各自為政的現實下，統一規(guī)范和引導其未來的發(fā)展，聯合的環(huán)境、聯合的模型、聯合的數據、聯合的定義、聯合的功能、聯合的體系。

美國防部及各軍種部作為客戶，正代表用戶與解決方案供應商一同在構建這個新型的生產關系，雖然可能道路曲折，但是絕不會是“三天打魚”。美國防部／　三軍聯合數字工程“虎”團隊已經建立，美陸�？杖�軍各自的數字戰(zhàn)役已經開打，它不是個一個新的作戰(zhàn)概念，更不是個一個新的武器裝備，而是一次系統性的范式變革——狼，這回真的已經來了！

空軍已經如此這般搞了一遍了，這匹“狼”應該會比較猛了（美空軍圖片，劉亞威先生處理）

（中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心  劉亞威）

本篇供稿：系統工程研究所