大國軍事競爭已經(jīng)從單純的裝備對抗上升到能力體系的對抗，美軍發(fā)展數(shù)字工程就是要升維其敏捷供給能力體系，再輔以斷供等手段從供給側(cè)給對手降維打擊。美軍在裝備全生命周期力推數(shù)字工程，離不開國防制造商的鼎力支持，目前，主要的航空制造巨頭都在使用數(shù)字工程技術(shù)，促進(jìn)航電等飛機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)和生產(chǎn)。盡管這些企業(yè)在應(yīng)用數(shù)字工程的方式上存在差異，但毫無疑問，數(shù)字工程對他們而言已變得至關(guān)重要。美國空軍協(xié)會經(jīng)常組織航空航天研討會，其中一次的主題大概就是“為什么必須使用數(shù)字工程，如何使用數(shù)字工程”，行業(yè)大佬紛紛發(fā)言，本篇就讓我們“聽其言、觀其行”。

一、美國波音公司

波音可以說是產(chǎn)品全三維設(shè)計和基于模型定義（MBD）的全球開拓者，進(jìn)入數(shù)字工程時代，它自然也敢為人先，像融合數(shù)字孿生的系統(tǒng)工程“寶石”模型概念就是波音在2018年提出的。美軍2016年展示“工程強(qiáng)韌系統(tǒng)”的效果時，波音也憑借CH－47F、“灰鷹”無人機(jī)、“低成本可消耗飛行器”等項目成為標(biāo)桿。當(dāng)然最值得稱道的，還是空軍兩個數(shù)字工程“探路者”項目——eT7A“紅鷹”高教機(jī)和F－15EX戰(zhàn)斗機(jī)。

波音利用數(shù)字工程提速無人機(jī)開發(fā)波音T－7A的總工程師蓋爾·米勒表示，縮短開發(fā)周期對于跟上技術(shù)創(chuàng)新步伐和威脅變化態(tài)勢很重要，以前波音新機(jī)的開發(fā)周期大約是10年，現(xiàn)在需要壓縮到3年！“絕對不能超過10年，否則我們還在生產(chǎn)產(chǎn)品的時候，威脅就已經(jīng)改變了�！辈ㄒ粼赥－7A上使用數(shù)字工程來跟蹤新的方式方法，比如使用經(jīng)數(shù)字工程方法組織好的飛機(jī)維修數(shù)據(jù)。米勒舉了例子，通過“大家都熟悉”的數(shù)字線索概念（筆者注：注意聽眾都是誰？），讓每架不同尾號的飛機(jī)都擁有一個數(shù)字孿生，從而能夠了解每架飛機(jī)的狀態(tài)。而且，每個地面訓(xùn)練系統(tǒng)和每個模擬器也都將擁有這個信息，今后在操作使用和從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)這方面，我們將打破常規(guī)。

波音對外宣稱，T－7A教練機(jī)研制中依托數(shù)字工程方法流程，使得不到200人的設(shè)計、制造和測試團(tuán)隊，僅用時36個月就實現(xiàn)了從全新設(shè)計到驗證機(jī)首飛，并將首批驗證機(jī)的工程質(zhì)量提高75％，裝配工時減少80％，軟件開發(fā)和驗證時間縮短50％。波音正在使用數(shù)字工程實施“權(quán)威的虛擬化”。一旦我們達(dá)到這一點，即數(shù)字模型來表達(dá)復(fù)雜系統(tǒng)和系統(tǒng)之系統(tǒng)中的各種系統(tǒng)，并且擁有足夠精確的水平，就可以開始取代傳統(tǒng)的模擬式搭積木方法。所以對我們來說，需要了解如何以及由什么造就一個經(jīng)確認(rèn)的模型。這對于權(quán)威的虛擬化非常重要，因為如果不是所有人都同意模型得到了引用、結(jié)束引用和確認(rèn)，那么永遠(yuǎn)也不會有權(quán)威的虛擬化條件。（筆者注：權(quán)威，就意味著是經(jīng)所有利益攸關(guān)方批準(zhǔn)認(rèn)可的，不是別的字面意思）

米勒還凡爾賽了一下，“T－7A是波音可以與公眾分享其數(shù)字工程成果的領(lǐng)域，一般不這么做”。這句話很有意思，因為波音在“數(shù)字化百系列”飛機(jī)或F－15EX上可也是將數(shù)字工程當(dāng)賣點的，還制作了一堆視頻說明其先進(jìn)性。其中一點就是不再用傳統(tǒng)的模擬式搭積木方法，而是“數(shù)字式樂高”。F－15EX是基于數(shù)字線索建造的，在飛機(jī)設(shè)計和制造階段使用仿真技術(shù)，可更迅速地測試所有能力并植入新能力。

通過數(shù)字工程和模塊化開放式系統(tǒng)架構(gòu)，可以快速建造并演進(jìn)為不同的型別，可快速融入新技術(shù)，“從第一天其就不斷進(jìn)化”。此外，F(xiàn)－15EX之前的機(jī)型在訓(xùn)練、使用和保障上的通用性很高，因此首飛36天后就交付空軍！

二、美國洛馬公司

洛克希德·馬丁公司（下稱洛馬公司）作為主承包商的F－35項目被空軍視為基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）的開山之作，洛馬與“數(shù)字工程”的緣分也最深。2009年，F(xiàn)－35項目就提出了“打造閉環(huán)的數(shù)字線索”，隨后又提出了擴(kuò)展數(shù)字線索的“數(shù)字織錦”概念，其含義為一個人、流程、工具和數(shù)據(jù)的框架，集成了整個產(chǎn)品生命周期和所有學(xué)科。2017年，臭鼬工廠進(jìn)一步提出“產(chǎn)品數(shù)字世界”概念，其含義為集成了人、流程、工具、物料、環(huán)境和數(shù)據(jù)的框架，跨產(chǎn)品生命周期和所有學(xué)科連接物理和數(shù)字領(lǐng)域。當(dāng)年，洛馬公司將數(shù)字孿生列為2018年的六大技術(shù)趨勢之首，而數(shù)字空間鏡像物理世界，是“萬事萬物”的完整數(shù)字孿生。

類似DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品數(shù)字世界概念（中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心，作者制圖）

洛馬“臭鼬工廠”集成系統(tǒng)總監(jiān)雷妮·帕斯曼表示，公司正在努力使用數(shù)字工程來縮短對技術(shù)進(jìn)行測試和確認(rèn)的時間�！叭绻�我們不能更快地完成這些工作，那么就無法搞定世界上所有的工程并部署世界上所有的飛機(jī)，數(shù)字工程或數(shù)字線索和數(shù)字孿生（筆者注：這幾個術(shù)語大佬們基本是混用的，但意思都差不多，即利用相互連接和無縫傳遞的模型和數(shù)據(jù)來實施全生命周期的工程活動）是實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵�！背赭�工廠還發(fā)布了一段保密的“競速者”無人機(jī)項目視頻，提到項目的重點并非開發(fā)無人機(jī)系統(tǒng)的最終能力，而是展示如何使用全新的 “星驅(qū)動”數(shù)字工程工具集實現(xiàn)系統(tǒng)的快速原型開發(fā)和全生命周期支持。

“臭鼬工廠”是軍事領(lǐng)域快速原型和概念開發(fā)的先驅(qū)，是使用高逼真度建模和其他數(shù)字技術(shù)將紙面概念快速發(fā)展為飛行器原型的領(lǐng)導(dǎo)者。“星驅(qū)動 ” 集成了先進(jìn)的計算機(jī)輔助設(shè)計和產(chǎn)品全生命周期管理工具，既加快了設(shè)計速度，又可以更廣泛地使用機(jī)器人、增材制造和自動化質(zhì)量檢測技術(shù)。從視頻中可以看到，“星驅(qū)動”這個工具集實際上已經(jīng)在“臭鼬工廠”開發(fā)X－59“靜音超聲速飛機(jī)”過程中使用。

使用數(shù)字工程的好處在于只有一套數(shù)據(jù)，盡管工程流程中的許多部分還在用他們自己的工具集進(jìn)行開發(fā)，但是每個工具集都連接到同樣的核心信息。而這正是“打造閉環(huán)的數(shù)字線索”的概念，即面向單一真相源，在一個虛擬環(huán)境中連接工程、制造和供應(yīng)鏈。可以說，“星驅(qū)動”正在重新設(shè)計在完全集成的數(shù)字工程環(huán)境中運行所需的文化、流程和工具，在短時間內(nèi)滿足所有的開發(fā)需求來加快開發(fā)過程。