數(shù)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(xiàn)的一個共同主題是提前思考的重要性。克里德表示：“我們正在學(xué)習(xí)很多有關(guān)架構(gòu)需要如何工作、你需要如何為此進行預(yù)先設(shè)計、如何需要提前計劃以考慮所需的架構(gòu)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�(jīng)為符合特定門檻的項目引入了“ e”標(biāo)識，這將對數(shù)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(xiàn)，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(gòu)”已經(jīng)成為解決復(fù)雜系統(tǒng)工程問題的關(guān)鍵詞，架構(gòu)模型將是數(shù)字工程的關(guān)注重點，特別是數(shù)字戰(zhàn)役中提到的政府參考架構(gòu)，將是美空軍推進模塊化開放式系統(tǒng)架構(gòu)的“圣杯”。空軍已經(jīng)開發(fā)了“開放式任務(wù)系統(tǒng)”、“傳感器開放式系統(tǒng)架構(gòu)”、“未來空中能力環(huán)境”、“模塊化開放式射頻架構(gòu)”等多種架構(gòu)作為政府參考架構(gòu)，通過開放式接口和通用標(biāo)準(zhǔn)，在其上快速開發(fā)各類多功能軟硬件系統(tǒng)。

筆者斷言今后將“無架構(gòu)、不體系”，通過開放式架構(gòu)，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(gòu)”下了定義——一個權(quán)威信息源，像不像數(shù)字工程戰(zhàn)略中提出的權(quán)威真相源？另外說說“e”標(biāo)識，這個曾經(jīng)代表互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)識現(xiàn)在用于代表廣泛實施了數(shù)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(rèn)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(tǒng)”超算云平臺，利用“計算研究采辦工程工具環(huán)境”仿真系統(tǒng)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(shè)計前沒有從“參考架構(gòu)－目標(biāo)架構(gòu)－系統(tǒng)架構(gòu)－子系統(tǒng)架構(gòu)”這么一層層開發(fā)下來，如果在關(guān)鍵領(lǐng)域不進行多物理量、多專業(yè)學(xué)科的聯(lián)合仿真優(yōu)化，那你叫不了e系列�？膳碌氖牵�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(rèn)，現(xiàn)有項目可能無法融入許多即將到來的變化，例如公共的數(shù)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(shù)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(shù)基線，并將其提供給整個工業(yè)界和項目。我們已經(jīng)對空軍組織層級的公共服務(wù)和標(biāo)準(zhǔn)的重要性與價值感到更加適應(yīng)……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(wù)的思想。你們當(dāng)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(chǎn)品和工具集提供組織層級的云服務(wù)，并將其集成到一組安全的服務(wù)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(shù)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(guān)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是從“一號數(shù)據(jù)”（Data One）引入的，“一號數(shù)據(jù)”是用于托管、存儲、管理、安全和保護數(shù)據(jù)的通用企業(yè)服務(wù)集�！弊髡唿c評：這里想簡單談?wù)劰P者多年逐漸形成的認(rèn)識，就是美國防部在科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，走的是真正的共產(chǎn)主義——按需研發(fā)，競爭前技術(shù)開放共享；而裝備采辦領(lǐng)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(shù)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(tǒng)工程署（現(xiàn)在增加任務(wù)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(shù)字工程的幾個核心技術(shù)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(chǎn)關(guān)系的體現(xiàn)之一——美軍牽頭建統(tǒng)一的平臺形成能力，大家按權(quán)責(zé)協(xié)議分別使用，這不就是妥妥的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)思維？

美軍是懂工業(yè)的，所以玩得轉(zhuǎn)工業(yè)界的東西。美空軍總是提到“擁有技術(shù)基線”，這是其頂層戰(zhàn)略目標(biāo)之一，而數(shù)字工程正是支撐這個目標(biāo)的關(guān)鍵，甚至空軍高層給出了一個等式——數(shù)字工程約等于數(shù)字式地?fù)碛屑夹g(shù)基線。

怎么算擁有技術(shù)基線呢？空軍認(rèn)為是“政府能重新把控住項目”、“做出有充分依據(jù)的決策”、“識別并緩解技能空白”，那么這一切的關(guān)鍵是什么？技術(shù)勝任力、工程數(shù)據(jù)以及工程分析能力。通俗些就是模型、數(shù)據(jù)和工具，當(dāng)然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是我們可能認(rèn)為的簡單的模型、數(shù)據(jù)和工具。

比如，工程強韌系統(tǒng)，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(guān)鍵的風(fēng)洞試驗環(huán)節(jié)上減少60％的試驗數(shù)據(jù)點——150萬個！

這兩個工具美國防部已經(jīng)分別開發(fā)了11年和15年！此外，數(shù)據(jù)的重要性也是凸顯，美國防部發(fā)布了“數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”，作為“數(shù)字現(xiàn)代化戰(zhàn)略”體系的一部分，空軍也出臺了數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，提出了數(shù)據(jù)解決方案架構(gòu)，這都與數(shù)字工程相輔相成。在數(shù)字工程中，裝備的數(shù)字系統(tǒng)模型包含的信息遠(yuǎn)比系統(tǒng)本身要多，這些數(shù)據(jù)隨著數(shù)字線索流轉(zhuǎn)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(shù)字孿生的預(yù)測性壽命分析和維修規(guī)劃上，這個核心紐帶的存在，是數(shù)字工程和基于模型的系統(tǒng)工程的最大區(qū)別。

通過這么一個數(shù)字工程分析過程，經(jīng)過F－22的實際數(shù)據(jù)驗證，可以讓F－35的風(fēng)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(shù)字愿景將無法實現(xiàn)。雖然她注意到高等教育機構(gòu)更頻繁地教授數(shù)字工程，但空軍還有另一個計劃（即數(shù)字大學(xué)）來提供內(nèi)容，使成員可以不斷利用其數(shù)字技能。他們認(rèn)為共享環(huán)境的數(shù)據(jù)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(shè)計評審，我們可以深入研究不同的設(shè)計方案，并與我們整個工業(yè)界的合作伙伴一起仔細(xì)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(jié)合到前面說的常設(shè)辦公室，它們都是生產(chǎn)關(guān)系的問題。這里我要提到在美國防部發(fā)給裝備項目經(jīng)理的一份關(guān)于智能制造的指南中提到的，大意是：“現(xiàn)在的技術(shù)進步飛速，需要你們通過自身的努力學(xué)習(xí)來追趕這個時代�！闭衩@發(fā)聵！以模型和數(shù)據(jù)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(jīng)行動了幾十年。

怎么進行數(shù)據(jù)驅(qū)動的里程碑決策？怎么利用仿真分析結(jié)果進行系統(tǒng)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(biāo)？怎么通過模型來確定試驗鑒定中需要如何調(diào)整試驗內(nèi)容和順序？怎么基于性能模型來組織裝備驗收？怎么建立數(shù)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(chǎn)力已經(jīng)更大發(fā)展的“工業(yè)4．0”時代，算力和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展必然催生數(shù)字工程這樣的體系性方法工具，也必然需要一個相適應(yīng)的生產(chǎn)關(guān)系來更充分地發(fā)揮數(shù)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(shù)字工程戰(zhàn)略和任務(wù)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(xiàn)實下，統(tǒng)一規(guī)范和引導(dǎo)其未來的發(fā)展，聯(lián)合的環(huán)境、聯(lián)合的模型、聯(lián)合的數(shù)據(jù)、聯(lián)合的定義、聯(lián)合的功能、聯(lián)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(yīng)商一同在構(gòu)建這個新型的生產(chǎn)關(guān)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(lián)合數(shù)字工程“虎”團隊已經(jīng)建立，美陸海空三軍各自的數(shù)字戰(zhàn)役已經(jīng)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(tǒng)性的范式變革——狼，這回真的已經(jīng)來了！

空軍已經(jīng)如此這般搞了一遍了，這匹“狼”應(yīng)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(tǒng)工程研究所