美国国防部如何推动MBSE的广泛应用？

如今在工业领域，“智能制造”、“工业互联网”、“数字孪生体”等概念受到广泛关注，事实上它们都是实施“系统工程”（Systems Engineering)的一种技术路径。美国国防部在实施系统工程方面有大量实践经验，例如：美国国防部系统工程副助理部长办公室（ODASD（SE），Office of the Deputy Assistant Secretary of Defense（Systems Engineering））借助“基于模型的系统工程”（MBSE，Model-Based Systems Engineering）的手段加快美国国防部复杂武器系统的创新，以及提高武器系统的生产率，从而增强美国军队的战斗力。

深入分析ODASD（SE）的运作模式，可以加深数字孪生体（Digital Twin）的理解，同时也有助于中国工业互联网的创新发展。目前，工业4.0研究院通过旗下翼络工业互联网（重庆）有限公司运行数字孪生体研究中心（DTRC，Digital Twin Research Center），借鉴美国国防部的ODASD的运行经验，具有启发意义。

一、ODASD（SE）的核心领导人和组织结构

Kristen Baldwin自2016年1月至今领导ODASD（SE）。对于Kristen Baldwin的履历，尤其值得关注的是她在到国防部任职之前，曾负责有麻省理工学院背景的MITRE国家安全工程中心，而MITRE与美国顶尖的国防科技咨询组织JASON有深厚渊源。

Baldwin的职责分为四部分，她的职责代表了ODASD（SE）的核心职责：

1. 监督国防部“可信系统设计”战略的实施；

2. 通过国防部系统工程研究中心（SERC，DoD Systems Engineering Research Center）和MITRE国家安全工程中心（MITRE National Security Engineering Center）开展系统工程的基础研究；

3. 直接监督国防部建模和仿真协调办公室（DMSCO，DoD Modeling and Simulation Coordination Office），促进建模和仿真在国防部体系内的应用；

4. 对国防系统内的项目经理、工程人员、军需采购人员等进行知识转化，以支持美国国防部实现其目标。

关于“可信系统设计”战略

国防部系统工程研究中心（SERC）于2010年发布的国防部委托研究报告Systems 2020 Strategic Initiative中，提出了四个主要研究领域：基于模型的工程（MBE，Model Based Engineering）、基于平台的工程（PBE，Platform Based Engineering）、按需能力（COD，Capability on Demand）和可信系统设计（TSD，Trusted Systems Design）。工业4.0研究院跟踪发现，Baldwin 在一份2013年的演示稿中提出了对这四者关系的理解。

关于国防部系统工程研究中心（SERC）

SERC是美国国防部资助下，2008年在史蒂文斯理工学院建立的一个“大学附属研究中心”（UARC，University Affiliated Research Center）。SERC的资助者主要是国防部下属的单位，但SERC本身不是国防部单位。

关于国防部建模和仿真协调办公室（DMSCO）

DMSCO支持美国国防部采购、技术和后勤副部长（USD AT&L,Under Secretary of Defense for Acquisition, Technology, and Logistics）协调关于军需采购供应链建模和仿真的相关问题，包括工具、政策、标准、指南和沟通等。DMSCO针对这些问题发布了大量内容，为美国国防部成功实施MBSE奠定坚实基础。

DMSCO由Kristen Baldwin直接监督，可见它是ODASD（SE）组织结构中的关键部门。Kristen Baldwin作为主管ODASD（SE）的副助理部长，向国防部采购、技术和后勤副部长汇报。Jesse Citizen作为DMSCO办公室主任直接向Kristen Baldwin直接汇报。

二、ODASD（SE）通过14项计划履行核心职责

ODASD（SE）的核心职责通过以下14项计划落实：

• 开发规划（Development Planning）

• 数字工程（DE, Digital Engineering）

• 国防部系统工程研究中心（SERC）

• 工程人才(Engineering Workforce)

• 工程弹性系统（ERS, Engineered Resilient Systems）

• 人与系统集成（HSI, Human Systems Integration）

• 联合协同保证中心（JFAC, Joint Federated Assurance Center）

• 模块化开放系统方法（MOSA, Modular Open Systems Approach）

• 计划保护和系统安全工程（SSE, System Security Engineering）

• 可靠性和可维护性（R&M, Reliability and Maintainability）工程

• 系统级系统的系统工程（SoS SE, SoS Systems Engineering）

• 系统安全(System Safety)

• 可信可靠的微电子（T&AM, Trusted and Assured Microelectronics）

• 价值工程（VE, Value Engineering）

下面的表格将ODASD（SE）的核心职责和14项计划大致对应起来，以更好地展示ODASD（SE）的情况。而事实上，ODASD（SE）核心职责和计划之间不是一一对应关系，一项计划主要支持一项职责，但同时也对其他职责起到促进作用。这些计划对工业4.0研究院目前正在推动的数字孪生体研究中心（DTRC，Digital Twin Research Center）而言有颇多可借鉴之处。

三、ODASD（SE）通过与各方开展活动落实以上计划

ODASD（SE）需要协调武器系统供应链上的采购方和供应方，还作为美国军工行业产学研创新生态系统的一个核心角色，此外还需要参与国际交流合作。

• 供需对接：ODASD（SE）通过“系统工程论坛”（SE Forum）与武器系统供应链的需求方沟通，然后通过与美国航空工业协会（AIA, Aerospace Industries Association）、美国国防工业协会（NDIA, National Defense Industrial Association）等军工产业的行业协会和企业高管会面转达采购需求。

• 产学研生态：通过建立国防军需大学（DAU, Defense Acquisition University）以及与大学合作开设系统工程学位促进知识转化和人才培养；另外，与国际技术教育协会（ITEA, International T&E Association）、国际系统工程委员会（INCOSE, International Council on Systems Engineering）、美国高科技行业非盈利组织TechAmerica等研究社区举办研讨会。通过这些举措促进产学研生态中的知识创造和知识转化，最终提高军工产业的生产率。

• 国际合作：与军事战略联盟北约（NATO）以及美国/英国/澳大利亚三边“软件密集型协同军需采购改进工作组”（SISAIG, Software Intensive Systems Acquisition Improvement Group）合作。

四、总结

美国国防部希望通过大力推动军需供应链各个环节采用建模和仿真技术（M&S, Modeling & Simulation），有效地实施系统工程，也就是“基于模型的系统工程”（MBSE）。通过对ODASD（SE）分析，工业4.0研究院认为，美国国防部推动系统工程时会充分考虑的因素主要包括：技术风险管理、软件工程、制造和生产、质量、标准、相关准则、人力资源等。