“数字孪生体”(Digital Twin)很重要,它是数字工程的基础,同时也是支撑美军第三次抵消战略的“秘密武器”。数字孪生体跟数字线程(Digital Thread)一起,构成了美军武器装备现代化的核心驱动力。
在近期发布的一份报告,美国审计总署(GAO)要求每种武器装备都应尽量说明是否使用了数字孪生体和数字线程技术。
令人惊奇的是,这份报告出现了42次“数字孪生体”,包括单复数和数字孪生化(Digital Twinning),同时还有10次数字线程,可见美军已经在大规模应用基于数字孪生体的数字工程了。
美国审计署在这份名为《武器系统年度评估(2024)》(Weapon Systems Annual Assessment)的报告封面,以“美国国防部还没有很好地适应快速部署系统”(DOD Is Not Yet Well-Positioned to Field Systems with Speed)为副标题,简单明了说明美军还不够快。
这份报告评价了2万亿美元的项目,涉及到各种主战武器装备以及重点新型武器系统,几乎囊括了行业人士关注的热门项目,例如,F-35战斗机、LGM-35A洲际弹道导弹和泛作战太空架构(PWSA)等。
报告认为,数字工程模型是迭代开发的关键组成部分。特别是数字孪生体的引入,实现了设计、开发和生产的迭代循环。
从统计的美军重点武器装备项目采办来看,已经在设计、验证和生产中使用数字孪生体技术,实现迭代开发的目的,大大加快了相关装备系统的研制速度。
报告指出,数字孪生体跟3D数字建模不同,3D数字建模是对物理对象的静态可视化,这意味着如果不手动输入新数据,就无法更新。相比之下,数字孪生体是物理产品的虚拟表示;当新信息可用时,该模型包含了自动更新。
数字孪生体在产品的整个生命周期内实现实时协作和知情决策,利用数字线程提供的数据机制,促进与利益相关者和用户进行知情决策,以快速交付产品。
跟国内采用“数字样机”(DMU,Digital Mock-Up)的做法不同,美军在数字工程体系中未提到该概念,而是以数字孪生体来描述,这样就为美军武器装备数字化转型提供了很好的基础。
这个问题在数字孪生战场实验室发布的《数字工程白皮书》有很好的分析,在此不做赘述。
美国国防部于2018年正式发布《数字工程战略》,掀起了一轮数字孪生体普及的浪潮,经过多方面的努力和示范,已经让整个美军都认同了基于数字孪生体的数字工程体系,并开始在所有武器装备研制中做出要求。
今年发布的《武器系统年度评估》跟2023年最大的不同,就是数字孪生体和数字线程的频度大幅增加,并列为所有项目的基本要求,可见美军对数字孪生体的认可度非常之高。
可惜的是,由于国内部分专家(甚至一些院士)和企业把传统的建模仿真包装为数字孪生体,导致完成的项目效果没有什么突出的效果,使得数字孪生体成为了一个人人唯恐避之不及的热门词。
针对这个问题,数字孪生战场实验室已经做了不少工作,除了发布精心编写的《数字工程白皮书》,剖析美军正在推进的基于数字孪生体的数字工程体系,还通过数字孪生战场公众号分享数字工程领域的最新进展。
虽然美国审计署认为美军研制武器系统的速度还不够快,但它已经改变了传统系统工程的范式,进入了新的由数字孪生体和数字线程驱动的新赛道,加速发展只是指日可待的结果。
对数字孪生体有兴趣的读者,建议阅读工业4.0研究院院长胡权撰写的《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》一书。
为了加快推进武器装备系统的数字化转型,美军提出了基于数字孪生体的数字工程体系,数字孪生战场实验室编写的《数字工程白皮书》是行业人士开展数字工程工作的案头必备参考手册。
《数字工程白皮书》共计207页,总字数为10万字(正文7.5万字,附录2.5万字)。如果需要购买该报告,请联系王女士:
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