美国国防部数字工程的渊源及目标

关注数字工程的行业人士对Philomena Zimmerman不陌生，她作为美国国防部负责研究和工程的副部长办公室（OUSD（R&E））数字工程相关工作的主任，2021年频繁出现在多个数字工程的论坛，大谈特谈“数字工程的几个关键问题”。

作为美国国防部的元老级官员，Zimmerman早在10年前就参与了面向未来的建模仿真探讨，她在最近的演讲中，讲述了10年前一次学习讨论会的内容。

在分享中，她强调了那次会议内容并未脱密，因此不能公开太多内容，但我们从她近10分钟的分享中，可以了解美国国防部推出“数字工程战略”（DES，Digital Engineering Strategy）的前因后果。对于翼络数字国防工作小组来讲，对她提及的数字孪生体的核心地位，深化了我们对数字孪生战场的理解。

Zimmerman提出，当时为了未来10年（正好是现在）的研究和工程需要，围绕“建模仿真”（M&S，Modeling & Simulation）做了一个讨论，其中核心是“建模”。对于设计人员来讲，他们能够理解设计需求，但对于物理世界的运行机理知之甚少。

她引用了10年前的一张图，展示了美国国防部迫切解决各个系统之间数据交换问题的意图。

美国国防部提出了所谓ABC阶段，分别对应了MSA、EMD以及P&D/O&S等全生命周期的工作，这些工作有不同的工程数据（Engineering Data）要求，导致了对其全流程管理根本做不到，只好让管理人员参与其中进行协调，这就是在下图中用“不离开计算机”（without Leaving the Computer）的含义。

解决各个系统和环节的数据交换问题，并不是一件简单的事情，自2010年召开“美国国防部夏季学习研讨会”以来，通过引入数字孪生体、DevSecOps、人工智能等新一代数字技术，形成了一套完整的工具生态。

按照Zimmerman所讲，当时美国国防部已经认定应该基于模型来推动数字化转型，她在演讲中提到，Model-Based X是一种新型的思路，包括MBSE、MBE等等，但仅仅如此还不够，因为只是推动基于模型的工程，如果各自搞一套体系，又形成了烟囱式的基于模型的工程。

这种情况在我国目前实践中很突出，不少行业人士认为只要采用了平台之后，就可以解决过去谈的IT烟囱的问题，但实际上平台自身不能解决数据互联互通问题，由于各种模型跟平台耦合度非常高（即非标准化的模型），导致了大量烟囱式平台存在。

曾经有人问建模仿真跟数字工程的关系，虽然笔者做了一些解释，但听了Zimmerman的讲解，感觉她讲得比较深入，体现了数字工程的核心价值。

她在演讲中用了“数字表示”（Digital Representation）和“数字制品”（Digital Artifact），并提出这是数字工程的目标。可能有读者不理解“表示”和“制品”之间的差别，前者是对物理世界的表示，追求的目标是越逼真越好（当然要考虑成本），后者是CAD等设计模型，属于人的创造性成果，所以也有人称之为“人工制品”。

大家观看Zimmerman的演讲，应该注意这两个概念跟数字孪生体的关系。通过10年时间的发展，美国国防部基本上把数字孪生体融入到数字工程体系中去了，这样高度整合的概念，反而给我们学习了解它造成了麻烦。

理解数字孪生体跟数字工程的关键在Zimmerman对“建模仿真”和“数字工程”的对比中。

部分行业人士言必称“正向设计”，这个想法自然不错，但它只代表了“数字制品”的需求，而没有展现“数字表示”的潜在价值，这一点需要数字孪生战场公众号读者意识到的，否则很容易陷入片面的认识，忽视了正在进行的数字工程大革命。

为了便于读者原汁原味了解Zimmerman对数字工程的讲解，数字孪生战场公众号发布了该视频，有兴趣的读者请自行观看。

作者：胡权，工业4.0研究院院长，数字孪生体联盟理事长