2．4建立支撑的基础设施和环境以跨利益攸关方实施各项活动、协作和沟通

目标是建立耐久可靠的基础设施和环境，包括对IT基础设施以及先进方法、流程和工具进行综合，以及保护知识产权、网络安全和安全分级。

（1）开发、完善并使用数字工程IT基础设施。数字工程IT基础设施是分布式的软硬件、网络和相关设备的集合，美国国防部必须保证其满足安防要求。

（2）开发、完善并使用数字工程方法论。基于模型的复杂组织体的有效使用需要从基于文档的方法转型为数字化方法，国防部必须改进工程人员工作和管理、设计和交付解决方案的方式，以更好地开发和使用先进技术能力。

（3）确保IT基础设施安全并保护知识产权。数字工程转型依赖对模型和数据分级、可用性以及完整性的保护，模型中存储了大量信息，美国国防部必须降低网络风险并针对内外部威胁以确保数字工程环境的安全，将在促进工业界和政府间合作的同时，加强知识产权和敏感信息保护。

数字工程环境支撑基础（美国防部图片）

【作者独家解读】：美军数字工程战略报告中，一个引人注目的小贴士就是ERS，说海军利用ERS工具开发了超过1900万种舰船设计，使用成本与能力权衡分析以确定未来水面战斗舰的经济可承受能力空间。工程强韧系统（ERS）计划是美军7个科技优先计划之一，由各军种、国防高级研究计划局负责，各军种系统司令部、中心和研究实验室组成了技术团队。ERS计划的目的是在一个与采办和使用业务流程相一致的框架内，开发一个现代计算工程工具的集成套件，套件包括模型、仿真和相关能力，以及权衡空间评估与可视化工具。

工程强韧系统是一个不断发展的框架，是支持采办所有阶段的、可信的集成计算环境，致力于实现数据驱动的决策，主要由需求生成、备选方案分析、虚拟样机与评估这几个部分组成。强韧系统的4个关键属性是：击退／抵抗／吸收、恢复、适应、广泛的功用。美军对强韧系统的要求是：在各种任务背景环境中是可靠的和有效的，通过重新配置和／或替换而很容易适用其它任务环境，可预测功能降低并且可缓解。目前，美军和国防工业部门正在使用高性能计算资源，用验证模型和仿真复现基于物理特性的交互并预测装备系统功能，从而预测可能影响任务执行的背景环境，对这些模型和仿真生成的数据评估并形成装备方案权衡，以确定一个系统提供所需能力的风险，以及确定系统是否可以保留并表现出足够的强韧性来保证系统的采办和部署。工程强韧系统能够加强需求生成和备选方案分析流程，并且在权衡过程中提供寿命周期“情报”，通过权衡分析实现有充分依据的决策，在更少时间内“可视化”更多设计的权衡，从而达到量化并降低采办风险的目标。

工程强韧系统支撑数据驱动的决策（中国航空工业发展研究中心汉化）

利用ERS平台，可以全面探索并识别关键性能参数（KPP），快速分析许多备选方案，提供虚拟作战能力，减少原型制造时间和成本。目前，美军正在ERS的早期概念权衡空间探索中引入寿命周期成本（LCC）分析能力，将成本模型与性能模型连接，实现效能、适用性和经济可承受性的三方权衡。在国防部采办背景环境中，ERS提供工程分析环境，支撑概念设计、备选方案分析、价值工程；提供高逼真度计算环境，支撑原型构建、试验与鉴定、作战分析；提供平台控制，从而利用跨国防部的领域专业能力；提供复杂组织体数据和知识环境。

因此，ERS平台中的六个主要方向能够支撑国防部当前的采办改革与创新目标。（1）非线性工程，推动基于模型的工程，在大规模分析中最大化地使用数据和模型；（2）基于物理特性的建模，为采办流程早期的性能和生存力评估提供说服力，实现高设计精度；（3）工作流解决方案，打破使用高性能计算的障碍；（4）数据驱动的分析和机器学习数据分析，对决策有更深层次的理解；（5）大数据可视化，面向人类思维构建精确的表达，增强决策过程中的沟通与理解；（6）政府－工业界协作，通过共同的理解和目标加强沟通，包括通用工具、工作流、共享试验指标、访问分析数据、共享模型、学习等等。

ERS打造特定领域的设计环境（中国航空工业发展研究中心汉化）

ERS为特性领域的设计和工程提供支撑，比如能力生成、使命任务工程、成本分析、权衡空间分析、工程分析、工作流效率，并且以计算化方式生成原型等等。按照路线图，当前，ERS正在将能力集成到试验与部署环节，包括用户配置的分析、风险表达与应对、地球任何地点的环境仿真、制造、可生产性和寿命成本工具、任务背景环境工具。从2020年开始，ERS将全面转移到采办流程，包括建模整个采办周期、确认的成本表达、所有装备备选方案的虚拟样机构建、认知计算等。

目前，波音、洛克希德·马丁、雷神、BAE系统公司等都采纳了ERS。波音采用ERS进行陆军CH－47－F的改进设计，通过自适应设计／快速决策，使新设计概念到低速初始生产的周期缩短到1年半以内，未来从概念设计到使用试验将缩短到2年内。对于空军低成本可消耗飞行器技术（LCAAT）项目，波音利用ERS快速交付了一个样机，能够重新配置到各种未料到的使命任务中。陆军利用ERS，为“灰鹰”无人机建立了飞行性能模型，他们开发了一个经确认的计算模型和流程，以预测飞行性能，未来还将利用ERS研究侧风对起降性能的影响。海军下一代空中主宰（NGAD）项目中，利用ERS探索了重新调整当前由F／A－18E／F和EA－18G平台提供的能力的需要。

ERS向采办团体转移（中国航空工业发展研究中心汉化）

ERS计划将同时支撑数字工程战略的五大目标。第一，使用模型替代连续的、固定的需求生成方法；使用模型实现在物理样机和全尺度系统可用前，虚拟地生成样机、实验和试验解决方案；使用不断演进的模型，允许设计方案分析在寿命周期中提前；理解如何通过逆向建模击败一个概念。第二，模型天生就更能适应使命任务集和各种环境；权威真相源意味着“真正的事实”；ERS能够以大型、复杂和集成的数据集，足够快速和精确地理解并缓解风险。第三，探索集成的先进工程模型的新概念；将密集的人工流程替代为集合了数据和技术文件的自动化工作流；探索数字工程使用增加的需求下新的决策分析方法，使之可生成反映整个寿命周期的真实备选方案；利用机器学习分析海量和复杂的数据集，包含来自大量源的各种数据类型；从架构上与知识管理集成。第四，在高性能计算中构建整个数据生态系统架构；构建通用化且可重用的工作流引擎；构建复杂组织体层级的网络门户；围绕数据组织软件工具；创建支持决策过程的可视化技术。第五，理解采用数字生态系统不会消除用户选择、管理、控制和使用相应工具的责任；对于在一个协同、集成、基于数字模型的环境中执行活动获得信心；学习向第三方清晰地表达问题、工作流和模型边界条件；理解如何适当地减少对物理实验的依赖。

（中国航空工业发展研究中心  刘亚威）

本篇供稿：系统工程研究所

运 营：李沅栩