據(jù)外媒報道，因彈射座椅問題未得到妥善解決，美軍近期再次推遲T-7A“紅鷹”高級教練機的服役時間，意味著這一全流程貫穿美軍數(shù)字工程理念的項目很難在2027年前交付，相比最初設(shè)定的2024年至少推遲3年,引發(fā)外界對于美軍數(shù)字工程應(yīng)用的關(guān)注和質(zhì)疑。
需求驅(qū)動轉(zhuǎn)型
近年來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等新興技術(shù)不斷涌現(xiàn)，以“數(shù)智融合”為典型特征的生產(chǎn)方式變革在提高生產(chǎn)效率、推動產(chǎn)業(yè)升級方面成效顯著，成為主要工業(yè)國家競相追逐的戰(zhàn)略選擇，數(shù)字工程在促進國防工業(yè)快速發(fā)展方面的作用也日益受到美軍關(guān)注。
按照美國國防部的定義，數(shù)字工程是一種集成的數(shù)字化方法，即通過在全壽命周期內(nèi)連續(xù)應(yīng)用模型和數(shù)據(jù)，支撐系統(tǒng)從概念開發(fā)到報廢處置的一切活動，并在人工智能、大數(shù)據(jù)分析、自主系統(tǒng)和超級計算等技術(shù)牽引下提升工程能力，推動產(chǎn)業(yè)升級。形象地說，數(shù)字工程就是利用先進的數(shù)字技術(shù)對具體事物進行數(shù)字化表達，構(gòu)建覆蓋工程流程和管理流程的數(shù)字工程系統(tǒng)。
數(shù)字工程最早由美國國防部系統(tǒng)工程研究中心提出，用于解決美軍裝備采購過程中的效率低下等問題。2015年8月，美國國防部成立“數(shù)字工程工作組”，提出“數(shù)字工程路線圖”。2018年6月和2019年7月，美國國防部相繼發(fā)布《數(shù)字工程戰(zhàn)略》和《數(shù)字現(xiàn)代化戰(zhàn)略》。2019年12月，美軍開始將數(shù)字工程應(yīng)用于裝備采購。
應(yīng)用成果突出
自《數(shù)字工程戰(zhàn)略》頒布以來，數(shù)字工程被看作美軍裝備產(chǎn)業(yè)的“工業(yè)4.0”，對于解決傳統(tǒng)裝備研發(fā)模式中存在的研發(fā)周期長、費用超標等問題起到明顯作用，有利于在裝備的全壽命周期內(nèi)實現(xiàn)快速設(shè)計、高效生產(chǎn)和精準維護。因此，繼《數(shù)字工程戰(zhàn)略》頒布后，美軍各軍種陸續(xù)推出其數(shù)字工程規(guī)劃和路線圖，推動裝備發(fā)展的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，其中以美空軍最為積極。
2020年，美空軍發(fā)布《數(shù)字采辦的現(xiàn)實》，強調(diào)通過數(shù)字工程打造裝備采購新模式，實現(xiàn)裝備快速采購與交付。2021年，美空軍發(fā)布《打造數(shù)字力量》報告，將數(shù)字工程、靈敏軟件開發(fā)和開放式架構(gòu)確立為空軍裝備發(fā)展的“數(shù)字三位一體”，同年設(shè)立數(shù)字轉(zhuǎn)型辦公室，系統(tǒng)推進數(shù)字工程轉(zhuǎn)型。
在這一背景下，美空軍基于數(shù)字工程打造的T-7A“紅鷹”高級教練機和“下一代空中主宰”項目，成為美軍當前為數(shù)不多采用全流程數(shù)字開發(fā)的項目。T-7A“紅鷹”高級教練機從概念設(shè)計到原型機首飛用時3年，僅為傳統(tǒng)耗時的一半，工程質(zhì)量和裝配效率大幅提升，軟件開發(fā)時間明顯縮短。“下一代空中主宰”項目依托“數(shù)字化百系列”策略，通過實施數(shù)字工程，實現(xiàn)較小批次的快速迭代，取代大規(guī)模生產(chǎn)的戰(zhàn)斗機傳統(tǒng)采購模式。
在美空軍主導(dǎo)的多個高超音速導(dǎo)彈項目中，研發(fā)企業(yè)廣泛采用“數(shù)字孿生”等技術(shù)進行開發(fā)，實現(xiàn)了設(shè)計的快速迭代、制造成本的降低和生產(chǎn)效率的提升。另外，對于彈體和高超音速飛行環(huán)境的數(shù)字化仿真有助于簡化飛行試驗流程，縮短開發(fā)和測試時間。
此外，美軍在“陸基戰(zhàn)略威懾”彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)、“福特”號航母、朱姆沃爾特級驅(qū)逐艦、F-35戰(zhàn)斗機等眾多裝備項目中，也不同程度地采用數(shù)字工程技術(shù)并取得一定成果。
實踐暴露不足
作為美軍數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要途徑，數(shù)字工程為美軍裝備建設(shè)帶來諸多便利，但在具體應(yīng)用過程中暴露出不足和局限性。
在T-7A“紅鷹”高教機項目中，數(shù)字工程并未有效緩解因彈射座椅缺陷導(dǎo)致的項目延遲狀況。另外，盡管數(shù)字工程具備快速迭代能力，但其依賴的原始數(shù)字模型的可靠性遭到質(zhì)疑。“紅鷹”的生產(chǎn)商曾表示，需要繼續(xù)提高數(shù)字模型的“保真度”以降低風(fēng)險，似乎暗示了“紅鷹”的數(shù)字模型存在某種“缺陷”。
同樣的情況也發(fā)生在高超音速武器項目上。不少專家認為，某些空氣動力學(xué)效應(yīng)無法通過計算機進行數(shù)字化模擬，風(fēng)洞測試才是獲得可靠數(shù)據(jù)的必要方式。考慮到近年來美軍高超音速武器項目屢遭失敗進展緩慢，或許與項目過度依賴數(shù)字工程推進有關(guān)。
盡管如此，數(shù)字工程在提升美軍裝備采辦效率、推動裝備技術(shù)進步方面的作用不應(yīng)被完全否認。對于美軍而言，在數(shù)字工程實踐中能否有效規(guī)避數(shù)字化帶來的各種弊端，確保數(shù)字模型的精準度，是實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。其后續(xù)發(fā)展值得持續(xù)關(guān)注。（深海）