引言：2018年7月5日，美國防部正式對外發(fā)布“國防部數(shù)字工程戰(zhàn)略”。數(shù)字工程戰(zhàn)略旨在推進(jìn)數(shù)字工程轉(zhuǎn)型，將國防部以往線性、以文檔為中心的采辦流程轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)、以數(shù)字模型為中心的數(shù)字工程生態(tài)系統(tǒng)，完成以模型和數(shù)據(jù)為核心謀事做事的范式轉(zhuǎn)移。該戰(zhàn)略推動在系統(tǒng)整個壽命周期內(nèi)采用一種綜合數(shù)字化環(huán)境（IDE），依靠數(shù)據(jù)和模型的一種權(quán)威來源，來設(shè)計、研制和管理系統(tǒng)。數(shù)字工程借助計算技術(shù)和數(shù)據(jù)科學(xué)的進(jìn)步對美國防部的系統(tǒng)工程慣例進(jìn)行更新。

自上世紀(jì)90年代以來，由于實施持續(xù)采辦與全壽命保障（CALS），美國在武器裝備領(lǐng)域里逐漸消除了“信息孤島”，并形成比較和諧的信息環(huán)境，提高了軍方、主承包商、供應(yīng)商之間的工作協(xié)調(diào)效率，明顯地縮短了研制生產(chǎn)周期和故障修復(fù)周期，減少了全壽命周期費用。CALS的發(fā)展目標(biāo)是綜合數(shù)據(jù)環(huán)境（或稱集成數(shù)據(jù)環(huán)境、綜合數(shù)字化環(huán)境，都簡稱IDE）。“綜合數(shù)據(jù)環(huán)境”，實際上是指綜合數(shù)字化信息環(huán)境。在此信息環(huán)境中，武器裝備等復(fù)雜產(chǎn)品各方面的電子化信息數(shù)據(jù)，包括產(chǎn)品電子化技術(shù)信息數(shù)據(jù)和項目管理的電子化信息數(shù)據(jù)，仿佛有序地存儲在一個“大數(shù)據(jù)庫”內(nèi)。在武器裝備全壽命周期內(nèi)，有關(guān)單位和個人根據(jù)工作需要和權(quán)限規(guī)定，能夠通過計算機和網(wǎng)絡(luò)有序、可控、安全、方便地交換和獲取產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)和項目管理信息數(shù)據(jù)。

由于武器裝備發(fā)展是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及眾多的軍地部門，需要在現(xiàn)有的信息設(shè)施基礎(chǔ)上，研究建立一種包括縱向綜合和橫向綜合的綜合數(shù)據(jù)環(huán)境（即綜合數(shù)據(jù)化環(huán)境）。縱向綜合就是武器裝備從競標(biāo)、簽約、設(shè)計、研制、生產(chǎn)到使用與保障直至報廢的全壽命內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享；橫向綜合就是跨軍種、跨職能部門的信息共享系統(tǒng)，使各方數(shù)據(jù)融合和共享。如圖1、2所示，IDE是利用一套商用現(xiàn)成產(chǎn)品壽命周期管理（COTS PLM）技術(shù)所構(gòu)建的一種穩(wěn)健的“使能”環(huán)境，為工程產(chǎn)品研制與壽命周期產(chǎn)品保障領(lǐng)域之間的缺口架橋鋪路。

圖1  復(fù)雜組織體產(chǎn)品壽命周期管理（ePLM）IDE 愿景（組織變革）

圖2  IDE的整體觀點

一、綜合數(shù)字化環(huán)境（IDE）的內(nèi)涵及特點

1． 綜合數(shù)字化環(huán)境的內(nèi)涵

“綜合數(shù)字化環(huán)境”（Integrated Digital Environment）又稱綜合數(shù)據(jù)環(huán)境（Integrated Data Environment），簡稱IDE。在此信息環(huán)境中，武器裝備等復(fù)雜產(chǎn)品各方面的電子化信息數(shù)據(jù)，包括產(chǎn)品電子化技術(shù)信息數(shù)據(jù)和項目管理的電子化信息數(shù)據(jù)，仿佛有序地存儲在一個“大數(shù)據(jù)庫”內(nèi)。在武器裝備全壽命周期內(nèi)，有關(guān)單位和個人根據(jù)工作需要和權(quán)限規(guī)定，能夠通過計算機和網(wǎng)絡(luò)有序、可控、安全、方便地交換和獲取產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)和項目管理信息數(shù)據(jù)（如圖3）。

圖3  傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)環(huán)境圖（左）與綜合數(shù)據(jù)環(huán)境（右）

綜合數(shù)字化環(huán)境（IDE）倡議是美國防部擺脫那些不具備互操作性的、昂貴的項目專有信息環(huán)境的一種途徑。該倡議自引入以來已經(jīng)走過了漫長的路程，在2002年以前CALS技術(shù)走向成功后，美國防部側(cè)重于建立項目級的IDE，在2002年以后美國防部則側(cè)重于為采辦和持續(xù)保障界建立復(fù)雜組織體（整體）級IDE乃至DoD IDE。國防部IDE倡議旨在為采辦和持續(xù)保障界建立一種無縫的、協(xié)同的數(shù)字化業(yè)務(wù)環(huán)境。

美國防部構(gòu)建IDE的主要目的是：增加對要求數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限；可以提高工作程序的生產(chǎn)率；可以增加知識管理的效率，并減少知識管理的費用。實現(xiàn)這些目的，IDE需要必備的關(guān)鍵能力包括：

——與項目相關(guān)的按需關(guān)鍵性能指標(biāo)狀態(tài)報告，項目元素輸入至報告，這可以幫助識別問題的根原因；

——對跨項目領(lǐng)域的影響的可視化

——對項目和武器系統(tǒng)信息的單一實例，與位置無關(guān)

——對項目和武器系統(tǒng)信息的采辦和后勤進(jìn)行安全、可控的共享訪問

——多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)和信息庫的集成

——所有類型的項目／產(chǎn)品信息要以所有要求的格式和媒介進(jìn)行創(chuàng)造和管理

——分布式項目參與者的協(xié)作，在所有的學(xué)科內(nèi)，……管理、采購、工程和后勤

——項目和武器系統(tǒng)信息和程序的壽命周期管理

——所有項目相關(guān)的程序的定義、執(zhí)行、管理和審計。

2． IDE的特點

一個IDE意味著一種互聯(lián)的知識工人環(huán)境。在這個環(huán)境中，完成工作首選的方式包括隨時訪問所需資源，以完成必要的任務(wù)，然后再按照要求的格式快速輸出結(jié)果。

（1）基礎(chǔ)技術(shù)框架是關(guān)鍵

如果想要成功，必須有基礎(chǔ)的IDE技術(shù)框架，框架必須是開放式的，必須是統(tǒng)一的架構(gòu)，利用標(biāo)準(zhǔn)，包含一個以項目／產(chǎn)品為中心的目標(biāo)模型，并且與組織過程、現(xiàn)有的技術(shù)和文化進(jìn)行權(quán)衡。

選擇正確的基礎(chǔ)技術(shù)框架，和一個以項目／產(chǎn)品為中心的信息視角對與一個項目的能力，對實現(xiàn)一個IDE的真正預(yù)期和潛在價值是非常關(guān)鍵的。

（2）核心服務(wù)

一個IDE解決方案必須提供一個健壯的支撐核心服務(wù)集，包括：

——數(shù)據(jù)和內(nèi)容管理

——與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)聯(lián)盟

——協(xié)作和可視性

——結(jié)構(gòu)和變化管理

——計劃與項目管理

——工作流管理、審計和追蹤

——報告

——安全和訪問控制

這些服務(wù)必須建立在一個通用的框架的基礎(chǔ)之上，使用一套工業(yè)部門標(biāo)準(zhǔn)，和解決方案框架的主要部分。一個通用的框架可以提供一個基礎(chǔ)，在這個基礎(chǔ)之上建立一個IDE可以滿足要求的需求，并且它減少了環(huán)境的復(fù)雜程度，對于減少初期和長期的部署費用也是非常重要的。

（3）支撐核心業(yè)務(wù)程序

IDE必須支持在分布環(huán)境中的一系列業(yè)務(wù)程序，包括：

——采辦管理

——采購規(guī)劃和合同管理

——工程管理

——生產(chǎn)規(guī)劃

——試驗與評價管理

——后勤管理

這些程序需要接觸到許多不同的人和組織，這些人和組織在地理上甚至是分散的，并且在這過程中產(chǎn)生的和用到的信息必須是用戶適當(dāng)可用的。

（4）以項目／產(chǎn)品為中心的信息方法

IDE是一種媒介或手段，能夠使項目在項目壽命周期跨越不同的功能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)并且超過目標(biāo)，如在購買和采辦、試驗與評價、系統(tǒng)工程、建模與仿真和后勤保障領(lǐng)域。

項目的參與人員必須能夠創(chuàng)建信息（綱領(lǐng)、CAD、文件、技術(shù)出版物、分析等）；信息協(xié)作；配置信息（文件和武器系統(tǒng)定義）；在項目和信息的壽命周期內(nèi)控制信息；在有權(quán)限的參與者中安全的傳遞信息。為了實現(xiàn)IDE的所有價值，解決方案必須支持一個以項目／產(chǎn)品為中心的方法，連接相關(guān)信息，這些信息有可能固定在IDE中，也有可能來自不同的源。

（5）開放式體系架構(gòu)

IDE解決方案是為了幫助項目和項目的參與者有效地執(zhí)行必要的活動，支持項目整個壽命周期中的需求。IDE必須在恰當(dāng)?shù)臅r間、恰當(dāng)?shù)牡攸c將正確的信息提供給恰當(dāng)?shù)娜恕�對信息具有可視性，相�?yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系和附屬，有權(quán)限的項目參與者可以更好更快地進(jìn)行決策。

為項目信息提供一個綜合的視角，跨多個功能領(lǐng)域和數(shù)據(jù)源，要求要有一個開放式架構(gòu)解決方案，該方案可以將不同的數(shù)據(jù)和相關(guān)的過程聯(lián)系在一起，并支持多個業(yè)務(wù)和承包商系統(tǒng)的簡單集成。

IDE不要求多個數(shù)據(jù)庫同步。它的原則是將使信息固定一個單獨的位置，這可以使真正需要的人員能夠更快的接觸這些信息。信息的發(fā)明人或創(chuàng)造人是數(shù)據(jù)的“擁有者和持有者”。持有者負(fù)責(zé)維持信息在現(xiàn)用、準(zhǔn)確和可使用的狀態(tài)，這要符合使用的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和指南。在IDE中，快速的訪問代替了復(fù)制和報告。一個有效地IDE要求具有無限的連通性，并且能夠與其他系統(tǒng)的信息代理結(jié)成聯(lián)盟。IDE環(huán)境經(jīng)常會要求對當(dāng)前的案例和文化進(jìn)行更改。

（6）集成平臺

當(dāng)用戶訪問IDE時，他們尋找信息時通常是在廣范圍的功能能力領(lǐng)域／系統(tǒng)（EMS、風(fēng)險等），不同的數(shù)據(jù)視角（使用、系統(tǒng)、技術(shù)），和大量不同的數(shù)據(jù)資源和位置（承包商解決方案、供應(yīng)商解決方案等）。

只是對這些信息的某些有可視性是不夠的。用戶需要一個環(huán)境，有一個通用的接口，使之更易于搜索、尋找、訪問，并且在工作的時候能夠接觸到所有類型的數(shù)據(jù)，這樣才能更好地進(jìn)行決策。集成平臺必須是靈活的，這樣才可以根據(jù)功能需求和項目的成熟度在不同的層級上進(jìn)行集成。最后，一個強大的數(shù)據(jù)集成和聯(lián)盟框架是滿足需要的，這樣用戶就可以在IDE中利用現(xiàn)有的和未來的技術(shù)投資。

（7）可縮放性

IDE解決方案必須靈活，能夠滿足項目不同層級的相關(guān)需求——一個有效的解決方案絕對不是“一刀切”的理念。隨著項目進(jìn)展，解決方案必須能夠快速、有效并以高效費比跟上變化，在以下方面對用戶的影響最�。�

——用戶的數(shù)量

——地理位置

——武器系統(tǒng)的復(fù)雜性

——數(shù)據(jù)的總量和種類

——并行交易

——規(guī)定的功能能力

——以及其他功能領(lǐng)域解決方案和數(shù)據(jù)源

——與恰當(dāng)?shù)臉I(yè)務(wù)和承包商系統(tǒng)的集成