今天介绍的是数字三位一体的数字建设规范的第一部分：数字工程的数字建设规范。里面加了点图和解释，便于大家理解。另外两部分是敏捷开发和开放系统架构，以后有空再写。
在读本文之前，最好先读下这篇文章，了解背景知识：
这里要指出的是，不是数字化建设规范，而是数字建设规范。数字化（digitalization）和数字（digital）是完全不同的概念。具体差异可以见这篇文章：美国太空军数字军种的未来作战场景。或者读读《真名实姓》这部科幻小说，以及看《黑客帝国》三部曲电影理解其台词的深意，会有更深刻的体会。
digital数字采办思维在数字工程里包括六层含义：
基于模型的系统工程：基于SysML的MBSE软件，不同专业不同组织的人在数字环境下进行系统工程的各项活动。
基于性能的系统工程度量指标：对系统工程各个方面构建数字的量化度量指标，用于装备采办的项目管理。
权威真相源：在装备样机出来或者列装后，利用物联网和云计算技术对装备的系统进行数据采集和存储，形成唯一的、权威的数据源。
持续的数字智能：基于权威真相源的访问接口，利用数据工程（data engineering）、机器学习和人工智能等技术，持续不断的进行分析。
虚拟/自动化的测试和评估：基于装备的数字孪生模型进行虚拟的自动化的测试和评估。
权威决策：根据测试评估结果，在数字空间（data space）中由相关决策当局进行评估和决策，并将评估和决策的反馈结果反馈给相应的厂商，用于后续的改进和优化。
上面这张图值得注意的还有数字主线和数字孪生两个循环之间的闭环反馈不断迭代升级的意思，这里就不展开了。
这里指的指出的另外一个容易误解的地方是，模型model在这里指的是基于模型的系统工程中的模型的概念，不是数字孪生模型的模型的概念。
下面进入本文的主题。
数字工程的数字建设规范包括七部分内容：
装备系统的数字模型的开发：这个是基础，没有数字模型就无法在数字空间中仿真、训练、演习、测试、评估。
开发数字孪生和数字主线：数字孪生和数字主线两者之间是相辅相成的。
建设使用集成数字环境：这个是开发数字模型、数字孪生和数字主线的开发环境。集成是因为涉及到系统工程各领域各学科以及装备系统不同阶段的寿命周期。
对军工企业采用量身定制的合同数字战略：装备系统数字化项目是新事物，因此项目合同领域也要做相应的改革。同时项目申报方也要熟悉了解这块内容。
做好数字工程培训：装备全寿命周期的数字化涉及到很多新的技术和新的流程新的理念，需要对组织内的成员进行相关培训，否则肯定会失败。
实行数字化采办：不能让采办流程变成整个装备发展过程的瓶颈，采办本身也需要数字化。
跟踪数字成熟度指标：这个是对采用数字工程的装备项目的量化评估，用于评估和改善数字工程在装备发展中的效果。
下图是空军的数字生态体系建设。我们可以将数字工程的数字建设规范的七大内容对应到下面这张图的不同部分，就可以理解不同部分之间的关联关系了。
实施数字工程的关键是实现一种权威的虚拟化手段，用来取代、自动化或减少之前的现实世界的活动（注：这里的活动activity指的是系统工程中的活动的概念）。
理解了这一关键，我们就可以明白这两点：
数字采办可以给装备采办项目和作战人员带来改变游戏规则的敏捷性。
实现数字化转型工作的投资回报(ROI)。
数字工程的数字建设规范提供了丰富的指导，帮助装备采办的PEO项目执行办公室和项目经理如何来确定和实施数字工程。从而实现靠意念“弯曲“勺子这一有悖“现实世界”逻辑的效果。
一、装备系统的数字模型开发
采用基于SysML的MBSE商业现货软件
对模型中的元素进行tag打标签，将需求与装备认证活动关联起来，避免需求和测试认证环节的脱节
基于MBSE系统工程软件，将不同环节串起来
模型要有作战能力预测和不确定性环境下的评估
这一点是未了解决装备发展过程中不同专业不同领域的人“盲人摸象”的问题：
解决办法就是用MBSE基于模型的系统工程：
系统工程要从传统的基于文档的系统工程转向基于模型的系统工程（MBSE）。使用商业现货(COTS)系统工程软件，构建和维护装备系统的基于模型的表示。系统工程软件要基于SysML标准或等效的建模语言。从而提高不同组织不同专业之间的信息交换，包括需求、系统功能和开发过程中涉及的所有组织之间的流程。
使用适当的标签标记模型中所有必要的元素，以便于跟踪需求和认证。清晰地将需求与计划的验证活动(如技术评审、认证、测试计划、过程)联系起来。
基于MBSE软件构建系统工程模型，以便从需求中跟踪以下内容：需求分析、系统架构设计、分配（需求分配、行为分配、功能分配、结构分配）、接口、认证和功能主线分析（functional thread analysis）。
在仿真环境中，系统或子系统的模型要包含预测作战性能和量化不确定性的能力。
二、开发数字孪生和数字主线
建立和管理装备系统的数字主线
采用数据架构来构建数字主线
建立和管理数字主线，连接模型和数字制品，并创建一个权威的真相源。装备项目或武器平台可以是组成系统的多条数字主线的综合体。目的是创建一个全面的装备系统的数字主线。
如下图就是洛马的F-35的数字主线：
下图就是从设计到保障的民用航空数字主线的一个例子，可以借鉴下：
在整个装备系统生命周期中，要不断更新数字制品，以维护系统的数字孪生。
使用数据架构来构建数字主线。数据架构要定义设计和保障装备系统所需的数据、数据结构、集成、转换、存储和工作流。数据架构还应该定义命名规范、数据类型/数据格式、数据完整性、数据归档策略/数据保留策略、数据安全、数据处理流程（data flow）、数据处理流水线（data pipeline）、数据与元数据的链接关系以及数据转换。
注：数据处理流水线是实现数据处理流程的具体技术手段。
三、实施集成数字环境
使用集成数字环境(IDE)。IDE是用于跨功能域的协作、分析和可视化的数据、模型和工具的汇总。IDE包括数据、模型和工具的配置的方法和规范，以及利用信息结果的流程和作业程序。
我们可以先看下以前的IDE（海军的）是啥样子的，基本上就是基于GIG全球信息栅格的不同部门不同数据源的一个融合的平台。
而现在，一个理想的IDE会用到以下数字工具：
开发平台：CloudONE、PlatformONE、DataONE。
系统工程建模软件：采用商业货架COTS软件，如CAMEO Systems Modeler、Sparx Enterprise Architect或IBM Rational Rhapsody。
产品生命周期管理(PLM)软件 ：西门子TeamCenter或批准的替代方案。
作战分析软件：AFSIM或其他建模仿真（M&S）环境。
需求管理软件：商业货架COTS软件，如IBM Rational DOORS或CAMEO Systems Modeler。
行为建模和仿真：Matlab和Ansys
权衡空间和性能分析：Phonenix Integration的ModelCenter、Minerva
赛博安全和韧性：KDM Analytics
确定并实施IDE战略。IDE战略包括：
明确优先使用的数字工具，工具的可访问性和安全性
概述这一战略对内部和外部行业协作（如工具集成、数据互操作等）的影响
进行成本效益评估，分析不同IDE工具软件选项的成本和效益：
购买和部署工具
使用国防部高性能计算现代化计划(HPCMP)的资源
行业内厂商自己协商要用的工具
四、对军工企业采用量身定制的合同数字战略
由于数字化转型尚处于早期阶段，合同指南（contracting guidance）也在迅速演化。
在这里（https://usaf.dps.mil/teams/afmcde/SitePages/Model-based-Contract-Language.aspx.）可以访问在合同中应该考虑的“关键数字功能”的信息。
此外，项目可以从其他获取的合同用语的实例中访问。合同战术、技术和程序(TTPs)将随时间增加，并可通过空军合同中心在线获得。
五、做好数字工程的培训
为了确保对工具和基础设施需求有联络点，实现一致的实施和协调，并确保经验教训的分享和协作，项目可以指定总师或其他工程师作为其组织内的数字工程联络人。联络人负责为项目指定常规的数字工程培训、课程和认证，以确保组织对数字工程的最低的实际知识。
数字工具和相关基础设施的培训包括:
基于SysML的系统建模工具(或类似的工具)，以及其他相关的培训，如UPDM（DoDAF建模语言）、UAFP（统一架构框架配置文件）、UML、BPMN和XML。
CloudONE、PlatformONE、DataONE云服务。
DevSecOps。
不同学科的建模技术，如AFSim作战仿真软件、CAD结构设计、有限元分析FEA、流体力学分析CFD，嵌入式软件，电子和其他学科。
下面是空军的一些数字工程的入门培训课程，包括数字孪生简介、EA企业架构基础、云计算核心概念、用数据可视化讲数据故事、数据科学基础、数据治理。
要实现数字工程这一重大变革，需要有相应的变革模型来从理论上实践上指导。Prosci的ADKAR变革模型是一种目标导向的变革管理模型，可用于指导个人和组织变革。这个模型由Prosci的创始人Jeff Hiatt创建，它是一个缩写，代表为了成功地变革个人和组织必须实现的五个阶段：认知，渴望，知识，能力，巩固。
六、实施数字化采办
数字工程将从根本上改变系统工程和采办流程的方式。例如，所有的采办计划、项目和技术审查，以及测试和认证过程，将从基本的基于文档转移到基于模型和数字制品的系统工程。
实现这一转变的关键步骤包括八个部分内容：
1）将基于模型的系统工程活动、数字制品与采办计划联系起来，以支持能力开发文档(CDD)、采办战略（Acquisition Strategy）、系统工程计划(SEP)、生命周期维持计划(LCSP)、测试和评估主计划(TEMP)以及其他采办制品。随着项目建模实现的成熟，项目应该寻求对这些制品的自动化和基于模型的更新，以消除停滞的采办信息。最终，项目应该在适当的时候努力用足够成熟和权威的模型取代基于文档的采办信息。任何未采用数字工程的项目，都应该在里程碑决策当局(MDA)批准或重定向的采办战略中，记录不采用数字工程理由。
2）利用模型来支持采办评审，包括里程碑评审、进度审查和其他采办评审和项目监督活动。
3）执行系统工程技术评审(包括系统需求评审、系统功能评审、初步设计评审、关键设计评审和配置审核)时，在最大程度上使用模型和数字制品代替基于文档的制品。在技术评审时，项目应尽可能使用来自数字权威真相源的信息来评估风险、问题、机会和缓解计划，以便了解成本、进度和性能影响。
4）利用模型和数字制品，最大限度地跟踪和验证需求。
5）针对基于模型的测试和评估活动，项目管理、开发测试和作战测试社区应该尽早确定相应的策略和计划。模型的验证和鉴定对于实现系统的权威虚拟化至关重要。
6）利用模型和数字制品进行认证活动(如适航性、安全性、核武器安全保障（nuclear surety）)。与认证办公室合作，尽可能使这些认证过程自动化。
7）利用模型和数字制品来规划和跟踪可靠性、可维护性、可用性、保障性和项目的其它技术性能度量。
8）编写的项目建议书和合同，要包含强制采用数字采办战略的合同用语，并确保项目交付物为基于模型的制品并且是开放标准的格式。
七、跟踪数字成熟度指标
使用空军的数字成熟度指标跟踪进度，以基线化和管理项目或组织的数字转换的执行。
这些度量标准可以在规划之旅的开始时，用于告知规划或组织的数字化实施策略，由PEO项目执行办公室进行比较，并在项目组合之间汇集投资，并跟踪成功实施的进展。
这些指标可以在这里找到：https://usaf.dps.mil/teams/afmcde.
我们这里就凑合看个类似的更宏观的图，incose的数字转型的能力现状和未来目标的图。
从这张图，我们可以看出几点：
数字基础设施和模型环境，距离目标的差距较大
模型和数据的质量较好，但是模型的管理比较糟糕
数据管理距离目标差距很小
人力资源的技能差距也不大，但是数字化转型的意愿不高
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