美军数字工程战略实施概况

美军数字化转型最早由美国国防部于2003年提出，《美军 转型计划指南》中强调将美军从一支适应打机械化战争的军队，建设成为一支适应打网络中心战的军队。现阶段，美国国防部已经从产品数字化阶段（武器装备数字化交付）过渡到过程数字化阶段（数字工程贯穿装备全寿命周期）。

2018年6月，美国国防部积极部署数字工程，发布《国防部数字工程战略》，其目的是推进数字工程在装备全寿命周期管理的应用，实现美国国防部的数字转型，将采办流程的线性过程转变为动态过程，同时，将基于文档转变为基于模型，构建基于模型的数字工程生态系统，完成以模型和数据为核心的转移。

2019年7月12日美国国防部又发布了《国防部数字现代化战略》，进一步为美军未来数字化转型指明了发展方向。

在美军各军种当中，空军无疑是在推进数字工程计划中最具代表性的。2009年，美国空军提出数字线索和数字孪生概念，希望以无缝传递的模型和数据打通装备生命周期流程，在论证、研制、生产、保障等环节做出有充分依据的决策。

《数字工程战略》正式发布后，美国空军加紧策划实施数字化转型。2018年11月，美国空军发布《工程组织路线图（2018-2022）》，要将自身建成“数字组织”，以模型和数据为依据进行计划和决策。2019年7月19日，美国空军发布《数字空军白皮 书》，提出空军要从以平台为中心的作战转向以网络为中心的作战，将空军打造成一个利用集成数字环境，支撑装备全寿命周期活动的“数字组织”。2019年9月，空军装备司令部成立数字工程组织办公室，领导推进数字工程相关工作。

2020年6月，美国空军进一步明确将在装备采办中全面推行数字工程方法，所有工程活动都将在共享的集成数字环境中进行。至此，美国空军已初步具备全面实施数字工程的指导框架和支撑平台。2020年6月，美国空军装备司令部启动为期两年的“数字战役”，开始系统地推进数字工程转型。2020年9月，负责采办的美国空军助理部长威尔·罗珀发表《数字采办的现实》，呼吁通过数字工程建立颠覆性的敏捷数字采办新范式。

2021年，美国空军发布报告《打造数字力量》，其中重点强调数字工程、敏捷软件开发和开放式架构是美国空军采办的新“数字三位一体”。2021年6月，美国空军设立数字转型办公室，加速数字化转型进程。

美国海军2020年6月发布《海军与海军陆战队数字系统工程转型战略》，总体目标是实现从文档为中心的工程模式到以数字工程为中心的模式转变，提升海军装备采办系统效率、互操作性并进行升级，加快建设一支拥有数字化作战能力的综合部队。

该战略还提出建立一个集成建模环境，支持所有海军和海军陆战队系统司令部在工程方法、技术流程以及模型和数据格式使用方面的合作。

美国陆军于2010年初步建成数字化陆战场，2019年发布《美国陆军现代化战略》，以数字化转型推动陆军现代化建设。2021年10月，美国陆军首席信息官办公室又先后发布了两份数字化转型相关文件《陆军数字化转型战略》和《陆军统一网络计划：启用多域操作》，旨在指导美国陆军的数字化转型工作，使之更好地适应数字化战争和多域作战，并计划于2028年具备单一战区多域作战能力，2050年建成陆海空天一体化数字化战场。

《美国陆军数字化转型战略》强调“建立一支数字使能、数据驱动型陆军”，主要任务是通过战略、政策、治理、监督和快速能力，推动数字化转型、创新和改革。

美国陆军当前在战略上关注的是2028年这个时间节点，目标是要在2028年实现战备度更高、更具杀伤力、更现代化的陆军。数字现代化包括三部分内容：作战平台和武器系统的现代化、多域作战行动下的业务流程的现代化以及多域作战行动下的人力资源的现代化。

联合信息环境（Joint Information Environment，JIE）是美国国防部启动的规模宏大、耗时多年才能完成的国防信息基础设施现代化整合与重构计划，被视为美军联合部队实现“全球一体化作战”的重要战略举措。JIE的建设目标为统一数据，通过建立核心数据中心，将重要信息汇总作为共用资源提供给美军各军和各级机构。

美军JIE的目标是实现“三个任意”的愿景：美军作战人员能够用任意设备、在任意时间、在任意地方获取经授权的所需信息，以满足联合作战的需求。2015财年美国国防部发布的JIE的系统架构如下图所示。它是体系结构开发方法首次在企业级的创新应用，用企业级架构的方法把联合信息环境的重要作用勾画出来。

2020年7月，国防部首席信息官特许成立了国防现代化基础设施执行委员会（DMI EXCOM）。从此DMI EXCOM取代了JIE EXCOM。DMI EXCOM是一个实体管理机构，对国防部现代化基础设施的开发、执行和使用，提供指导、指示与监督。由它执行数字现代化战略的管理、任务落实，并负责“国防部数字现代化战略”（DMS）已选定的战略要素的实施。DMI EXCOM还负责监督联合信息环境的十个能力的目标。它有权力批准任何更改、添加或删除。

美军于2019年提出JADC2，旨在创建一种将空军、陆军、海军、太空军各军种大量传感器与武器系统相联结的“物联网”，借助自动化与人工智能、云环境与新通信方式来改进决策。根据美国空军作战综合能力（AFWIC）办公室的定义，JADC2是指将来自全域至所有部队的分布式传感器、射手和数据相连接，通过在规模、速度和各层级的分布式任务指挥实现指挥官的意图。

美国希望JADC2能够带来更快捷、更优质的决策效果：一方面为联合部队提供一个共享情报、监测和侦察数据的云环境，使这些数据可以跨多个通信网络传输，从而促成更快决策；另一方面收集来自大量传感器的数据，通过人工智能算法处理数据确定目标，然后做出最优化的打击选项建议，从而达到更好的作战效果。

“联合作战人员云能力”（JWCC）是美国国防部创建的一种多供应商、企业范围的采购工具，该工具是美国国防部从商业云服务提供商（CSP）采购商业云服务的直接手段。通过JWCC，美国国防部旨在建立“跨所有安全领域和分类级别（从战略级别到战术边缘）的企业级、全球可用的云服务。

作为陆军数字化转型战略的一部分，美陆军正在评估其数字化劳动力的未来能力。2022年美陆军已经完成了对两个主要组织的网络信息技术和网络安全人员的零基础审查，发现：两大司令部当前的需求与劳动力之间存在良好的匹配，但是陆军仍然需要大量的人才，特别是在人工智能、数据分析和云计算领域，以推动这些领域国防数字化劳动力框架的正规化。

与此同时，美国布拉格堡基地的陆军第18空降师领导人进行了一项培训计划，旨在说服部队指挥官相信“数据、算法和人工智能将确保他们在战斗中存活”。这个名为“李奇微计划”（Project Ridgway）的新生项目，旨在帮助士兵和指挥官更好地了解他们所持有和产生的数据如何在战场上产生重要优势。与陆军已有的大量致力于开发新技术的项目不同，Project Ridgway是一项实验，不仅可以推广这些新技术，还可以发展支持这些技术的文化。

美国陆军正在广泛采用大数据获取和分析平台，在全陆军范围内实现数据驱动的决策。美国陆军发展的“陆军优势”（Army Vantage）系统是一个灵活的大数据平台，士兵通过使用该平台的工具套件，可创建自定义的通用操作图，以跟踪基本数据并对其进行分析。通过“陆军优势”系统控制面板，士兵们可以从整个部门的新旧系统中提取数据，以跟踪预算、飞行记录、部队调动和装备等一切信息，从而进一步实现美国陆军部长的数据中心化目标。

“陆军优势”系统由美国帕兰提尔大数据公司的软件提供支持，该软件提供了一个中央操作系统，可增强战备状态，并在集成数据平台上提供近乎实时的可视化和对不同数据源的访问。帕兰提尔的平台使组织能够通过数据互联并提供统一的操作图来更好地利用数据。

2023年11月30日，美陆军信息系统项目执行办公室（PEO EIS）等多机构联合发布陆军数据平台2.0（ADP 2.0）信息征询公告，旨在取代目前正在使用的Vantage数据平台，打造可供整个陆军使用的最大数据分析平台，使其具备当前陆军数据平台无法提供的可扩展性和速度。陆军希望通过ADP 2.0解决两大高级问题：访问所有数据的能力，以及更好地获取和集成现有数据的能力。

新时期的陆战场趋于数字化，作战人员需要能随时处理各种数据，以确保任务成功。美国陆军正在经历一场重大转变，即如何采购、构建和向作战人员交付技术能力。这些计划的关键是一个名为cArmy的云基础设施，它可以提供通信、工具和传感器数据，因此指挥官可以对战场有一个清晰的数字图像，并更快地做出关键决定。云技术可以提供更便捷的数据服务，帮助美国陆军保持战场技术优势。

近年来，美国陆军一直在采用一种模式来指导如何采购、保护和构建云服务，其中每个组件都旨在支持多云和混合云任务。在如何采购多云以及如何保护公共多云产品方面学到的很多东西来自cARMY内部，cARMY作为陆军的企业云环境，它有助于告知国防信息系统局如何构建联合作战云能力，以及如何围绕影响级别和分布式架构制定国防部政策。

随着cARMY的应用足迹扩展到海外和战术领域，美陆军将围绕在私有、内部位置托管云基础设施的物理空间的共同需求和商业运输要求，在整个国防部范围内开展合作，同时美陆军将集体试验运营用例并分享经验教训。此外，美陆军还合作开发基础设施的通用设计模式，支持企业和作战能力在公共云和私有云环境之间无缝部署，几乎不需要重新配置。

当前美国陆军指挥控制体系中有超过15种不同的任务指挥系统，这些系统的硬件不仅占用了车内和指挥所内大量空间，而且各系统使用专用软件，拥有不同的用户界面、不兼容的数据模型和地图引擎，这些“烟囱式”的系统之间缺乏互操作能力，造成各梯队和职能之间存在信息共享障碍。美陆军希望通过“指挥所计算环境”（The Command Post Computing Environment，CPCE）来解决这些问题。CPCE旨在将美陆军的任务指挥应用集成到单一窗口面板上，提供一张“通用态势图”，从而加快陆军指挥官的决策速度。

由新的单一战术服务器基础设施和通用软件基线组成的CPCE为士兵提供了一个简单、直观、单一的核心指挥所系统。美陆军通过CPCE增量1和增量2迭代的方式不断将负责各种作战职能的任务指挥系统程序融合到统一的软件框架中，指挥官只需通过一张“通用态势图”就能获取制定决策所需的所有信息。

2023年11月1日，美陆军发布信息征询书，向行业寻求高级野战炮兵战术数据系统（AFATDS）现代化发展，以及联合瞄准指挥与协调套件（JTIC2S）开发的信息，旨在全面修改迫击炮、导弹等武器的软件，支持陆军战术级指挥控制与通信项目执行办公室对现代化数字火力产品的需求。

AFATDS是远程精确火力指挥机构的主要火力支援指挥控制系统，通过自动化程序规划、协调、控制和执行火力与打击效果。

JTIC2S软件方案将为陆军火力支援管理提供关键火力/瞄准能力，并可为联合和联盟伙伴及梯队提供联合火力/瞄准通用作战图。

此外，AFATDS和JTIC2S均需要采用以数据为中心的模块化开放式系统架构，依赖硬件无关性/云原生并利用人工智能和机器学习技术，提供基于应用程序的微服务。陆军希望依托国防工业力量，实现火力能力现代化，使其能够可靠地共享数据、支持“传感器到射手”架构，同时按需完成程序的迭代发展。

2019年5月，作为美国海军为期20年、耗资210亿美元的“船厂基础设施优化计划”的一部分，美国海军与西门子公司合作将数字孪生技术引入四家国家船厂，使工程师借助建模和仿真为船厂确定未来理想的厂区配置方案，从而全面提高生产率。截至2020年底，已经实现了位于夏威夷的珍珠港造船厂的数字孪生体，2021年10月完成了全部四个船厂的数字孪生体建设。主要研制目标包括改善工作流程、减少无效工时，以及研究船厂焊接车间、泵管车间、材料仓库、办公空间的新布局。

数字船厂的设计理念和发展路线图全面遵循《国防部数字工程战略》的总体思路，通过建立基于唯一模型的数字连续体作为权威信息源，开展基于模型的概念开发和系统工程、工业设计与仿真以及生产计划和制造执行。

数字船厂的未来将实现从事后反应到事前预测的转型，支撑预测仿真与分析；从重做到重用的转型，全面实现标准化、模块化；从人工任务到自动化任务的转型，实现业务流程自动化；从静态文档到数据、从二维图纸到三维模型的转型，支撑数字化的业务流程和数字信息的延续性；打破数字孤岛效应，实现向联网、协同和融合的转型。

美国海军的大数据生态系统是一个大数据分析云环境，它能为海军提供数据存储和访问海量数据的手段，能够托管来自多个不同来源的数据，并且提供分析工具，可以从大量数据中提取知识。海军大数据生态系统的设计是为了在战术边缘作战，能够将以前只能在岸上和特定层级操作人员才能使用的工具提供给前线部署的战斗人员。即使在缺乏与岸上资源的强大连接的情况下，大数据生态系统依旧能够支持数据收集、分析和可视化展示能力。

通过大数据生态系统，海军可以快速共享前线作战单元的最新影像、地图以及其他关键信息，实现战场数据集的集成。目前，大数据生态系统主要应用在海军反潜作战、综合防空/导弹防御和远征作战。

2020年3月2日，美国海军上将Brian Brown在圣地亚哥举办的WEST2020会议中表示，“战备分析和可视化环境平台”（RAVEN）是海军广泛的数字化转型工作的一部分，由海军舰队战备指挥部投资，旨在创建联邦数据环境，为项目执行办公室、舰队战队指挥部提供战备数据显示，并统一用于系统运行测试的数据来源。

RAVEN减少了过去信息汇编所需的繁杂的人工工作，捕获丰富且有用的数据并随时显示出来。因此，海军信息部队将使用RAVEN平台来展现人员、训练和装备物资等战备情况的清晰画面。

通过RAVEN平台，海军可以获得以前无法识别的数据信息，该平台未来还可以扩展其他用途，海军已发现其巨大的潜力。RAVEN平台可以避免手动汇总数据、导入不同的数据库所需数据，可以协助Brown上将了解其管辖范围内的所有岸上指挥人员、培训、装备战备情况。

“新一代作战业务后勤系统”（NOBLE）是美国海军推进数字化转型的又一举措。NOBLE系列程序包括海军作战供应系统（NOSS），海军航空维修系统（NAMS）和海军海上作战环境（NOME）。这些系统一起使用开放的架构框架提供所需的功能，该框架结合了业务流程再造，可以整合超过23个独立的应用程序系统。这些功能包括增强态势感知，对超过15万用户群的维护和供应物流以及业务功能进行规划、执行和管理。NOBLE系列计划将满足当前和新兴的网络，财务改善和审计准备，海军物流和海上维护需求任务要求。NOBLE系列程序将部署到岸上的海军企业数据中心，海上的Consolidated Afloat网络和Enterprise Services以及海军部的商业云计算环境。

2021年4月9日，美国空军发布了2019/2020财年采办双年度报告《打造数字力量》。其中，对美国空军实施数字工程、敏捷软件开发和开放式架构的进展进行了详细介绍。报告强调，数字工程、敏捷软件开发和开放式架构是美国空军和太空军采办的新“数字三位一体”，是在创新竞争中取得速度和敏捷性优势的关键。

2019/2020财年，美国空军采取了很多举措来打造“数字三位一体”，在提高采办效率和敏捷性方面取得重大进展。近年来，“数字三位一体”得到了美国空军的高度重视。

目前，“数字三位一体”已经成为美国空军采办方式由传统的模拟采办向数字采办转变的关键。“数字三位一体”已经成为下一代空中主宰、eT-7A红鹰教练机、陆基战略威慑（GBSD）等装备研制中的关键要素，尤其是数字工程，与装备研制融合程度越来越高，已经成为缩短研制周期、降低研制风险、降低研制成本的有效工具。

2020年3月，美国空军提出“数字战役”（DigitalCam-paign）计划，作为数字孪生体的先行者，坚定推进数字孪生应用。在数字战役中，数字孪生体作为解决权威数据源的主要手段，是计划推行的核心。针对数字战役计划，美国空军提出了六项任务，包括数字基础设施、模型及工具、标准/数据/架构、生命周期战略及流程、政策及指南、工作人员及文化。2020年6月，美国空军装备司令部启动了“数字战役”计划，其愿景是将空军打造为一个整体化的、数字式的组织。

“数字战役”是将空军组织、政府和工业界的活动转移到现代化数字能力和流程的协同工作。理想的最终状态是一个协作的、集成的数字环境，它指导、协调和提供整个空军组织中每个人访问数据、功能和元素的方法，从而以纯数字化的方式完成其工作。

2019年开始由美国无线通信供应商威瑞森公司（Verizon）与美国电话电报公司（AT&T）为佛罗里达州廷德尔空军基地（TyndallAFB）等10个空军基地陆续部署了5G网络，解决了原有4G LTE网络下的时延和安全问题，形成军事专用和军民共用的网络体系架构以支持全球作战。

在日常飞行任务中，5G技术将支持作战人员使用本地和远程5G网络传输海量数据，将远程传感器和武器装备连接到密集、韧性的战场网络中，实现数据实时共享。同时，辅助机组人员在安全的5G环境下查看库存和备件信息，提供飞机诊断和解决方案；在态势感知方面，5G环境下的充足数据帮助指挥官更好地理解、适应和重塑复杂的战场环境；在作战协同方面，支持日益扩大的“军事物联网”应用，通过低延时通信增强新一代无人和自主武器系统的跨域协同能力。未来美国空军将进一步推进5G在情报、监视与侦察、高超声速武器、指挥、控制和通信、模拟仿真训练、VR/AR等领域的应用。

美空军内利斯空军基地负责空战中心的功能被分散到多个小型站点，站点之间通过5G网络互联。利用5G技术提供的大容量、超高速数据传输能力，空战中心的功能不仅能够分散在多个地理位置，甚至可以在机动中工作，这将改变目前空战中心这类大型固定式指挥所的集中式指挥控制模式，实现分布式和机动式指挥控制，提升指挥中心的抗毁能力。

美国空军认为在未来网络战争环境下“需要新的基础设施来构建数字基础，人工智能和量子计算等所有未来作战能力都将依赖于此。”因此，IT基础设施建设是其“国家安全的当务之急”。

美国空军开展的“企业IT即服务”（Enterprise IT as a Service，EITaaS）项目旨在为空军提供低成本、快速、可靠的网络服务，按照国防部“其他交易指南”（Other Transaction Authority，OTA）授权可不受政府固有的规则和形式约束，与企业达成深度合作，将最佳商业实践带入空军。

在美国国防部的整体部署中，联合复杂组织国防基础设施（JEDI）项目负责美军的“通用业务”，美国空军的“一号”系列（“一号云”、“一号数据库”、“一号平台”等）是实现空军及各军种间军事指挥与控制的战术平台，也是美国空军先进作战管理系统（Advanced Battle Management System，ABMS）的技术平台。

美国空军先进作战管理系统作为以网络为中心的战斗管理方法和集成了软、硬件技术的“系统家族”，构成了美军联合全域指挥与控制的核心平台和技术引擎。2019财年和2020财年，美国空军开始实施以“开发、安全和运行”DevSecOps软件模型为核心的敏捷软件开发计划，部署了由“一号云（CloudOne复杂组织云）和两个编码平台（一号编码平台和克塞尔航程实验室Kesselrun平台）构成的公共基础设施，用以提供企业编码环境，增加数据的可靠性和安全性”。

本篇摘自太阳谷咨询公司报告《美军数字工程建设与应用发展调研报告》