Digital Engineering and Its Ten Application Outlooks

依赖物理手段规划、研究、设计、制造、试验和使用产品或系统，通常存在研制周期长、运营成本高、响应不及时、智能程度低、体系优化难等问题，数字工程为解决上述问题提供了新的思路和途径。通过总结近20多年数智化实践和分析未来发展趋势，从物理空间出发，提出基于“信息空间”提速增效、基于“数字空间”仿真分析、基于“数实空间”虚实交互、基于“数智空间”智能决策、基于“数智生态”体系优化的数字工程演进历程和五等级成熟度模型。在数字工程范畴下，定义了“数力”和“智力”，以及由“控全局、破孤岛、聚能力、跨时空、强智能、深协同”组成的数字工程“能力”，进而提出通过开发“数力”，运用“智力”，进而提升体系化解决问题和满足需求“能力”的数字工程新理解与系统思考。分析了NewIT时代下数字工程的六大需求与挑战。设计提出以“智能中枢”为核心，以“物理线程、模型线程、数据线程、服务线程”四线程为主线的数字工程体系架构，并阐述支撑数字工程的八类关键技术。最后结合团队科研实践，基于所提架构和技术，面向海陆空天复杂产品与装备研制，以及城市、医疗、能源等复杂系统工程重大需求，对核电厂数字工程、航空发动机数字工程、卫星互联网数字工程、海洋系统及海洋装备数字工程、风洞数字工程、未来战场数字工程、城市数字工程、高档数控机床数字工程、能源数字工程、车辆数字工程等重大领域进行应用探索。期望相关工作为复杂产品或系统全生命周期科学组织、智能管控和体系优化，以及为数字中国建设与数字经济发展提供参考。