在最近的出版物中，欧洲防务机构指出，需要使供应链更有弹性，俄罗斯对乌克兰的侵略进一步突出了这一优先事项。本文认为，通过采用数字孪生作为技术解决方案，使（军事）供应链减少冗余是可行的。数字孪生提供了许多优势，首先是实时监测和分析，可以战略性地与创新的危机模拟和额外的支持技术相结合，以确保供应链在不利和潜在的未知条件下生存，防止供应短缺，减少维护成本和时间，并能够与其他合作伙伴和利益相关者合作。
1 背景与引言
2018年6月，EDA的能力发展计划（CDP）进行了重大修订，从而定义了11个欧洲能力发展优先事项，包括加强后勤和医疗支持能力。同样，总体战略研究议程（OSRA）以技术基石（TBB）的形式定义了共同的科技优先事项，其中包括国防关键技术供应链（TBB45）。正如正在进行的乌克兰战争所表明的那样，军事供应链--及其对挑战性地形、维护成本、材料供应等问题的适应性--已成为国防的关键因素。使军事供应链更具弹性，理所当然地成为EDA的优先事项[1]。在这一优先事项的基础上，本文旨在探索一种可能的方式，使军事供应链减少冗余。在供应链的背景下，冗余是指拥有备用系统、流程或资源，以确保在发生意外中断的情况下，例如由于对手的进攻、自然灾害、地缘政治不稳定或设备故障，业务可以继续。
数字孪生是一种关键的使能技术，它使民事和军事利益相关者能够精确地模拟灾难，并制定更好的和以情报为导向的决策，以减轻这种危机事件。识别关键材料和资产（包括主要的和辅助的）提供方面的依赖性、瓶颈和弱点，也有助于以较低的成本更好地制定抗灾计划和战略。此外，通过使用数字孪生，民事和军事利益相关者可以及时和正确地监测生产过程，确定短缺或缺乏供应链的多样性。特别是在军事物流这样的领域，高速度、高保真和低容错性至关重要，数字孪生在改善和促进军事供应链方面具有真正的潜力。
然而，数字孪生的操作化本身并不是什么新鲜事，因为这种创新技术的许多例子已经在（军事）航空领域被采用[2]。2018年，土耳其飞机工业公司与西门子产品生命周期管理软件达成协议，在该公司的制造企业中实施完整的数字孪生；2020年，美国军方使用数字孪生技术来提高F-35战斗机和西科斯基UH-60黑鹰直升机的规划和效率，2021年，劳斯莱斯公司转向数字孪生来提高喷气发动机效率[3]。虽然这项技术已经出现在（军事）航空领域，但在国防部门的其他领域开发和实施，并扩大到整个军事供应链--从单一（武器）系统到更广泛和更复杂的系统，还有巨大的未开发的潜力。与其他创新技术和流程的整合，如"（军事）物联网"、区块链和智能蜂群，再加上不断增长的计算能力，可以使数字孪生成为操作的现实。这种数字孪生将被证明在跨境供应链的情况下最为有效，以评估/监测国际项目合作的可行性（如EMBT或欧洲巡逻队）或在危机情况下（如涉及军事行动的人道主义反应，或向乌克兰等盟友和合作伙伴供应关键设备/物资）。
2 案例
军事供应链是一个复杂和多方面的生态系统，涉及各种相互关联的过程，如设备、物资和军事人员的采购、储存、运输和分配。正如最近的军事行动所表明的那样，有弹性和可靠的供应链对社会复原力和确保行动的有效性至关重要，而军事供应链管理的现状往往表现为效率低下、冗余和缺乏端到端的可视性[4]。军事供应链的关键特征之一是其冗余性[5]。通过建立冗余系统，军队可以最大限度地减少中断对其业务的影响，并确保货物和服务继续流动。然而，如果管理不善，冗余也会导致效率低下和不必要的复杂性。例如，保持过量的库存会占用重要的资源并增加成本，而拥有太多冗余的供应商会导致不必要的重复工作。因此，重要的是要仔细平衡冗余的需求与维护冗余系统的成本和风险。
2.1 实时监测和分析
数字孪生可以提供对整个军事供应链的实时监控和分析，从供应商到制造商，一直到最终用户。因此，它们可以用来实时跟踪库存水平，清楚地了解哪些设备是可用的，哪些需要补充，以及监测生产状态，预测何时需要维护。反过来，这将减少停机时间，增加设备的使用寿命。通过这样做，数字孪生可以帮助识别供应链中的潜在问题和瓶颈，允许及时干预以防止中断。例如，在军事供应链方面需要考虑的主要问题之一是需求波动，即需求和/或预算的差异。军事供应链面临着巨大的订单波动，从几个零件的订单到大批量的订单，都是在选择和未预测的需求驱动下迅速进行。考虑到这一点，军事供应链将受益于数字孪生的帮助，以促进端到端的资产可见性，从而确保供应品到达正确的目的地和时间[6]。换句话说，数字孪生可以支持决策者，为他们提供关于关键军事物资（食品、燃料、武器、设备和备件）的位置和条件的精确和最新信息，并迅速作出反应以满足行动需要。在欧盟之外，人们可以发现许多数字孪生被用于改善库存管理、修理和维护军事装备的例子，其总体目标是优化军事行动。例如，美国陆军已经开发了其供应链的数字孪生，称为全球战斗支持系统-军队（GCSSArmy）。GCSS-Army是一个基于网络的物流信息系统，提供库存水平、运输状态和交货时间的实时可见性。它已经在各种军事行动中进行了实地测试，如在伊拉克和阿富汗的行动，它有助于减少美国武装部队庞大的作战供应链中的冗余。数字孪生的另一个例子是美国海军的虚拟舰艇项目，它提供了关于海军舰艇系统和操作的实时数据。这使海军能够优化维护和修理计划，主动识别潜在的问题，并减少停机时间。
由于数字孪生依靠及时提供可靠的数据来呈现准确的供应链模拟，并允许进行有意义的情景模拟，因此应建立具体的（组织和法律）框架，以确保整个供应链的所有关键利益攸关方共同承担数据质量的责任，特别是当数据必须跨境共享时。然而，由于供应链的复杂性、数据来源的多样性以及与（机密）数据共享和整合相关的挑战等几个原因，军事供应链管理中的数据质量可能是多变的。事实上，军事供应链涉及多个行为体--包括制造商、供应商、物流供应商和最终用户，每个行为体都有自己的数据系统和流程--并且经常在战斗区或灾区等具有挑战性的环境中运作，这可能影响数据的质量和可用性。法律框架还可以为解决与数据质量问题有关的争端提供依据，并为未能达到数据质量标准或违反与数据管理有关的协议制定惩罚措施。最后，它们还可以鼓励整个供应链采用数据质量的最佳实践和标准。这可以帮助确保所有各方都能获得准确和可靠的数据，这对军事供应链管理中的有效决策和高效运作至关重要。
2.2 仿真
在危机管理中，关键活动--如供应链的复原力--往往要定期进行危机演习和测试。这可以帮助军事规划者为潜在的破坏做准备，根据模拟结果做出明智的决定，制定应急计划并评估其有效性。然而，这些演习存在很多缺点，降低了它们在庞大的军事供应链上的效率：除其他外，它们不够频繁，不能调整，要求太高，而且非常昂贵。在一个全面运作的数字孪生体中，物理世界的变化直接转化为虚拟副本。通过传感器、"军事物联网 "和一般IT系统提供的数据质量越高，数字孪生体就越准确，其提供当前状态快照的能力和支持模拟的能力就越强。
通过危机管理与数字孪生的融合，军事决策者可以从博弈论决策中获益，以改善局势评估，促进多行为体和跨领域的决策，并加强各种公共和私人利益相关者之间的协调。除了这些宏观层面的优势，危机模拟也可以用来测试数字环境--以及部分供应链--本身的复原力。模拟网络攻击和由其引起的供应链中断，可以准备具体的战略和协议，以尽量减少影响。拥有一个数字复制品并测试不同的场景，可以快速发现异常情况，并检测现实是否与之前测试的一些场景相匹配。在这个意义上，数字孪生体有可能通过学习攻击者的行为来防止网络攻击，并提高整个供应链对网络入侵和恶意软件的安全性[7]。
2.3 关键支持技术和数据基础设施
为了给数字环境提供必要的数据流，诸如 "边缘计算 "等分散的数据处理方法是恰当的。边缘计算在军事环境中并不是一个新概念，并且已经成功地应用于空中领域，与人工智能相结合，在信息优势的基础上获得军事优势[8]。F-35就是这种情况，它具有独特的能力，通过将每架飞机处理的信息合并成单一的态势感知和威胁评估流，在飞机群中建立网络。将边缘计算扩展到整个供应链环境，可以实现前所未有的数据驱动的战略决策和长期政策制定。在这样的环境中，即使供应链中的一个节点被破坏，其他节点也能继续运作并提供关键数据。
结合边缘和分散计算，现有的数据空间倡议可以成为在数字孪生环境中汇集必要数据使用的关键推动因素。预计在几年内，欧盟委员会将成功地领导在几个领域推出共同的欧洲数据空间，包括制造业和供应链或单一欧洲天空，这对支持军事互操作性和协调有明显的潜力[9]。总的来说，边缘计算和数据空间的结合可以创造一个更加分散和有弹性的供应链生态系统，数据可以在边缘进行处理和分析，同时仍然被整合到一个集中的平台上进行整体供应链管理。数据收集和处理的分散化可以使数字孪生更加灵活和可行。通过使计算能力更接近数据生成点，边缘计算可以减少延迟并提高数据处理的速度。此外，这种方法可以帮助识别与数据泄露和网络攻击有关的新风险并减轻现有风险，这些都是军事供应链管理中的主要问题。
此外，通过提高数据可用性和计算能力，与先进的可视化技术的逐步整合可以进一步支持军事供应链流程的优化，并帮助限制冗余。工厂和军事仓库中的混合现实（MR）或扩展现实（XR）应用有可能提供一个现实的模拟环境，使用户能够与虚拟物体和数据进行实时互动。例如，MR/XR应用可用于模拟军事仓库中设备和物资的摆放，使用户能够测试不同的场景并优化布局，以获得最大的效率。此外，这些应用可以用来模拟工厂的装配线和后勤行动，使用户能够识别瓶颈，改善工作流程，优化资源利用[10]。
2.4 欧洲合作
当涉及到各成员国在军事采购和维护领域的合作时，诸如 "共享备件 "等倡议--旨在管理各国装备和武器系统的备件--已被证明是成功的。最近，欧盟委员会通过了一项关于建立2022-2024年通过共同采购法加强欧洲国防工业的条例提案[11]，该条例已被用于为乌克兰联合采购支持。再往前走一步，数字孪生可以用来分享数据，并在不同的军事单位和组织之间进行协作[2]。这可以改善沟通和协调，从而实现更有效的供应链管理。通过操作数字孪生，军事组织可以促进一个共享的数字平台，为整个军事供应链提供实时可见性。除了为所有利益相关者提供一个共同的作战图景，这有助于减少重复工作，数字孪生--以这种方式使用--可以通过为共享敏感信息提供一个安全空间来促进数据共享。在先进的加密和访问控制的帮助下，数字孪生可以确保只有经过授权的人员才能访问敏感信息，同时实现协作和信息共享。
数字孪生已经被用来改善参与制造过程的不同团队之间的协作和协调。通过创建一个制造过程的数字孪生，设计师、工程师和生产经理可以更有效地合作，以优化生产和减少成本。通过将数字孪生融入军事供应链，将有可能创建军事物流和供应链系统的虚拟副本，包括运输网络、仓库和配送中心。因此，来自不同单位或部门的军事物流人员可以一起工作，优化物流和供应链运作。展望未来，数字孪生可以促进协作，但反过来，也可以通过欧洲层面的协作和协调来改善。为确保及时提供数据，应建立特设系统，以便在安全和可信的环境中共享数据。为此，可以在欧洲层面开发军事供应链数据湖和国防数据空间，并成为数字孪生的骨干，将工业、政府和军事结构结合起来。
欧盟可以通过几种方式支持数字孪生的发展。欧盟（也通过EDA）可以提供资金和资源，支持数字孪生技术的研究和开发。这可以帮助加快冲突情况下的数字孪生解决方案的开发和部署。数字孪生的技术设置必须包括明确的数据互操作性方法，这是数据共享的本质，以确保它们在不同行业和部门之间具有互操作性和兼容性。这意味着重复使用现有的标准和格式，以确保与其他倡议（如部门数据空间）保持一致。此外，欧盟可以投资于教育和培训计划，以发展设计、开发和运营数字孪生解决方案所需的技能和知识。例如，这可以帮助创造一支熟练的劳动力，确保数字孪生的高网络安全要求，因为数字孪生依赖于连接和数据交换，因此容易受到网络威胁。
3 跨域的适用性
数字孪生的相关性还在于其跨领域的性质和适用性。在跨军事层面上，有几个系统需要相同类型的组件来生产或运作。当涉及到用于生产舰艇、飞机和坦克的火炮瞄准/制导系统的相同类型的微芯片，或可能被部署在不同场景的相同类型的弹药时，情况就是如此。后者的一个例子是Aster导弹，它可以由不同的发射平台操作，如FREMM护卫舰或SAMP/T防空陆地系统。对军事物资的生产过程、库存和位置有一个最新的看法，就有可能根据需要在可互操作的系统中重新部署这些物资，解决迫切的需求，同时允许制造商补充库存。这可能被证明在常规军事和联盟行动中特别有用，在这些行动中，不同国家之间大规模的军事资源汇集使库存和制造商面临压力。这一紧急情况相对较晚地暴露了生产和供应链能力方面的广泛问题，而这些问题本可以通过准确和数据驱动的模拟预先发现。
除了纯粹的军事层面，旨在支持军事供应链的数字孪生还必须收集来自制造业、后勤服务和关键服务提供商（如能源）的数据。例如，许多战略领域的欧洲制造商都依赖于关键原材料和中间产品的供应来进行生产。例如，这包括锂、半导体和微芯片，它们不仅对军事系统至关重要，而且对日常生活中使用的车辆或电子医疗设备的正常生产也至关重要，在危机时期也是如此。这也符合欧盟的最新政策，如《关键原材料法案》，该法案明确指出需要确保欧洲工业的原材料安全和可持续供应，这是绿色转型的核心，总的来说是为了欧洲在世界级的长期竞争力和自主权[12]。
需要保持最低水平的战略生产能力，以确保关键货物的供应链得到不断的监测和多样化。数字孪生体将使其能够对关键制造商和关键服务的供应短缺和削减进行模拟，并预先采取行动，为不间断的供应链准备应急计划。
能源（在能源网和燃料方面）是另一个关键供应链的例子，应加以监测，以确保在发生自然或人为的不利事件时，军事设施和系统的运作不会被改变。然而，还有更多的关键基础设施必须保持运行，不仅包括医院或政府大楼，还包括生产线和初级产品的交付，从弹药厂到食品加工场。与能源供应有关的数字孪生已经存在，并被用来为决策提供信息和支持能源短缺的反应。将能源供应的数据汇集到一个更广泛的安全层面，将使它们能够扩大范围，支持军事和民事准备和复原力。因此，很明显，开发数字孪生所需的基础设施也可以在和平时期保持使用，并被部署用于解决和预防与军事层面具体相关的问题。
4 结论与建议
欧盟军事委员会主席罗伯特-布里格将军在考虑从俄罗斯对乌克兰的侵略中吸取的作战教训时强调，"与作战方面相比，后勤工作往往被认为是次要的，但它们再次证明了对战争的关键影响：坦克没有燃料、长达数公里的车队停在街道两旁以及士兵在寻找食物的镜头将在历史书中充满强大的画面"[1] 。在这方面，弹性和高效的供应链在军事环境中的重要性怎么强调都不过分。本文建议使用数字孪生体，通过减少供应链的冗余度，使其更具弹性和效率，而冗余度是所有供应链固有的特征，包括军事供应链。特别是，它建议通过利用数字孪生的实时监测和分析，结合创新的危机模拟，以及利用合作战略和数字孪生与其他关键支持技术和数据基础设施的联合部署，有可能做到这一点。
本文所讨论的解决方案包括在更大的范围内创建一个数字孪生体，与迄今为止所实施的方案相比，其规模更大。它包括汇集大量的数据，这些数据可以支持在冲突时期和和平时期对供应链过程的监测，以提高准备和复原力。这是通过一个监测关键货物的生产、运输和库存的数字生态系统来实现的，该系统汇集了来自众多来源的数据。目前，这样的数据量并不存在，或者只是部分存在，因此建议与欧盟目前在多个领域推出的欧洲共同数据空间建立协同作用。这也将允许建立一个 "模块化 "的数字孪生，可以插入到一个特定的数据空间来检索数据。这也有利于多种原因：i）在必要的质量/粒度水平上获得数据，ii）受益于已经到位的治理和安全要求，iii）受益于分散的计算。
考虑到目前的状况以及高质量数据可用性和计算能力的预期增长，我们有理由认为在未来20年内这种数字孪生解决方案会逐步发展。在计算能力方面，目前的能力已经可以使数字孪生体不仅可以对当前环境进行准确的描述性分析，进行预测性建模，还可以进行情景规划和模拟。然而，真正的目标是在控制塔中通过人工智能进行实时数据整合，并可能与基于MX或XR的先进数据可视化同步，从而实现卓越运营。
同时，关于数据的可用性，这代表了主要的问题，应该在技术和政策方面投入最大的努力来促进它。到本十年末，在民用方面，可以预期第一个共同的欧盟数据空间将开始运作，并提供对描述性分析和预测性建模有用的数据。在军事方面，如果每个国家（单独或合资）开始开发自己的数字孪生，把仓库和军营、维修和训练场地、港口/机场/导弹基地等的数据集中起来，就可以实现同样的能力。随后，将通过插入国防工业的数据来扩展供应链数据流。其结果将是一个 "国防数据空间"，随后与其他欧洲共同数据空间（如制造业）相连接，用其他货物（如医疗用品）、能源和原材料供应方面的进一步数据来补充虚拟供应链。
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