什么是基于模型的系統工程（MBSE）？附資料

技術鄰公告

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基于模型的系統工程 （MBSE），是從產品概念設計到持續開發乃至產品全生命周期中，用來支持完成系統需求、設計、分析、驗證與確認活動的應用程序，從系統觀念出發，以最優化方法解決復雜系統/產品的規劃、設計、制造與使用問題。

航空航天和國防行業的建設是一項 復雜系統工程，涉及科學、技術、材料、制造、試驗、保障等諸多領域。 MBSE已成為國防裝備研制中的重要方法和工具，支持從需求定義、功能定義、架構設計到方案設計、綜合和驗證的正向研發過程。

MBSE支持復雜產品的全生命周期開發管理與協同運作，將客戶需求、產品功能結構、系統邏輯關系、組成產品的物理零部件有效地進行關聯管理，提供了在復雜產品背景下，進行協同研發的最佳方法。

為了廣大用戶可以更加便捷地學習MBSE，我們特別準備了以下資料：

什么是基于模型的系統工程（MBSE）？附資料的圖1

資料適用人群：

航空航天OEM和Tier 1供應商，發動機制造，航空電子和國防電子，航天系統
CIO，CTO，信息化部門
項目經理，副總裁/總監/工程經理，執行管理
系統架構，系統建模，產品架構，SysML，安全要求，系統仿真，1D仿真，產品需求，系統需求

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什么是基于模型的系統工程（MBSE）？附資料的圖2

資料介紹：

《通過MBSE加速新產品開發》

歡迎收聽Talking Aerospace Today（今天來談談航空航天），一檔有關航空航天及國防工業的播客，為聽眾朋友們呈現面向未來的最新技術。此“通過數字化轉型提高生產效率”系列專題共有五期節目，本期節目中，我們將探討MBSE及其在航空航天及國防工業中所扮演的角色。

在當前激烈的創新時代，企業面臨著實現新產能和降低成本的雙重巨大壓力，相應的系統研制也面臨著前所未有的挑戰：產品電氣化、智能化程度越來越高，系統需要跨多專業領域、多層級、多角色、多工具等，這些都導致了復雜度的不斷躍升。航空產品就是典型的高度復雜的系統產品：一架飛機上有數以千計的系統，而這些系統、接口和組件之間，也存在越來越多的交互。然而，傳統的基于文檔的系統工程方法難以應對復雜的產品設計挑戰，存在著缺乏整體性，無法追溯分析，難以進行前期仿真，溝通效率低且易歧義的缺陷。并且隨著新的需求和更加復雜系統的產生，會變得更加難以管理，難以擴展。

因此，是時候重新思考當前的系統工程方法了

基于模型的系統工程（ Model Based Systems Engineering，MBSE）就是針對解決復雜系統進行分析、設計和開發的有效方法。相較于傳統基于文檔的系統工程，MBSE是一種更嚴謹的系統工程數字方法，能夠更有效地管理產品開發、需求傳遞、以及設計、分析、驗證和確認活動的整體集成，為復雜的系統和流程帶來了更高的集成度和效率，跨越了企業今天面臨的諸多跨領域挑戰，可以更輕松地與供應商以及客戶進行協作。因此，MBSE方法一經提出，就得到了迅速的認可和應用，尤其是在航空航天和國防領域，MBSE方法已經成為了重點應用。聯邦航空局（FAA）、歐盟航空安全局（EASA）等監管機構都要求OEM及其合作伙伴采用更有條理的系統工程方法。美國國防部（DoD）也認識到MBSE的必要性，將其視為一種更有效地與OEM溝通需求的方法，并制定了流程來檢查所有需求是否得到滿足。

那么，什么是MBSE？

MBSE可以定義為，從概念設計階段開始，持續貫穿于系統全生命周期各個階段，支持系統需求、設計、分析、驗證和確認活動的正規化應用。MBSE對復雜系統采用本體認知和概念建模，支持從多視角的系統架構建模，從而確保了頂層設計的概念完整性，并由此實現了向下游層級跨專業模型的映射，以及實現系統全生命周期的可追溯性。

以航空產品為例，MBSE流程從需求開始。工程團隊從客戶那里收到一系列需求，概述了飛機的基本配置，以及這些需求如何流向不同的系統（飛行控制、起落架系統、電氣線路等）中，且每個系統都有自己的一組需求并流向各個單獨的組件。然后進行系統建模，將這些需求轉化為系統架構的功能定義，即將架構設計與需求聯系起來。系統安全是這一建模過程的關鍵所在，它不僅定義了組件的需求，還能驗證是否滿足了產品的安全意圖。最后，由驗證管理完成從需求到驗證的整個過程。

面對復雜系統，使用模型來設計系統，能夠幫助各參與人員更加直觀的理解和表達，確保全程傳遞和使用的是基于同一模型表達，可以實現系統的早期可視化和仿真，實現各個階段的嚴謹轉換和緊密跟蹤，從而提高質量和效率，提高利益攸關者的認可度，由此，MBSE實現了功能與形式的高度和諧，成為數字孿生和數字線程的技術基礎。

MBSE和數字線程

“這一MBSE數字線程可連接一切，在當今的行業中，真的沒有類似的東西。”

西門子提供了基于MBSE的數字線程，用以管理和連接工程、制造、供應鏈和項目管理中的所有數據。這一MBSE數字線程可連接一切，在當今的行業中，真的沒有類似的東西。它能夠幫助公司和項目組協調其技術方案，能夠在整個系統生命周期過程中跟蹤需求和相應的架構實現，并且這一MBSE數字線程建立在靈活開放的生態系統之上，可以適應各種工具的需求和系統建模，確保客戶在能夠在擴展MBSE能力的同時，繼續向前推進其現有架構和工具。

《通過基于模型的系統工程 (MBSE) 統籌技術項目規劃》

行業經歷大規模創新時會發生什么？很多美好的事情！但是，伴隨美好事情到來的，還有眾多挑戰，尤其是那些為了迎合航空航天和國防行業趨勢而產生的挑戰。本電子書將重點闡述當前行業大趨勢以及如何利用基于模型的系統工程 (MBSE) 數字線程加快產品開發。

憑借基于模型的系統工程成為真正的數字化企業

基于模型的系統工程是打造數字化企業的核心所在，能夠將軟件設計、機械工程、電氣工程、多領域建模和仿真融合在一起。

借助基于模型的系統工程統籌技術項目規劃

通過從系統建模轉向綜合型 MBSE 數字線程，能夠實現擴大范圍的優勢，從而：

在從設計到驗證的整個過程中追蹤需求和架構實施
在產品不斷成熟的過程中捕獲設計決策
整合復雜產品和供應鏈接口
采用靈活而開放的多工具解決方案

《使用基于模型的系統工程 (MBSE) 駕馭航空航天復雜性和集成問題》

大多數航空航天和國防公司都有復雜性問題，但他們也有集成問題。

隨著公司數字足跡擴大，軟件系統將由為執行特定任務而購買的小眾軟件拼湊而成。這種方法切斷了工程部門與其他開發團隊的聯系，加劇了工作孤島。雖然各種軟件碎片可能在服務于其預期的統一目的時很有效率，但由于缺乏與其他系統的集成能力，它們可能會更多地引發下游問題，而不是解決問題。

本執行簡報分解了成功實施 MBSE 的要素，它使工程團隊能夠更加協同、敏捷、管理復雜性，并在預算內交付安全、可靠的產品。

運用基于模型的系統工程 (MBSE) 實現航空航天系統交互性的可視化

速度和敏捷性方面的要求使得傳統串行開發方法無法在如今這樣充滿競爭的環境中持續發展。相反，開發團隊必須并行開發不同項目，往往需要處理之前開發過程中很晚才發現的問題。

使用相互并不聯通的系統就需要猜測每個團隊與其他團隊的交互方式。這種策略為驗證和認證帶來災難性的后果。借助基于模型的系統工程輕松統籌技術項目，所有系統的交互性都能得以可視化和理解。這種實時、協同式方法大幅削減了開發時間并能確保項目目標均已滿足。無需進行任何猜測。

航空航天工程師就能做自己最擅長的事情——創新。

設計變更，尤其是開發過程后期的變更，導致成本超支并錯過交付目標日期。這些問題都可以借助完全集成式工具集加以避免；另外，避免方式也可以是通過將關注焦點從系統建模轉移到整個產品生命周期的優化。運用基于模型的系統工程 (MBSE) 來連接設計、工程、供應商管理和制造，可以確保創新和設計是開發活動的主要焦點。

統籌技術項目以聯通開發團隊

關聯并追蹤機械、電氣和軟件工程學科的不同需求，對于實現最終產品的效率和準確性至關重要。起初的設計就是完全經過驗證的，可以降低下游出現突發問題的概率并確保管理和實現需求的可能性。有了正確的思維和統籌技術項目的 MBSE 軟件生態系統，就可以在努力實現項目目標的時候，避免增加人手和支付員工加班費用的情況。

《探索超音速飛機設計中基于模型的系統工程》

通過集成數字化雙胞胎技術和基于模型的系統工程，管理飛機設計復雜難題

回想當年，航空航天與國防 (A&D) 行業中的這些創新曾經那么不可思議：電動飛機、空中交通、太空旅游、超音速飛行。如今，這些創新離現實越來越近。曾經那么遙遠的創意，如今正由那些引領數字化轉型之旅的企業逐步實現。在本場網絡研討會中，我們將探討基于模型的系統工程如何助力這些項目應對工程挑戰并猛增到新的高度。

案例研究：數字化雙胞胎和 MBSE 在飛機設計中的作用

與我們一起探索團隊利用數字化雙胞胎設計并構建超音速飛機的數字化之旅、他們一路上遇到的工程挑戰以及他們的目前狀態。

本次網絡研討會的學習內容：