1、什么是MBSE

基于模型的系統工程（MBSE）是相對于傳統基于文檔的系統設計而言的，傳統設計方式中，系統方案設計階段多數通過撰寫方案設計文檔來對系統進行定義，如下圖所示：

MBSE（基于模型的系統工程）=用數字化建模代替寫文檔進行系統方案設計，把設計文檔中描述系統結構、功能、性能、規格需求的名詞、動詞、形容詞、參數全部轉化為數字化模型表達。

以下例子可幫助直觀理解如何從文檔轉換到數字化模型：

1）名詞（描述系統結構）

• 基于文本的設計：

“該系統由發動機、通信系統、控制系統、生命保障系統等子系統構成”

↓MBSE中的數字化模型表達：

2）動詞（描述系統行為）

• 基于文本的設計：

“系統的啟動過程為：首先啟動發動機，然后依次檢查控制系統、生命保障系統、通信系統狀態，如一切正常，則進入工作狀態；如發現異常，則由操作人員進行故障排查。”

↓MBSE中的數字化模型表達：

3）參數（對系統規格、系統性能等的定量描述）

• 基于文本的系統設計：

“需求A：系統總重量不能超過100Kg。”

↓MBSE中的數字化模型表達：

4）形容詞（需要被量化）

形容詞是文檔中的特殊產物，在模型中不存在對應內容。

原因在于形容詞是模糊描述，無法明確表達，也意味著無法準確驗證。因此，理論上，在系統設計和需求規格描述中，不應該使用形容詞。否則能導致下圖中的后果：

2、為什么要做MBSE

1）當前的挑戰

在當前航空、航天、汽車等行業，對工業產品易用性、舒適性、安全性等方面要求的提高，導致當前工業產品電氣化、智能化程度越來越高，產品復雜度的量級不斷躍升。

基于文本的系統設計方式存在天然局限，導致其越來越難以應對當前的復雜產品設計挑戰，比如：

• 基于自然語言描述的設計文檔一致性差，溝通效率低且容易出現歧義；

• 自然語言容易引入形容詞等模糊描述，很難保證準確性；

• 文本描述的設計元素之間無法實現追溯分析，當出現設計變更時很難對變更影響進行準確評估；

• 基于文本的設計方案無法進行前期仿真驗證；

• 設計方案無法與詳細設計階段的數字化模型（如CAD）關聯…

而MBSE技術的出現為應對這些問題提供了有效的應對手段。

2）MBSE帶來的價值

一項新技術最終的價值體現，一般有：

• 節省成本，省錢；

• 提高效率，省時間；

• 保證產品質量，提高產品競爭力；

• 產品質量提升 → 產品問題減少 → 研發周期&運維成本降低 → 省錢&省時間；

• 產品競爭力提高 → 銷量提升 → 企業利潤提高。

基于上述幾個角度，我們分別從幾個系統設計活動 — 需求分析&驗證、系統設計、系統驗證，來具體分析MBSE到底可以為企業帶來哪些價值：

（紅色代表文本無法實現而MBSE能夠實現的功能，藍色代表MBSE相對文本的優勢功能）

3、怎么做MBSE？示例

MBSE是系統設計工作通過數字化設計手段的實現，因此在工作流程上與傳統系統工程并無太大差異，仍然分為需求分析、系統設計、系統驗證、需求確認四個步驟。

具體實現方式案例如下：

1） 需求分析

實現需求條目化分類，并對特殊需求（性能需求）進行量化描述：

2） 系統設計

依照特定的系統設計邏輯方法，完成系統功能、結構設計，以及參數化表征，并將設計內容與需求進項關聯，確保追溯關系完整。

3） 系統驗證

基于數字化系統設計模型進行系統仿真，根據設計需求進項系統驗證工作

4） 需求確認

將設計參數值與量化的需求約束進行驗證

文章來源：PLM引領者