在敏捷4.0項目中開發了一個將典型系統工程方法和典型MDO方法相結合的新系統開發過程，并如圖1所示。

上圖描述了設計和優化航空系統(即系統合成（也可以理解為系統綜合）和系統設計步驟)，從上游系統開發活動開始。第一步旨在定義系統所需的能力和目標。識別系統涉眾，并收集他們對系統的預期需求。然后，利益相關方的需求通過運維場景進行評估，并在系統規范階段轉化為系統需求。

在敏捷4.0開發方法的前兩步的主要元素(如利益相關者、需求和要求)的定義和建模過程中，為設計者提供支持的指南在[13]中提供。相反，本文更詳細地介紹了處理系統架構步驟的開發活動。這些活動旨在定義所有可能的組件，這些組件應該是系統架構的一部分，以便提供功能需求所要求的所有系統功能。在這一步中，可以識別多個系統架構，它們代表了傳統的也是創新的解決方案。因此，一個架構設計空間就產生了，不同的系統架構從這個空間衍生出來，并沿著敏捷4.0系統工程產品開發過程向前推進。

飛機系統簡介

飛機是系統，因為它可以飛行和運輸有效載荷（系統功能），這得益于其所有實體連接在一起，如發動機、機身、機翼和機載系統。因此，架構圖描述了系統的不同方面。例如，架構可以表示組成系統的所有部分、它的生命周期、外部用戶如何操作它以及許多其他信息。系統架構是一種特定的體系結構，它只表示作為系統一部分的所有組件（系統體系結構中的實體）以及它們是如何連接在一起的。體系結構框架為多個系統體系結構的標準表示提供了指導方針。文獻中有幾種架構框架可用，例如Zachman的框架、DoDAF、MODAF、NAF和TOGAF。

飛機電氣系統的組成部分有:

• 直流發電機

• 電池

• 開關

• 斷路器或熔斷器

• 繼電器

• 電壓調節器

• 安培計或loadmeter

• 母線

• 電線

直流電氣系統的用途包括但不限于:

• 起動電動機

• 燃料泵

• 導航、通信和監控工具(無線電、GPS、警示燈等)

• 燈(位置、防碰撞、著陸、滑行、客艙、儀表、轉彎指示器)

• 機翼

• 起落架

• 飛行員加熱

圖2  飛機外形特征和功能的描述圖

上圖展示了一種傳統的固定翼飛機，這是一種基本飛行器。飛機的關鍵物理部件或子系統是機身、機翼、水平尾翼、垂直尾翼和推進系統。

機身是為飛機乘客、貨物和飛機子系統提供工作內空間。機身在完成特定的飛行任務方面很重要，但從飛行性能的角度來看，它不是特別重要。

兩個機翼對飛行至關重要，因為它們的主要目的是產生升力。圖示的飛機以及以后所考慮的所有飛機，都是固定翼飛機，因為機翼是固定在機身上的。這與直升機或其他旋轉翼飛行器形成對比，它們使用旋轉葉片產生升力。

其他重要的飛行子系統，如上圖所示，是水平尾翼、垂直尾翼和發動機。水平和垂直尾翼嚴格地附著在機身上。水平尾翼提供縱向穩定性和控制能力，而垂直尾翼提供方向穩定性和控制能力。發動機是至關重要的飛行子系統，因為它們產生的推力作用在飛機上。請注意，滑翔機沒有推進系統。

一些飛機，如小型愛好者無線電控制飛機或無人駕駛飛行器(uav)，可以通過遠程操作員控制。在這種情況下，遠程操作員實際上就是飛行員，因為操作員通過調整升降舵、副翼、方向舵和油門來駕駛飛機。

在有限的環境下，開發完全或幾乎完全自主飛行的飛機是有可能的。這些自動飛行飛行器需要開發先進的計算機系統，這些系統通常基于先進的控制和人工智能理論，可以在沒有人類直接干預的情況下自動做出飛行決策。這是一項發展迅速的飛行技術基本飛行原理構成了許多這些新發展的基礎。

為什么MBSE在航空航天更容易受歡迎

傳統上，設計人員遵循體系結構框架推薦的指導方針來編制涉及系統不同方面的文檔。文本文檔或表格收集系統需求、規范、技術描述，但它們也跟蹤所做的設計決策，顯示系統從最初概念到實現的演變。然而，這種基于文件的方法具有局限性和缺點，包括可追溯性差、模棱兩可、誤解、缺乏明確性等。因此，基于模型的新方法正在行業和組織間傳播，因為它們在簡化設計活動、提高設計質量、更好的系統規范和改進設計團隊內的溝通方面具有潛在優勢。實際上，可以構建和使用模型來代替文檔，以清楚地表示體系結構。

因此，在過去十年中，所有這些動機使MBSE受到了極大的歡迎，其中，系統工程產品開發過程的所有活動（如定義客戶需求、識別系統功能、收集需求、生成替代系統架構（architecture）以及驗證和確認任務）均由模型而非文檔支持。由于對更高性能、更低環境影響和功能增強的新需求導致系統復雜性呈指數級增長，預計MBSE在未來幾十年內將在系統工程領域發揮越來越大的作用。因此，航空航天和其他領域的幾家公司已經開始向MBSE過渡，以開發復雜系統。

文章來源MBSE知識庫與應用案例