MBSE的案例
系統工程和MBSE概念定義和內容明晰：MBSE產品的定義、特點和應用范圍
圖3 基于文檔和基于模型的區別
所以，開篇提到的把“系統工程”等價為MBSE，或者簡單的認為MBSE就是SysML建模都是片面的，也是不準確的。
那為什么這么多人都認為MBSE就是SysML建模的等同概念呢？
其實這主要是以下幾個方面的原因疊加造成的認知片面導致的。
系統建模工具廠商刻意宣傳的效果，尤其是SysML工具的供應商基本宣傳策略就是構建MBSE能力就是掌握SysML系統建模應用；
產品設計經歷了逆向仿制到正向創新的發展過程，在正向創新的產品開發流程中亟需提高和完善的能力是需求工程和系統功能分析與分配。主要集中在V流程的左半邊，越往上越欠缺。如圖 4黃色虛線圈的位置。因為欠缺，所以更關注，也就造成了用MBSE“指代”需要提高能力的那部分內容；
MBSE應用的最大優勢之一是在設計的前期充分的開展需求分析和功能分析，通過架構權衡實現早期設計缺陷的識別，并及時修復。這是一種研發范式的轉變，如圖 5所示。通過這種新范式可減少后期缺陷的數量，降低修復缺陷的經濟成本和時間成本。
一般，以上對應的MBSE內容我們姑且定義為狹義的MBSE，那么，狹義的MBSE包括需求捕獲、需求撰寫、需求分析、系統建模、功能和邏輯分析、系統仿真、需求驗證、需求和模型管理等。如此，勉強可以認為（狹義的）MBSE就是SysML建模與分析。這也是目前大多數人對MBSE概念認知的范圍。在此還是倡議溝通交流中能明確界定概念，避免造成MBSE概念和范圍的混亂，甚至認知誤區，這對于長遠發展MBSE是不利的。
展開 系統工程大講堂——實施MBSE，如何選擇建模工具？MBSE建模平臺的選擇和使用
圖5 mbse.tools/網站對MagicDraw的評價[9]
Rhapsody的評語為：Rational Rhapsody Designer is a solid choice as a MBSE that supports model-based simulation and execution. Recommended as a MBSE tool with intermediate-level support for model-based simulation and execution capabilities.
圖6 mbse.tools/網站對Rhapsody的評價[10]
關于MBSE相關的軟件功能，應該說MagicDraw、Rhapsody各有千秋；綜合與標準的符合性、軟件易用性和價格等因素后，MagicDraw稍勝一籌。這一結果與OMG發布的MBSE建模工具項目滿意度結論一致（圖7）。
圖7 MBSE建模工具項目滿意度[5]
3
MBSE方法學
SysML有九種相互關聯、可部分仿真執行的模型圖，其軟件工具必定復雜難學。所以，破解軟件功能和易用性這對矛盾就是靠MBSE方法學。除了軟件功能，實施方法學也是MBSE整體解決方案的重要組成部分。用戶畫的各種模型圖都質量好壞的差別，對于同一問題系統，模型存在最優解甚至標準解，如何提高建模質量就是方法學要解決的問題。
展開 MBSE建模應用案例和實踐經驗：MBSE技術在Mars2020火星探索項目中的應用實踐
5 MBSE的采用和改進
FSDM已經開始使用建模框架來表達新的飛行系統硬件設計，即科學儀器和樣品緩存系統，并已擴展到考慮電氣符合等具有概念性的功能，同時還能夠在為更廣泛的團隊成員提供生成產品技術文檔。事實上，我們的努力已經變成了設計表達、接口和質量的標準，允許FSSE團隊把大部分時間花在設計新元素上。此外，設計團隊開始將FSDM擴展到他們特定的主題領域。目前有一個端到端的信息系統（EEIS）原型工作正在進行中，希望連接FSDM的數據接口，將其進一步擴展以連接到地面數據系統（GDS）模型。最終的EEIS模型將用來更加精準的評估MSL和Mars2020運行差異。
當兩年前FSDM工作開始時，FSSE團隊的很大一部分人不熟悉SysML和與之配套的建模軟件。6位MBSE專業人員加入到團隊引導設計實踐。首先，六名MBSE專業人員的工作人員用MSL的歷史數據填充了FSDM的飛行設計信息。在六個月的時間里，整體框架被確定，大量的模型被梳理并創建，并從這些生成初步文件。當時因為MBSE專業人員中的一個成員轉移到其他項目，導致剩下的FSSE團隊成員維持并為項目付出更大的努力。FSSE團隊使用MBSE的一個障礙是，所有人員不能每天都有時間開展MBSE的學習。該小組嘗試通過利用公司的MBSE wiki門戶，其中包含MBSE相關軟件、網站、文檔和視頻的鏈接來實現成員的培訓，以及發布學習計劃、制定個人目標、學習成果分享等。MBSE專業人員中另一位培訓師將注意力集中在如何使用模型生成擴展報告上面。此外，MBSE培訓師也要負責模型設計的具體工作。MBSE的實踐是一個真正的雙向工作，MBSE培訓師們也要學習Mars2020產品的其他專業知識。
在系統工程師的日常工作流程中引入MBSE還有很多工作要做。而模型作為設計的權威來源，FSSE團隊成員仍在探索其他輔助工具來提高他們的工作效率。
展開 MBSE的能與不能???
由于某些項目的復雜性，MBSE確實非常出色，因為很難想象在沒有MBSE類型工具的情況下能夠管理復雜性。用戶、開發人員以及其它利益相關方等可以通過MBSE更好地了解系統、內部系統之間的交互（接口）以及系統外部的系統。同樣在復雜的系統中，有許多需求具有依賴性——既有消極的，也有積極的——其中一個需求的改變需要另一個需求改變。對于復雜的系統，MBSE幫助您開發一組完整、正確和一致的需求。
同樣對于復雜的系統，如果您已經對系統和相應的需求進行了建模，那么該工具是能夠管理更改的先決條件。改變發生了。MBSE工具使您能夠更好地訪問更改對其余需求和系統的影響。如果有人更改了性能需求，該更改如何影響需求集和最終設計？對于復雜系統，MBSE工具確實是準確評估這些類型影響的唯一方法。對于具有較小需求集的簡單系統，這不是一個大問題。
圖出處：參考文獻3
“一次性”使用是這個問題的焦點。一次性指的是在項目期間和產品交付后使用該工具。誠然，傳統的項目具有明確的起點和終點。那就是項目可能是開發和交付產品。然而，在一些項目中，一旦產品交付，團隊將不再參與產品。在這種情況下，與MBSE方法相關的成本、投入精力等可能體現不出太多好處，特別是對于小型和簡單的項目。當然，對大型項目和復雜項目而言，很少有團隊能夠成為甩手掌柜，不再參與產品以及后續的相關工作。
從項目投資的考量
采用MBSE需
要大量的前期投資，特別是如果以前沒有考慮過的話。
這還包括確定一個有效的投資策略，準確的成本估計和量化其投資回報。
并不是所有的公司都有所需的預算和時間。也有可能是
為運行項目引入了額外的MBSE成本。
選擇錯誤的策略可能會抵消掉使用MBSE帶來的好處。
從使用MBSE的目的和范圍考量
采用MBSE的關鍵基礎之一是明確的目的和范圍（原因和什么）。
展開 
MBSE體系架構模型的理論研究：基于MBSE與SysML的空空導彈系統架構建模研究
近年來，基于模型的系統工程（MBSE）技術越來越得到工業界的認可[3-5]，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、系統分析、系統設計三個步驟[6-8]。MBSE與傳統系統工程方法主要的區別是利用模型代替傳統的文檔方式，模型具有的唯一性和可執行性是其最大的特點?；诖耍疚囊牖赟ysML的系統架構建模方法[9,10]，在方案設計階段利用基于MBSE的設計方法對空空導彈系統架構進行建模，并對不同系統架構進行仿真分析，最終獲得最優系統架構，實現在方案論證階段減少甚至消除設計中的邏輯錯誤，避免到設計后期才發現由于邏輯錯誤而造成循環設計[11-13]。
1 MBSE理論概述
本文展開基于MBSE 的空空導彈系統架構設計工作。從需求分析和用例出發，利用RHAPSODY 建模工具，基于MBSE 方法和SysML建模語言，對空空導彈系統架構進行建模與仿真，主要包括基于SysML 的需求分析、系統分析和系統設計三個部分，最終實現在空空導彈系統方案設計階段對其架構進行仿真，獲得最優系統架構。
（1）需求分析
該階段目的是將軍方原始需求轉化為系統需求，同時依據需求定義空空導彈用例，詳細描述系統的行為，主要通過SysML的需求圖和用例圖表達。
（2）系統分析
該階段主要是把系統需求分解為功能性需求和非功能性需求，同時將系統功能性需求轉化為若干個可執行模型，利用SysML 的順序圖、活動圖和狀態來實現每一個用例的分析。
（3）系統設計
該階段分為架構分析與架構設計兩個階段。架構分析階段是利用順序圖、活動圖和狀態圖對不同的系統架構進行評估分析，獲得最佳系統架構。架構設計階段功能性需求分配到系統架構的結構中，從而完成系統設計。
展開 MBSE演變的五個階段
在本公眾號《嫁接MBSE》一文中，作者提出MBSE需要經歷爬行、走路和奔跑三個階段。Jon Holt教授持相似的觀點，并具體提出系統工程實踐從基于文檔到基于模型要經歷五個階段。本文對這五個階段作了深入探討。
Jon Holt是基于模型的系統工程領域國際公認的專家。Holt是克蘭菲爾德大學系統工程教授，并且是IET和英國計算機學會的會員。他目前是英國INCOSE的技術總監，2015年被INCOSE評為過去25年中最具影響力的25位系統工程師之一。
圖1 Jon Holt
本文摘自Jon Holt的著作《Systems Engineering Demystified》。
圖2《Systems Engineering Demystified》封面
在一個組織中實施MBSE時，必須考慮的一個關鍵因素是MBSE活動的成熟度，為此有必要考察MBSE的演變過程。
MBSE的演變可以被認為是從基于文檔的系統工程方法，一直到完全基于模型的系統工程方法。然而，這不是一個簡單的轉變，必須考慮五個概念階段，如下圖所示:
圖3 MBSE的演變(
Holt & Perry
，2020年)
圖3中的圖表通過確定的五個關鍵階段展示了MBSE的演變，這五個階段有助于理解如何在組織中實施和部署MBSE。
階段1–基于文檔的系統工程
MBSE發展的第一階段被稱為基于文檔的系統工程。圖3中的階段1描繪了一大堆文檔。這意味著有許多文檔與這一階段的發展相關聯。與此同時，
與系統相關的知識分散在這些文檔中，而不是集中在一個位置。
展開 技術交流 | MBSE技術及其在航天產品領域的應用建議
MBSE已成為近幾年來系統工程界研究和應用的熱點。
圖1 從“基于文檔”向“基于模型”轉變
最早提出MBSE概念的INCOSE給出了如下定義：
“基于模型的系統工程是通過形式化的建模手段，從概念設計階段開始就能夠支持系統需求、設計、分析、驗證和確認等活動，并持續貫穿整個開發過程和后續的生命周期階段”。
在INCOSE發布的2020年遠景規劃中，MBSE成為系統工程未來發展的重要方向，如圖2所示。根據規劃，MBSE主要經過三個階段，2010實現MBSE的標準化，2010-2020是MBSE理論體系走向成熟化階段，在系統的架構模型中集成分析、仿真、可視化，并定義出完善的MBSE理論體系，到2025年，在各個領域應用MBSE方法。
圖2 INCOSE發布的MBSE遠景規劃
為了支持MBSE，國際系統工程學會（INCOSE）和對象管理組織（OMG）提出了一種新的系統建模語言（Systems Modeling Language，SysML）。
MBSE是系統工程發展的大趨勢。國際系統工程學會綜合最近20年來各方面提出的基于模型的技術，提出了MBSE的概念及框架，并加以推廣應用。INCOSE在2007年發布的《系統工程2020年愿景》指出：從很多方面看，系統工程的未來可以說是“基于模型的”，該《愿景》也規劃了MBSE未來20年的發展路線圖。MBSE不是建模仿真，MBSE從工程系統初期就開始進行并一直持續到后續階段，是工程系統全生命周期的工作。
展開 MBSE是什么？有什么用？怎么學習？
MBSE技術從理論到實踐，逐漸在一些企業得到應用，在國內掀起了一股熱潮。究竟MBSE是什么，如何學習和應用，本文做了一個入門的簡單介紹。在文章最后，列出了作者學習MBSE技術中接觸到的一些參考資料，推薦給讀者，希望對大家學習MBSE技術有用。
目錄
1.MBSE是什么？
2.MBSE有什么用？
3.MBSE的方法有哪些？
4.MBSE怎么學習?
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1.MBSE是什么？
“MBSE”是“基于模型的系統工程”的英文“Model-Based Systems Engineering”的首字母縮寫。從字面意思能看出MBSE這個概念有三個核心的概念“系統”、“系統工程”、“基于模型”。我們從“國際系統工程協會”（INCOSE）的出版物“系統工程手冊”中摘錄上面三個概念的定義如下：
“系統”（System）：系統是相互作用的多個部分組成的為完成特定目的的一個整體。從這個基本概念看，這個世界上很多東西都可以稱為“系統”。但是工程技術人員的研究領域中，這個“系統”主要是指軟、硬件組成的產品、平臺等。這個“系統”也包括其中的流程、人員、信息、技術和設施等。至于純“人”的社會系統則不是這個技術研究的范圍。
“系統工程”（SE，Systems Engineering）：系統工程是一種使系統能夠成功實現的跨學科的方法和手段。“系統工程”工作包括：在“系統”開發周期的早期階段定義客戶需求及功能，并文檔化。然后進行設計綜合和系統確認。同時考慮整個系統各方面的問題，包括系統運行、成本、進度、性能、培訓、支持、試驗、制造和銷毀等。
展開 【智能化】我也嘗試用chatgpt寫了篇MBSE綜述
翻譯后的中文資料
1.MBSE:有效嵌入式軟件開發的基于模型的系統工程
摘要
基于模型的系統工程(MBSE)是一種復雜的軟件開發方法，它支持使用復雜而強大的建模技術來管理復雜系統的設計。它以產品開發專業人員的知識、能力和經驗為基礎，幫助他們理解系統如何工作以及如何改進系統。本文討論了MBSE的優點和好處，以及它是如何應用于嵌入式軟件開發的。
介紹
在現代工業中，生產和產品開發中存在許多復雜的問題，需要復雜的解決方案。這導致了對高級軟件開發方法日益增長的需求，以解決這種復雜性。最有效和最流行的軟件開發方法之一是基于模型的系統工程(MBSE)，它提供了許多優于傳統設計方法的優點。
MBSE是一種軟件開發方法，通過考慮系統的不同組件、它們之間的交互以及任何更改的影響，設計用于管理嵌入式軟件開發的復雜性。這種方法通過提供所有組件及其交互的集成和詳細描述，幫助工程師理解整個系統的行為。
mbse的優點
1。提高質量:使用MBSE使工程師能夠在設計階段識別和修復錯誤，然后在最終產品中出現。這允許更好的質量控制和更短的開發周期。
2. 提高生產力:使用MBSE可以確保跨團隊共享知識和數據，并有效地組織信息。這將導致更高的生產力和更快的響應時間。
3.提高效率:通過允許重用現有模型和組件，MBSE有助于加快開發過程并使其更高效。這降低了成本，并確保項目在規定的時間內完成。
4所示。改進的協作:MBSE的使用在涉眾和開發人員之間提供了集成的和更高級別的交流。這增加了合作，使他們能夠更有效地一起工作。
mbse的應用
MBSE已用于嵌入式軟件開發的各個領域，如航空航天和國防、汽車、能源、電信和醫療系統。
展開 什么是基于模型的系統工程（MBSE）？附資料
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?？蛻粼谀軌蛟跀U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。
展開 讀懂系統工程 MBSE
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。
展開 
基于模型的系統工程（MBSE）的發展史以及典型應用分析
（圖 1 INCOSE規劃 MBSE的發展愿景與路徑）
與基于模型的設計和計算機輔助設計的概念不同，MBSE并不專注于解決特定學科的設計問題。MBSE強調面向系統工程過程的建模，建模并形成系統需求、系統分析、系統設計、系統驗證和其他過程中所涉及的分析元素的有機聯系，以再現系統演示和設計思想，并在整個生命周期中保持系統信息的一致性和可追溯性?？傊?，多媒體設計和計算機輔助設計是面向設計的，而MBSE是面向系統工程的。就MBSE概念的內涵而言，“基于模型”是一種手段，屬于媒體的范疇，“系統工程”是商業的范疇。因此，MBSE不是一個可以立即使用的通用方法。在MBSE的具體應用過程中，建模理念應結合實際業務進行深入的定制設計。通過清晰的系統工程業務流程的指導，以模型為工作介質，合理組織系統工程工作流，并通過模型輸出表達系統工程各工作節點的結果和結論，最終實現建模方法的實施。
MBSE典型應用分析
2010年，OMG對美國各軍工企業的MBSE應用進行了調查，結果顯示，47.2%的企業將系統建模集成到業務流程中，24.1%的企業正在制定系統建模應用計劃，19.4%的企業正在考慮制定計劃，只有9.3%的企業根本沒有計劃。此外，66.3%的企業愿意參與系統建模語言的開發。德國's“工業4.0實施計劃”將“通過使用模型來控制系統復雜性”列為未來活動的八個重要領域之一。這些數據和信息表明，以美國和德國,為代表的工業強國充分重視MBSE，并在MBSE進行了廣泛的實際應用和不斷創新。一些外國案例已經在中國得到解釋和介紹論文。本文強調了典型MBSE應用的目的，并對國內外一些典型應用案例進行了分類和分析。
展開 [論文賞析]基于MBSE的衛星通信系統建模與仿真
03
讀者結論
從總共推薦的三篇論文中可以看出MBSE的一個脈絡：MBSE的框架是什么（也就是MBSE能解決什么問題），具體的應用領域以及具體的解決辦法（圍繞具體的建模語言SysML展開），相對較為完善的構成了一個工程化問題的解決思路。從這點上來講，具有一定的推廣意義和價值。
當然這里的MBSE是針對航天領域。對于具體的行業領域，我們還要具體問題具體分析，需要有具體深入的領域知識，清晰地利益相關方需求，才能更好地利用MBSE工具和方法為工作實踐提供更好地幫助和解決方案。
可以回味的兩篇公眾號推薦文章：
1.[論文賞析]面向復雜產品研制的MBSE 體系架構及其發展趨勢研究
2.[論文賞析]一種基于 MBSE 的小衛星測控分系統建模設計方法
參考文獻
本期論文下載：2021-QK-基于MBSE的衛星通信系統建模與仿真.pdf
文章來源MBSE知識庫與應用案例
展開 MBSE在航空航天行業的應用【西門子獨家資料】
用通俗一點語言解釋的話，MBSE就是開發一個產品、平臺的時候，把產品、平臺研發中涉及到的各個方面用“計算機數據模型”方式建立起來，形成一個統一的“系統模型”。
///02
MBSE有什么用？
Q:MBSE有什么用，也就是建立那個統一的計算機數據化的“系統模型”有啥用？
在沒有使用MBSE技術之前，“系統工程”工作成果就是一堆的“文檔”。這些文檔也是電子化的，只不過它們都是“非結構化”的數據，不能稱為“模型”數據。相比“基于文檔的系統工程”方法，MBSE方法具有很多優勢。
在INCOSE 的《系統工程手冊》中，總結了以下幾點MBSE的好處：
01改善了開發系統的利益相關者（客戶、項目管理人員、系統工程師、軟硬件工程師、測試人員和各專業工程學科的人員）之間的溝通。
02通過使系統模型能夠被從多個側面進行觀察，以及提供變更影響分析的能力， 提高了管理復雜系統的能力。
03通過提供可評估一致性、正確性和完善性的無歧義的且精確的系統模型，提升了產品質量。
04通過以更加標準化的方式捕獲信息并高效地利用模型驅動方法固有的內置抽象機制，增強知識捕獲及信息的復用。這會導致縮短開發周期和更低的維護成本，以改進設計。
05通過提供概念清晰且無歧義的表達，提升教授與學習系統工程基本原理的能力。學會了MBSE，就掌握了系統工程的方法。
展開 MBSE:基于模型的系統工程在航空發動機控制設計中的應用
在未來的研究中，將繼續在航空發動機控制設計或者其他子系統設計開發中探索和實踐 MBSE方法，制定統一的建模標準與模型管理規范，形成企業自主的MBSE流程和工程手冊。另外，嘗試將MBSE向航空發動機整機建模仿真推廣，從而實現系統級的仿真驗證和綜合優化，為早期的設計方案測試和驗證提供技術支持。
MBSE 通過構建以模型為中心的可追溯信息集成框架，利用模型的不斷迭代貫穿整個產品研發和后續生命周期全過程。然而現階段 MBSE在建模標準規范統一、建模方法的推廣和應用、上下游模型的數據傳遞、模型與仿真分析工具的集成等方面還有待進一步的提升和發展?？梢灶A見，隨著 MBSE工程成熟度的不斷提升和應用領域的不斷擴大和深入，MBSE將會形成一套體系完備的開發流程和標準，為復雜產品的正向設計提供強大的平臺支撐。
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