基于模型的系統(tǒng)工程的案例
什么是基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）？附資料
本電子書將重點(diǎn)闡述當(dāng)前行業(yè)大趨勢(shì)以及如何利用基于模型的系統(tǒng)工程 (MBSE) 數(shù)字線程加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。
憑借基于模型的系統(tǒng)工程成為真正的數(shù)字化企業(yè)
基于模型的系統(tǒng)工程是打造數(shù)字化企業(yè)的核心所在，能夠?qū)④浖O(shè)計(jì)、機(jī)械工程、電氣工程、多領(lǐng)域建模和仿真融合在一起。
借助基于模型的系統(tǒng)工程統(tǒng)籌技術(shù)項(xiàng)目規(guī)劃
通過(guò)從系統(tǒng)建模轉(zhuǎn)向綜合型 MBSE 數(shù)字線程，能夠?qū)崿F(xiàn)擴(kuò)大范圍的優(yōu)勢(shì)，從而：
在從設(shè)計(jì)到驗(yàn)證的整個(gè)過(guò)程中追蹤需求和架構(gòu)實(shí)施
在產(chǎn)品不斷成熟的過(guò)程中捕獲設(shè)計(jì)決策
整合復(fù)雜產(chǎn)品和供應(yīng)鏈接口
采用靈活而開(kāi)放的多工具解決方案
《使用基于模型的系統(tǒng)工程 (MBSE) 駕馭航空航天復(fù)雜性和集成問(wèn)題》
大多數(shù)航空航天和國(guó)防公司都有復(fù)雜性問(wèn)題，但他們也有集成問(wèn)題。
隨著公司數(shù)字足跡擴(kuò)大，軟件系統(tǒng)將由為執(zhí)行特定任務(wù)而購(gòu)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(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的聯(lián)系，加劇了工作孤島。雖然各種軟件碎片可能在服務(wù)于其預(yù)期的統(tǒng)一目的時(shí)很有效率，但由于缺乏與其他系統(tǒng)的集成能力，它們可能會(huì)更多地引發(fā)下游問(wèn)題，而不是解決問(wèn)題。
本執(zhí)行簡(jiǎn)報(bào)分解了成功實(shí)施 MBSE 的要素，它使工程團(tuán)隊(duì)能夠更加協(xié)同、敏捷、管理復(fù)雜性，并在預(yù)算內(nèi)交付安全、可靠的產(chǎn)品。
運(yùn)用基于模型的系統(tǒng)工程 (MBSE) 實(shí)現(xiàn)航空航天系統(tǒng)交互性的可視化
速度和敏捷性方面的要求使得傳統(tǒng)串行開(kāi)發(fā)方法無(wú)法在如今這樣充滿競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境中持續(xù)發(fā)展。相反，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)必須并行開(kāi)發(fā)不同項(xiàng)目，往往需要處理之前開(kāi)發(fā)過(guò)程中很晚才發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。
使用相互并不聯(lián)通的系統(tǒng)就需要猜測(cè)每個(gè)團(tuán)隊(duì)與其他團(tuán)隊(duì)的交互方式。這種策略為驗(yàn)證和認(rèn)證帶來(lái)災(zāi)難性的后果。借助基于模型的系統(tǒng)工程輕松統(tǒng)籌技術(shù)項(xiàng)目，所有系統(tǒng)的交互性都能得以可視化和理解。
展開(kāi) 基于模型的系統(tǒng)工程（免費(fèi)領(lǐng)PDF、白皮書、視頻）
最近幾年，系統(tǒng)工程的概念越來(lái)越火熱。其中MBSE是目前最受大家推崇的，也可以說(shuō)是最時(shí)髦的。
國(guó)外把基于MBSE視為系統(tǒng)工程的“革命”、“系統(tǒng)工程的未來(lái)”、“系統(tǒng)工程的轉(zhuǎn)型”等。國(guó)內(nèi)的很多大型組織也已經(jīng)在開(kāi)展了相關(guān)研究和應(yīng)用了。其中，包括大飛機(jī)和汽車等復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
MBSE下，工程研制工作由過(guò)去的“80%勞動(dòng)、20%創(chuàng)造”轉(zhuǎn)變?yōu)椤?0%勞動(dòng)、80%創(chuàng)造”。
本次我們整理了《基于模型的系統(tǒng)工程》的三個(gè)PDF、視頻、音頻，以饗讀者。
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PDF：借助基于模型的系統(tǒng)工程實(shí)現(xiàn)虛擬飛機(jī)集成
飛機(jī)在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了飛躍式發(fā)展，而飛機(jī)開(kāi)發(fā)流程大體上也與之同步。但是，新設(shè)計(jì)導(dǎo)致開(kāi)發(fā)流程的復(fù)雜性不斷增加，令工程師和原始設(shè)備制造商們深感困惑：如何在處理好外部壓力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)新設(shè)計(jì)呢？和汽車工業(yè)一樣，航空航天工業(yè)也面臨著來(lái)自四面八方的壓力，如監(jiān)管當(dāng)局不斷提高的環(huán)保要求，乘客不斷增加的連接性需求，以及科技公司集成未來(lái)飛機(jī)軟件的競(jìng)爭(zhēng)勢(shì)頭。更糟糕的是，所有這些問(wèn)題彼此交錯(cuò)、互為關(guān)聯(lián)，孤島式方法已然不再行之有效。
對(duì)于大部分創(chuàng)新型企業(yè)而言，這并非一件壞事，而是其充分發(fā)揮復(fù)雜性的潛能并以更快的速度交付未來(lái)飛機(jī)的大好機(jī)遇。但這意味著他們需要基于模型的系統(tǒng)工程方法、恰如其分的規(guī)劃和完整的數(shù)字化雙胞胎，以處理來(lái)自模型、虛擬測(cè)試結(jié)果和供應(yīng)商的海量數(shù)據(jù)。要實(shí)現(xiàn)飛機(jī)最優(yōu)化，單純對(duì)系統(tǒng)的某個(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的全面優(yōu)化。這是航空業(yè)慣常所用之傳統(tǒng)的基于文檔的系統(tǒng)工程方法力所不能及的。
展開(kāi) 基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）技術(shù)研討會(huì)在神軟創(chuàng)新驗(yàn)證中心召開(kāi)
近日，由神軟與達(dá)索系統(tǒng)聯(lián)合舉辦的面向航天行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)系列研討會(huì)活動(dòng)首次會(huì)議——基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）技術(shù)研討會(huì)在神軟創(chuàng)新驗(yàn)證中心召開(kāi)，為新理念、新動(dòng)能，引領(lǐng)航天數(shù)字化轉(zhuǎn)型的行業(yè)前沿系列技術(shù)研討活動(dòng)拉開(kāi)帷幕。
本次研討會(huì)邀請(qǐng)到來(lái)自航天科技集團(tuán)公司和各院所領(lǐng)導(dǎo)以及領(lǐng)域技術(shù)專家等150余人參加。會(huì)議在北京神軟創(chuàng)新體驗(yàn)中心設(shè)立主會(huì)場(chǎng)，在上海、西安、成都設(shè)有視頻分會(huì)場(chǎng)。
為了使得我國(guó)航天等領(lǐng)域用戶更好地了解基于模型的系統(tǒng)工程解決方案，跟蹤技術(shù)最新發(fā)展,共同探討其在航天等領(lǐng)域的應(yīng)用，會(huì)議邀請(qǐng)了達(dá)索系統(tǒng)航天行業(yè)技術(shù)總監(jiān)李和良博士，分享了航天行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型策略與方向，以及達(dá)索系統(tǒng)
3DEXPERIENCE平臺(tái)支持航天企業(yè)轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)基于模型企業(yè)所需的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)。同時(shí)研討會(huì)上還基于MBSE解決方案和國(guó)內(nèi)外企業(yè)推行MBSE的案例，介紹了企業(yè)部署落地基于模型的系統(tǒng)工程的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。
交流環(huán)節(jié)，與會(huì)專家就MBSE技術(shù)如何應(yīng)用在國(guó)內(nèi)航天建設(shè)、在推進(jìn)MBSE的項(xiàng)目中軟件供應(yīng)商和企業(yè)如何進(jìn)行分工合作、如何與企業(yè)已有的管理系統(tǒng)之間集成等問(wèn)題進(jìn)行了熱烈的討論。
會(huì)后，各方來(lái)賓到神軟創(chuàng)新驗(yàn)證中心進(jìn)行了參觀體驗(yàn)，基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）技術(shù)研討會(huì)圓滿結(jié)束。與會(huì)專家一致希望后續(xù)能夠有更多更為深入的交流活動(dòng)，推動(dòng)MBSE在航天等領(lǐng)域探索性驗(yàn)證應(yīng)用，為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)做出貢獻(xiàn)。
展開(kāi) 基于模型的系統(tǒng)工程MBSE探索和實(shí)踐
·子系統(tǒng)間不一致的信息和接口。
·工程師很難從自上而下的系統(tǒng)視角理解產(chǎn)品。
·文件準(zhǔn)備對(duì)每個(gè)人來(lái)說(shuō)都是耗時(shí)的任務(wù)。
2.基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)的價(jià)值與目標(biāo)
國(guó)內(nèi)公司面臨卡脖子問(wèn)題,如何發(fā)揮MBSE的價(jià)值。基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)是模型的正式應(yīng)用，以支持系統(tǒng)要求、設(shè)計(jì)、分析、核查和驗(yàn)證活動(dòng)，這些活動(dòng)始于概念設(shè)計(jì)階段，并貫穿整個(gè)開(kāi)發(fā)和生命周期的后期階段。
—INCOSE SE Vision 2020( INCOSE-TP-2004-004-02，2007年9月)
(1)基于模型的系統(tǒng)工程視野
通過(guò)提高和顯著降低可行性研究、權(quán)衡分析和影響分析的成本來(lái)避免災(zāi)難性錯(cuò)誤。模型所捕獲的關(guān)于系統(tǒng)的整個(gè)規(guī)范集是一個(gè)科學(xué)和工程信息的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。而不是分散在一組不可搜索、不可導(dǎo)航的文檔中，需要專門的人員來(lái)管理。
(2)MBSE價(jià)值觀
·有助于理解問(wèn)題。
·開(kāi)發(fā)基于標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)改進(jìn)。
·交付一致和完整的系統(tǒng)規(guī)范。
·有助于權(quán)衡不同的配置變量。
·驗(yàn)證系統(tǒng)需求。
(3)目標(biāo)
·管理復(fù)雜性：理解可行性。
·工程工件的生成：文件生成；需求驗(yàn)證；產(chǎn)品變型配置生成。
·持續(xù)集成：早期需求和接口驗(yàn)證；可追溯性和影響分析。
·提高質(zhì)量和生產(chǎn)率。
(4)互聯(lián)的信息網(wǎng)絡(luò)
(5)MBSE轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)因素
·打破隔絕結(jié)構(gòu)。
·再利用和資本化。
·進(jìn)行早期驗(yàn)證。
·MBSE是系統(tǒng)工程。它形式化了系統(tǒng)工程的一部分；它不會(huì)取代它。
·MBSE有助于加強(qiáng)溝通、管理復(fù)雜性和提高產(chǎn)品質(zhì)量。
·系統(tǒng)模型對(duì)于項(xiàng)目中的各種規(guī)程模型起著集成的作用。
·有效的模型組織豐富的技術(shù)信息，揭示不一致性，支持分析和驗(yàn)證，支持所需文檔的自動(dòng)生成，并保護(hù)技術(shù)投資。
展開(kāi) 
MBSE:基于模型的系統(tǒng)工程在航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
導(dǎo)讀：基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）采用模型的表達(dá)方法描述系統(tǒng)的整個(gè)生命周期過(guò)程中需求、設(shè)計(jì)等活動(dòng)，以其無(wú)歧義、模塊化等優(yōu)點(diǎn)迅速覆蓋了航空航天、船舶等相關(guān)工程領(lǐng)域。本文總結(jié)了 MBSE的方法論、建模語(yǔ)言和建模工具，通過(guò)不同角度對(duì)不同方法、工具進(jìn)行對(duì)比，為尋找適合航空發(fā)動(dòng)機(jī)功能建模的解決方案進(jìn)行了初步探索。
作者：郭宇 臧睿 周璐莎 王佳川 葉祖趙 | 來(lái)源：科技導(dǎo)報(bào)
在系統(tǒng)工程初期階段，系統(tǒng)產(chǎn)生的信息均以文檔形式描述和記錄。但是隨著系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜程度的不斷提高，基于文檔的系統(tǒng)工程面臨的困難越來(lái)越突出，如信息表示不準(zhǔn)確造成歧義、難以從海量文檔中查找所需信息、無(wú)法與其他工程領(lǐng)域的設(shè)計(jì)相銜接（如軟件、機(jī)械、電子等）。于是基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）應(yīng)運(yùn)而生，這也是未來(lái)系統(tǒng)工程發(fā)展的必然趨勢(shì)。
基于模型的系統(tǒng)工程
MBSE基本概念
國(guó)際系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)（International Council of Systems Engineering，INCOSE）在 2007 年提出了基于模型的系統(tǒng)工程，它是系統(tǒng)工程領(lǐng)域發(fā)展的一種基于模型表達(dá)的方法。一方面，MBSE 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)建模語(yǔ)言構(gòu)建需求模型、功能模型、架構(gòu)模型，實(shí)現(xiàn)需求、功能到物理架構(gòu)的分解和分配；另一方面，MBSE通過(guò)模型執(zhí)行實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)需求和功能邏輯的確認(rèn)和驗(yàn)證，并驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測(cè)試、綜合、驗(yàn)證和確認(rèn)環(huán)節(jié)。
展開(kāi) 借助基于模型的系統(tǒng)工程 (MBSE) 應(yīng)對(duì)如今的汽車行業(yè)和可持續(xù)發(fā)展難題
基于模型的集成式系統(tǒng)工程方法恰好可以發(fā)揮用武之地，助力您的團(tuán)隊(duì)開(kāi)始集成并保持集成。
這樣一來(lái)，就可以每次都在正確的時(shí)機(jī)交付正確的車輛。
詳細(xì)了解軟件和系統(tǒng)工程，推動(dòng)改變汽車駕駛的變革。
借助西門子基于模型的系統(tǒng)工程 (MBSE) 應(yīng)對(duì)汽車開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性問(wèn)題
在本電子書中，CIMdata 探討了汽車行業(yè)普遍面臨的諸多挑戰(zhàn)，因?yàn)檐浖缃褚殉蔀槠囍凶铌P(guān)鍵的一個(gè)方面。這導(dǎo)致客戶和政府機(jī)構(gòu)提出了越來(lái)越多的要求。最終，這便導(dǎo)致汽車的復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了汽車制造商先前所開(kāi)發(fā)的汽車。汽車制造商該如何應(yīng)對(duì)呢？他們?nèi)绾谓鉀Q這些難題，并搶在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手之前解決呢？基于模型的集成式系統(tǒng)工程 (MBSE) 方法能夠幫助打造這樣的車輛。
推動(dòng)汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，滿足并超越政府法規(guī)要求
隨著消費(fèi)者對(duì)于更加清潔、更加環(huán)保的車輛需求的不斷增加，各個(gè)國(guó)家和地區(qū)政府機(jī)構(gòu)紛紛頒布各項(xiàng)法律法規(guī)，以推動(dòng)汽車行業(yè)的進(jìn)一步可持續(xù)發(fā)展。實(shí)際上，已經(jīng)有 13 個(gè)國(guó)家和 31 個(gè)地區(qū)政府機(jī)構(gòu)宣布實(shí)施逐步禁止內(nèi)燃機(jī)車輛銷售的計(jì)劃。從挪威到法國(guó)、英國(guó)等國(guó)家正在推進(jìn)相應(yīng)計(jì)劃，旨在于未來(lái) 10-20 年內(nèi)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。汽車制造商目前面臨著嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)，即如何應(yīng)對(duì)這樣大規(guī)模的行業(yè)變革。鑒于其中涉及的復(fù)雜程度較高，基于模型的系統(tǒng)工程 (MBSE) 方法恰好可以助您一臂之力。
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展開(kāi) MBSE產(chǎn)品模型架構(gòu)應(yīng)用：基于模型的系統(tǒng)工程 (MBSE) 在汽車傳動(dòng)系統(tǒng)子系統(tǒng)架構(gòu)中的應(yīng)用
Presented By: Robert Kraus, George Papaioannou and Arun Sivan
簡(jiǎn)介與概要
當(dāng)前狀態(tài)：當(dāng)今的汽車傳動(dòng)系統(tǒng)工程過(guò)程是“基于文檔的”
● 復(fù)雜的系統(tǒng)需求和規(guī)范通過(guò)大量電子數(shù)據(jù)進(jìn)行溝通
● 經(jīng)常導(dǎo)致要求不完整或相互沖突
● 低效、冗余、容易出錯(cuò)
● 運(yùn)行變更會(huì)引入潛在問(wèn)題
摘要：
● 獲得并解構(gòu)現(xiàn)有的傳動(dòng)系統(tǒng)方法和選型工具
● 確定了在傳動(dòng)系統(tǒng)工程中改進(jìn)需求可追溯性的需求
● 使用SysML創(chuàng)建詳細(xì)的傳動(dòng)系統(tǒng)模型來(lái)應(yīng)用MBSE的概念
● 為選型計(jì)算添加了參數(shù)約束
● 交付功能MBSE模型作為概念證明
傳動(dòng)系統(tǒng)定義和概念
架構(gòu)：
● 傳動(dòng)系統(tǒng)系統(tǒng)將動(dòng)力系統(tǒng)輸出連接到驅(qū)動(dòng)輪
● 主要功能是將驅(qū)動(dòng)扭矩從動(dòng)力系統(tǒng)傳遞到地面（車輪）
● 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)子類型，例如 FWD、RWD、AWD 在 SysML 中被視為泛化
組件：
● 驅(qū)動(dòng)軸/半軸 - 將扭矩傳遞到前/后或左/右
● 車軸 - 將驅(qū)動(dòng)軸扭矩倍增并引導(dǎo)至車輪
● 附件 - 分動(dòng)箱、PTU、斷開(kāi)裝置、U 形接頭、CV 接頭、撓性耦合器
選型：
● 每個(gè)組件、系統(tǒng)和子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化是主要目標(biāo)
● 選型工具將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所有車輛變化的扭矩輸出，并使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方程和一些校正因子。
系統(tǒng)工程概念
V 模型：
○ 頂層需求被分解為子系統(tǒng)和組件級(jí)別，每個(gè)級(jí)別都有一個(gè)特定的驗(yàn)證計(jì)劃，從 V 的左側(cè)向下流動(dòng)并在右側(cè)返回。
展開(kāi) 淺談基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）技術(shù)
MBSE
概念?
國(guó)際系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)（INCOSE）在《系統(tǒng)工程2020年愿景》中，給出MBSE技術(shù)的定義：基于模型的系統(tǒng)工程是對(duì)系統(tǒng)工程活動(dòng)中建模方法應(yīng)用的正式認(rèn)同，以使建模方法支持系統(tǒng)要求、設(shè)計(jì)、分析、驗(yàn)證和確認(rèn)等活動(dòng)，這些活動(dòng)從概念性設(shè)計(jì)階段開(kāi)始，持續(xù)貫穿到設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)以及后來(lái)的所有的生命周期階段。
基本系統(tǒng)工程專注于功能邏輯模型，專業(yè)領(lǐng)域關(guān)注的是性能模型，設(shè)計(jì)和制造專注于幾何模型，MBSE的關(guān)鍵是把這幾個(gè)模型相互關(guān)聯(lián)，形成一套建模標(biāo)準(zhǔn)。
圖1 MBSE與各模型的關(guān)系
基于模型的系統(tǒng)工程MBSE（Model Based Systems Engineering）技術(shù)以其無(wú)歧義、便于進(jìn)行設(shè)計(jì)綜合、便于進(jìn)行數(shù)據(jù)更改和追溯等優(yōu)勢(shì)，成為國(guó)內(nèi)外復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究的熱點(diǎn)，也是解決系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)的有效手段。由于復(fù)雜系統(tǒng)更需要系統(tǒng)工程的應(yīng)用，所以航空、航天及汽車領(lǐng)域是目前系統(tǒng)工程發(fā)展的主要戰(zhàn)場(chǎng)。
飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)包括燃油系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、二動(dòng)力系統(tǒng)等，是典型的復(fù)雜系統(tǒng)。隨著系統(tǒng)復(fù)雜度與綜合化程度的提高，飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程呈現(xiàn)出需求多樣化、功能交互高度復(fù)雜、各領(lǐng)域物理系統(tǒng)交聯(lián)耦合強(qiáng)、系統(tǒng)綜合化程度高等特點(diǎn)，開(kāi)展飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)已成為飛機(jī)設(shè)計(jì)亟需解決的問(wèn)題。美國(guó)空軍從20世紀(jì)80年代開(kāi)始實(shí)施了一系列機(jī)電綜合研究計(jì)劃，這些研究計(jì)劃不僅在時(shí)間上具有連續(xù)性，在研究?jī)?nèi)容上也具備繼承性，如圖2所示。
展開(kāi) MBSE--基于模型的系統(tǒng)工程
會(huì)議主題：
基于模型的系統(tǒng)工程
會(huì)議時(shí)間：
2022/03/31，14:00-15:00
關(guān)鍵詞：
MBSE，數(shù)字化企業(yè)
活動(dòng)摘要：
深度分享DS系統(tǒng)在MBSE實(shí)踐中提煉的實(shí)踐和案例，詳細(xì)介紹和展示MBSE的內(nèi)涵暨外延，為企業(yè)在數(shù)字化演進(jìn)過(guò)程中提供牢靠和可被行業(yè)檢驗(yàn)的洞見(jiàn)。
主講人簡(jiǎn)介：
李衛(wèi)鋒，達(dá)索CATIA系統(tǒng)工程高級(jí)經(jīng)理。
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基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）的發(fā)展史以及典型應(yīng)用分析
MBSE發(fā)展史
20世紀(jì)中后期，許多學(xué)者對(duì)完美系統(tǒng)模型理論進(jìn)行了深入研究，發(fā)展了各種系統(tǒng)建模思想和理論。代表性的系統(tǒng)模型理論有的建模理論、克里爾和林的一般系統(tǒng)方法論、的物理化學(xué)設(shè)計(jì)理論等。在過(guò)去的幾十年中，學(xué)者們?cè)?em>模型理論的研究方面取得了顯著的成就，形成了許多基于模型的方法來(lái)描述、分析和設(shè)計(jì)系統(tǒng)。在實(shí)踐中，一些基于數(shù)理邏輯的圖形化建模方法，更直觀、更容易理解、更容易溝通，已經(jīng)逐漸應(yīng)用到軟件工程和系統(tǒng)工程中。
1993年，美國(guó),學(xué)者Wymore提出了通過(guò)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)表達(dá)式抽象表達(dá)系統(tǒng)工程過(guò)程中各種狀態(tài)和元素的方法，并通過(guò)數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)建立了系統(tǒng)工程中各種狀態(tài)元素之間的聯(lián)系。這是面向系統(tǒng)工程的建模描述方法的雛形。1997年，對(duì)象管理集團(tuán)(OMG)發(fā)布了統(tǒng)一建模語(yǔ)言(UML)，用于對(duì)軟件工程過(guò)程進(jìn)行建模，以提高軟件開(kāi)發(fā)效率和降低開(kāi)發(fā)成本。UML在軟件工程中的成功促進(jìn)了系統(tǒng)工程界對(duì)建模方法的認(rèn)識(shí)，即使用可視化的可執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言來(lái)提高系統(tǒng)工程過(guò)程的效率。
2007年，國(guó)際系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)(INCOSE)在《基于模型的系統(tǒng)工程》中提出了MBSE的定義:“將形式化和標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用于系統(tǒng)需求、設(shè)計(jì)、分析、驗(yàn)證和驗(yàn)證活動(dòng)的建模行為，從系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)階段開(kāi)始，貫穿系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和隨后的生命周期。”INCOSE強(qiáng)調(diào)，MBSE是未來(lái)系統(tǒng)工程方法和技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，是系統(tǒng)工程領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。會(huì)上，MBSE首次提出了長(zhǎng)期計(jì)劃。計(jì)劃從2007年到2020年實(shí)現(xiàn)MBSE理論與實(shí)踐體系的逐步成熟，這標(biāo)志著MBSE將成為未來(lái)系統(tǒng)工程的一個(gè)重要發(fā)展方向。顯示了INCOSE到MBSE的計(jì)劃路徑如圖1。
（圖 1 INCOSE規(guī)劃 MBSE的發(fā)展愿景與路徑）
與基于模型的設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的概念不同，MBSE并不專注于解決特定學(xué)科的設(shè)計(jì)問(wèn)題。
展開(kāi) 基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）在水下航行器設(shè)計(jì)及陸地試驗(yàn)過(guò)程中的典型應(yīng)用
Background
應(yīng)用背景
基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）作為一種先進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論，可利用計(jì)算機(jī)模型和仿真技術(shù)來(lái)指導(dǎo)和優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程。在水下航行器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，MBSE可以發(fā)揮重要的作用，幫助設(shè)計(jì)師理解系統(tǒng)的行為、性能和相互關(guān)系，并優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
以下是基于模型的系統(tǒng)工程在水下航行器設(shè)計(jì)中的一般步驟：
定義需求：明確水下航行器的功能和性能需求。這些需求可能包括航行速度、潛水深度、載荷能力、能源消耗等。
建立系統(tǒng)模型：利用計(jì)算機(jī)軟件或仿真工具建立水下航行器的系統(tǒng)模型。模型可以包括船體結(jié)構(gòu)、推進(jìn)系統(tǒng)、導(dǎo)航和控制系統(tǒng)等各個(gè)組成部分。
驗(yàn)證和測(cè)試：基于模型設(shè)計(jì)的水下航行器原型進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試，驗(yàn)證系統(tǒng)模型的準(zhǔn)確性和可靠性。根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)整。
優(yōu)化和迭代：根據(jù)驗(yàn)證測(cè)試的結(jié)果，對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行優(yōu)化和迭代，進(jìn)一步改進(jìn)水下航行器的設(shè)計(jì)。這可能涉及到組件替換、參數(shù)調(diào)整或系統(tǒng)配置的更改等。
強(qiáng)化學(xué)習(xí)和自適應(yīng)控制：基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)可以結(jié)合強(qiáng)化學(xué)習(xí)和自適應(yīng)控制算法來(lái)改善水下航行器的控制性能。通過(guò)模型預(yù)測(cè)和反饋控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)航行器的自適應(yīng)調(diào)整和優(yōu)化，以適應(yīng)不同的水下環(huán)境和任務(wù)需求。
故障模擬和容錯(cuò)設(shè)計(jì)：系統(tǒng)模型可以用于故障模擬和容錯(cuò)設(shè)計(jì)，通過(guò)模擬不同故障場(chǎng)景，評(píng)估水下航行器在故障情況下的性能和安全性。基于模型的容錯(cuò)設(shè)計(jì)可以提高水下航行器的可靠性和穩(wěn)定性，并在故障發(fā)生時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧┍ＷC任務(wù)的完成。
展開(kāi) 
MBSE | 基于模型的系統(tǒng)工程系列之基礎(chǔ)篇
在全球產(chǎn)業(yè)界多年系統(tǒng)工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，在信息技術(shù)和企業(yè)信息化建設(shè)的賦能下
，基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）逐漸被公認(rèn)為，在軍用及民用在內(nèi)的所有產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，進(jìn)行復(fù)雜產(chǎn)品研制和生存周期保障的新型研發(fā)范式
。
在此背景下，我們希望通過(guò)一系列圍繞 MBSE 展開(kāi)的文章，從 MBSE 的基礎(chǔ)知識(shí)開(kāi)始、與讀者一起探討基于模型的系統(tǒng)工程過(guò)程的最佳實(shí)踐。同時(shí)，讀者也可以通過(guò)這些文章了解到怎樣使用 MathWorks 提供的工具開(kāi)展
系統(tǒng)工程活動(dòng)
。
本篇做為本系列文章的第一篇，主要和讀者一起回顧和梳理 MBSE 的基礎(chǔ)概念，為后續(xù)文章提供理論基礎(chǔ)。
◆ ◆ ◆◆
根據(jù)國(guó)際系統(tǒng)工程協(xié)會(huì)（INCOSE）在 2007 年發(fā)布的《SE 愿景 2020》中的定義，
MBSE 是建模方法在系統(tǒng)工程中的形式化應(yīng)用，用以支持在系統(tǒng)全生命周期內(nèi)開(kāi)展需求、設(shè)計(jì)、分析、驗(yàn)證和確認(rèn)相關(guān)的活動(dòng)
。從定義可以看到，MBSE 是基于文檔的傳統(tǒng)系統(tǒng)工程工作模式的演進(jìn)，力求以多視角的系統(tǒng)模型做為橋梁，將跨學(xué)科/領(lǐng)域的模型關(guān)聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科/領(lǐng)域的模型追溯，從而驅(qū)動(dòng)大型復(fù)雜系統(tǒng)生存周期內(nèi)各階段的工程活動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)以模型驅(qū)動(dòng)的方法來(lái)采集、捕獲和提煉數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)。
《INCOSE 系統(tǒng)工程手冊(cè)》、《NASA 系統(tǒng)工程手冊(cè)》、《FAA 系統(tǒng)工程手冊(cè)》以及《中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司系統(tǒng)工程手冊(cè)》中對(duì)系統(tǒng)工程實(shí)踐有完善的描述，如果需要深入了解系統(tǒng)工程相關(guān)概念和具體實(shí)踐，請(qǐng)參閱這些手冊(cè)。
MBSE 是采用模型驅(qū)動(dòng)的方式對(duì)系統(tǒng)工程的實(shí)踐，本文就從系統(tǒng)工程要做的幾個(gè)典型任務(wù)入手，介紹 MBSE 都做什么，幫助大家理解MBSE的內(nèi)涵，并進(jìn)一步開(kāi)展 MBSE 的實(shí)踐。
展開(kāi) 基于模型的系統(tǒng)工程在航電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的研究與仿真
結(jié)語(yǔ)
基于模型的系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法,使設(shè)計(jì)工作有章可循,依靠科學(xué)的方法,引導(dǎo)設(shè)計(jì)人員從系統(tǒng)需求出發(fā),逐步深入明確系統(tǒng)功能,經(jīng)過(guò)迭代測(cè)試,反過(guò)來(lái)完善系統(tǒng)需求,同時(shí)產(chǎn)生多類可視化模型,便于團(tuán)隊(duì)交流溝通,也為下游開(kāi)發(fā)提供依據(jù),系統(tǒng)整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中需求都可追溯,便于復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需求的變更管理,以及對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的控制,實(shí)現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)研發(fā)向需求研發(fā)的轉(zhuǎn)變。
通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的建模分析我們能夠得到以下成果：(1)通過(guò)仿真建模分析得到確認(rèn)的條目化需求;(2)得到了狀態(tài)機(jī)模型,通過(guò)模型的執(zhí)行,可以對(duì)需求進(jìn)行驗(yàn)證、測(cè)試,盡早暴露問(wèn)題,及時(shí)發(fā)現(xiàn)需求分析過(guò)程中的不足,迭代完善系統(tǒng)需求;(3)系統(tǒng)建模形成的接口控制文檔可以為后續(xù)POP和ICD設(shè)計(jì)提供依據(jù);(4)在當(dāng)前文件體系結(jié)構(gòu)下,加入系統(tǒng)建模分析過(guò)程,承接設(shè)計(jì)要求和技術(shù)方案,使方案論述更為完善。
（以上文章來(lái)源于《數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用》，作者：王揚(yáng)，航空工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院）
展開(kāi) 從面向?qū)ο笠暯钦J(rèn)識(shí)基于模型的系統(tǒng)工程
摘要 軟件工程經(jīng)歷了從面向過(guò)程（Process-Oriented）到面向?qū)ο螅∣bject-Oriented）的轉(zhuǎn)變，實(shí)踐證明了這種轉(zhuǎn)變的成功。相對(duì)軟件工程更為一般化的系統(tǒng)工程，也遇到了系統(tǒng)日益復(fù)雜的問(wèn)題。基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE，Model-Based Systems Engineering）是對(duì)建模（活動(dòng)）的形式化應(yīng)用（formalized applicationof modeling），以便支持系統(tǒng)要求、設(shè)計(jì)、分析、驗(yàn)證和確認(rèn)等活動(dòng)，這些活動(dòng)從概念設(shè)計(jì)階段開(kāi)始，持續(xù)貫穿到設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)以及后來(lái)的所有壽命周期階段。MBSE采用從統(tǒng)一建模語(yǔ)言（UML，Unified Modeling Language）發(fā)展而來(lái)的系統(tǒng)建模語(yǔ)言（Systems Modeling Language，SysML）來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)模型，其本質(zhì)是面向?qū)ο蟮?em>系統(tǒng)工程（Object-Oriented Systems Engineering，OOSE），也將獲得類似面向?qū)ο蟮能浖?em>工程（Object-Oriented Software Engineering，OOSWE）的優(yōu)勢(shì)，而且MBSE的工作流程，應(yīng)以面向?qū)ο鬄橹笇?dǎo)原則來(lái)探索和實(shí)踐。
關(guān)鍵字 面向?qū)ο螅?em>基于模型的系統(tǒng)工程；系統(tǒng)建模語(yǔ)言；面向?qū)ο蟮?em>系統(tǒng)工程
軟件工程中存在面向過(guò)程和面向?qū)ο髢煞N思路。我們又知道，軟件工程是系統(tǒng)工程的特例，SysML又源自于UML，系統(tǒng)工程是否也存在面向過(guò)程和面向?qū)ο笾帜兀繌膫鹘y(tǒng)的系統(tǒng)工程（TraditionalSystems Engineering，TSE）發(fā)展到基于SysML的MBSE，是否也是系統(tǒng)工程思路的重大轉(zhuǎn)變——從面向過(guò)程到面向?qū)ο螅縈BSE又能否借鑒面向?qū)ο髱?lái)的優(yōu)勢(shì)去處理日益復(fù)雜的工程系統(tǒng)？本文作一簡(jiǎn)要論述。
展開(kāi) 跟著NASA學(xué)習(xí)MBSE：關(guān)于系統(tǒng)模型和SysML建模語(yǔ)言
【簡(jiǎn)介】
本材料源自Daniel L Dvorak在NASA內(nèi)部的培訓(xùn)材料《以模型為核心的工程, Part 1:基于模型的系統(tǒng)工程》，涉及什么是基于模型的系統(tǒng)工程、MBSE關(guān)注的系統(tǒng)工程問(wèn)題、系統(tǒng)模型的作用及如何形成與專業(yè)領(lǐng)域模型的關(guān)聯(lián)、MBSE案例、與傳統(tǒng)系統(tǒng)工程的比較、管理問(wèn)題等內(nèi)容。
連載1
《跟著NASA學(xué)習(xí)MBSE（PART1）：什么是基于模型的系統(tǒng)工程
》
中給出了什么是基于模型的系統(tǒng)工程以及傳統(tǒng)系統(tǒng)工程中存在的問(wèn)題。
這里給出培訓(xùn)材料的第
三
和第四部
分，涉及系統(tǒng)模型
的定義和SysML
概覽
。
【關(guān)于系統(tǒng)模型】
【關(guān)于SysML】
【小結(jié)】
1. 關(guān)于系統(tǒng)模型的再闡釋
系統(tǒng)模型是彼此交互的按照特定方式組織的模型元素的集合，用以代表系統(tǒng)如下各方面的關(guān)鍵特征：
結(jié)構(gòu)
行為
需求
參數(shù)
2. 關(guān)于SysML
不會(huì)取代也不能取代其它工程專業(yè)建模的投資;
不是方法論也不是工具；
SysML
作為建模語(yǔ)言，不依賴特定的方法論和特定的工具；
SysML
被用來(lái)支撐MBSE, 但MBSE未必一定需要 SysML才能完成
3.
展開(kāi) 