MBSE發展
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-06-02
MBSE發展的實例教程
目前，MBSE方法已廣泛應用于國外航空、航天、航運等領域，也是中國研究和實踐的熱點課題。
MBSE發展史
20世紀中后期，許多學者對完美系統模型理論進行了深入研究，發展了各種系統建模思想和理論。代表性的系統模型理論有的建模理論、克里爾和林的一般系統方法論、的物理化學設計理論等。在過去的幾十年中，學者們在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描述、分析和設計系統。在實踐中，一些基于數理邏輯的圖形化建模方法，更直觀、更容易理解、更容易溝通，已經逐漸應用到軟件工程和系統工程中。
1993年，美國,學者Wymore提出了通過嚴格的數學表達式抽象表達系統工程過程中各種狀態和元素的方法，并通過數學模型系統建立了系統工程中各種狀態元素之間的聯系。這是面向系統工程的建模描述方法的雛形。1997年，對象管理集團(OMG)發布了統一建模語言(UML)，用于對軟件工程過程進行建模，以提高軟件開發效率和降低開發成本。UML在軟件工程中的成功促進了系統工程界對建模方法的認識，即使用可視化的可執行標準建模語言來提高系統工程過程的效率。
2007年，國際系統工程學會(INCOSE)在《基于模型的系統工程》中提出了MBSE的定義:“將形式化和標準化應用于系統需求、設計、分析、驗證和驗證活動的建模行為，從系統的概念設計階段開始，貫穿系統開發和隨后的生命周期。”INCOSE強調，MBSE是未來系統工程方法和技術的發展趨勢，是系統工程領域的一場革命。會上，MBSE首次提出了長期計劃。計劃從2007年到2020年實現MBSE理論與實踐體系的逐步成熟，這標志著MBSE將成為未來系統工程的一個重要發展方向。顯示了INCOSE到MBSE的計劃路徑如圖1。
展開 MBSE系統建模語言SysML 2.0發展動態
中國航空綜合技術研究所 郭泰、江雨航
2021年5月，Sanford Friedenthal發表演示《SysML v2語言圖形符號介紹》（Introductionto the sysmlv2 language graphical notation），該演示文稿簡述了基于模型的系統工程建模語言SysML v2.0語言的改進，介紹了SysMLv2.0的功能和基本元素改進情況，使用了擬在規范中提出的圖形建模符號，旨在使用圖形語法補充文本語法。SysML v2.0已發布過程稿，正式版尚未發布。
SysMLv2.0功能域劃分為：包&元素名稱、定義元素、使用元素、部件分解、部件內部關系、可變性、行為、行為流、狀態、時序、個體、時間間隔&快照、公式&計算、量化&單位、約束、需求、分析用例、驗證用例、依賴&分配關系、注釋、元素篩選、視圖&視點、語言擴展。具體如圖1所示。
展開 對于汽車行業而言，滿足如今日益增長的可持續發展和互聯互通需求至關重要。
客戶和政府機構都要求汽車更加清潔、更加環保。同時，這些客戶還要求汽車更加智能、互聯性更強。
要在如此復雜的行業中蓬勃發展，汽車制造商必須轉變既有觀念并改變多年來使用的方法，才能打造出滿足如今需求的車輛。
基于模型的集成式系統工程方法恰好可以發揮用武之地，助力您的團隊開始集成并保持集成。
這樣一來，就可以每次都在正確的時機交付正確的車輛。
詳細了解軟件和系統工程，推動改變汽車駕駛的變革。
借助西門子基于模型的系統工程 (MBSE) 應對汽車開發的復雜性問題
在本電子書中，CIMdata 探討了汽車行業普遍面臨的諸多挑戰，因為軟件如今已成為汽車中最關鍵的一個方面。這導致客戶和政府機構提出了越來越多的要求。最終，這便導致汽車的復雜性遠遠超過了汽車制造商先前所開發的汽車。汽車制造商該如何應對呢？他們如何解決這些難題，并搶在競爭對手之前解決呢？基于模型的集成式系統工程 (MBSE) 方法能夠幫助打造這樣的車輛。
推動汽車行業的可持續發展，滿足并超越政府法規要求
隨著消費者對于更加清潔、更加環保的車輛需求的不斷增加，各個國家和地區政府機構紛紛頒布各項法律法規，以推動汽車行業的進一步可持續發展。實際上，已經有 13 個國家和 31 個地區政府機構宣布實施逐步禁止內燃機車輛銷售的計劃。從挪威到法國、英國等國家正在推進相應計劃，旨在于未來 10-20 年內實現這一目標。汽車制造商目前面臨著嚴峻的現實，即如何應對這樣大規模的行業變革。
展開 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 當然，如果業務人員去擴展其他領域（例如建模語言）的知識，對業務人員也是有幫助作用的，但是一味地去強調語言，而忽視業務方面知識的了解和提升是我們進行MBSE過程的一個誤區。
當然我們如果了解一下這些語言的發展和演變，對我們了解MBSE的發展過程還是有一定的好處的，那么我們首先需要了解的就是，目前所有主流的系統建模工具都支持系統建模語言，或者可以理解成這些主流工具都是用SysML語言寫出來的。因此，我們在選擇系統建模（MBSE）工具的時候，就無需糾結哪些工具是否支持SysML語言了，我們要做的只是應該基于本企業的歷史和現狀，來選擇適合本企業的工具就足夠了。
對于語言來說，最早的系統建模語言是UML語言。UML為“軟件”系統建立可視化模型，為“軟件”系統建立構件，為“軟件”系統建立文檔。國際系統工程學會（INCOSE）和對象管理組織（OMG）在對UML2.0的子集進行重用和擴展的基礎上，提出一種新的SysML系統建模語言（Systems Modeling Language），SysML語言2006年被采納，2012年發布規范。
SysML 1.0以UML建模語言為基礎，但是SysML 1.0也有一些局限，尤其是在UML語言以“軟件”為主的應用范圍和架構方面。即使更新的SysML 1.6也有同樣類似的問題。因此，SysML 2.0版本于2019年11月結束了征求建議階段，開發工作已經正式提上日程，根據OMG的計劃，大約在2022年正式發布。
SysML 2.0對UML語言有了顛覆性的提升，比較全面地解決了系統工程的軟、硬兩個方面的問題，最重要的是有效利用企業原有知識和經驗，新的語言與歷史語言會實現并存。
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)不斷發展的需求。
自此國外基于模型的系統工程（MBSE）進入發展的快車道，一系列建模方法，模型概念和相應支撐項目層出不窮。近些年來，以SysML為基礎的系統級模型已成為大家的共識，相應商業化工具及平臺都支持SysML標準，例如Dassault的Magicdraw、IBM的Rhapsody。
繼續完善對象過程語言，將更充分地發揮它的巨大潛力，更有力地推動MBSE向前發展。
另外，永遠不要忘記領域知識不可替代的重要作用。假如缺乏必要的領域知識，語言、方法和工具都無法發揮任何作用。
文章來源：對象過程方法
專欄
技術動態
發布標準、質量、數據、檢測、適航、六性等技術及數字工程、人工智能、新興產業等領域的新聞資訊、專家觀點、國內外發展現狀和趨勢等內容。
當然我們如果了解一下這些語言的發展和演變，對我們了解MBSE的發展過程還是有一定的好處的，那么我們首先需要了解的就是，目前所有主流的系統建模工具都支持系統建模語言，或者可以理解成這些主流工具都是用SysML語言寫出來的。因此，我們在選擇系統建模（MBSE）工具的時候，就無需糾結哪些工具是否支持SysML語言了，我們要做的只是應該基于本企業的歷史和現狀，來選擇適合本企業的工具就足夠了。
隨著MBSE的發展，Mars2020飛行系統將從長遠考慮注入更先進技術以期對飛行系統設計有更深入的了解。
文章來源知元創通
階段3–模型增強的系統工程
MBSE發展的第三階段被稱為模型增強系統工程。這很有趣，因為這是引入術語模型的第一階段。圖3中的圖表顯示了模型開始從文檔堆中出現，這意味著
知識現在被模型和文檔集分割。
圖表5 飛行器的傳統設計流程和改進后的含MDO的設計流程
MBSE發展到今天已經形成了不少流派和體系，但在工業界真正能被廣泛接受和推廣應用開來的主要有基于SysML語言為核心和基于DSML(Domain Specific Modeling Language)語言為核心的兩大體系，而前者的應用場景又明顯多于后者。
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。
圖 4 通常MBSE應用的關注點集中在V流程的左半邊
圖 5 基于模型的新研發范式
3 小結
本期明確給出了常見的系統工程和基于模型的系統工程概念定義和范圍。指出了易混淆和認知誤區的點。
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。
