MBSE應(yīng)用
關(guān)注創(chuàng)建者：一起學(xué)MBSE 創(chuàng)建時(shí)間：2023-06-12
MBSE應(yīng)用的實(shí)例教程
（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)問題。MBSE強(qiáng)調(diào)面向系統(tǒng)工程過程的建模，建模并形成系統(tǒng)需求、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)驗(yàn)證和其他過程中所涉及的分析元素的有機(jī)聯(lián)系，以再現(xiàn)系統(tǒng)演示和設(shè)計(jì)思想，并在整個(gè)生命周期中保持系統(tǒng)信息的一致性和可追溯性。總之，多媒體設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是面向設(shè)計(jì)的，而MBSE是面向系統(tǒng)工程的。就MBSE概念的內(nèi)涵而言，“基于模型”是一種手段，屬于媒體的范疇，“系統(tǒng)工程”是商業(yè)的范疇。因此，MBSE不是一個(gè)可以立即使用的通用方法。在MBSE的具體應(yīng)用過程中，建模理念應(yīng)結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)進(jìn)行深入的定制設(shè)計(jì)。通過清晰的系統(tǒng)工程業(yè)務(wù)流程的指導(dǎo)，以模型為工作介質(zhì)，合理組織系統(tǒng)工程工作流，并通過模型輸出表達(dá)系統(tǒng)工程各工作節(jié)點(diǎn)的結(jié)果和結(jié)論，最終實(shí)現(xiàn)建模方法的實(shí)施。
MBSE典型應(yīng)用分析
2010年，OMG對(duì)美國各軍工企業(yè)的MBSE應(yīng)用進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果顯示，47.2%的企業(yè)將系統(tǒng)建模集成到業(yè)務(wù)流程中，24.1%的企業(yè)正在制定系統(tǒng)建模應(yīng)用計(jì)劃，19.4%的企業(yè)正在考慮制定計(jì)劃，只有9.3%的企業(yè)根本沒有計(jì)劃。此外，66.3%的企業(yè)愿意參與系統(tǒng)建模語言的開發(fā)。德國's“工業(yè)4.0實(shí)施計(jì)劃”將“通過使用模型來控制系統(tǒng)復(fù)雜性”列為未來活動(dòng)的八個(gè)重要領(lǐng)域之一。這些數(shù)據(jù)和信息表明，以美國和德國,為代表的工業(yè)強(qiáng)國充分重視MBSE，并在MBSE進(jìn)行了廣泛的實(shí)際應(yīng)用和不斷創(chuàng)新。一些外國案例已經(jīng)在中國得到解釋和介紹論文。本文強(qiáng)調(diào)了典型MBSE應(yīng)用的目的，并對(duì)國內(nèi)外一些典型應(yīng)用案例進(jìn)行了分類和分析。
展開 圖3 基于文檔和基于模型的區(qū)別
所以，開篇提到的把“系統(tǒng)工程”等價(jià)為MBSE，或者簡單的認(rèn)為MBSE就是SysML建模都是片面的，也是不準(zhǔn)確的。
那為什么這么多人都認(rèn)為MBSE就是SysML建模的等同概念呢？
其實(shí)這主要是以下幾個(gè)方面的原因疊加造成的認(rèn)知片面導(dǎo)致的。
系統(tǒng)建模工具廠商刻意宣傳的效果，尤其是SysML工具的供應(yīng)商基本宣傳策略就是構(gòu)建MBSE能力就是掌握SysML系統(tǒng)建模應(yīng)用；
產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)歷了逆向仿制到正向創(chuàng)新的發(fā)展過程，在正向創(chuàng)新的產(chǎn)品開發(fā)流程中亟需提高和完善的能力是需求工程和系統(tǒng)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?yàn)榍啡保愿P(guān)注，也就造成了用MBSE“指代”需要提高能力的那部分內(nèi)容；
MBSE應(yīng)用的最大優(yōu)勢(shì)之一是在設(shè)計(jì)的前期充分的開展需求分析和功能分析，通過架構(gòu)權(quán)衡實(shí)現(xiàn)早期設(shè)計(jì)缺陷的識(shí)別，并及時(shí)修復(fù)。這是一種研發(fā)范式的轉(zhuǎn)變，如圖 5所示。通過這種新范式可減少后期缺陷的數(shù)量，降低修復(fù)缺陷的經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本。
一般，以上對(duì)應(yīng)的MBSE內(nèi)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(tǒng)建模、功能和邏輯分析、系統(tǒng)仿真、需求驗(yàn)證、需求和模型管理等。如此，勉強(qiáng)可以認(rèn)為（狹義的）MBSE就是SysML建模與分析。這也是目前大多數(shù)人對(duì)MBSE概念認(rèn)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(rèn)知誤區(qū)，這對(duì)于長遠(yuǎn)發(fā)展MBSE是不利的。
展開 2 航天領(lǐng)域MBSE實(shí)踐
近年來，在航天領(lǐng)域開展了MBSE應(yīng)用實(shí)踐，初期重點(diǎn)圍繞MBSE語言工具培訓(xùn)、型號(hào)試點(diǎn)應(yīng)用、建模方法研究等方面開展工作，在過程中統(tǒng)一理解和認(rèn)知；在廣泛調(diào)研與理論探索的過程中不斷與現(xiàn)有流程相印證，梳理、總結(jié)、提煉出了基于模型的航天器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證過程及MBSE初步工作指南；將MBSE正向設(shè)計(jì)流程逐步引入型號(hào)研制中，在典型應(yīng)用實(shí)踐中不斷完善航天領(lǐng)域的MBSE方法，為后續(xù)的推廣應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。
以載人月球探測飛行器研制為例，由于系統(tǒng)復(fù)雜度高，為提高研制與管理水平，正在推行MBSE方法在型號(hào)研制全周期的應(yīng)用，探索制定數(shù)字化研制工作規(guī)范，推進(jìn)數(shù)字化手段與工程現(xiàn)有研制流程的有機(jī)融合。目前初步開展了基于模型的需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證工作。需求建模方面，實(shí)現(xiàn)了多級(jí)需求的分解和追溯關(guān)系的建立；系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面完成了基于模型的功能、架構(gòu)分解和飛行方案設(shè)計(jì)，并開展了基于模型的設(shè)計(jì)評(píng)審；系統(tǒng)級(jí)仿真驗(yàn)證方面，正在開展基于Modelica語言的多學(xué)科建模和多專業(yè)耦合仿真驗(yàn)證工作，目標(biāo)是在方案階段完成基于MBSE的數(shù)字化設(shè)計(jì)閉環(huán)仿真驗(yàn)證。
在深空、遙感、通信等領(lǐng)域不同航天器研制過程中均開展了MBSE實(shí)踐。實(shí)踐證明，MBSE在航天領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)是明確的，但初期由于建模工作量大、周期長，應(yīng)用效果不容易體現(xiàn)，導(dǎo)致推廣過程中不可避免的會(huì)存在一些質(zhì)疑與異議。例如：
（1）語言過于抽象，工程人員學(xué)習(xí)和理解困難，未掌握前反而影響設(shè)計(jì)效率；
（2）工具難掌握，模型資源匱乏，設(shè)計(jì)缺少基礎(chǔ)庫的支撐導(dǎo)致設(shè)計(jì)效率低、模型質(zhì)量差；
（3）方法普適性強(qiáng)，但專業(yè)性不足，缺少針對(duì)行業(yè)領(lǐng)域特點(diǎn)本地化的方法論。
展開 ● 基于文檔的方法的新需求將需要與其他需求進(jìn)行大量交叉引用，并且很可能出現(xiàn)冗余和遺漏
應(yīng)用 MBSE 的好處：參數(shù)輸入級(jí)聯(lián)和控制
● 通過參數(shù)關(guān)系，頂層假設(shè)的變化立即級(jí)聯(lián)下來，并可以與現(xiàn)有的組件變量屬性進(jìn)行驗(yàn)證
○ 例如，如果一檔發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩上升，它會(huì)立即計(jì)算為變速器輸出扭矩并與軸最大值進(jìn)行比較 輸入扭矩限制。這些是計(jì)算出的 SysML 值用作警報(bào)，但還需要存在詳細(xì)信息以定義過去的系統(tǒng)級(jí)別。不要太深太復(fù)雜，你會(huì)看不到大局。
○ 輪胎特性的變化可以與半軸接頭設(shè)計(jì)限制自動(dòng)關(guān)聯(lián)和比較
● 如果輸入假設(shè)超過設(shè)計(jì)限制，模型會(huì)顯示輸出錯(cuò)誤，提醒工程采取行動(dòng)
文章來源：系斯模科技
展開 行業(yè)應(yīng)用
國外在MBSE的方法及應(yīng)用方面開展了廣泛研究與實(shí)踐：空客公司在A350系列飛機(jī)的開發(fā)中全面采用MBSE，在飛機(jī)研制中逐層細(xì)化需求并進(jìn)行功能分析和設(shè)計(jì)綜合；洛克希德·馬丁公司采用MBSE統(tǒng)一進(jìn)行需求管理和系統(tǒng)架構(gòu)模型，并向后延伸到機(jī)械、電子設(shè)備以及軟件等的設(shè)計(jì)與分析之中；羅·羅公司依據(jù) INCOSE系統(tǒng)工程手冊(cè)制定了其自身的系統(tǒng)工程能力框架，實(shí)現(xiàn)了從航空動(dòng)力系統(tǒng)到子系統(tǒng)到部件的系統(tǒng)工程迭代；波音公司構(gòu)建了以任務(wù)和需求定義、邏輯和功能集成、功能和邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)為核心的、覆蓋產(chǎn)品全生命周期的MBSE過程，從運(yùn)行概念到需求到設(shè)計(jì)到生產(chǎn)。
近年來，中國航空航天領(lǐng)域也開展了MBSE的應(yīng)用研究，中航工業(yè)西安航空計(jì)算研究所利用基于模型的系統(tǒng)工程需求分析、功能分析、架構(gòu)設(shè)計(jì)方法在某型動(dòng)力電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到了初步應(yīng)用；中國空間技術(shù)研究院載人航天總體部將 MBSE方法應(yīng)用于載人飛船交會(huì)對(duì)接任務(wù)中，提高了設(shè)計(jì)效率、改善了人員溝通、進(jìn)一步降低了設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)；中航工業(yè)飛行自動(dòng)控制研究所對(duì)MBSE流程進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化定義，明確了系統(tǒng)工程活動(dòng)、輸入輸出及相應(yīng)的崗位角色，并在飛控、慣導(dǎo)等復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)過程中進(jìn)行了 MBSE方法論與工具的實(shí)踐；中航工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院采用 Rational DOORS進(jìn)行需求管理，并按照 Harmony-SE 流程，采用Rhapsody工具完成空中交通防撞系統(tǒng)以及航電系統(tǒng)的系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)與建模。
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MBSE應(yīng)用的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
MBSE應(yīng)用的最新內(nèi)容
在航空領(lǐng)域，學(xué)者引入MBSE方法將其應(yīng)用于概念分析[10,11]、需求分析與架構(gòu)設(shè)計(jì)[12,13,14,15,16,17,18]、關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)計(jì)[19,20,21,22,23,24]等領(lǐng)域，這些成果表明MBSE相比于傳統(tǒng)基于文本的系統(tǒng)工程在需求捕獲與驗(yàn)證、保持設(shè)計(jì)一致性、復(fù)雜系統(tǒng)建模等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
一種基于 MBSE 的小衛(wèi)星測控分系統(tǒng)建模設(shè)計(jì)方法
2.https://www.commsat.cn/news/read/154.html
3.基于數(shù)字聯(lián)合載波跟蹤環(huán)的 低軌道小衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)解碼研究
文章來源：MBSE知識(shí)庫與應(yīng)用案例
1 概述
基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）是未來工業(yè)數(shù)字化的重要發(fā)展方向，而系統(tǒng)仿真則是MBSE的重要組成部分。通過Teamcenter Simulation可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)的有效管理，助力MBSE更好地為企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)工作服務(wù)，保證協(xié)作時(shí)數(shù)據(jù)的共享和唯一性，提供分布式協(xié)同工作環(huán)境和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器，打造高效協(xié)同的仿真分析工作環(huán)境。
本文首先從客戶業(yè)務(wù)需求出發(fā)，分析系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)管理應(yīng)滿足的業(yè)務(wù)需求
近年來，中國航空航天領(lǐng)域也開展了MBSE的應(yīng)用研究，中航工業(yè)西安航空計(jì)算研究所利用基于模型的系統(tǒng)工程需求分析、功能分析、架構(gòu)設(shè)計(jì)方法在某型動(dòng)力電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到了初步應(yīng)用；中國空間技術(shù)研究院載人航天總體部將 MBSE方法應(yīng)用于載人飛船交會(huì)對(duì)接任務(wù)中，提高了設(shè)計(jì)效率、改善了人員溝通、進(jìn)一步降低了設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)；中航工業(yè)飛行自動(dòng)控制研究所對(duì)MBSE流程進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化定義，明確了系統(tǒng)工程活動(dòng)、輸入輸出及相應(yīng)的崗位角色
在我國研究借鑒MBSE、SysML這些方法論、語言及相關(guān)工具時(shí)，有必要從設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)語言等層次來加深對(duì)MBSE的理解，這些相對(duì)抽象、枯燥的分析，有助于我們對(duì)MBSE原理、作用的認(rèn)識(shí)，有助于我們更好地應(yīng)用MBSE。
參考文獻(xiàn)（References）
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[2] 姚振武.
RFLP（Requirement、Function、Logical、Physical）是系統(tǒng)工程的幾個(gè)關(guān)鍵模型，同時(shí)也是基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）的流程應(yīng)用，它支持復(fù)雜產(chǎn)品的全生命周期開發(fā)管理與協(xié)同運(yùn)作，將客戶需求、產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)邏輯關(guān)系、組成產(chǎn)品的零部件有效的進(jìn)行關(guān)聯(lián)管理。
隨著汽車新四化的發(fā)展，汽車產(chǎn)品的復(fù)雜性已經(jīng)成為了工程師們需要面對(duì)的一個(gè)難題。而汽車產(chǎn)品越復(fù)雜，其安全性和可靠性就越難以得到保證。
目前汽車上電子電氣以及嵌入式系統(tǒng)的占比不斷增加
概述：
我國復(fù)工復(fù)產(chǎn)復(fù)商復(fù)市全面推進(jìn)，生產(chǎn)需求持續(xù)改善，新舊基建項(xiàng)目逐步建設(shè)開工，2020前5個(gè)月，全國挖掘機(jī)累計(jì)產(chǎn)量153289臺(tái)，同比增長14.7%。挖掘機(jī)產(chǎn)量大幅增長的背后是工業(yè)設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜性的提升
該論文可為MBSE在系統(tǒng)工程應(yīng)用的定位帶來一些客觀的思考。
本文為知元公司根據(jù)原文翻譯整理，鑒于專業(yè)能力，翻譯中難免存在錯(cuò)誤或理解歧義，請(qǐng)參考使用。
摘要
噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）好奇號(hào)火星探測任務(wù)的成功，促使美國宇航局支持Mars2020火星探測實(shí)驗(yàn)室建造第二個(gè)火星車（毅力號(hào)）。
