什么是基于模型的系统工程（MBSE）？附资料

技术邻公告

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基于模型的系统工程 （MBSE），是从产品概念设计到持续开发乃至产品全生命周期中，用来支持完成系统需求、设计、分析、验证与确认活动的应用程序，从系统观念出发，以最优化方法解决复杂系统/产品的规划、设计、制造与使用问题。

航空航天和国防行业的建设是一项 复杂系统工程，涉及科学、技术、材料、制造、试验、保障等诸多领域。 MBSE已成为国防装备研制中的重要方法和工具，支持从需求定义、功能定义、架构设计到方案设计、综合和验证的正向研发过程。

MBSE支持复杂产品的全生命周期开发管理与协同运作，将客户需求、产品功能结构、系统逻辑关系、组成产品的物理零部件有效地进行关联管理，提供了在复杂产品背景下，进行协同研发的最佳方法。

为了广大用户可以更加便捷地学习MBSE，我们特别准备了以下资料：

什么是基于模型的系统工程（MBSE）？附资料的图1

资料适用人群：

航空航天OEM和Tier 1供应商，发动机制造，航空电子和国防电子，航天系统
CIO，CTO，信息化部门
项目经理，副总裁/总监/工程经理，执行管理
系统架构，系统建模，产品架构，SysML，安全要求，系统仿真，1D仿真，产品需求，系统需求

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什么是基于模型的系统工程（MBSE）？附资料的图2

资料介绍：

《通过MBSE加速新产品开发》

欢迎收听Talking Aerospace Today（今天来谈谈航空航天），一档有关航空航天及国防工业的播客，为听众朋友们呈现面向未来的最新技术。此“通过数字化转型提高生产效率”系列专题共有五期节目，本期节目中，我们将探讨MBSE及其在航空航天及国防工业中所扮演的角色。

在当前激烈的创新时代，企业面临着实现新产能和降低成本的双重巨大压力，相应的系统研制也面临着前所未有的挑战：产品电气化、智能化程度越来越高，系统需要跨多专业领域、多层级、多角色、多工具等，这些都导致了复杂度的不断跃升。航空产品就是典型的高度复杂的系统产品：一架飞机上有数以千计的系统，而这些系统、接口和组件之间，也存在越来越多的交互。然而，传统的基于文档的系统工程方法难以应对复杂的产品设计挑战，存在着缺乏整体性，无法追溯分析，难以进行前期仿真，沟通效率低且易歧义的缺陷。并且随着新的需求和更加复杂系统的产生，会变得更加难以管理，难以扩展。

因此，是时候重新思考当前的系统工程方法了

基于模型的系统工程（ Model Based Systems Engineering，MBSE）就是针对解决复杂系统进行分析、设计和开发的有效方法。相较于传统基于文档的系统工程，MBSE是一种更严谨的系统工程数字方法，能够更有效地管理产品开发、需求传递、以及设计、分析、验证和确认活动的整体集成，为复杂的系统和流程带来了更高的集成度和效率，跨越了企业今天面临的诸多跨领域挑战，可以更轻松地与供应商以及客户进行协作。因此，MBSE方法一经提出，就得到了迅速的认可和应用，尤其是在航空航天和国防领域，MBSE方法已经成为了重点应用。联邦航空局（FAA）、欧盟航空安全局（EASA）等监管机构都要求OEM及其合作伙伴采用更有条理的系统工程方法。美国国防部（DoD）也认识到MBSE的必要性，将其视为一种更有效地与OEM沟通需求的方法，并制定了流程来检查所有需求是否得到满足。

那么，什么是MBSE？

MBSE可以定义为，从概念设计阶段开始，持续贯穿于系统全生命周期各个阶段，支持系统需求、设计、分析、验证和确认活动的正规化应用。MBSE对复杂系统采用本体认知和概念建模，支持从多视角的系统架构建模，从而确保了顶层设计的概念完整性，并由此实现了向下游层级跨专业模型的映射，以及实现系统全生命周期的可追溯性。

以航空产品为例，MBSE流程从需求开始。工程团队从客户那里收到一系列需求，概述了飞机的基本配置，以及这些需求如何流向不同的系统（飞行控制、起落架系统、电气线路等）中，且每个系统都有自己的一组需求并流向各个单独的组件。然后进行系统建模，将这些需求转化为系统架构的功能定义，即将架构设计与需求联系起来。系统安全是这一建模过程的关键所在，它不仅定义了组件的需求，还能验证是否满足了产品的安全意图。最后，由验证管理完成从需求到验证的整个过程。

面对复杂系统，使用模型来设计系统，能够帮助各参与人员更加直观的理解和表达，确保全程传递和使用的是基于同一模型表达，可以实现系统的早期可视化和仿真，实现各个阶段的严谨转换和紧密跟踪，从而提高质量和效率，提高利益攸关者的认可度，由此，MBSE实现了功能与形式的高度和谐，成为数字孪生和数字线程的技术基础。

MBSE和数字线程

“这一MBSE数字线程可连接一切，在当今的行业中，真的没有类似的东西。”

西门子提供了基于MBSE的数字线程，用以管理和连接工程、制造、供应链和项目管理中的所有数据。这一MBSE数字线程可连接一切，在当今的行业中，真的没有类似的东西。它能够帮助公司和项目组协调其技术方案，能够在整个系统生命周期过程中跟踪需求和相应的架构实现，并且这一MBSE数字线程建立在灵活开放的生态系统之上，可以适应各种工具的需求和系统建模，确保客户在能够在扩展MBSE能力的同时，继续向前推进其现有架构和工具。

《通过基于模型的系统工程 (MBSE) 统筹技术项目规划》

行业经历大规模创新时会发生什么？很多美好的事情！但是，伴随美好事情到来的，还有众多挑战，尤其是那些为了迎合航空航天和国防行业趋势而产生的挑战。本电子书将重点阐述当前行业大趋势以及如何利用基于模型的系统工程 (MBSE) 数字线程加快产品开发。

凭借基于模型的系统工程成为真正的数字化企业

基于模型的系统工程是打造数字化企业的核心所在，能够将软件设计、机械工程、电气工程、多领域建模和仿真融合在一起。

借助基于模型的系统工程统筹技术项目规划

通过从系统建模转向综合型 MBSE 数字线程，能够实现扩大范围的优势，从而：

在从设计到验证的整个过程中追踪需求和架构实施
在产品不断成熟的过程中捕获设计决策
整合复杂产品和供应链接口
采用灵活而开放的多工具解决方案

《使用基于模型的系统工程 (MBSE) 驾驭航空航天复杂性和集成问题》

大多数航空航天和国防公司都有复杂性问题，但他们也有集成问题。

随着公司数字足迹扩大，软件系统将由为执行特定任务而购买的小众软件拼凑而成。这种方法切断了工程部门与其他开发团队的联系，加剧了工作孤岛。虽然各种软件碎片可能在服务于其预期的统一目的时很有效率，但由于缺乏与其他系统的集成能力，它们可能会更多地引发下游问题，而不是解决问题。

本执行简报分解了成功实施 MBSE 的要素，它使工程团队能够更加协同、敏捷、管理复杂性，并在预算内交付安全、可靠的产品。

运用基于模型的系统工程 (MBSE) 实现航空航天系统交互性的可视化

速度和敏捷性方面的要求使得传统串行开发方法无法在如今这样充满竞争的环境中持续发展。相反，开发团队必须并行开发不同项目，往往需要处理之前开发过程中很晚才发现的问题。

使用相互并不联通的系统就需要猜测每个团队与其他团队的交互方式。这种策略为验证和认证带来灾难性的后果。借助基于模型的系统工程轻松统筹技术项目，所有系统的交互性都能得以可视化和理解。这种实时、协同式方法大幅削减了开发时间并能确保项目目标均已满足。无需进行任何猜测。

航空航天工程师就能做自己最擅长的事情——创新。

设计变更，尤其是开发过程后期的变更，导致成本超支并错过交付目标日期。这些问题都可以借助完全集成式工具集加以避免；另外，避免方式也可以是通过将关注焦点从系统建模转移到整个产品生命周期的优化。运用基于模型的系统工程 (MBSE) 来连接设计、工程、供应商管理和制造，可以确保创新和设计是开发活动的主要焦点。

统筹技术项目以联通开发团队

关联并追踪机械、电气和软件工程学科的不同需求，对于实现最终产品的效率和准确性至关重要。起初的设计就是完全经过验证的，可以降低下游出现突发问题的概率并确保管理和实现需求的可能性。有了正确的思维和统筹技术项目的 MBSE 软件生态系统，就可以在努力实现项目目标的时候，避免增加人手和支付员工加班费用的情况。

《探索超音速飞机设计中基于模型的系统工程》

通过集成数字化双胞胎技术和基于模型的系统工程，管理飞机设计复杂难题

回想当年，航空航天与国防 (A&D) 行业中的这些创新曾经那么不可思议：电动飞机、空中交通、太空旅游、超音速飞行。如今，这些创新离现实越来越近。曾经那么遥远的创意，如今正由那些引领数字化转型之旅的企业逐步实现。在本场网络研讨会中，我们将探讨基于模型的系统工程如何助力这些项目应对工程挑战并猛增到新的高度。

案例研究：数字化双胞胎和 MBSE 在飞机设计中的作用

与我们一起探索团队利用数字化双胞胎设计并构建超音速飞机的数字化之旅、他们一路上遇到的工程挑战以及他们的目前状态。

本次网络研讨会的学习内容：