MBSE基于模型的系统工程

定义

官方的解释还是要记录一下,万一考试要考呢。。

国际系统工程协会(INCOSE)于2006年发起2007年发布的《SE愿景2020》中的定义:MBSE is the formalized application of modeling to support system requirements, design, analysis, verification and validation activities beginning in the conceptual design phase and continuing throughout development and later life cycle phases(MBSE是建模方法的形式化应用,以支持系统从概念设计阶段开始一直持续到开发阶段和后续生命期阶段的需求、设计、分析、验证和确认活动)
紧接此定义,《SE愿景2020》有如下解释:MBSE是向以模型为中心的一系列方法转变这一长期趋势的一部分,这些方法被应用于机械、电子和软件等工程领域,以期望取代原来系统工程师们所擅长的以文档为中心的方法,并通过完全融入系统工程过程来影响未来系统工程的实践。

好了,上面的屁话太官方了,还是通俗一点说一下:

首先什么是模型:模型是对现实世界一种抽象表达,数学公式、图纸、或者缩比实物都是模型;
什么是系统工程,系统工程是一种多学科全寿命周期的方法,它涉及技术和管理两个方面;
然后是MBSE,MBSE采用数字模型代替文档进行沟通和记录,有几个特点:

  1. 整合了多学科环境:各个学科都有自己的模型,但能够把这些模型整合到一起却比较难;
  2. 覆盖真个寿命周期:方案、工程研制、系统验证、使用维护都要用到模型,目前工业上在方案用模型比较多,在工程研制、系统验证、使用维护中模型用得相对就少些;
  3. 具有标准化的语言:当前采用的是sysml,从软件统一建模建模语言uml发展出来的一种用于系统工程的语言;
  4. 自动化的环境:已经有很多大的开发商都有mbse工具,例如rhasphy,doors,通过这些工具,可以大大减少系统工程人员繁琐的重复性工作,帮助系统工程人员关注增加价值的工作并确保采用平衡的方法;
  5. 与仿真结合:可以把模型用来做计算机仿真,例如控制领域已经有非常成熟的运动学仿真,而MBSE要把这些仿真扩展更大的范围,视觉、软件流程、电子、机械等等,最终在计算机上建立完全真实的虚拟世界,通过数字化的仿真可以极大降低研制的成本

为什么要用MBSE

传统基于文本系统设计方式的局限

在当前航空、航天、汽车等行业,对工业产品易用性、舒适性、安全性等方面要求的提高,导致当前工业产品电气化、智能化程度越来越高,产品复杂度的量级不断跃升。
基于文本的系统设计方式存在天然局限,导致其越来越难以应对当前的复杂产品设计挑战,比如:

基于自然语言描述的设计文档一致性差,沟通效率低且容易出现歧义;
自然语言容易引入形容词等模糊描述,很难保证准确性
文本描述的设计元素之间无法实现追溯分析,当出现设计变更时很难对变更影响进行准确评估
基于文本的设计方案无法进行前期仿真验证
设计方案无法与详细设计阶段的数字化模型(如CAD)关联…
而MBSE技术的出现为应对这些问题提供了有效的应对手段。

MBSE带来的价值

一项新技术最终的价值体现,一般有:
节省成本,省钱
提高效率,省时间
保证产品质量,提高产品竞争力
产品质量提升→产品问题减少→研发周期&运维成本降低→省钱&省时间
产品竞争力提高→销量提升→企业利润提高

与传统设计方式的对比

传统设计方式中,系统方案设计阶段多数通过撰写方案设计文档来对系统进行定义:
在这里插入图片描述
MBSE(基于模型的系统工程) = 用数字化建模代替写文档进行系统方案设计,把设计文档中描述系统结构、功能、性能、规格需求的名词、动词、形容词、参数全部转化为数字化模型表达.
在这里插入图片描述

MBSE的三大支撑:方法论、系统设计语言、系统建模工具

MBSE方法论

MBSE方法论是设计师进行系统设计活动的指南,不同行业、不同产品在实际产品研发方面都有其特殊的地方,因此在方法论方面会有不同的选择。
企业在实际项目中选择哪一种方法论、对方法论做哪些特定的裁剪,需要基于企业当前研发流程的实际需求来分析和确定,而不能直接照搬某个“理论模型”。

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系统设计语言

系统设计语言是描述系统设计的标准"语法",当前MBSE领域主流的系统设计语言是OMG维护和发布的SysML – System Modeling Language,该语言基于UML发展而来,并专门针对系统设计领域特点进行了扩展。
(SysML虽为主流MBSE建模语言,但仍有部分软件工具通过非SysML语言进行模型描述)
SysML是一种图形化设计语言,共包含9类图

系统建模工具

目前国内工程领域主要的MBSE工具为NoMagic(达索) MagicDraw和IBM Rhapsody,其他如Sparx Systems的Enterprise Architecture, 达索CATIA RFLP, Siemens PLM, ANSYS Scade等也有部分应用。

我这里下了一个 Visual Paradigm 社区版,免费的
地址: https://www.visual-paradigm.com/download/community.jsp
在这里插入图片描述
然后输入邮箱,发你一个激活码激活就可以使用了。
在这里插入图片描述
然后就可以进行Sysml建模了。
在这里插入图片描述

参考

http://www.uml.org.cn/modeler/20190911.asp?artid=22423 了解MBSE,这一篇文章就够了

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