基于模型的系统工程

系统工程是一种多学科和整体的设计方法,为复杂的工程问题开发解决方案。系统复杂性的持续增加要求更严格和形式化的系统工程实践。为了响应这一需求,随着计算机技术的进步,系统工程的实践正在经历从基于文件的方法到基于模型的方法的根本转变。国际系统工程学会(INCOSE)定义MBSE为:“对建模的形式化应用,用来支持系统的需求、设计、分析、验证与确认等活动,这种活动从系统概念设计阶段开始并贯穿系统开发及之后的生命周期。”

概述
系统工程是一种多学科和整体的设计方法,为复杂的工程问题开发解决方案。系统复杂性的持续增加要求更严格和形式化的系统工程实践。为了响应这一需求,随着计算机技术的进步,系统工程的实践正在经历从基于文件的方法到基于模型的方法的根本转变。国际系统工程学会(INCOSE)定义MBSE为:“对建模的形式化应用,用来支持系统的需求、设计、分析、验证与确认等活动,这种活动从系统概念设计阶段开始并贯穿系统开发及之后的生命周期。”
相比传统系统工程,MBSE利用模型描述系统,从而充分发挥模型优势,提升了系统全周期信息表述的一致性,增强了系统功能性能的先期验证和多学科协同优化设计能力。在基于模型的方法中,重点从生成和控制关于系统的文档转移到生成和控制系统的一致模型。基于模型的系统工程(MBSE)可以帮助管理复杂性的系统设计过程数据,同时提高设计质量和设计效率,增强不同开发团队之间的沟通,并促进知识获取和设计演进。

基于模型的系统工程(图1)

解决方案介绍

基于模型的系统工程(图2)

达索基于3DEXPERIENCE平台的MBSE解决方案:
1)    支持多尺度的系统建模,从上层的体系(SoS)到赛博物理系统(Cyber Physical System)再到下层的电子电气层(EEA,包括嵌入式软件设计开发);
2)    确保数据的连续性,通过R-F-L-P数据框架支持系统研发流程,在协作领域涵盖了项目管理、变体管理、构型管理(领域称为配置管理)和追溯管理等,整体上构筑了针对复杂产品开发的端到端的闭环解决方案;
3)    强大的开放性,对行业标准的支持以及对工具具有的开放性,在技术开放性、平台兼容性、标准循规和生态环境塑造上日臻完善;
4)    达索系统3DEXPERIENCE平台 MBSE解决方案是一个系统工程能力矩阵,更是一个协作平台。


基于模型的系统工程(图3)


基于模型的系统工程(图4)


达索基于达索系统3DEXPERIENCE平台的MBSE解决方案特点:
·   支持不同层级需求规范的结构化管理、版本管理和变更管理等;
·   体系层,遵循UAF标准,考虑运营使用场景,进行场景分析和仿真;
·   系统层,遵循SysML标准,通过建立系统模型进行需求分析、功能分析、系统架构设计仿真、权衡分析和多学科的联合仿真等系统设计活动;
·   电子电气层,进行电子电气架构设计;
·   嵌入式软件设计,遵循UML标准,进行软件设计仿真和代码生成;
·   功能安全方面,遵循安全法规进行功能安全分析和计算;
·   建立全生命周期需求追溯管理,需求-设计-仿真-验证的闭环,进行需求覆盖率和影响性分析;
·   支持OSLC,FMI,ReqIF等标准规范;


基于模型的系统工程(图5)


达索系统产品的MBSE生态由以下几个组成部分构成
1)    MBSE工具:达索系统产品提供了一系列的MBSE工具,包括系统建模工具、仿真工具、验证工具等。这些工具可以帮助工程师进行系统建模、分析和验证,支持各种MBSE方法和技术。
2)    MBSE方法和框架:达索系统产品基于国际标准和最佳实践,提供了一套完整的MBSE方法和框架。这些方法和框架包括需求管理、系统建模、系统分析、验证和验证等,帮助工程师在系统开发的不同阶段进行有效的工作。
3)    MBSE培训和支持:达索系统产品提供了相关的培训和支持,以帮助用户学习和应用MBSE方法和工具。这些培训包括在线课程、培训班和认证,支持用户提升MBSE能力并应用于实际项目中。
4)    生态合作伙伴:达索系统产品建立了与其他技术和服务提供商的合作伙伴关系,以构建一个完整的MBSE生态系统。这些合作伙伴提供了各种补充的工具、技术和服务,帮助用户更好地应用MBSE。
通过以上的组成部分,达索系统产品的MBSE生态系统提供了全面的支持和解决方案,帮助用户在复杂系统的设计和开发过程中应用MBSE方法和工具,提高工作效率和质量,为数字孪生的业务模式创造可行的条件。

应用&案例
基于达索系统3DEXPERIENCE平台的MBSE解决方案,在一个开放和协作的业务平台上,统一数据源,以基于模型的方法进行设计和管理,通过RFLP的数据框架保持数据的连续性。
典型客户:空客,波音,阿尔斯通,富士通,IBM


基于模型的系统工程(图6)