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。

您企业的系统越来越复杂？集成性要求越来越高？供应链的协同越来越难？ 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。

扫描下方二维码，观看完整演讲《MBSE转型的核心——对复杂系统的认知与表达》演讲人：张新国老师 清华大学特聘教授，复杂系统工程研究中心主任，中国航空学会副理事长

来源：Realize LIVE

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 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。