基于模型的系统工程（基于模型的系统工程）
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更新时间：2023-06-09
小编整理：
基于模型的系统工程是一种形式化应用建模方法的方法，旨在支持系统的要求、设计、分析、验证和确认等活动。这些活动从概念性设计阶段开始，并持续贯穿到设计开发以及后续的整个生命周期阶段。基于模型的系统工程
是建模方法的形式化应用，以使建模方法支持系统要求、设计、分析、验证和确认等活动，这些活动从概念性设计阶段开始，持续贯穿到设计开发以及后来的所有寿命周期阶段
基本信息
| 中文名 | 基于模型的系统工程 |
| 外文名 | Model-Based Systems Engineering |
| 简称 | MBSE |
| 性质 | 是建模方法的形式化应用，以使建模方法支持系统要求、设计、分析、验证和确认等活动，这些活动从概念性设计阶段开始，持续贯穿到设计开发以及后来的所有寿命周期阶段 |
详细内容
国外把基于模型的系统工程（Model-Based Systems Engineering，MBSE）视为系统工程的“革命”、“系统工程的未来”、“系统工程的转型”等。国内中航工业集团也开展了相关研究和应用。本文首先对“系统工程是组织管理的技术”这一定义进行分析，从根子上探究系统工程的本质是什么，进而从系统建模的角度认识系统工程与系统建模技术的关系，从系统建模技术的颠覆性发展来对比MBSE和传统系统工程，分析MBSE的基本原理，阐明其优势。
系统工程包括技术过程和管理过程两个层面，技术过程遵循分解－集成的系统论思路和渐进有序的开发步骤，即V型图所示。管理过程包括技术管理过程和项目管理过程。工程系统的研制，实质是建立工程系统模型的过程，在技术过程层面主要是系统模型的构建、分析、优化、验证工作，在管理过程层面，包括对系统建模工作的计划、组织、领导、控制。因此，系统工程这种“组织管理的技术”，实质上应该包括系统建模技术和建模工作的组织管理技术两个层面，其中系统建模技术包括建模语言、建模思路和建模工具。传统系统工程（Traditional Systems Engineering，TSE，也是Text-Based Systems Engineering的简称）自产生以来，系统建模技术中的建模语言变化较小。基于模型的系统工程在建模语言、建模思路、建模工具上有重大转变，相对传统系统工程有诸多不可替代的优势，是系统工程的颠覆性技术。
随着人们所研制的工程系统越来越复杂，传统系统工程（Traditional Systems Engineering，TSE）越来越难以应对，与此同时，以模型化为代表的信息技术也在快速发展，因此在需求牵引和技术推动下，基于模型的系统工程（Model-Based Systems Engineering，MBSE）应运而生了。
传统系统工程中，系统工程活动的产出是一系列基于自然语言的文档，比如用户的需求、设计方案。这个文档又是“文本格式的”，所以也可以说传统的系统工程是“基于文本的系统工程”（Text-Based Systems Engineering，TSE）。在这种模式下，要把散落在各个论证报告、设计报告、分析报告、试验报告中的工程系统的信息集成关联在一起，费时费力且容易出错。
2007年，国际系统工程学会（INCOSE）在《系统工程2020年愿景》中，正式提出了MBSE的定义：MBSE是建模方法的形式化应用，以使建模方法支持系统要求、设计、分析、验证和确认等活动，这些活动从概念性设计阶段开始，持续贯穿到设计开发以及后来的所有寿命周期阶段。
在具体实现上，INCOSE联合对象管理组织（OMG）在统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）的基础上，开发出了适宜于描述工程系统的系统建模语言的（System Modeling Language，SysML），软件提供商也开发了相应的支持SysML的工具，并且把SysML的建模工具和已有的专业分析软件如FEA、CAD等进行了集成，提出了MBSE的整体解决方案，具备了实际开发工程系统的基础。NASA、波音、洛马也积极采用MBSE开发各类工程系统，取得了很好的效果。
建模工具是工程实践中重要的工具。马克思说，“最蹩脚的建筑师从一开始就比最灵巧的蜜蜂高明的地方，是他在用蜂蜡建筑蜂房以前，已经在自己的头脑中把它建成了”。工程系统的研制过程，实际上是建立工程系统模型的过程，也是一个借助模型来实现技术沟通的过程。工程研制中建立并使用工程系统模型，需要合适的建模语言、建模工具和建模思路，因此，系统工程工具、建模工具，是系统工程的重要组成部分。
建模仿真工具的发展进步推动了系统工程的发展，使其从“基于文本”向“基于模型”发展。MBSE的提出，实质是基于自然语言的系统工程转到模型化的系统工程，把人们对工程系统的全部认识、设计、试验、仿真、评估、判据等全部以模型的形式进行保存和利用。
1、MBSE促进工程系统和系统工程从伴生到融合
MBSE下系统模型成为各专业学科模型的集线器。目前，各专业学科的模型已经被大量应用于工程设计的各个方面，但模型缺乏统一的编码，也无法共享，建模工作仍处于“烟囱式”的信息传递模式，形成了一个个的“模型孤岛”，没有与系统工程工作流良好结合。在MBSE下，系统模型成了各学科模型的“集线器”，各方人员围绕系统模型开展需求分析、系统设计、仿真等工作，便于工程团队的协同工作。这就使整个设计团队可以更好地利用各专业学科在模型、软件工具上的先进成果。
2、MBSE推动系统工程的智能化发展
MBSE出现后，系统工程的本质没有变，只是运行的形态发生了变化。MBSE下，工程研制工作由过去的“80%劳动、20%创造”转变为“20%劳动、80%创造”。如同能战胜人类围棋高手的AlphaGo软件，其实质是让机器模仿人，发挥机器海量存储、高速计算、不知疲劳的优点，代替人从事繁重、繁杂、重复性的脑力劳动，实现人与计算机的更优化的分工，从而推动系统工程向智能化发展。
