試論基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）的推進思路

1、試論基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE ）的推進思路摘 要：現(xiàn)階段推廣應用系統(tǒng)工程已經(jīng)是軍方、機關和集團公司的統(tǒng)一要求，也是型號研制的必然選擇。本 文介紹了基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）的概念，分析了其推廣過程中存在的問題及解決措施，最后提出了在型號 研制中應用MBSE的思路。關鍵詞：系統(tǒng)工程基于模型的系統(tǒng)工程推進思路1系統(tǒng)工程概述對接公司的戰(zhàn)略規(guī)劃和“智慧洪都”的愿景，為 應對復雜性帶來的挑戰(zhàn)，在裝備研制過程中，必須通 過引入基于模型的研發(fā)業(yè)務模式，運用“系統(tǒng)工程” 的流程、方法來指導研制過程，基于需求自頂向下， 層層細分，逐步迭代、驗證和確認，開展正向設計。 系統(tǒng)工程覆蓋全生命周期，其核心在“前

2、端”的需求 分析、功能分析和架構設計，實現(xiàn)“盡早”對系統(tǒng)需 求、功能、架構的驗證和確認，進而指導產(chǎn)品開發(fā)和 生命周期后續(xù)階段。系統(tǒng)工程是正向設計的方法論，核心過程是需求 分析、功能分析和設計綜合，見圖1。它是自頂向下， 逐步細分的過程。系統(tǒng)工程處于專業(yè)工程的上層，關注 “需求”、“功能”、“架構”，而不是具體實現(xiàn)。都n珂e試|函至部件魏證圖都n珂e試|函至部件魏證圖1系統(tǒng)工程V模型MBSE方法論可被描述為用于支持在“基于模型 的”或“模型驅動的”背景環(huán)境中系統(tǒng)工程學科的諸 多流程、方法和工具的集合。它是開發(fā)和維護復雜系 統(tǒng)的關鍵，提供支持系統(tǒng)需求分析、功能分析、架構 設計、需求確認和驗證活動所

3、需的形式化的建模和模 型執(zhí)行手段。MBSE引入了綜合系統(tǒng)模型的概念，通過 系統(tǒng)用例、功能、時序、狀態(tài)、架構和接口等模型全 面反映系統(tǒng)各個方面的屬性信息，為系統(tǒng)工程人員提 供一種以模型化的系統(tǒng)建模語言（Systems Modeling Language，SysML）為基礎的系統(tǒng)行為描述的規(guī)范， 對系統(tǒng)的各種需求進行可視化的表達和分析，確保不 同專業(yè)、不同學科、不同角色的工程設計人員基于同 一模型快速準確理解、識別、定義、分析、確認、分 配需求。MBSE作為一種新的范式，NASA、美國國防部、 歐空局等政府組織和相關承包商積極在項目中應用， IBM等軟件和方案提供商也在積極地開展研究，并開發(fā) 相關

4、的支持環(huán)境。有關MBSE的研究與應用正在快速地 擴展開來，影響越來越大。MBSE方法已經(jīng)成為最近幾 年系統(tǒng)工程界研究與應用的熱點。推廣應用系統(tǒng)工程 已是軍方、機關和集團公司的統(tǒng)一要求，也是型號研 制的必然選擇，尤其是要將系統(tǒng)工程方法論和相關工 具在型號研制工作中應用起來。未來洪都研制體系也 將基于模型，每個階段進行相應的仿真迭代，充分驗 證，然后再向下一個環(huán)節(jié)推進，將問題提前暴露和解 決，模型相互關聯(lián)，逐步細化完善，最終形成型號模 型庫，形成可復用的知識。2推進過程中存在的問題自2013年開始推進基于模型的系統(tǒng)工程，洪都公 司在行業(yè)內屬于最早的一批應用單位，2014年成為集團 公司的系統(tǒng)工程試

5、點單位，經(jīng)過需求工程、MBSE方法 的理論導入、試點應用以及典型型號應用，雖然取得 了良好的成效，需求成為型號設計的源頭和驅動力， 模型逐步成為研制過程中的重要分析方法和手段。但 在試點過程中存在的主要問題如下：2.1 DOORS+Rhapsody+SimulationX = MBSE ?MBSE是一套方法論，其基本思想是系統(tǒng)工程。 DOORS、Rhapsody和SimulationX等工具，是能夠用 于MBSE的眾多工具中的一種?，F(xiàn)在很多時候設計員 卻將Rhapsody和MBSE等同了，說到MBSE就認為是 Rhapsody，而使用Rhapsody就認為在用MBSE。最終 導致MBSE被工具

6、主導，當采用新的工具時，又要重新 開展MBSE。由于MBSE是方法論，所以要求所有參與和將要參 與的設計員理解并采用MBSE的思維模式，同時研究適 合于自身特點和能力的MBSE方式，落實到具體的MBSE 流程中，根據(jù)流程定義工具的作用。再結合流程和工 具，從需求到系統(tǒng)分析再到模型庫的管理，才能根據(jù) 關注點有側重地掌握和使用工具的特定功能，提高工 具的利用效率。2.2建模規(guī)范和標準模型是一種語言，MBSE的核心是模型，而模型是 通過建模語言來描述。所以要用好MBSE，掌握建模語 言是首要的。但是有了建模語言，并不代表就能建好 模型。同樣的對象，由于知識、經(jīng)驗、能力、理解等 的差異，不同的人建立的

7、模型可能完全不一致，解決 一致性問題的途徑是建立建模規(guī)范和標準。組織的能 力決定了模型的質量，也決定了建模規(guī)范的質量。2.3人力資源問題整個試點項目執(zhí)行過程中，始終存在人力資源投 入不足的問題。主要原因是試點成員均承擔了多項工 作任務，型號研制、課題研究及其它工作繁忙；次要 原因是對MBSE缺乏積極性，沒有充分認識到MBSE的 優(yōu)勢，將MBSE試點作為一項額外的工作。針對該現(xiàn)狀 需要成立專門的試點團隊，試點周期不能太長；應在 全所范圍內加強MBSE思想及理論方法的學習，提高對 MBSE的認識。3保障措施及建議為了保證MBSE在型號項目中的順利推進，特制提 出以下幾個方面的保障措施及建議。人員保

8、障方面前期通過系統(tǒng)工程試點項目培養(yǎng)出的骨干力量經(jīng)常 出差或專業(yè)部內沒有安排其參與后續(xù)相關工作，在一定 程度上影響了系統(tǒng)工程在型號項目中的推廣應用。突出 的問題是人員難以固定、持續(xù)性不好、效果差。建議：首先已具備一定技術能力的骨干將所學進 行傳授；其次更多的員工參與相關的培訓和學習，加 強培訓考核，避免培訓走過場；另外各部門員工按計 劃保障項目的開展。新員工可將重點放在工具軟件的 應用學習上，老員工將重點放在工程經(jīng)驗的傳承上， 新老員工一起完成軟件的學習和相關模型的建立，同 時也能保證項目的應用推廣。激勵機制方面目前系統(tǒng)工程的推廣主要集中在對工具的應用 上，而且這些工具比較專業(yè)，學習難度也比較大

9、。且 對工具的應用除了軟件的學習外，也需要有較為豐富 的工程經(jīng)驗。目前設計員較排斥應用新工具開展業(yè)務 工作，建議所里采取相應的激勵機制來保障系統(tǒng)工程 思想、方法及工具在實際型號項目中的推廣應用。推廣途徑方面系統(tǒng)工程作為一套支持武器裝備正向研制的系統(tǒng) 理論，應該和型號研制工作緊密的結合起來，僅依靠 信息化部門，推進較難、效果不好。因此，建議從型 號研制的角度，由總師系統(tǒng)進行應用和推廣，作為型 號研制工作的重要組成部分。在型號研制初期將系統(tǒng) 工程思想融入項目研制流程，形成項目研制計劃，由 總師或者副總師親自進行應用策劃并監(jiān)督其執(zhí)行，各 專業(yè)在型號研制工作中具體落實。4結論MBSE代表著未來系統(tǒng)工程的最新進展和發(fā)展方 向。但MBSE還處于探索階段，在具體的實施過程中， 還會遇到各種各樣的問題。需要結合產(chǎn)品研制特點和 當前發(fā)展要求，制定出長遠的發(fā)展規(guī)劃。同時，還應