基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）及MWORKS實(shí)踐 -課程大綱

《基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）及MWORKS實(shí)踐》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程編號(hào)：課程名稱：基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）及MWORKS實(shí)踐英文名稱：Model-BasedSystemEngineeringandPracticewithMWORKS理論課學(xué)時(shí)：32理論課學(xué)分：2其中：課堂學(xué)時(shí)：32開課單位：計(jì)算學(xué)部授課對(duì)象：軟件工程專業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)工程、系統(tǒng)工程專業(yè)高年級(jí)本科生及研究生。開課學(xué)期：3秋先修課程：二、課程目標(biāo)《基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）及MWORKS實(shí)踐》是軟件工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、系統(tǒng)工程專業(yè)的方向選修課程，目的是使學(xué)生理解并掌握基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）這一復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)字化研發(fā)的基本方法和主流方法，了解并掌握MBSE的建模語(yǔ)言、建模工具和典型方法，掌握MWORKS.Sysbuilder軟件的功能和使用，理解設(shè)計(jì)仿真一體化的MBSE方法論，掌握使命任務(wù)定義與需求分析、系統(tǒng)架構(gòu)與可行性論證、運(yùn)行方案仿真與綜合評(píng)估方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)MBSE方法的理解和運(yùn)用，為學(xué)生從事工業(yè)軟件設(shè)計(jì)與研發(fā)、數(shù)字化系統(tǒng)研發(fā)等奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。課程具體目標(biāo)如下：理論課程目標(biāo)T：T1：理解基于模型的系統(tǒng)工程方法思想及過(guò)程。T2：掌握使命任務(wù)定義與需求分析、系統(tǒng)架構(gòu)與可行性論證、運(yùn)行方案仿真與綜合評(píng)估方法。T3：掌握MWORKS.Sysbuilder軟件的功能和使用。素質(zhì)目標(biāo)A：A1:具備良好的工程數(shù)字化思維，能將所學(xué)的MBSE方法、工具及設(shè)計(jì)仿真能力較好的融入到工程實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)技術(shù)理論創(chuàng)新和工程實(shí)踐落地的深度結(jié)合。A2:具備良好的表達(dá)與溝通能力，能夠用模型準(zhǔn)確表達(dá)設(shè)計(jì)，并與用戶、團(tuán)隊(duì)開展有效的溝通。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求畢業(yè)要求具體描述課程目標(biāo)工程知識(shí)能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決復(fù)雜工程問(wèn)題。T使用現(xiàn)代工具能夠針對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解其局限性。T溝通能夠就復(fù)雜工程問(wèn)題與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流，包括撰寫報(bào)告和設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令。并具備一定的國(guó)際視野，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流。T&A四、課程教學(xué)內(nèi)容《基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）及MWORKS實(shí)踐》課程內(nèi)容序號(hào)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)0課程概述理解本課程的目的、意義、課程安排、課程要求0.5課堂講授課程目標(biāo)T&A1一、引論1.復(fù)雜系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)2.系統(tǒng)工程與基于模型的系統(tǒng)工程3.MBSE概念與內(nèi)涵4.MBSE典型應(yīng)用場(chǎng)景5.MBSE國(guó)內(nèi)外實(shí)踐情況1.理解并掌握復(fù)雜系統(tǒng)的特點(diǎn)、研制挑戰(zhàn)和研制模式及其發(fā)展趨勢(shì)2.理解系統(tǒng)工程的概念3.理解基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）概念、內(nèi)涵、特點(diǎn)4.了解MBSE的典型應(yīng)用場(chǎng)景，了解MBSE在國(guó)內(nèi)外的典型實(shí)踐情況1.5課堂講授課程目標(biāo)T2二、MBSE語(yǔ)言、工具、方法論1.MBSE建模語(yǔ)言概述2.MBSE建模工具概述3.MBSE典型方法概述4.MBSE應(yīng)用實(shí)踐的關(guān)鍵問(wèn)題1.了解和初步掌握SysML、Modelica建模語(yǔ)言2.理解MBSE建模工具的分類、作用3.了解MBSE的典型方法4.理解MBSE在應(yīng)用實(shí)踐中面臨的主要問(wèn)題和挑戰(zhàn)2課堂講授與研討相結(jié)合課程目標(biāo)T&A3三、MWorks.Sysbuilder系統(tǒng)設(shè)計(jì)建模功能1.概述2.創(chuàng)建工程3.模型組織結(jié)構(gòu)管理4.模型導(dǎo)入導(dǎo)出5.需求定義6.系統(tǒng)功能分析7.系統(tǒng)組成設(shè)計(jì)8.設(shè)計(jì)驗(yàn)證9.分析評(píng)估10.權(quán)衡架構(gòu)11.鏈接Modelica模型12.生成Modelica仿真模型13.報(bào)告生成1.理解并掌握Sysbuilder軟件的總體設(shè)計(jì)2.熟悉并掌握Sysbuilder軟件的功能和使用；4課堂講授與上機(jī)操作相結(jié)合課程目標(biāo)T&A4四、設(shè)計(jì)仿真一體化的MBSE方法論1.設(shè)計(jì)仿真一體化的MBSE技術(shù)架構(gòu)2.新一代MBSE技術(shù)特點(diǎn)3.三階段六過(guò)程的MBSE方法流程4.系統(tǒng)多領(lǐng)域模型體系5.設(shè)計(jì)仿真一體化MBSE平臺(tái)工具6.MBSE協(xié)同論證標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1.理解并掌握MBSE的要素和技術(shù)體系框架。2.理解MBSE的四個(gè)“統(tǒng)一”及其作用3.理解并初步掌握三階段六過(guò)程的MBSE方法、流程、任務(wù)4.理解系統(tǒng)多領(lǐng)域模型體系5.理解設(shè)計(jì)仿真一體化MBSE平臺(tái)的工具構(gòu)成、作用及協(xié)同關(guān)系6.理解并掌握MBSE的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范分類及其作用4課堂講授與研討相結(jié)合課程目標(biāo)T&A5五、使命任務(wù)定義與需求分析1.使命任務(wù)定義1.1使命任務(wù)定義過(guò)程1.2利益相關(guān)方期望識(shí)別1.3任務(wù)場(chǎng)景設(shè)計(jì)1.4利益相關(guān)方需求識(shí)別2.系統(tǒng)需求分析2.1系統(tǒng)需求分析流程2.2功能需求分析2.3需求分解與分配2.4資源約束分析1.理解并掌握使命任務(wù)定義與需求分析階段的MBSE活動(dòng)2.理解并掌握使命任務(wù)定義與需求分析階段每個(gè)活動(dòng)的輸入輸出3.理解并掌握使命任務(wù)定義與需求分析階段每個(gè)活動(dòng)的分析、設(shè)計(jì)方法及工具5課堂講授與上機(jī)操作相結(jié)合課程目標(biāo)T&A6六、系統(tǒng)架構(gòu)定義與可行性論證1.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)1.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)流程1.2功能設(shè)計(jì)1.3結(jié)構(gòu)建模1.4接口設(shè)計(jì)2.分系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1分系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)流程2.2分系統(tǒng)專項(xiàng)設(shè)計(jì)2.3分系統(tǒng)方案計(jì)算評(píng)估3.可行性驗(yàn)證3.1可行性驗(yàn)證流程3.2需求追溯與覆蓋分析3.3約束模型校核驗(yàn)證1.理解并掌握系統(tǒng)架構(gòu)定義與可行性驗(yàn)證階段的MBSE活動(dòng)2.理解并掌握系統(tǒng)架構(gòu)定義與可行性驗(yàn)證階段每個(gè)活動(dòng)的輸入輸出3.理解并掌握系統(tǒng)架構(gòu)定義與可行性驗(yàn)證階段每個(gè)活動(dòng)的分析、設(shè)計(jì)方法及工具5課堂講授與上機(jī)操作相結(jié)合課程目標(biāo)T&A7七、運(yùn)行方案仿真與綜合評(píng)估1.運(yùn)行方案仿真1.1運(yùn)行方案仿真流程1.2系統(tǒng)仿真建模1.3行為圖模型與系統(tǒng)物理模型相結(jié)合的仿真驗(yàn)證2.系統(tǒng)綜合評(píng)估2.1系統(tǒng)綜合評(píng)估流程2.2系統(tǒng)指標(biāo)分析評(píng)估2.3多方案權(quán)衡1.理解并掌握運(yùn)行方案仿真與綜合評(píng)估階段的MBSE活動(dòng)2.理解并掌握運(yùn)行方案仿真與綜合評(píng)估階段每個(gè)活動(dòng)的輸入輸出3.理解并掌握運(yùn)行方案仿真與綜合評(píng)估階段每個(gè)活動(dòng)的仿真、評(píng)估、驗(yàn)證方法及工具。5課堂講授與上機(jī)操作相結(jié)合課程目標(biāo)T&A8八、應(yīng)用案例1.使命任務(wù)定義與需求分析2.概念架構(gòu)定義與可行性論證3.運(yùn)行方案仿真與綜合評(píng)估1.結(jié)合案例，加深對(duì)三階段六過(guò)程MBSE方法及其運(yùn)用的理解和掌握2課堂講授與研討相結(jié)合課程目標(biāo)T&A9九、可復(fù)用模型管理與協(xié)同1.模型庫(kù)架構(gòu)設(shè)計(jì)2.系統(tǒng)模型評(píng)估3.系統(tǒng)模型管理4.面向多團(tuán)隊(duì)協(xié)同的數(shù)字模型交付1.理解模型庫(kù)的架構(gòu)設(shè)計(jì)原則和方法2.理解并掌握系統(tǒng)模型的評(píng)估和管理方法3.理解并掌握數(shù)字模型的交付流程2課堂講授課程目標(biāo)T&A10十、MBSE未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1.新一代系統(tǒng)工程的發(fā)展趨勢(shì)2.系統(tǒng)建模語(yǔ)言的能力擴(kuò)展3.MBSE的新方法與新應(yīng)用4.MBSE與人工智能的結(jié)合1.了解MBSE的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)2.了解MBSE領(lǐng)域的研究進(jìn)展。1課堂講授與研討相結(jié)合課程目標(biāo)T&A五、課程教學(xué)方法本課程教學(xué)將采用“理論教學(xué)+課堂研討+項(xiàng)目實(shí)踐”的教學(xué)模式。六、課程考核方法理論課程成績(jī)滿分100分。由以下部分構(gòu)成：考核環(huán)節(jié)建議分值比例考核/評(píng)價(jià)細(xì)則對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)(1)平時(shí)作業(yè)完成情況20%平時(shí)作業(yè)完成的正確性、規(guī)范性課程目標(biāo)T1-T3,A1,A2(2)大作業(yè)完成情況30%項(xiàng)目大作業(yè)完成的質(zhì)量，報(bào)告的撰寫質(zhì)量課程目標(biāo)T1-T3,A1,A2(3)期