MBSE中国高端制造创新设计的使能技术
Siemens - 从整车EE系统架构到零部件开发的MBSE方案介绍
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基于模型的系统工程(MBSE) 关键是基于模型的闭环校核和确认（Verification and Validation）
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Courtesy International Council on Systems Engineering (INCOSE） 系统工程国际标准委员会 (INCOSE)
“In particular, MBSE is expected to replace the document-centric approach that has been practiced by systems engineers in the past and influence the future practice of systems engineering by being fully INTEGRATED INTO THE DEFINITION OF SYSTEMS ENGINEERING PROCESSES.” “特别是， 希望MBSE能够替代系统工程师已经实践的以文件为中心的 方法并且通过完全集成至系统工程流程的定义中来改变将来系统工程 的实践”
A model-based systems framework...
Integrating multidisciplinary activity...
With closed-loop performance verification
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基于模型的系统工程(MBSE) 需求、功能架构建模至多领域仿真
基于模型的系统工程设计(MBSE)为您
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MBSE在机载显示器设计中的应用
MBSE在机载显示器设计中的应用MBSE是Model-Based Systems Engineering的缩写，中文翻译为基于模型的系统工程。
它是一种系统工程的方法论，通过建立系统模型，从而实现系统工程的设计、开发、测试、运营等全生命周期的管理。
在现今的设计环境下，MBSE已被广泛应用于各种工业领域，例如汽车制造、航空航天、轨道交通等。
在本文中，将会介绍MBSE在机载显示器设计中的应用。
机载显示器作为机载系统的重要组成部分，承担着飞行信息、导航信息、气象信息等多种任务。
随着航空工业的快速发展，机载显示器的设计也在不断地演进。
MBSE方法在机载显示器的设计中应用得到了广泛的使用，主要包括以下几个方面：1、需求分析与管理在系统工程中，需求分析是至关重要的一个步骤。
在机载显示器的设计中，MBSE方法可以用于需求分析与管理，帮助设计人员理解系统的需求，并将其转化为系统模型，从而更好的管理需求。
基于这些需求，设计人员可以开展系统建模、仿真、优化与验证等工作。
2、系统建模与仿真在机载显示器的设计过程中，MBSE方法提供了一种基于模型的系统工程方法。
通过建立系统模型与仿真，设计人员可以更好的理解系统的功能、逻辑和行为，从而便于进行系统设计和优化。
例如，设计人员可以利用仿真技术对系统的效率、可靠性、功耗等进行分析和优化，为机载显示器的设计提供保障。
3、决策支持在决策过程中，MBSE方法能够为设计人员提供可靠的决策支持。
通过建立系统模型，设计人员可以对不同的设计方案进一步分析和比较，从而选取最优方案。
此外，MBSE方法还能够帮助设计人员预测系统的性能和可靠性，并对不同的决策结果进行评估和对比。
4、文档管理在系统工程中，文档管理是一项极具挑战性的任务。
MBSE方法提供了一种基于模型的文档管理方法，即通过建立系统模型的方式，实现文档的管理和控制。
在机载显示器的设计中，MBSE方法能够帮助设计人员跟踪文档变更、文档版本管理和发行控制等过程。
MBSE在机载显示器设计中的应用
MBSE在机载显示器设计中的应用MBSE（Model-Based Systems Engineering）是一种基于模型的系统工程方法，它通过建立系统模型来进行系统分析、设计、验证和验证。
MBSE在机载显示器设计中的应用是非常重要的，因为机载显示器是飞机、舰船等载具上非常重要的组成部分，直接关系到系统的安全性和可靠性。
本文将就MBSE在机载显示器设计中的应用进行探讨和分析。
我们来了解一下机载显示器的基本功能和特点。
机载显示器是飞机、舰船等载具上用来显示各种信息的装置，可以显示飞行参数、导航信息、装备状态等。
由于机载显示器需要在复杂的环境条件下工作，比如高温、高压、震动等，因此对其设计和制造提出了高要求。
机载显示器还需要满足航空航天领域相关的各种标准和规范，比如DO-178C、MIL-STD-810等。
在机载显示器设计中，MBSE可以发挥重要的作用。
MBSE可以帮助工程师建立机载显示器的系统模型。
通过系统模型，工程师可以清晰地了解显示器的功能需求、性能需求、接口需求等，从而为设计工作提供了重要的参考。
MBSE可以帮助工程师进行系统的建模和仿真。
通过建立显示器的数学模型，工程师可以进行各种条件下的仿真分析，来评估显示器的性能和可靠性。
MBSE还可以帮助工程师进行系统的验证和验证。
通过系统模型，工程师可以进行各种功能和性能测试，来验证显示器是否满足设计要求。
在机载显示器设计中，MBSE还可以帮助工程师进行多学科设计优化。
机载显示器设计涉及到多个学科领域，比如机械、电子、光学等，因此需要进行多学科的协同设计和优化。
通过建立全面的系统模型，工程师可以对机载显示器进行全面的多学科优化，以确保显示器在各种工作条件下都能正常工作。
MBSE还可以帮助工程师进行系统的需求管理。
在机载显示器设计中，有各种不同的需求，比如功能需求、性能需求、接口需求等。
通过建立系统模型，工程师可以对这些需求进行管理和跟踪，从而确保系统的一致性和完整性。
mbse原理
mbse原理
MBSE（基于模型的系统工程）是一种面向系统工程的方法论，通过建立和使用系统模型来支持整个系统开发过程。
其核心原理是将传统的基于文本的系统设计方式转变为用数字化建模的方式进行系统方案设计，把设计文档中描述系统结构、功能、性能、规格需求的名词、动词、形容词、参数全部转化为数字化模型表达。
名词对应系统结构，可以通过模型直接呈现系统的各个组件和模块；动词对应系统行为，可以通过顺序图、状态图等模型元素描述系统的动态行为；形容词和参数则可以通过设定阈值或范围的方式在模型中表达。
在MBSE方法论中，通过使用系统建模语言（如SysML）和相应的工具，可以对系统进行全面的描述和分析。
将系统分解为多个子系统是非常有意义的，因为它能够帮助更好地理解系统的结构和功能。
在当前航空、航天、汽车等行业，对工业产品易用性、舒适性、安全性等方面要求的提高，导致产品复杂度的量级不断跃升。
基于文本的系统设计方式存在天然局限，而MBSE技术的出现为应对这些问题提供了有效的应对手段。
MBSE带来的价值有节省成本，提高效率，保证产品质量，提高产品竞争力等。
通过使用MBSE，可以在需求分析&验证、系统设计、系统验证等环节中实现文本无法实现而MBSE能够实现的功能，如前期仿真验证、设计方案与详细设计阶段的数字化模型（如CAD）关联等。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅关于MBSE原理的资料或者咨询相关学者。
MBSE学习
砥砺前行，与世界同步发展MBSE技术2016-07-16 15:11基于模型的系统工程推荐100次技术基于模型的系统工程（MBSE）是目前系统工程领域的前沿阵地。
国际系统工程委员会（INCOSE）曾经对其发展进行了预测和规划。
从图1的路线图可以清楚地看出：在2015~2020年之间将MBSE方法逐步定义成熟。
也就是说，目前的MBSE方法依然处于快速演进的状态中。
图1 INCOSE MBSE Rodamap当前，尚没有一个公认的MBSE定义。
普遍认为随着产品（系统）复杂性的不断增加，基于文件的系统工程已越来越无法满足要求，模型驱动的系统设计应运而生——从需求阶段开始即通过模型（而非文档）的不断演化、迭代递增驱动系统的研制过程，包括需求分析、功能分析、系统设计、确认及验证行为均由模型表达并由模型驱动。
针对MBSE的研究、应用与实施主要围绕MBSE建模语言、方法和工具展开。
复杂产品的系统设计建模语言已有很多，如IDEF0等，但它们的符号与语义不尽相同, 彼此间很难互操作与重用。
国际系统工程委员会和对象管理组织（ObjectManagement Group，简写为OMG）在UML2.0的基础上，定义了一种新的系统建模语言标准——SysML 语言。
该语言是一种图形建模语言，支持对包含人员、硬件、软件、过程、控制等在内的复杂系统进行说明、分析、设计、验证与确认，且独立于具体的方法与工具。
其主要通过面向结构、行为、需求和参数等进行建模的9类图来对系统进行描述。
目前，SysML语言已经发展成为基于模型的系统工程（MBSE）的主流建模语言，也是其核心技术之一。
图2 SysML模型的主要组成部分MBSE方法论尚在发展中。
有多个组织或企业发布了自己的版本，主要包括：INCOSEOOSEM、IBM Rational Harmony-SE、IBMRational (RUP-SE)、VitechMBSE Methodology、JPLState Analysis (SA)、Dori OPM等。
mbse在实际工程上的应用
mbse在实际工程上的应用
MBSE（基于模型的系统工程）是一种先进的设计方法论，利用计算机模型
和仿真技术来指导和优化系统设计过程。
在实际工程中，MBSE的应用广泛且重要，尤其是在复杂工程领域如航空器、航天器、舰艇、导弹、航母编队、空天系统等。
以下为MBSE在实际工程中的应用：
1. 理解系统的行为、性能和相互关系，优化设计方案。
2. 在水下航行器的设计过程中，MBSE可以发挥重要的作用。
例如，定义水下航行器的功能和性能需求，建立包括船体结构、推进系统、导航和控制系统等各个组成部分的系统模型，进行验证测试，优化和迭代设计，强化学习和自适应控制，故障模拟和容错设计，以及跨学科优化等。
3. 在复杂工程的全生命周期中，MBSE能够为决策提供有力的支持。
它覆盖了从概念设计到工程、制造和运行使用的每个阶段。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅MBSE相关论文或咨询专业
人士。
浅析MBSE在国际民用航空领域的应用
浅析MBSE在国际民用航空领域的应用作者：蔡昀彤来源：《科技创新导报》2017年第18期摘要：为了应对民用航空领域设计制造及试验等诸多新挑战，基于模型的系统工程方法，即MBSE被广泛地采用。
MBSE方法被认为是解决复杂系统动态交联的工程问题的唯一最有效和最经济的方法。
该文首先介绍了MBSE的产生背景。
之后描述了其涵盖的主要方法与技术手段，并结合国际主民机制造商即波音和空客的项目为例来介绍该方法在民用航空领域的发展。
关键词：MBSE 基于模型的系统工程民用航空中图分类号：V57 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（c）-0017-021 MBSE的背景仿真技术在民用飞机以及飞机系统的研发中已经变得非常普及。
甚至仿真技术更是贯穿了整个飞机产品研制流程。
近年来，民用飞机向“多电”飞机发展的趋势越来越明显。
其相关配套技术也越来越成熟。
这些技术使飞行变得更安全、更经济和更舒适。
但同时，以高速太网为基础的飞机内部网络等多电飞机的众多新技术特征，也使得飞机的研制、试验和验证工作变得非常具有挑战[4]。
2 MBSE的内容由于民用航空领域产品的复杂性正加速增加，而交付时间又更加缩短。
在这种矛盾的情况下，基于模型的系统工程即MBSE的方法和流程被开始提出和采用。
国际上的MBSE方法论有多种，例如INCOSE的面向对象的系统工程方法，IBM公司的逻辑统一流程系统工程方法和ViTech公司的基于模型的系统工程方法等。
其本质都是通过一套方法和工具来提升应对产品复杂度的能力[3]。
该方法提倡的一些技术，如实时仿真，硬件在环，飞行员在环仿真以及实时开环测试已经成为大势所趋，这些技术或方法帮助应对试验任务越来越复杂的挑战。
同时，采用MBSE方法意味着需要一套工具链来将概念产品更快地推向现实，这些工具应能具备自动代码生成、先进的验证和试验例如硬件在环等技术[1]。
3 国际民机制造商的例子波音公司在777飞机的早期试验阶段，采用基于模型的系统工程方法，大大缩短了研发航电系统的时间。
mbse实施方案
mbse实施方案MBSE实施方案MBSE（Model-Based Systems Engineering）是一种基于模型的系统工程方法，它将系统工程的活动、过程和方法与系统模型相结合，以实现系统工程的全生命周期管理。
MBSE实施方案是指在实际项目中，如何有效地应用MBSE方法和工具来进行系统工程，以达到项目的预期目标。
下面将介绍MBSE实施方案的关键步骤和注意事项。
首先，MBSE实施的第一步是明确项目需求和范围。
在项目启动阶段，需要与相关利益相关者充分沟通，了解项目的背景、目标和范围，明确系统工程的需求和约束条件。
这一步是MBSE实施的基础，也是确保后续工作顺利进行的关键。
其次，建立系统模型是MBSE实施的核心环节。
在系统建模过程中，需要选择合适的建模语言和工具，根据项目的特点和需求建立系统的功能模型、结构模型和行为模型。
在建模过程中，需要与相关团队密切合作，确保模型的完整性和准确性。
然后，基于系统模型进行系统分析和设计。
通过对系统模型进行仿真分析、验证和验证，可以发现潜在的问题和风险，为系统设计和优化提供依据。
在系统设计阶段，需要根据模型的分析结果进行系统架构设计、接口设计和功能分配，确保系统满足需求并具有良好的性能和可靠性。
接下来，实施模型驱动的系统工程过程。
在项目实施阶段，需要将系统模型与实际工程过程相结合，实现模型驱动的系统工程。
这包括模型的自动生成、代码生成、自动化测试和持续集成等工作，以实现系统工程的自动化和标准化。
最后，进行系统验证和确认。
在系统开发完成后，需要对系统进行全面的验证和确认，确保系统满足用户需求和规格要求。
这包括对系统功能、性能、安全性和可靠性等方面进行测试和评估，最终实现系统的交付和投入使用。
总之，MBSE实施方案是一个系统工程的全过程管理和控制过程，需要在项目的不同阶段充分考虑系统工程的需求和约束条件，合理应用MBSE方法和工具，确保系统工程的顺利实施和项目的成功交付。
福特系统工程mbse方法论
福特系统工程mbse方法论福特系统工程MBSE方法论福特汽车公司作为全球知名的汽车制造商，在系统工程领域有着深厚的技术积累。
其中，基于模型的系统工程（Model-Based Systems Engineering, MBSE）方法论在福特汽车研发过程中发挥着重要作用。
本文将详细介绍福特系统工程的MBSE方法论。
一、MBSE概述基于模型的系统工程（MBSE）是一种以模型为核心，对系统进行设计、分析、验证和管理的工程方法论。
它通过建立系统模型，将需求、设计、分析等环节进行有效整合，提高系统工程的开发效率和产品质量。
二、福特系统工程MBSE方法论的特点1.模型驱动：福特MBSE方法论强调以模型为核心，将系统工程活动紧密围绕模型展开，实现需求的可追溯性、设计的一致性和分析的准确性。
2.需求管理：福特MBSE方法论对需求进行严格管理，确保需求的正确性、完整性和一致性。
3.设计协同：通过模型共享和协同设计，提高团队协作效率，降低设计错误和冲突。
4.分析验证：利用模型进行系统分析，提前发现潜在问题，降低系统风险。
5.自动化工具支持：福特MBSE方法论采用自动化工具，如SysML、Simulink等，提高系统工程活动的效率。
三、福特系统工程MBSE方法论的应用1.需求分析：在项目初期，通过建立需求模型，对用户需求进行梳理和分析，确保需求的正确性和完整性。
2.设计建模：利用SysML等工具，建立系统架构模型，描述系统组件、接口和关系，实现设计的可视化。
3.分析验证：通过对模型进行仿真、分析，验证系统性能、安全性等指标，提前发现问题。
4.测试验证：基于模型生成测试用例，对系统进行测试验证，确保系统满足设计要求。
5.变更管理：在项目过程中，对需求、设计等变更进行管理，确保模型的一致性。
四、总结福特系统工程MBSE方法论在汽车研发领域具有广泛的应用价值。
通过采用模型驱动的方法，福特汽车公司提高了系统工程的开发效率、产品质量和团队协作能力。
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MBSE（基于模型的系统工程）定义
定义（国际系统工程学会INCOSE）
MBSE是一种应用建模方法的正式方式，用于支持系统需
求、分析、设计、检验与确认活动，这些活动从概念设 计阶段开始，贯穿整个开发过程及后续的生命周期阶段。
MBSE是系统工程领域发展的一种基于模型表达和驱动的
方法，它可以看成是模型驱动原则、方法、工具、语言 的指导规范，是对学科交叉和规模化的复杂系统的实施
国内外MBSE研究与应用
INCOSE：在2015~2025年之间将MBSE方法逐步定义成熟。 目前的MBSE方法依然处于快速演进的状态
MBSE 功能
减少循环时间 SOS互操作性 设计优化贯穿权衡空间，贯穿基于分析的受影响领域
扩展成熟度和兼容性
制度化 MBSE 跨 学术/工业
分布式和安全模型库贯穿多个领域
以模型的方式，通过对跨学科的专业知识统一表示来控制
复杂系统的研发过程。 MBSE 于系统设计类似CAD于详细设计
其强调的是系统工程过程中信息传递的模型化
MBSE特点
模型化：系统设计全过程、全对象、全参数
需求分析 功能分析 架构设计 系统验证
需求 行为 结构 参数 约束 …… 软/硬件 设备 工序 人员 数据 ……
MBSE特点
复杂系统设计的自动化（模型驱动）
在不同建模部分实现模型驱动与映射，即要实现上一
层次的建模能驱动下一层次建模的自动生成（虽然这 并不容易）： 需求模型 功能模型 架构模型 验证模型
MBSE可成为中国高端制造创新设计的使能技术
汇报提纲
背景—中国制造现状 MBSE介绍 国内外MBSE研究与应用 MBSE的使能作用分析 MBSE的使能技术 总结与展望
行动团队领导
Bjorn Cole John Watson Lonnie VanZandt Roger Burkhart Henson Graves Ron Williamson/Matthew Hause Frank Alvidrez
商业机会团队（Challenge Team） — 应用研究
商机团队 Modeling and Simulation Interoperability（建模和仿真互操作） Space Systems（空间系统） Telescope Modeling（望远镜建模） Biomedical Device Modeling（生物医学设备建模） GEOSS Modeling（GEOSS建模） 商机团队领导
创新设计对企业的重要性
据美国政府统计：在企业产品设计上投入1美元，则其产出就会增 加2500美元 日本日立公司：每增加1000亿日元的销售收入，设计创新所占的作 用占51%。
（摘自：西北大学，张治：“论设计创新在西部经济发展中的重要性”，2009.10）
背景
我国创新设计现状与问题
系统层面的创新能力远弱于底层构件的创新能力 整体产品创新能力远弱于局部零部件的创新能力 引进、吸收再创新 — 限制了创新能力 缺乏系统级创新设计方法与工具 — 创新效率不高 — 创新成本太高
？？
机械
原因
？？
电子
系统设计师
பைடு நூலகம்？？
软件
？？
控制
汇报提纲
背景—中国制造现状 MBSE介绍 国内外MBSE研究与应用 MBSE的使能作用分析 MBSE的使能技术 总结与展望
语言
使用 描述 生成
方法
模型
应用 促进 管理
国际MBSE研究与应用—建模方法
工具
研究单位 MIT、GaTech、CalTech、慕尼黑工业大学、…….. NASA、美国国防部、欧空局、IBM、…….. 目前提出的方法论 INCOSE OOSEM（面向对象系统工程方法） IBM Rational Harmony-SE IBM Rational (RUP-SE) Vitech MBSE Methodology JPL State Analysis （状态分析法） OPM（以色列Dori教授的对象-过程方法） ……
定义MBSE理论, 本体,和形式
成熟度
良好定义 的MBSE
架构模型与仿真、分析和可视化集成
引用到下面领域的活动：
•计划和支持 •研究 •标准开发 •过程，时间和方法 •工具和技术增强 •宣传，培训和教育
MBSE方法和测量成熟, 集成系统System/HW/SW模型
Ad Hoc MBSE 以文档为中心
Russell Peak David Kaslow Robert Karban Ajay Thukral Lawrence McGovern Bill Schindel
Patterns （基于模式）
语言
使用 描述 生成
方法
模型
应用 管理 促进
国际MBSE研究与应用—建模语言SysML
工具
2007 年， INCOSE 和 OMG 组织在统一建模语言 UML 的基 础上，提出标准系统建模语言SysML
形成MBSE 标准
2010
2020
2025
INCOSE两个促进MBSE发展的团队
行动团队（Activity Team） — 基础研究
行动团队 MBSE Usability （MBSE的可用性） Methodology and Metrics（方法学和测量） Model Management（模型管理） Modeling Standards （建模标准） Ontology（本体） System of Systems/Enterprise Modeling（SOS/企业建模） Model Based Test（基于模型的测试）
我国制造业总体情况：多个行业规模第一，但大 而不强
低端混战、高端失守
高科技产品增加值占制造业增加值的比重 14.2～12.37% 盈利水平（中国企业500强与世界500强同类企业相比） 汽车制造业： 27.8% 航空航天制造业： 11.1%
背景
中国制造2025
创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本
MBSE：中国高端制造创新设计的使能技术
刘玉生 浙江大学CAD&CG国家重点实验室 2016年11月11日
汇报提纲
背景 MBSE介绍 国内外MBSE研究与应用 MBSE的使能作用分析 MBSE的使能技术 总结与展望
背景
制造业是国民经济的主体
立国之本、兴国之器、强国之基