
基于模型的系统工程软件(MBSES)应用架构

基于模型的系统工程软件(MBSES)-- 管理平台
支持国家保密管理规定、支持定制开发。

基于模型的系统工程软件(MBSES) -- 系统工程建模
支持主流方法论,支持需求建模、任务建模、功能建模、结构建模、参数分析建模。

基于模型的系统工程软件(MBSES) -- 体系工程建模

MBSE建模软件使用

网格法快速指引

MagicGrid 2.0

基于模型的系统工程软件(MBSES)主要的应用单位

MBSE的用途
建立系统完整的、统一的全寿命周期的数字化模型
需求模型、架构模型、机械结构模型、EDA模型、通用质量特性模型、测试验证模型的统一。

MBSE的用途

MBSE技术优势
(1)、建立了系统开发的相关人员(客户、项目管理人员、系统工程师、软硬件工程师、测试人员)之间的标准化沟通语言,提升了沟通的准确性和效率。
(2)、通过建立系统唯一的模型,为不同设计角度提供统一的视图来源。通过模型化设计要素,提供系统变更影响分析的能力。这些功能提高了关系复杂系统的能力。
(3)、通过提供可评估一致性、正确性和完善性的无歧义的且精确的系统模型,提升了产品设计工作的质量。
(4)、通过以更加标准化的方式捕获系统设计信息,并高效地利用模型驱动方法固有的内置抽象机制,增强知识捕获及信息的复用。缩短开发周期和更低的维护成本。
(5)、通过提供概念清晰且无歧义的表达方式,提升掌握系统工程基本原理的能力。
MBSE相比传统系统工程方法(基于文档的系统工程)的对比
| MBSE的方式 | 基于文档的方式 | |
| 修改设计 | 一个设计元素只需改一个地方,其它所有引用的地方自动更新,设计的一致性好 | 所有文档、每个地方按“文本”查找、替换,可能替换错 |
| 设计的迭代过程 | 永远只有一个有效的设计模型,模型永远都是新的 | 可能没有回头更新前期工作的文档,设计文档会“老化”、失去指导作用 |
| 检查和发现问题 | 软件工具自动检查,可以仿真,正确性、完整性、一致性好 | 靠人工,正确性、完整性、一致性难于保证 |
| 知识的复用 | 通过“继承”,复用的理论公式可以重新计算,是“活”的知识 | 复制、粘贴,复用的是文字是不能变动的“死”的知识,需要重新理解 |
| 多人协同 | 模型互相引用、自成一体、概念一致 | 复制、粘贴进行文字、段落合并,可能概念不统一 |
| 目的和作用 | 建模是分析过程,真正为了设计、分析而建模,同时可以为下游设计提供输入 | 归档、应付审查 |
MBSE的正规化建模工作的带来的效益
a.工程数据的精确性
b.工程数据间的一致性
c.工程数据来源的唯一性
d.改进工程数据的可视化
e.易于综合不同来源的工程数据
f.改进工程数据的管理和可维护性
g.工程数据的可验证性。
UML/SysML语言基础
SysML:Systems Modeling Language,系统建模语言
· 1.6,十二月2019
· 2003,Kobryn。2004年,0.8版
· 系统工程师的”普通话”。

MBSE应用必要性
(1)MBSE技术是数字化工程的重要组成部分
数字化的三层含义:
技术层面:建立物理实体的数字映射模型,实现可计算、可仿真、可优化;
业务层面:数据驱动的自动化、智能化决策流程;
文化层面:组织形成“数据驱动、持续迭代”的思维与工作方式。
信息化 → 数字化:本质演进
信息化(过去):以“记录流程、提升效率”为核心;
数字化(现在、未来):以“数据驱动、预测优化、业务创新”为核心。
核心思想:
在数字空间中构建物理世界的映射模型,基于数据实现业务流程的智能决策与持续优化。
根本转变:
从“依赖实物试错”的传统模式,转向“基于数字模型仿真与优化”的新型范式。
MBSE实施
(2)、MBSE技术是构建数字孪生系统的基本方法。
波音公司数字孪生技术

MBSE实施
(3)、MBSE技术是创新的驱动力。

MBSE实施
(3)、MBSE技术是创新的驱动力。

数字样机模型
数字样机模型,是在装备总体设计、制造与交付过程中,对武器装备的设计方案、制造工艺、交付状态等进行数字化描述,支撑装备研制生产和试验鉴定。
数字样机模型
数字样机模型按照不同的阶段分为:1.0设计模型、2.0制造模型和3.0交付模型。

数字样机模型 - 1.0设计模型
数字样机的1.0设计模型,在研制生产阶段对设计要求模型、功能模型、性能模型、物理模型进行数字化描述,向下传递物理模型中的要素,支撑装备系统方案快速设计、虚拟仿真与装备初期评估,实现设计迭代寻优。

数字样机模型 -- 1.0设计模型
设计要求模型承接装备需求模型,将装备需求转化为对产品的设计要求,包括功能要求、性能要求、集成接口要求、通用质量特性要求、测试验证要求。

| 模型要素 | 描述内容 | 要素形态 | 参考示例 | 建模/运行软件工具 |
| 功能要求 | 从装备研制角度按照总体、分系统、部件逐层进行功能分解细化 | 结构化文本 | XML | 需求建模工具 |
| 性能要求 | 继承功能要求模型,对功能项进行定量描述 | 结构化文本 | XML | 需求建模工具 |
| 集成接口要求 | 描述系统内外部装备、环境的信息、物质、能量等形式的接口要求 | 结构化文本 | XML | 需求建模工具 |
| 通用质量特性要求 | 描述装备可靠性、维修性、测试性、保障性、安全性等通用要求 | 结构化文本 | XML | 需求建模工具 |
| 测试验证要求 | 描述对系统进行功能、性能测试验证的方法和指标要求 | 结构化文本 | XML | 需求建模工具 |
数字样机模型 - 1.0设计模型
设计要求模型承接装备需求模型,将装备需求转化为对产品的设计要求,包括功能要求、性能要求、集成接口要求、通用质量特性要求、测试验证要求。

数字样机模型 - 1.0设计模型
功能模型面向产品设计过程,描述产品功能与设计要求的符合程度,包括系统架构、功能组成、功能描述。

| 模型要素 | 描述内容 | 要素形态 | 参考示例 | 建模/运行软件工具 |
| 系统架构 | 描述系统的模块划分、功能分配、集成接口、子系统状态行为等 | 逻辑视图 | SysML:模块定义图、内部模块图、活动图等 | 需求建模工具 |
| 功能组成 | 描述系统功能的构成和层级关系,用于模块定义、功能分解 | 逻辑视图 | SysML:模块定义图、活动图等 | 需求建模工具 |
| 功能描述 | 描述系统功能的实现方式,包括活动、时序、状态等 | 逻辑视图 | SysML:活动图、时序图、状态机图、参数图等 | 需求建模工具 |
数字样机模型 - 1.0设计模型
功能模型面向产品设计过程,描述产品功能与设计要求的符合程度,包括系统架构、功能组成、功能描述。

数字样机模型 - 1.0设计模型
性能模型面向产品性能分析和验证,描述产品在结构、流体、控制、电磁、声学、传热等学科特性,包括单学科性能仿真模型、多学科联合仿真模型和通用质量特性分析模型。

| 模型要素 | 描述内容 | 要素形态 | 参考示例 | 建模/运行软件工具 |
| 单学科性能仿真模型 | 描述系统单学科性能数值仿真模型,包括机、电、气、热、控等的单学科仿真模型 | 专业分析算法 | 可执行程序、动态链接库、脚本文件等 | 专业仿真工具 |
| 多学科联合仿真模型 | 描述系统多学科耦合性能的数值仿真模型,如机、电、气等的多学科联合仿真模型 | 专业分析算法 | 可执行程序、动态链接库、脚本文件等 | 多学科建模仿真工具 |
| 通用质量特性分析模型 | 描述装备系统通用质量特性的逻辑和数学模型,如故障树、电磁兼容分析模型等 | 专业分析算法 | 可执行程序、动态链接库、脚本文件等 | 专业分析工具 |
数字样机模型 - 1.0设计模型
性能模型面向产品性能分析和验证,描述产品在结构、流体、控制、电磁、声学、传热等学科特性,包括单学科性能仿真模型、多学科联合仿真模型和通用质量特性分析模型。
控制系统数字样机1.0参数分析 控制系统参数,计算约束定义

数字样机模型 - 1.0设计模型
物理模型面向产品生产制造,描述产品几何特性及物理属性等,包括几何设计模型、工程物料清单。

| 模型要素 | 描述内容 | 要素形态 | 参考示例 | 建模/运行软件工具 |
| 几何设计模型 | 装备所有结构部件、系统设备、附件成品等完整装配而成的模型,包含产品的生产制造信息。 |
三维模型 二维图样 |
CAD文件 | 计算机辅助设计工具 |
| 工程物料清单 | 反应装备及零部件属性和系统/组件间设计关系的物料清单。 | 结构化文本 | BOM文件 | 产品数据管理系统 |
数字样机模型 - 2.0制造模型
数字样机的2.0制造模型,在研制生产阶段对工艺设计模型、制造过程模型、质量模型进行数字化描述,向下传递质量模型、制造过程模型中的要素,支撑装备虚拟加工、虚拟装配、虚实结合的测试验证,与数字样机1.0设计模型共同支撑装备中期评估,实现高质量、低成本生产制造。

数字样机模型--2.0制造模型
工艺设计模型继承1.0设计模型的结果,描述系统或组件在工艺设计与仿真过程及结果,包括制造物料清单、工艺方案、工艺规划和工艺仿真模型。

数字样机模型 -- 2.0制造模型
制造过程模型承接工艺设计模型,描述系统或组件生产制造过程中活动分解、活动时序、单元状态及状态间的切换逻辑关系等信息,包括实作物料清单、供应链模型和制造过程记录。

数字样机模型 -- 2.0制造模型
质量模型描述系统或组件的质量策划、质量控制及质量结果,包括质量特性要求、质量分析模型、质量例外及偏差。

数字样机模型 -- 2.0制造模型

数字样机模型 - 3.0交付模型
数字样机的3.0交付模型,增加装备交付状态、保障要求、运用方式、操作流程、维修特性等模型要素,支撑虚实结合的性能试验、作战试验,实现数字样机、实体样机同步交付,数字模型和试验数据迭代修正完善。

数字样机模型 - 3.0交付模型
产品构成模型描述产品的内外部结构及组成逻辑,包括总体布局、系统组成、交付物理清单。

数字样机模型 - 3.0交付模型
产品特性模型描述产品的交付状态、物理特性、内部机理等信息,包括功能性能特性、目标特性、通用质量特性。

数字样机模型 - 3.0交付模型
产品运用保障模型描述产品的使用运用、运行状态、载荷状态、异常信息等信息,包括操作使用、维修保障、运用仿真模型、虚实装备交互模型、履历信息。

数字样机模型 -- 3.0交付模型

数字样机模型 - 3.0交付模型

汽车应用案例

坦克XX装置应用案例

机器人应用案例

机载通讯设备系统的案例

船舶系统应用案例

无人机系统应用案例

公司背景
公司成立时间:2017年12月
公司使命:专心致力于基于模型系统工程技术的研究和推广应用
经营理念:为客户创造价值,为社会创造价值
核心产品:基于模型的系统工程软件(MBSES)
技术服务:MBSE技术培训、企业实施辅导、实施指南、案例、辅助建模。
核心产品 -- 基于模型的系统工程软件(MBSES)
基于模型的系统工程软件(MBSES)
完全自主知识产权,中文化(同时支持中文和英文,数据模型兼容国外同类英文软件)。

基于模型的系统工程软件(MBSES)产品研发过程
2015年~2016年:技术准备阶段。在技术服务过程中,了解到中电集团、航天一些研究所开始尝试应用MBSE技术。
2016年~2017年10月:产品预开发阶段,尝试技术途径,搭建软件框架。
2019年10月:0.5版,在一些项目中应用。
2020年3月:1.0版,在一些高校、研究所的项目中应用。
2021年4月30日:1.5版,互联网上正式发布。
2022年7月21日:2.0版正式发布。
2023年2月20日:2.4版正式发布。
2023年7月28日:2.6版正式发布。
2023年10月25日:2.7版正式发布。
2024年1月9日:2.8版正式发布。
2024年8月12日:3.0版正式发布。
2025年7月10日:3.5版正式发布。
2026年4月20日:4.0版发布。



