关于MBSE的思考和应用建议

张雍

摘 要： 使用传统系统方法开展大型复杂系统的设计研发过程中困难重重，迫切需要一套具有全局思维和更加科学的系统方法，MBSE是为这类系统的开发而量身定制的。

关键词：MBSE，系统；科学

一、传统系统工程是盲人摸象的开发过程，是一套低效率的科学实践方法。

传统系统工程设计和开发过程中，系统工程活动的开展主要依托于一系列基于文字和语言的文档，比如用户的需求、方案设计、工程设计等，全过程的所有活动全部靠文字来描述，而这些文档又全都是"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"。

在这种模式下，要把散落在各个需求分析报告、方案论证报告、工程设计报告、验证试验报告中的工程系统的信息简单的集成和关联在一起，由于语言文字表达的复杂性和多样性，不同的人员、不同的视角、不同的维度对同一事物的理解不尽相同，甚至会有偏颇，可以说一种“盲人摸象”的开发过程。传统方法的工程实践中，各类人员按照自己对于文档的理解去开发系统，其过程中又很难通过有限而且抽象的文字去识别其中的偏差，虽然费时费力，但效率极其低下，且为企业创造的价值极为有限，普遍表现形式为开发进度超过设定周期、研制经费超概算、用户使用阶段问题多发。

现阶段设计和开发产品普遍存在复杂性，亟需一种具有全局思维而且科学的系统方法来解放目前工程设计中遇到的困境，MBSE应运而生。

二、MBSE是一套解决大型复杂系统设计研发问题的科学方法，也是系统工程的"革命"和未来

MBSE的出现，并未标志系统工程的本质发生改变，只是运行的形态发生了调整。MBSE下，工程研制工作由需求-设计-制造-试验模式向需求-设计-虚拟综合-虚拟验证-数字制造-物理制造的转变，而其产生的核心价值也由过去的"80%劳动、20%创造"转变为"20%劳动、80%创造"。

MBSE的设计研发，是科学研究与工程设计的高度集成，其本质是一项可用V形图宏观描述的系统工程活动。V形图左侧是自顶向下循环迭代的需求捕获、定义、分解、设计的过程，实现从复杂系统到分系统、子系统、部件、组件、零件的需求分解分配，完成对应的架构及解决方案；右侧是自底向上的从零件、组件、部件、子系统、分系统到系统的测试，验证各层级需求是否全面满足的过程。

MBSE的终极目标是以更小的经济成本和时间代价确保最终交付的复杂系统尽可能更好地满足客户的复杂要求，主要体现为“快、好、省”三种优势。“快”是迭代周期短。位于V形图左侧的基于模型的小循环迭代最大程度上加速了各阶段需求的确认和系统方案的完善。“好”是质量高。通过使用场景分析准确把握用户需求，由右端的实物验证到左端的基于模型的多专业联合仿真验证，保证设计的各个阶段不断联合仿真评估，避免过设计和欠设计。“省”是节省成本。通过大量的虚拟仿真简化、减少和取代部分物理试验，多专业多领域模型可复用，时间代价大大缩减，方案修改、完善、优化的经济成本接近为零。MBSE是科学的系统方法，也是系统工程的"革命"，必将引领系统工程的发展方向。MBSE的推行势在必行，否则必将被时代的潮流所湮没。

三、国有企业应用MBSE存在的难点

㈠ 思想观念尚未转变。多数企业思想陈旧，研发能力严重不足，仍未找到变革的发力点和切入点。追溯过往大型产品研制经历，多数都充斥着“十年磨一剑”的烙印，传统的系统工程设计和开发模式根深蒂固。近20年来，型号研制生产的模式几乎未发生较大的变化和改良，多年固有的设计和开发模式形成了较大的惯性，致使在开展型号工作中心有余而力不足，固化的思维方式并非一朝一夕可以改变，推广MBSE应用改变思想观念需要勇气、魄力和决心。

㈡ 信息化能力支撑不足。MBSE下系统模型成为各专业学科模型的集成器，各专业学科的模型被广泛应用于工程设计的各个方面，各类人员围绕系统模型开展需求分析、系统设计、仿真等工作，而上述所有的工作都是建立在信息化水平相对成熟的基础上，否则就系统会被割裂，形成了一个个的"模型孤岛"，显得支离破碎。目前，雖然信息化建设有所起色，硬件条件也日趋完善，信息化平台基本建立，但仍低于其他院所及社会平均水平。而且信息化应用率低，研制生产相关的工作流程并未实现真正与信息化有机结合，导致业务工作基本脱离信息化平台。从传统工程设计和开发模式向MBSE模式转变后，工程实践对于信息化的依赖性会愈发彰显。

㈢ 需求体系不够成熟。MBSE过程强调系统的利益攸关者需求是什么，自顶向下循环迭代的需求如何传递以及自下而上各层级的验证如何满足需求，这也契合了客户至上的理念，使研制出的产品得以满足、引领客户需求。但是，大部分已完成研制的项目或是已立项的型号，普遍存在作战定位不明确、装备设计和开发的需求仅仅停留在产品战技指标上，而且需求在整个生命周期内频繁发生变化，甚至是颠覆性变化，往往牵一发而动全身，需求的逐级传递、跟踪落实、维护也缺少关注。当前，国内军事需求研究机构对军事需求的研究不够成熟，真正的需求体系尚未形成，这也是推行MBSE不可忽视的外部因素。

四、推广MBSE的思考和建议

我认为，推行MBSE的路线图大致可分为三步走战略：

㈠ 第一阶段：统一思想，加强建设。要从思想上提高认识，针对全院设计研发以及管理人员要分层级有针对性的对MBSE基本知识进行专题培训，对国有企业来讲MBSE是一个新词、新概念，所有的人员几乎从零开始，虽然过程将会充满艰辛但必须改变，个人感觉这对企业来讲也是生命工程。这也是一次全新的探索，需求定义、功能分析、方案架构和测试方法，都必须由几乎没有经验的人员在没有实物参考、仅有终极功能描述和基本物理原理的情况下自行构建及不断摸索，必须要加强执行的力度。其次就是条件建设要跟上，包括信息化条件建设，设计和开发工具的统一，不再适应MBSE开发所涉及到的程序文件、规范及作业指导书等制度的再构建，甚至是组织架构可能也需要进行适应性调整。所有的建设不仅包含本单位全级次产品产品研发单位，还应推广到协作配套厂家，全方位的建设必须要适应MBSSE实际应用的需要。

㈡ 第二阶段：破茧成蝶，试点推行。MBSE一直强调由小到大、由局部到整体中迭代和递归的思维方式。各个企业使用基于模型的系统方法设计产品也一样，在没有任何基础、条件薄弱的情况下，直接将其应用的全新的产品设计和开发，一开始就在这么大的系统推行，要大展拳脚几乎不可能一帆风顺，甚至可能会手足无措、迷失方向。可以考虑选择在一个较小的子系统、组件甚至是部件上推行，通过具体工程实践形成一套行之有效的流程和方法，建立适应体系运行的技术管理流程、项目管理流程、成本管控流程以及流程信息化体系项目管理流程，待运行顺畅后可推而广之，由小及大的过程就显得水到渠成。

㈢ 第三阶段：由浅入深，一贯始终。当前及未来的系统是典型的系统之系统，系统与外部环境、系统与系统的交联趋于复杂，企业的终极目标是让MBSE服务于系统甚至是更大体系的设计和开发，从系统工程到复杂系统工程，再到复杂组织体系统工程，虽然系统的体积逐渐增加，但基本规律并未发生根本变化，这也体现了MBSE的核心思想。伴随认知的不断深入，条件的不断成熟，通过集团公司大力支持和引导，把握当前形势，借鉴行业优势，选取重点型号、典型专业及关键环节为突破口，逐步实现贯通“R-F-L-P”（需求、功能、逻辑和物理层）V型全流程的MBSE体系构建。

MBSE 是系统工程的“革命”，创新和变革必然会产生阵痛，但除了变革我们无从选择。我坚信通过大力推进下和不懈的用实际行动践行，我们必将在MBSE的应用实践中取得新的突破。