【学习资源】MBSE和工业软件
工业软件从业者，需要学习与应用MBSE方法论，解决复杂问题的有效手段。笔者做一个简单介绍。
1 什么是MBSE？
MBSE（Model-Based Systems Engineering，基于模型的系统工程）是一种系统工程方法论，其利用模型作为系统设计、分析、验证和验证的主要手段。MBSE用模型来记录系统需求、设计、分析和验证信息，而不是使用基于文字或者文档的方法。
MBSE 的关键特征：
- 基于模型：使用统一建模语言（UML）、系统建模语言（SysML）等图形化语言，创建系统的可视化模型。
- 提高一致性：模型有助于保持系统设计和需求（产品特性）之间的一致性。
- 支持复杂系统设计：尤其适用于需要复杂多学科协作的大型项目。
- 自动化和工具支持：借助MBSE工具，可以实现自动化分析和设计验证。
- 生命周期支持：在整个系统生命周期中，通过维护和更新模型，确保系统的一致性和可追溯性。
2 什么时候需要应用MBSE？
实现工业软件需要MBSE方法论。原因如下。
- 复杂项目：当项目复杂度高，需要跨多个学科和团队进行协作时。工业软件就是典型的复杂项目。
- 需要高可靠性：在航空航天、国防、汽车等领域，可靠性极为重要。不同于消费级产品，工业软件需要满足高可靠性。
- 快速变化的需求：当系统需求频繁变化且需要灵活适应时。工业软件需要根据具体情况做调整修改
- 提升团队协作效率：通过共享的模型平台，各团队成员可以更有效地协作。工业软件是大型项目，需要领域专家和软件开发团队紧密协作。
- 长周期产品：对于生命周期长的产品，可以通过模型的维护和更新，降低长期维护成本。一些复杂的工业软件生命周期相对较长。
3 MBSE的工具和方法论
MBSE 提供了一种系统化和集成化的方法来应对现代复杂系统开发中的挑战。
3.1 建模语言与建模方法
软件工具通常支持SysML（系统建模语言），这是一种专为系统工程设计的建模语言。SysML允许不同领域的工程师以一种标准化的方式描述系统的结构、行为和需求。这种语言与UML很类似，有UML语言基础的开发者很容易学会并在工作中使用。MagicGrid是一种用于系统工程和架构设计的框架，被集成到Cameo Systems Modeler和MagicDraw等建模工具中，由No Magic公司（现为Dassault Systèmes的一部分）开发。了解MagicGrid可参考以下内容MagicGrid Book of Knowledge - Dassault Systèmes
3.2 数字主线与MBSE的关系
数字主线（Digital Thread）是一个贯穿产品生命周期的数字化概念，旨在连接和集成从设计、制造到维护的所有数据信息。它的目标是通过无缝的信息流动和数据共享，打通整个产品开发和使用的各个环节，以提高效率、减少错误并增强协作。数字主线为MBSE提供了数据集成和实时更新的基础设施支持，使MBSE在现代复杂系统开发中更具动态性和灵活性。下表说明了数字主线与MBSE的关系。
| 方面 | 数字主线 | MBSE |
| 强调信息的一致性和集成性 | 一种集成和连通产品生命周期中各类数据的方法，旨在实现信息的无缝流动 | 利用模型作为主要信息载体来进行系统设计和分析 |
| 结合数据驱动与模型驱动 | 通过将设计、制造、维护等阶段的数据集成到统一的数字线程中，提供端到端的数据驱动支持 | 通过模型驱动的方式提供系统工程的视角。结合数字主线的支持，MBSE中的模型可以更好地与实时数据进行交互和更新 |
| 支持全生命周期管理 | 数字主线可以在产品生命周期的各个阶段保持数据的连贯性和一致性，与MBSE的生命周期支持特性高度契合。 | 通过数字主线，MBSE的模型可以在不同阶段进行更新和验证，确保其持续有效性 |
| 提高决策效率 | 结合数字主线，MBSE能够更快获取和分析所需的相关数据，从而加速决策过程，提高系统设计和改进的效率。 | |
| 增强协作和可追溯性 | 将数据连接至共享平台，增强团队协作能力 | 通过共享的模型语言和工具提高系统信息的可追溯性和透明度，这种协作和信息共享的增强进一步支持系统复杂性的管理 |
3.3 厂商及工具
一些厂商设计了工具，帮助企业更有效地处理复杂系统的设计、验证和生命周期管理。
| 厂商 | 工具名称 | 作用 |
| Siemens PLM Software | Simcenter Amesim | 用于系统建模和多物理场仿真 |
| Teamcenter | 提供产品生命周期管理，与MBSE集成良好 | |
| Dassault Systèmes | CATIA Systems | 支持复杂系统的设计和仿真 |
| 3DEXPERIENCE平台 | 提供全面的系统工程解决方案 | |
| PTC | Windchill | 一个PLM平台，支持MBSE的集成 |
| ThingWorx | 用于物联网设备的系统建模 | |
| IBM | Rational Rhapsody | 基于UML/SysML的系统设计工具 |
| DOORS | 用于需求管理，与MBSE流程集成 | |
| Ansys | Ansys SCADE | 用于嵌入式软件的模型驱动开发，适用于航空航天和汽车行业 |
| Sysmagic杭州杉石 | Modelook | 体系架构设计Modelook.EA系统需求分析和架构设计软件Modelook.SE |
| ICDSys | 接口设计管理工具 | |
| BlueSys | 需求管理工具 | |
| ModelBus | 模型总线 | |
| 广州智睿思维 | MBSES |
GitCode - 全球开发者的开源社区,开源代码托管平台 |
| 杭州华望 | M-Design v2 | 基于SysML v2语言的系统建模与仿真平台 |
4 参考资源
参考书籍
电子书链接：基于MBSE的复杂装备系统设计:理论与实践【全本_书评_在线阅读】-当当云阅读
参考视频
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愿大家用MBSE方法论解决复杂问题，为世界和人类创造文明财富，也期待我们的国产MBSE厂商发展得越来越好。