自此國(guó)外基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）進(jìn)入發(fā)展的快車(chē)道，一系列建模方法，模型概念和相應(yīng)支撐項(xiàng)目層出不窮。近些年來(lái)，以SysML為基礎(chǔ)的系統(tǒng)級(jí)模型已成為大家的共識(shí)，相應(yīng)商業(yè)化工具及平臺(tái)都支持SysML標(biāo)準(zhǔn)，例如Dassault的Magicdraw、IBM的Rhapsody。在工具廠商的推動(dòng)、標(biāo)準(zhǔn)組織和工業(yè)企業(yè)的積極參與下，MBSE技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用程度越來(lái)越深，相應(yīng)的工具平臺(tái)也愈來(lái)愈成熟^[1]。

“華為事件”以來(lái)，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)界才認(rèn)識(shí)到工業(yè)軟件是如此的重要，而國(guó)內(nèi)產(chǎn)品和國(guó)外同類產(chǎn)品差距是如此大，是典型的“卡脖子項(xiàng)”，以CAD、CAE、EDA類軟件尤甚。不同于互聯(lián)網(wǎng)軟件，任一成熟工業(yè)軟件都需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的迭代發(fā)展才能達(dá)到可靠好用，國(guó)內(nèi)很難在短時(shí)間內(nèi)把洞補(bǔ)起來(lái)^[2]。MBSE工具就是典型的新興CAD工業(yè)軟件，所以，在工業(yè)軟件受?chē)?guó)外掣肘的背景下，對(duì)于此類落后不多工業(yè)軟件更需要加快步伐跟上業(yè)界先進(jìn)水平。索為公司杉石團(tuán)隊(duì)6年前就開(kāi)始進(jìn)行MBSE相關(guān)技術(shù)研究?jī)?chǔ)備，現(xiàn)形成以Modelook為核心的復(fù)雜工程系統(tǒng)建模仿真平臺(tái)，并積極在國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域推廣應(yīng)用，取得不錯(cuò)的反饋。

圖1 MBSE的三大支柱

與傳統(tǒng)的基于文檔的系統(tǒng)工程不同，MBSE將系統(tǒng)的表達(dá)由“以文檔報(bào)告為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙阅Ｐ蜑橹行摹保琈BSE要求通過(guò)一系列活動(dòng)產(chǎn)出一份集成、清晰且一致的系統(tǒng)模型，基于這個(gè)整合的模型，給生命周期不同階段、不同領(lǐng)域、不同學(xué)科的人提供唯一真實(shí)的數(shù)據(jù)模型，因此能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確描述的模型語(yǔ)言成為MBSE的核心基礎(chǔ)。

系統(tǒng)建模語(yǔ)言（SysML）是一種圖形化建模語(yǔ)言，可以支持系統(tǒng)的規(guī)范、分析、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和確認(rèn)，并且不依賴方法學(xué)和工具，是MBSE的關(guān)鍵使能方法。MBSE解決方案通常使用SysML來(lái)創(chuàng)建系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、行為、需求、和約束的模型。但SysML并不是唯一的建模語(yǔ)言，對(duì)于其他領(lǐng)域的工程師（例如體系、軟件、性能、業(yè)務(wù)過(guò)程等）都有更適合的建模語(yǔ)言，例如UML、UPDM、AADL等圖形化建模語(yǔ)言及Modelica等文本建模語(yǔ)言。

在S-MASP解決方案中，對(duì)SysML標(biāo)準(zhǔn)和DSL（領(lǐng)域模型）都做了很好的支持。

1.1 支持SysML1.6標(biāo)準(zhǔn)

在S-MASP解決方案中，對(duì)SysML最新標(biāo)準(zhǔn)中定義的元模型及9種圖（圖2）進(jìn)行了完整的支持^[3]。

• 活動(dòng)圖用于表示系統(tǒng)所需要的行為，以及輸入通過(guò)一系列動(dòng)作轉(zhuǎn)換為輸出的過(guò)程；

• 順序圖用于表示系統(tǒng)內(nèi)部與外部環(huán)境如何通過(guò)操作調(diào)用和異步信號(hào)進(jìn)行交互；

• 狀態(tài)機(jī)圖用于表示系統(tǒng)的一系列狀態(tài)，以及響應(yīng)事件時(shí)狀態(tài)之間的可能轉(zhuǎn)換；

• 用例圖用于表示系統(tǒng)所執(zhí)行的用例及相關(guān)參與者；

• 需求圖用于表示基于文本的需求、及需求之間的關(guān)系。

• 模塊定義圖用于表示模塊和值類型之間的元素，以及元素之間的關(guān)系；

• 內(nèi)部模塊圖用于定義單個(gè)模塊之間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包含內(nèi)部組成、接口及關(guān)系；

• 參數(shù)圖用于表示約束與系統(tǒng)屬性的綁定，支持工程分析；

• 包圖用于顯示模型以包的層級(jí)結(jié)構(gòu)關(guān)系形式所組織的方式；

除此以外，在S-MASP解決方案中，在SysML建模語(yǔ)言的基礎(chǔ)上又?jǐn)U展了一些領(lǐng)域模型，以更好的支持不同領(lǐng)域的MBSE實(shí)踐者進(jìn)行系統(tǒng)建模。

1.2 面向綜合電子的領(lǐng)域模型

面向綜合電子系統(tǒng)領(lǐng)域的實(shí)例化模型，是基于SysML標(biāo)準(zhǔn)的元模型，并結(jié)合專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行構(gòu)造型的擴(kuò)展，形成面向綜合電子系統(tǒng)領(lǐng)域所應(yīng)用的配置文件，為綜合電子系統(tǒng)工程師提供系統(tǒng)建模。在該領(lǐng)域模型中，主要包含以下內(nèi)容：

• 保留了SysML標(biāo)準(zhǔn)中的行為圖（用例圖、活動(dòng)圖、順序圖、狀態(tài)圖）和需求圖；

• 針對(duì)SysML標(biāo)準(zhǔn)中的結(jié)構(gòu)圖（模塊定義圖和內(nèi)部模塊圖）進(jìn)行了實(shí)例化應(yīng)用，提供了功能組成圖、邏輯組成圖、功能架構(gòu)圖、物理架構(gòu)圖、接口數(shù)據(jù)圖等實(shí)例化模型，以更好地對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行描述。其中邏輯組成圖用于表達(dá)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的邏輯模塊；功能架構(gòu)圖用于描述完整的邏輯組成及邏輯模塊間的拓?fù)潢P(guān)系、功能分配及功能間的交互功能流，是對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)的完整靜態(tài)描述（圖3）。

1.3 面向嵌入式系統(tǒng)的領(lǐng)域架構(gòu)模型

面向嵌入式領(lǐng)域的架構(gòu)模型，是基于AADL標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行架構(gòu)建模，并支持AADL圖形與AADL文本的轉(zhuǎn)換?；贏ADL模型可以進(jìn)行調(diào)度、可靠性、安全性、實(shí)時(shí)性、資源使用等分析，以此來(lái)對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估。主要提供了物理架構(gòu)圖和軟硬件架構(gòu)圖（圖4）兩種領(lǐng)域模型，作為對(duì)系統(tǒng)級(jí)SysML標(biāo)準(zhǔn)模型的補(bǔ)充，以更好地支持系統(tǒng)架構(gòu)的落地，彌補(bǔ)了SysML對(duì)非功能需求驗(yàn)證能力的不足。

• 物理架構(gòu)圖用于描述滿足系統(tǒng)的物理設(shè)備組成及設(shè)備間的通信關(guān)聯(lián)關(guān)系，設(shè)備可以分為功能設(shè)備及計(jì)算設(shè)備，設(shè)備上可定義端口，端口分為通信端口、電源端口、人機(jī)端口等，端口間通過(guò)對(duì)應(yīng)的總線網(wǎng)絡(luò)、通信連接、電源連接、人機(jī)連接等進(jìn)行關(guān)聯(lián)；

• 軟硬件架構(gòu)圖用于對(duì)設(shè)備中的軟硬件進(jìn)行建模，包括對(duì)數(shù)據(jù)流、資源進(jìn)行建模和映射，滿足AADL標(biāo)準(zhǔn)中的模型元素，如進(jìn)程、線程、數(shù)據(jù)、子程序、處理器、存儲(chǔ)器、總線等。

圖4 面向嵌入式領(lǐng)域的架構(gòu)模型

1.4 配置文件和模型庫(kù)的應(yīng)用

SysML是一種通用系統(tǒng)建模語(yǔ)言，在進(jìn)行系統(tǒng)建模時(shí)直接使用元模型。而針對(duì)一些專業(yè)領(lǐng)域的特殊要求，例如為汽車(chē)領(lǐng)域定制SysML，包括特定的汽車(chē)概念和標(biāo)準(zhǔn)元素的表示（例如引擎、底盤(pán)和制動(dòng)器）。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，在S-MASP解決方案中，使用了SysML構(gòu)造型的擴(kuò)展機(jī)制，即針對(duì)元類進(jìn)行附加屬性和約束的擴(kuò)展，并對(duì)構(gòu)造型進(jìn)行組合形成配置文件，以實(shí)現(xiàn)對(duì)專業(yè)領(lǐng)域建模語(yǔ)言的擴(kuò)展定制。在S-MASP解決方案中同時(shí)也支持模型庫(kù)的應(yīng)用，模型庫(kù)通常指在工程領(lǐng)域中使用的可重用模型元素，如針對(duì)特定領(lǐng)域應(yīng)用的電子元器件模型庫(kù)，或通用的單位量綱模型庫(kù)。具體體現(xiàn)在：

• 針對(duì)配置文件，應(yīng)用可視化的方式使用戶可自定義對(duì)象庫(kù)并支持封裝，從而形成面向特定領(lǐng)域的領(lǐng)域模型，用戶通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的SysML模塊定義圖進(jìn)行構(gòu)造型擴(kuò)展，可將元模型修改成特定的領(lǐng)域模型。

• 針對(duì)模型庫(kù)，對(duì)設(shè)計(jì)領(lǐng)域常用的單位、量綱等（如kg、km）進(jìn)行了模型定義及封裝，這些單位模型庫(kù)可被調(diào)用并應(yīng)用到任何SysML項(xiàng)目中。

建模方法論是MBSE里重要的一環(huán)，也是大部分人員開(kāi)始接觸MBSE的切入點(diǎn)。例如，2012年，中航工業(yè)與IBM開(kāi)展合作引入HarmonySE方法論開(kāi)始，航空工業(yè)集團(tuán)內(nèi)部掀起了一股學(xué)習(xí)MBSE的熱潮。其中大部分工程技術(shù)人員接觸MBSE都是從HarmonySE開(kāi)始的。HarmonySE方法^[4]是IBM Rhapsody工具及相關(guān)產(chǎn)品主推的方法論，以SysML模型為基礎(chǔ)，它核心強(qiáng)調(diào)需求分析及基于用例的功能分析，由系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為分析權(quán)衡得到系統(tǒng)的靜態(tài)架構(gòu)（圖5）。

圖5 HarmonySE方法論

圖7 MagicGrid方法論

除了常見(jiàn)的以SysML為基礎(chǔ)模型的方法論外，還有其他以自定義模型為基礎(chǔ)的方法論，典型如Thales提出的Arcadia方法論^[7]（圖8），相比之下，其更適用于復(fù)雜電子系統(tǒng)，更利于工程實(shí)踐。

圖8 Arcadia方法論

除了上述列舉的方法論外，國(guó)外還有大量的其他維度的方法論，如Vitech的STRATA，Dori的OPM，NASA.JPL的SA（State Analysis），PTC的ASAP，Weilkiens的SYSMOD等等。

S-MASP平臺(tái)中的系統(tǒng)建模軟件（Modelook）在前期推廣應(yīng)用過(guò)程中也形成了一套面向綜合綜合電子領(lǐng)域的方法論IntE-se（integrated electronic-SE），主要適用于例如綜合航電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)等。

IntE-se方法論的建模方法大體分為三個(gè)階段，用戶需求分析，系統(tǒng)功能分析及系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（圖9）。三個(gè)階段中通常上個(gè)階段的輸出是下個(gè)階段的輸入，分別為用戶需要、用戶需求、系統(tǒng)需求和系統(tǒng)初步方案。

用戶需求分析階段主要解決用戶需要系統(tǒng)完成什么及系統(tǒng)需要具備哪些功能才能完成用戶需求兩大問(wèn)題。通過(guò)參與者識(shí)別，基于用例的黑盒功能分析，用例完備性分析等方法解決。在此階段會(huì)把用戶需要（needs）轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)化的用戶需求（requirements），便于后續(xù)持續(xù)分析和管理。

系統(tǒng)功能分析階段主要解決系統(tǒng)需要如何構(gòu)建和工作才能完成上階段的系統(tǒng)黑盒功能。簡(jiǎn)單說(shuō)在此階段需要把系統(tǒng)從功能的維度分解開(kāi)，說(shuō)清楚此目標(biāo)系統(tǒng)是由什么樣的邏輯模塊和功能構(gòu)成，以及邏輯塊和邏輯塊，功能和功能之間的數(shù)據(jù)關(guān)系，具體分解顆粒度可視系統(tǒng)復(fù)雜程度和系統(tǒng)工程師關(guān)心角度而定。具體會(huì)通過(guò)邏輯組成劃分，繼承性的用例白盒分析，功能架構(gòu)定義及功能行為仿真，功能／接口完備性分析等方法完成。最終會(huì)得到系統(tǒng)的功能架構(gòu)圖及各個(gè)子系統(tǒng)需求，這里需要強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)功能架構(gòu)圖和我們平常接觸較多的系統(tǒng)方案不一樣，它某種意義上來(lái)說(shuō)還是一種需求，是功能需求的精準(zhǔn)化表達(dá)，簡(jiǎn)單舉例拿飛機(jī)來(lái)說(shuō)，自發(fā)明以來(lái)，它的功能場(chǎng)景就沒(méi)發(fā)生過(guò)變化，都是起飛，爬升，巡航，做任務(wù)，返航，降落等，可能任務(wù)場(chǎng)景不一樣，但是核心功能，即功能架構(gòu)沒(méi)有發(fā)生大的變化，但是因?yàn)榧夹g(shù)的進(jìn)步，飛機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式有翻天覆地的變化，從最開(kāi)始的螺旋槳飛機(jī)，到噴氣式飛機(jī)，再到未來(lái)的空天飛機(jī)，組成材料更是完全不一樣，這主要是體現(xiàn)在下一個(gè)階段的物理架構(gòu)模型，即從實(shí)現(xiàn)的角度考慮系統(tǒng)架構(gòu)。

圖9 IntE-se方法論

誠(chéng)如上所述，各種各樣的建模方法很多，每種方法側(cè)重點(diǎn)也不一樣，各有優(yōu)劣。不同的建模方法就像菜譜，各種模型就如食材一樣，菜譜可能對(duì)于新手來(lái)說(shuō)很有用，能保證其在較低的時(shí)間成本內(nèi)完成一道質(zhì)量有保證的食物，但是對(duì)于真正的大廚來(lái)說(shuō)，可以做到眼前無(wú)譜，心中有譜，掌握不同食材（模型）的特性，依據(jù)食客當(dāng)時(shí)的需求做出真正的上乘美味。所以，沒(méi)有必要去生搬硬套某一種固定的建模方法，也沒(méi)有哪一種建模方法可以包打天下，更重要的是要依據(jù)自己團(tuán)隊(duì)和所構(gòu)建系統(tǒng)的特點(diǎn)，發(fā)展出適合自己的建模方法，且通過(guò)方法確保團(tuán)隊(duì)內(nèi)所有人都以一致的方式構(gòu)建模型。

同樣，S-MASP平臺(tái)也支持根據(jù)用戶的需求裁剪或者定義適合自己的建模方法，往往這也是項(xiàng)目中能夠順利落地MBSE的重要影響因素。

S-MASP平臺(tái)中的Modelook軟件為用戶提供了多種方法論的選擇機(jī)制。

• 可以完全跳過(guò)方法論，通過(guò)SysML和DSL（領(lǐng)域語(yǔ)言）直接對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模描述；

• 可以選擇現(xiàn)有成熟的通用方法論，例如Harmony SE。針對(duì)不同領(lǐng)域進(jìn)行裁剪或擴(kuò)充定制建模方法，例如在綜合航電領(lǐng)域?qū)嵺`中形成的avic-SE方法論；

• 可以通過(guò)profile或者軟件開(kāi)發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)自定義的方法論。

建模工具是MBSE的第三大支柱，也是支撐MBSE的模型和方法能夠在工程中應(yīng)用的基礎(chǔ)。國(guó)外商業(yè)化工具廠商在國(guó)外的實(shí)踐中分別推出了各自的商業(yè)化MBSE建模工具，比較有代表性的有IBM公司的Rhapsody、No Magic公司的Magicdraw等。

作為國(guó)內(nèi)的工業(yè)軟件解決方案廠商，我們?cè)陧?xiàng)目實(shí)踐中，逐漸形成了一套面向國(guó)內(nèi)用戶的系統(tǒng)建模仿真工具化落地方案。通過(guò)S-SAMP平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)：

• 圖形化建模及基于模型數(shù)據(jù)的文檔生成；

• 多專業(yè)模型聯(lián)合仿真執(zhí)行；

• 統(tǒng)一數(shù)據(jù)源；

• 版本管理、權(quán)限管理；

• 基于web的模型查看及評(píng)審。

S-MASP平臺(tái)的架構(gòu)如圖10所示：

圖10 S-MASP平臺(tái)架構(gòu)

S-MASP平臺(tái)在組成上分為四部分：

• 建?？蛻舳薓odelook及文檔生成工具插件：為用戶提供圖形化建模環(huán)境及基于模型的文檔生成；

• 協(xié)同服務(wù)器：基于領(lǐng)域模型庫(kù)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)及共性服務(wù)，支持多人多地統(tǒng)一數(shù)據(jù)源的協(xié)同設(shè)計(jì)；

• 仿真客戶端Simox加分布式調(diào)度服務(wù)：為用戶提供仿真場(chǎng)景管理、模型執(zhí)行及分布式聯(lián)合仿真調(diào)度等功能；

• 瀏覽器門(mén)戶網(wǎng)站加web服務(wù)：幫助用戶通過(guò)瀏覽器快速的查看模型及基于web的模型評(píng)審；

3.2 建模工具——Modelook

通過(guò)自主研發(fā)的Modelook建模工具，可以實(shí)現(xiàn)工程管理、圖形化建模及基于模型數(shù)據(jù)的文檔生成。

Modelook支持第2章中提到的SysML元模型建模及領(lǐng)域模型建模，并提供第2章中提到的靈活的方法論選擇機(jī)制。用戶可以根據(jù)自己的需要?jiǎng)?chuàng)建不同類型的工程來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)建模。例如機(jī)載航電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)可以選用IntE-se方法論（圖9），借助領(lǐng)域模型庫(kù)中的面向綜合電子領(lǐng)域的實(shí)例化模型來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)模型創(chuàng)建。

相比于SysML模型，面向綜合電子領(lǐng)域的模型能夠更直觀的定義系統(tǒng)的用例、功能、邏輯組成及物理組成。通過(guò)建模分析，逐步實(shí)現(xiàn)從需求到邏輯再到物理的方案演進(jìn)（圖11）。

圖11 航電系統(tǒng)建模示意

在完成了系統(tǒng)建模之后，可以借助文檔生成工具插件，基于模型數(shù)據(jù)和文檔模板生成所需要的文檔，從而減少了重復(fù)編寫(xiě)文檔的工作，有效的提高效率（圖12）。

圖12 文檔生成配置界面

3.4 仿真工具——Simox

通過(guò)仿真工具Simox，基于統(tǒng)一的軟件平臺(tái)對(duì)各專業(yè)模型進(jìn)行仿真管理，可以在某一仿真場(chǎng)景中圖形化引用UI模型、系統(tǒng)模型、專業(yè)模型并創(chuàng)建模型間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系（圖13），通過(guò)系統(tǒng)級(jí)的SysML模型作為集成框架，在統(tǒng)一的仿真調(diào)度服務(wù)來(lái)驅(qū)動(dòng)多專業(yè)模型執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)面向多領(lǐng)域全生命周期的異構(gòu)模型(SysML,Modelica,Simulink等)仿真分析。

圖13 Simox仿真場(chǎng)景

Simox將支持以下三種聯(lián)合仿真場(chǎng)景：

狀態(tài)圖作為系統(tǒng)整體運(yùn)行邏輯的描述，可以有效的響應(yīng)外部觸發(fā)事件對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的影響，并傳遞給各分析模型，各分析模型將執(zhí)行狀態(tài)及結(jié)果再反饋給狀態(tài)圖進(jìn)行同步顯示。在某案例中，通過(guò)集成系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯模型、數(shù)學(xué)模型和任務(wù)場(chǎng)景可視化模型，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行邏輯及場(chǎng)景的可視化，使客戶對(duì)所設(shè)想產(chǎn)品進(jìn)行最快和直觀的認(rèn)識(shí)，而又不丟失產(chǎn)品信息的準(zhǔn)確性（圖14）。

圖14 基于狀態(tài)圖的聯(lián)合仿真示例

活動(dòng)圖聚焦于描述系統(tǒng)行為，對(duì)動(dòng)作和流（控制流、對(duì)象流）等進(jìn)行建模，活動(dòng)圖通過(guò)描述動(dòng)作執(zhí)行的順序來(lái)描述系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯。因此活動(dòng)圖可用來(lái)模擬與時(shí)間相關(guān)的活動(dòng)，并通過(guò)集成專業(yè)邏輯模型進(jìn)行聯(lián)合仿真執(zhí)行。在圖15展示的案例中，實(shí)現(xiàn)了SysML活動(dòng)圖模型與外部可執(zhí)行模型（Matlab、VC等）的集成應(yīng)用，活動(dòng)圖模型用來(lái)描述系統(tǒng)功能邏輯，外部分析模型描述算法的具體實(shí)現(xiàn)，將活動(dòng)圖中的動(dòng)作與外部分析模型進(jìn)行綁定，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為模型和數(shù)學(xué)模型的聯(lián)合仿真，實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)早期，對(duì)功能和性能指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

圖15基于活動(dòng)圖的聯(lián)合仿真示例

參數(shù)圖提供了將系統(tǒng)的參數(shù)約束模型與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、行為模型整合的方法，借助參數(shù)圖模型可以和專業(yè)分析模型打通數(shù)據(jù)接口，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的非功能需求驗(yàn)證、權(quán)衡對(duì)比分析、自動(dòng)設(shè)計(jì)優(yōu)化等功能。如圖16所示的案例^[8]，通過(guò)將SysML中的參數(shù)模型與工程分析模型進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)多學(xué)科聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)。利用專業(yè)模型對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)模型中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體完成如下內(nèi)容：

• 明確參數(shù)分析要達(dá)到的目標(biāo)，使用需求圖構(gòu)建參數(shù)指標(biāo)，如重量、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；
• 構(gòu)建參數(shù)分析模塊，并定義分析參數(shù)，使用BDD圖定義系統(tǒng)的邏輯模塊組成及約束組成；
• 定義表示參數(shù)分析方程的約束模塊，使用參數(shù)圖建立各約束模塊與參數(shù)之間的綁定關(guān)系，從而建立各參數(shù)之間的約束關(guān)系；
• 導(dǎo)出SysML參數(shù)模型到多學(xué)科優(yōu)化平臺(tái)或計(jì)算平臺(tái)（CATIA、Nastran、Matlab等）用于做指標(biāo)分析，并根據(jù)多學(xué)科優(yōu)化仿真結(jié)果，驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型指標(biāo)的正確性，以及對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化迭代。

圖16 基于參數(shù)圖的聯(lián)合仿真示例

3.5 模型協(xié)同

S-SAMP平臺(tái)通過(guò)協(xié)同服務(wù)器的共性服務(wù)模塊可以提供用戶權(quán)限管理、版本管理等功能，并基于統(tǒng)一的模型數(shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)模型元素之間的追蹤和影響性分析，很好的解決了團(tuán)隊(duì)多成員的協(xié)同問(wèn)題?？梢酝ㄟ^(guò)差異化的設(shè)置用戶賬號(hào)的功能權(quán)限、數(shù)據(jù)權(quán)限，實(shí)現(xiàn)多人并行設(shè)計(jì)，提高效率；通過(guò)有效的版本控制，確保團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)狀態(tài)的管理（圖17）。

圖17 協(xié)同功能示意圖

同時(shí)，S-SAMP平臺(tái)還支持web查看和評(píng)審功能，幫助團(tuán)隊(duì)內(nèi)部進(jìn)行快速的討論與內(nèi)部評(píng)審（圖18）。

圖18 web功能示意圖

S-SAMP平臺(tái)在多個(gè)用戶項(xiàng)目中完成了大量應(yīng)用實(shí)踐，幫助用戶解決了很多難以解決的痛點(diǎn)。

4.1 案例一 —— 無(wú)人物流系統(tǒng)

用戶：某民用科技公司。

痛點(diǎn)：產(chǎn)品特點(diǎn)為單個(gè)系統(tǒng)不復(fù)雜，但系統(tǒng)交聯(lián)復(fù)雜（圖19為用戶產(chǎn)品示意圖）；團(tuán)隊(duì)分布在三個(gè)城市，溝通成本高；產(chǎn)品、技術(shù)、運(yùn)營(yíng)等不同崗位的團(tuán)隊(duì)成員溝通困難。

應(yīng)用實(shí)踐：為用戶提供阿里云版的協(xié)同服務(wù)，為用戶的異地團(tuán)隊(duì)提供了統(tǒng)一數(shù)據(jù)源的設(shè)計(jì)可能。基于系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)方式的引入，團(tuán)隊(duì)各角色成員可以基于統(tǒng)一的認(rèn)知進(jìn)行溝通，降低了溝通的難度。并提供了web版瀏覽，提高了協(xié)同效率。

圖19 某物流無(wú)人機(jī)產(chǎn)品示意圖

圖20 物流無(wú)人機(jī)系統(tǒng)建模

4.2 案例二 —— 無(wú)人機(jī)綜合電子系統(tǒng)建模

用戶：航空某研究所。

痛點(diǎn)：在預(yù)研項(xiàng)目中，傳統(tǒng)的基于文檔的設(shè)計(jì)形式不支持快速迭代及早期仿真驗(yàn)證。

應(yīng)用實(shí)踐：為用戶部署Modelook工具，并提供了面向綜合電子系統(tǒng)領(lǐng)域的實(shí)例化模型，幫助用戶快速的具備了基于模型的設(shè)計(jì)能力，提高了設(shè)計(jì)迭代效率。并通過(guò)基于狀態(tài)圖的仿真驗(yàn)證，在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行系統(tǒng)的邏輯原理展示及驗(yàn)證。

4.3 案例三 —— 無(wú)人機(jī)體系建模聯(lián)合仿真

用戶：某高校無(wú)人機(jī)研究院

痛點(diǎn)：在論證無(wú)人機(jī)裝備時(shí)，會(huì)做一些場(chǎng)景想定，但場(chǎng)景想定中的裝備缺少邏輯模型的支持。

應(yīng)用實(shí)踐：提供靈活的狀態(tài)圖建模機(jī)制，用戶可以對(duì)無(wú)人機(jī)及其他作戰(zhàn)單元進(jìn)行狀態(tài)圖建模，并打通與STK及matlab的接口，通過(guò)狀態(tài)圖的仿真運(yùn)行觸發(fā)STK模型的運(yùn)行轉(zhuǎn)換，并接收STK運(yùn)行過(guò)程中的事件來(lái)觸發(fā)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。通過(guò)該方案可將系統(tǒng)的離散邏輯模型與視景模型有效的聯(lián)合，更好的對(duì)無(wú)人機(jī)裝備進(jìn)行研究（圖21）。

圖21 案例三解決方案示意圖

S-MASP平臺(tái)作為國(guó)產(chǎn)化MBSE落地實(shí)施平臺(tái)為用戶提供了一套完整的基于模型的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、分析及多學(xué)科聯(lián)合仿真解決方案。S-MASP有效的解決了系統(tǒng)級(jí)的需求分析與設(shè)計(jì)表達(dá)難題，并能夠支持用戶在設(shè)計(jì)階段對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效的仿真驗(yàn)證。相對(duì)于其他國(guó)外MBSE建模工具，S-MASP平臺(tái)具有以下優(yōu)勢(shì)：

• 國(guó)產(chǎn)自研，完全自主可控；
• 全中文環(huán)境，提高設(shè)計(jì)和溝通效率；
• 統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，支持團(tuán)隊(duì)協(xié)同；
• 支持領(lǐng)域模型擴(kuò)展定制，更利于MBSE落地。

任何一款工程工具的成熟度提高都依賴于持續(xù)的項(xiàng)目實(shí)踐迭代，S-MSAP目前還處于探索階段，期待與更多領(lǐng)域的用戶進(jìn)行合作，共同打造一套真正符合國(guó)內(nèi)各領(lǐng)域使用需求的成熟MBSE解決方案。