关于模型的系统工程的基本原理

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1、关于模型的系统工程的基本原理国外把基于模型的系统工程(Model-BasedSystemsEngineering，MBSE)视为系统工程的革命、系统工程的未来、系统工程的转型等。本文首先对系统工程是组织管理的技术这一定义进行分析，从根本上探究系统工程的本质是什么，进而从系统建模的角度认识系统工程与系统建模技术的关系，从系统建模技术的颠覆性发展来对比MBSE和传统系统工程，分析MBSE的基本原理，阐明其优势。　　系统工程包括技术过程和管理过程两个层面。技术过程遵循分解-集成的系统论思路和渐进有序的开发步骤，即V型图所示。管理过程包括技术管理过程和项目管理过程。工程系统的研制，实质是建立工程系统模

2、型的过程。在技术过程层面主要是系统模型的构建、分析、优化、验证工作;在管理过程层面，包括对系统建模工作的计划、组织、领导和控制。因此，系统工程这种组织管理的技术，实质上应该包括系统建模技术和建模工作的组织管理技术两个层面，其中系统建模技术包括建模语言、建模思路和建模工具。传统系统工程(TraditionalSystemsEngineering，TSE，也是Text-BasedSystemsEngineering的简称)自产生以来，系统建模技术中的建模语言变化较小。基于模型的系统工程相对传统系统工程有诸多不可替代的优势。它在建模语言、建模思路、建模工具上有重大转变，是系统工程的颠覆性技术。　　一

3、、系统建模技术是系统工程的重要组成部分　　1.工程系统建模是工程系统研制工作的核心　　工程系统的研制过程，就是建立工程系统模型的过程。用户提出的需求是工程系统研制工作的第一推动，设计部门把这些需求翻译为系统架构模型(功能模型)，再结合技术供应商的零部件模型，形成一个平衡、优化、集成、联动的系统模型，进而得到能够让工人使用的物理模型(蓝图及工艺规程)。各个层次、各个部分以及各个专业的模型，必须进行良好的追溯、集成，此后各方对模型的修改完善都以此为基础和平台。而且，系统模型是否符合现实，需要不断地通过系统仿真、试验、验证和确认来进行模型的修改完善。因此可以说，工程系统模型是工程研制工作的成果和中心

4、。　　2.系统工程包括技术过程和管理过程　　技术过程就是从用户的纸面需求变成实物产品的过程。下图左边是一个自上而下、从用户需求开始将系统逐层分解为分系统、单机、零部件和原材料的过程;右边是把最低层次的零部件自下而上逐级进行组装、集成和验证，形成系统，交付用户并满足用户需求的过程。以导弹系统为例，技术过程的输入是用户的需求文档，供应商的原材料、零部件及其技术信息等;输出是导弹系统的设计方案和飞行样机，飞行样机依据设计方案而制造出来。整个技术过程存在两条线的变化，一是信息这条线，它把用户的需求文档和零部件信息变成了最终的设计方案(也是一大堆信息、文档和符号);二是实物这条线，它把各种原材料、零部件

5、变成能够飞行并且基本满足用户需求的样机。　　3.系统工程对系统建模技术非常倚重　　复杂工程系统研制包括系统建模及其组织管理工作，这两样工作如何开展，就是系统工程方法。系统工程这种组织管理的技术，不仅包括建模工作的组织管理技术，也包括系统建模的技术，因为管理的基础是沟通，复杂工程中沟通的基础是系统模型，系统模型必然由人利用系统建模技术来构建。系统工程这种技术，实质上包括系统建模技术和系统建模工作的组织管理技术。　　系统建模工作和系统建模工作的组织管理工作相辅相成，并以系统建模工作为中心。在图中，技术管理过程的八个方面(技术规划、技术状态管理和接口管理等)，都是围绕着系统建模工作而开展的，当然主要

6、是对人的管理，是对人与人之间围绕和借助系统模型而开展的技术沟通的管理。这两个方面，又以系统建模工作(即技术过程)为核心，有什么样的技术过程和建模技术，就发展出什么样的管理，因为技术管理是为技术过程服务的，建模工作的管理是为建模工作服务的。　　二、系统建模技术的发展和MBSE提出的大背景　　1.系统建模技术包括建模语言、建模工具和建模思路　　人们研制复杂工程系统，就是要得到工程系统的设计方案，而设计方案必然以某种语言文字、符号、线条和图示等来表示，也必然将这些符号固化到某种载体上，以便承载、保存和传递，前者即建模语言，后者即建模工具(包括建模载体)。整个设计和研制工作又必然要遵循一个统一而一致的

7、思路，也就是建模思路。系统建模技术就包括建模语言、建模工具和建模思路，整个研制过程就是人与系统建模技术的充分结合，是人对系统建模技术的有效使用。　　2.系统建模技术的发展变化　　纵观系统工程产生和发展的历史，可以发现建模工具这个维度发生了巨大的变化，体现在计算机、X络及一系列的计算机辅助技术(CAX)和产品数据管理(PDM)等。CAX是计算机和X络代替了人的手工画图和图纸的传递，PDM是传统设计流