今天的工程與產(chǎn)品開發(fā)在很大程度上依賴于工藝和技術的持續(xù)改進，而這種改進也帶來了工程量的迅速上漲。在經(jīng)濟全球化的大背景下，供應鏈的復雜性及其所涉區(qū)域的數(shù)量均不斷增加，擁有一套能夠應對各種復雜性的開發(fā)方法至關重要，下一代基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)方法應運而生。

無論從展現(xiàn)形式還是從功能的角度來說，現(xiàn)代 MBSE 方法與以前的方法都大相徑庭。其中，最重要的區(qū)別可能在于捕捉、存儲和共享系統(tǒng)信息的方式。如今，數(shù)據(jù)都采用集中存儲的方法，并能夠安全地對接到其它相關信息中，進而形成覆蓋開發(fā)流程直至服務運營的系統(tǒng)架構或路線圖。產(chǎn)品開發(fā)中涉及的各個流程均通過數(shù)字主線來提供支持，這些數(shù)字主線可以將在各領域工具中進行的決策和工作連接到一個個數(shù)字孿生。

MBSE的架構搭建

系統(tǒng)架構是MBSE的非常重要的一個環(huán)節(jié)，其涉及到業(yè)務中的諸多角色，主要功能是管理整個業(yè)務和價值鏈的開發(fā)流程。系統(tǒng)架構可以發(fā)生在新品的構思階段，也可以發(fā)生在確定棕地(brownfield)產(chǎn)品的需求階段?？梢哉f，系統(tǒng)架構定義了市場需求和開發(fā)藍圖。

系統(tǒng)架構所包含的信息非常廣泛，要有效地協(xié)調(diào)這些信息需要一套標準化方法，這對系統(tǒng)工程師而言就意味著需要用到類似于 SysML 的建模語言和類似于 System Modeling Workbench 的建模工具。但是，這一方法能否成功，取決于能否實現(xiàn)有效通信(effective communication)。

如何保持有效通信

在過去幾年里，MBSE在通信方面已經(jīng)取得了顯著的進步，而SysML v2(下一代系統(tǒng)工程建模語言)將進一步提高通信速度。

SysML v2 能夠改進機械、電子、電氣和軟件領域之間的MBSE通信。此前很多系統(tǒng)開發(fā)是使用通用建模語言(UML)，無法應對諸如飛機或汽車所需的復雜系統(tǒng)模型。本地功能的缺失促使很多大型原始設備制造商和設計公司購買和創(chuàng)建 SysML 的自定義擴展，然而，這樣一來，原來采用標準化建模語言便毫無意義，因為供應商無法使用系統(tǒng)架構中的信息和模型，甚至于內(nèi)部部門有時也無法使用這些信息和模型。SysML v2 的目標旨在擺脫 UML 帶來的限制，并內(nèi)置語法，用以處理系統(tǒng)架構師和企業(yè)日常所使用的模型。一個完善流暢的通信流程可促進下游重用，進而創(chuàng)造價值 —— 這也可以說是現(xiàn)代 MBSE 方法非常強有力的價值主張。

下游應用

下游重用的效益其實很難界定，因為它可能出現(xiàn)在非常廣泛的應用中。舉例來說，就智能產(chǎn)品研發(fā)而言，重復使用軟件功能有助于降低代碼的復雜性。例如，在自動駕駛車輛的緊急制動系統(tǒng)中，電子和軟件系統(tǒng)需要了解一系列因素，以便識別障礙物并安全停車。解決此問題的最佳途徑是通過車輛中已有的軟件功能，其有助于減少車輛所需的代碼總量，并能進一步優(yōu)化電子控制器;另一個解決方法是利用通用處理器，計算更廣泛的數(shù)據(jù)集，但這種方法效率比較低。舉例來說，緊急制動系統(tǒng)可能從防抱死制動系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)，從自適應巡航控制系統(tǒng)中獲取速度和距離測量值，從集成了車載溫度傳感器中獲取路況信息。確切的數(shù)據(jù)流或許大不相同，但通過使用系統(tǒng)架構來規(guī)劃此類用例并優(yōu)化處理過程，可大幅提高互聯(lián)系統(tǒng)的有效性。

此外，下游數(shù)據(jù)應用可能還會影響到產(chǎn)品開發(fā)過程中業(yè)務導向性更強的領域。工程部門的 CAD 數(shù)據(jù)可用來在設計周期早期階段編制營銷資料。決策的可追溯性則可以向監(jiān)管部門提供關鍵的安全信息。采購經(jīng)理可獲得與產(chǎn)品決策有關的必要洞見，助其選擇合適的供應商或批發(fā)商，并增強原始設備制造商與供應商網(wǎng)絡之間的協(xié)同。同時，下游數(shù)據(jù)應用還可助力評估產(chǎn)品及其制造流程的可持續(xù)性指標，以便持續(xù)進行技術投資。

MBSE的實現(xiàn)離不開準確且可通信的系統(tǒng)架構。為了開發(fā)成功的產(chǎn)品，企業(yè)需要對需求、成本、物料、制造流程、安全及競爭產(chǎn)品擁有全面了解，以便從時間、成本、質量、可持續(xù)性等方面打造差異化產(chǎn)品。與離散的知識相比，將信息作為互聯(lián)系統(tǒng)的一部分具有更高價值。如果能盡早地使用正確的軟件解決方案進行分析，便可創(chuàng)造更寬廣的設計空間，確定最優(yōu)架構，并以正確的方式建造正確的產(chǎn)品，并及時將之交付給客戶。作為專注于工業(yè)、基礎設施、交通和醫(yī)療領域的科技公司，西門子致力于打造完善的MBSE方法，以助力企業(yè)應對未來復雜的項目開發(fā)。