今天的工程與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)在很大程度上依賴于工藝和技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)，而這種改進(jìn)也帶來(lái)了工程量的迅速上漲。在經(jīng)濟(jì)全球化的大背景下，供應(yīng)鏈的復(fù)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(yīng)對(duì)各種復(fù)雜性的開(kāi)發(fā)方法至關(guān)重要，下一代基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)方法應(yīng)運(yùn)而生。

無(wú)論從展現(xiàn)形式還是從功能的角度來(lái)說(shuō)，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(chǔ)和共享系統(tǒng)信息的方式。如今，數(shù)據(jù)都采用集中存儲(chǔ)的方法，并能夠安全地對(duì)接到其它相關(guān)信息中，進(jìn)而形成覆蓋開(kāi)發(fā)流程直至服務(wù)運(yùn)營(yíng)的系統(tǒng)架構(gòu)或路線圖。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中涉及的各個(gè)流程均通過(guò)數(shù)字主線來(lái)提供支持，這些數(shù)字主線可以將在各領(lǐng)域工具中進(jìn)行的決策和工作連接到一個(gè)個(gè)數(shù)字孿生。

MBSE的架構(gòu)搭建

系統(tǒng)架構(gòu)是MBSE的非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其涉及到業(yè)務(wù)中的諸多角色，主要功能是管理整個(gè)業(yè)務(wù)和價(jià)值鏈的開(kāi)發(fā)流程。系統(tǒng)架構(gòu)可以發(fā)生在新品的構(gòu)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(shuō)，系統(tǒng)架構(gòu)定義了市場(chǎng)需求和開(kāi)發(fā)藍(lán)圖。

系統(tǒng)架構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)化方法，這對(duì)系統(tǒng)工程師而言就意味著需要用到類似于 SysML 的建模語(yǔ)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(shí)現(xiàn)有效通信(effective communication)。

如何保持有效通信

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

SysML v2 能夠改進(jìn)機(jī)械、電子、電氣和軟件領(lǐng)域之間的MBSE通信。此前很多系統(tǒng)開(kāi)發(fā)是使用通用建模語(yǔ)言(UML)，無(wú)法應(yīng)對(duì)諸如飛機(jī)或汽車所需的復(fù)雜系統(tǒng)模型。本地功能的缺失促使很多大型原始設(shè)備制造商和設(shè)計(jì)公司購(gòu)買和創(chuàng)建 SysML 的自定義擴(kuò)展，然而，這樣一來(lái)，原來(lái)采用標(biāo)準(zhǔn)化建模語(yǔ)言便毫無(wú)意義，因?yàn)楣?yīng)商無(wú)法使用系統(tǒng)架構(gòu)中的信息和模型，甚至于內(nèi)部部門有時(shí)也無(wú)法使用這些信息和模型。SysML v2 的目標(biāo)旨在擺脫 UML 帶來(lái)的限制，并內(nèi)置語(yǔ)法，用以處理系統(tǒng)架構(gòu)師和企業(yè)日常所使用的模型。一個(gè)完善流暢的通信流程可促進(jìn)下游重用，進(jìn)而創(chuàng)造價(jià)值 —— 這也可以說(shuō)是現(xiàn)代 MBSE 方法非常強(qiáng)有力的價(jià)值主張。

下游應(yīng)用

下游重用的效益其實(shí)很難界定，因?yàn)樗赡艹霈F(xiàn)在非常廣泛的應(yīng)用中。舉例來(lái)說(shuō)，就智能產(chǎn)品研發(fā)而言，重復(fù)使用軟件功能有助于降低代碼的復(fù)雜性。例如，在自動(dòng)駕駛車輛的緊急制動(dòng)系統(tǒng)中，電子和軟件系統(tǒng)需要了解一系列因素，以便識(shí)別障礙物并安全停車。解決此問(wèn)題的最佳途徑是通過(guò)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(jìn)一步優(yōu)化電子控制器;另一個(gè)解決方法是利用通用處理器，計(jì)算更廣泛的數(shù)據(jù)集，但這種方法效率比較低。舉例來(lái)說(shuō)，緊急制動(dòng)系統(tǒng)可能從防抱死制動(dòng)系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)，從自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)中獲取速度和距離測(cè)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(guò)使用系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)規(guī)劃此類用例并優(yōu)化處理過(guò)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(yīng)用可能還會(huì)影響到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中業(yè)務(wù)導(dǎo)向性更強(qiáng)的領(lǐng)域。工程部門的 CAD 數(shù)據(jù)可用來(lái)在設(shè)計(jì)周期早期階段編制營(yíng)銷資料。決策的可追溯性則可以向監(jiān)管部門提供關(guān)鍵的安全信息。采購(gòu)經(jīng)理可獲得與產(chǎn)品決策有關(guān)的必要洞見(jiàn)，助其選擇合適的供應(yīng)商或批發(fā)商，并增強(qiáng)原始設(shè)備制造商與供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)同。同時(shí)，下游數(shù)據(jù)應(yīng)用還可助力評(píng)估產(chǎn)品及其制造流程的可持續(xù)性指標(biāo)，以便持續(xù)進(jìn)行技術(shù)投資。

MBSE的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)準(zhǔn)確且可通信的系統(tǒng)架構(gòu)。為了開(kāi)發(fā)成功的產(chǎn)品，企業(yè)需要對(duì)需求、成本、物料、制造流程、安全及競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品擁有全面了解，以便從時(shí)間、成本、質(zhì)量、可持續(xù)性等方面打造差異化產(chǎn)品。與離散的知識(shí)相比，將信息作為互聯(lián)系統(tǒng)的一部分具有更高價(jià)值。如果能盡早地使用正確的軟件解決方案進(jìn)行分析，便可創(chuàng)造更寬廣的設(shè)計(jì)空間，確定最優(yōu)架構(gòu)，并以正確的方式建造正確的產(chǎn)品，并及時(shí)將之交付給客戶。作為專注于工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施、交通和醫(yī)療領(lǐng)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(yīng)對(duì)未來(lái)復(fù)雜的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。