基于模型的数字化平台解决方案

基于模型的数字实验建设从文档为核心转变为以模型为中心，需要抛弃传统基于文档的系统工程（Document Based System Engineering，DBSE）设计方法，以基于模型的系统工程（Model Based Systems Engineering，MBSE）方法来引导核动力工程的设计过程。基于模型的系统工程即为用数字化建模的方法代替传统的需求文档编辑，把传统文档中的对于系统描述系统结构、功能、性能、规格需求的名词、动词、形容词、参数全部转化为数字化模型表示。通过建立量化的系统数字化模型将需求数据、设计数据、验证数据统一起来。

MBSE是对复杂系统进行分析和开发的有效方法。当前航空、汽车、机械、船舶等企业信息化的系统规模越来越大，涉及到的专业也越来越多，这使得系统的建设面临越来越多的挑战：

• 涉及多个层次：系统-子系统-模块；

• 多个专业：软件、电子、机械、光电、热动；

• 需要多种角色分工合作：系统工程师、软件工程师、电子工程师、专业工程师、测试工程师等；

• 涉及到多种开发工具和开发语言。

当系统越来越复杂的时候，各个部分之间的关系清晰跟踪就显得更为重要，模型可以引导工程师对工作内容进行梳理，从混沌演化到清晰，进而提高分析和设计能力，在此基础上，模型就会成为专业化积累和交流的基础。在系统工程领域，MBSE可以帮助我们基于模型对系统的分析设计、软件的分析设计和硬件的分析设计进行推力式的分解，实现各个阶段的严谨转换和紧密跟踪，进而提高质量和效率。

系统具备需求管理、业务管理、设计仿真环境、质量管理、数据管理和知识工程系统模块，需求管理系统对需求进行条目化管理，业务管理对项目进行管理、策划和监控，设计仿真环境支撑对工具的封装、任务的执行，质量管理对业务过程质量进行全方位的管理、监控，数据管理对业务过程产生的全部数据进行统一管控，知识工程对业务过程需要的知识和产生的知识进行管理。

各个模块相互关联又可独立部署，同时在业务管理系统提供业务管理框架、具备多种数据接口，能够适应不同的业务场景，能够满足用户的不同规模、信息化基础、业务领域的应用要求。

需求管理系统提供基于系统模型结构的需求导入、分解、传递，对需求进行结构化、规范化管理，实现从业务需求到用户需求、系统需求的逐层分析和分解细化，并实现需求的闭环管理。

条目化的需求可以关联至任务，并在设计仿真环境中进行验证，验证结果可在需求看板查看，实现需求的闭环管理。

业务管理系统承接需求，融合了质量管理系统、数据管理系统和知识工程，执行过程对接设计仿真环境，实现任务的策划、执行、质量管理和数据管理。在任务策划时，可将需求指标、质量要求、知识、工具等关联至任务。同时任务中需要关联相应的资源，可以对接人力资源系统、费用管理系统和物质管理系统等外部系统。

图 4 业务管理系统逻辑

设计仿真环境提供工具封装环境和任务执行环境，在任务执行环境可接收来自业务管理系统的任务、来自知识工程的知识，可将执行结果推送至数据管理系统，可基于任务计算结果对指标参数的自动验证。

质量管控系统包含质量预防、质量策划、过程质量控制、过程质量监控模块，质量预防实现质量要求及质量经验推，质量策划时将质量控制活动融入业务过程中，过程质量控制将控制活动执行与业务活动相互关联，基于质量策划和过程质量对业务执行质量进行质量监控与评估。

数据管理对业务过程的数据进行标准化管理，依据ISO 10303(The STEP Standard)中的AP 239 Product Life Cycle Support协议，对业务过程数据进行模型设计，使业务过程数据遵循标准进行管理，并可依据同一个标准让业务数据方便的扩展到产品全生命周期。

在标准化管理的基础上，实现基于数据的高级应用功能，包括设计任务之间的参数统一管理、传递，数据的高级检索、数据对比、数据谱系图等，为数据挖掘提供数据基础，为基于数据的管理决策提供可行性。

数据管理系统对业务过程产生的各类数据进行归集管理，提供模型和数据的可视化，提供对各类数据的多维度检索与查看。对实物实验结果对应的需求参数进行自动化验证。

 

知识工程管理组织的知识资产，为组织知识资产提供聚集、整合的平台，向其他平台、APP等提供基于知识图谱的智能化的知识推送接口。

陈志明 成都安世精益研发业务部咨询顾问，多年研发制造行业信息化售前咨询、项目管理经验，服务于企业研发、生产制造过程业务信息化，具备丰富的航天、航空、船舶、兵器、核能等行业的服务经验。