通过MBSE 策略保持竞争优势

Tim Kinman，西门子数字化工业软件 Trending Solutions Consulting副总裁兼系统数字化全球项目负责人

今天的工程与产品开发在很大程度上依赖于工艺和技术的持续改进，而这种改进也带来了工程量的迅速上涨。在经济全球化的大背景下，供应链的复杂性及其所涉区域的数量均不断增加，拥有一套能够应对各种复杂性的开发方法至关重要，下一代基于模型的系统工程（MBSE）方法应运而生。

无论从展现形式还是从功能的角度来说，现代 MBSE 方法与以前的方法都大相径庭。其中，最重要的区别可能在于捕捉、存储和共享系统信息的方式。如今，数据都采用集中存储的方法，并能够安全地对接到其它相关信息中，进而形成覆盖开发流程直至服务运营的系统架构或路线图。产品开发中涉及的各个流程均通过数字主线来提供支持，这些数字主线可以将在各领域工具中进行的决策和工作连接到一个个数字孪生。

MBSE的架构搭建

系统架构是MBSE的非常重要的一个环节，其涉及到业务中的诸多角色，主要功能是管理整个业务和价值链的开发流程。系统架构可以发生在新品的构思阶段，也可以发生在确定棕地（brownfield）产品的需求阶段。可以说，系统架构定义了市场需求和开发蓝图。

系统架构所包含的信息非常广泛，要有效地协调这些信息需要一套标准化方法，这对系统工程师而言就意味着需要用到类似于 SysML 的建模语言和类似于 System Modeling Workbench 的建模工具。但是，这一方法能否成功，取决于能否实现有效通信（effective communication）。

如何保持有效通信

在过去几年里，MBSE在通信方面已经取得了显著的进步，而SysML v2（下一代系统工程建模语言）将进一步提高通信速度。

SysML v2 能够改进机械、电子、电气和软件领域之间的MBSE通信。此前很多系统开发是使用通用建模语言（UML），无法应对诸如飞机或汽车所需的复杂系统模型。本地功能的缺失促使很多大型原始设备制造商和设计公司购买和创建 SysML 的自定义扩展，然而，这样一来，原来采用标准化建模语言便毫无意义，因为供应商无法使用系统架构中的信息和模型，甚至于内部部门有时也无法使用这些信息和模型。SysML v2 的目标旨在摆脱 UML 带来的限制，并内置语法，用以处理系统架构师和企业日常所使用的模型。一个完善流畅的通信流程可促进下游重用，进而创造价值 —— 这也可以说是现代 MBSE 方法非常强有力的价值主张。

下游应用

下游重用的效益其实很难界定，因为它可能出现在非常广泛的应用中。举例来说，就智能产品研发而言，重复使用软件功能有助于降低代码的复杂性。例如，在自动驾驶车辆的紧急制动系统中，电子和软件系统需要了解一系列因素，以便识别障碍物并安全停车。解决此问题的最佳途径是通过车辆中已有的软件功能，其有助于减少车辆所需的代码总量，并能进一步优化电子控制器；另一个解决方法是利用通用处理器，计算更广泛的数据集，但这种方法效率比较低。举例来说，紧急制动系统可能从防抱死制动系统中提取数据，从自适应巡航控制系统中获取速度和距离测量值，从集成了车载温度传感器中获取路况信息。确切的数据流或许大不相同，但通过使用系统架构来规划此类用例并优化处理过程，可大幅提高互联系统的有效性。

此外，下游数据应用可能还会影响到产品开发过程中业务导向性更强的领域。工程部门的 CAD 数据可用来在设计周期早期阶段编制营销资料。决策的可追溯性则可以向监管部门提供关键的安全信息。采购经理可获得与产品决策有关的必要洞见，助其选择合适的供应商或批发商，并增强原始设备制造商与供应商网络之间的协同。同时，下游数据应用还可助力评估产品及其制造流程的可持续性指标，以便持续进行技术投资。

MBSE的实现离不开准确且可通信的系统架构。为了开发成功的产品，企业需要对需求、成本、物料、制造流程、安全及竞争产品拥有全面了解，以便从时间、成本、质量、可持续性等方面打造差异化产品。与离散的知识相比，将信息作为互联系统的一部分具有更高价值。如果能尽早地使用正确的软件解决方案进行分析，便可创造更宽广的设计空间，确定最优架构，并以正确的方式建造正确的产品，并及时将之交付给客户。作为专注于工业、基础设施、交通和医疗领域的科技公司，西门子致力于打造完善的MBSE方法，以助力企业应对未来复杂的项目开发。