中国实施基于模型的系统工程（MBSE）的难点分析与思考

动人 | 2020/4/6 22:06:23

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基于模型的系统工程（MBSE）的实施涉及多种学科，难以协调。
从MBSE在国外的实践经验来看，为了充分发挥MBSE的优势和作用，我们不应该只停留在系统工程本身，或者只实现系统工程实施过程中的总体设计文件建模，而是应该针对具体问题，将MBSE涉及的系统工程标准、技术平台和人员整合成一个相互联系、逻辑封闭的整体。例如，要使用MBSE来管理复杂系统设计中的各种信息，在技术上有必要实现MBSE平台与当前需求管理平台、产品数据管理平台等的互联。在管理上，需要实现整体和子系统等所有相关单位对MBSE表达的系统设计要求和设计结果的接受。利用MBSE实现总体规划的早期论证，在技术上需要将任务模拟系统与MBSE平台连接起来，在管理上也需要在早期实现军事需求的确认和对接。上述MBSE实践中遇到的技术和管理工作是保证MBSE有效性的前提，也是制约MBSE实施的难题。这是因为系统工程的实施主体是综合部门，而综合部门往往是最有权力实施MBSE实践的部门。然而，仅靠综合部门难以实施上述基础工作。需要任务需求方、各配套单位、信息技术部门和业务主管部门的协调配合。任何环节的缺失都会极大地影响MBSE实施效果的展示，挫伤领导人实施MBSE的信心和决心，甚至导致MBSE实施的整体失败。
很难实现系统工程的标准化
MBSE从一开始就得到严格的数理逻辑的支持。MBSE的实施不仅规范和规范了系统工程的过程，而且规范和规范了系统工程是MBSE实施的基础。MBSE不能自动将原本不清晰的设计变成详细的内容和严谨的逻辑。相反，它通过建模表达和信息验证的方法，迫使设计者按照严格的演示过程来表达原本不清晰的设计思想，从而实现演示过程和结果的紧密耦合和完全透明。目前，对系统工程的理解是设计的艺术，对系统工程开发程序的细化是不够的，系统工程中每一步和每一阶段的粒度和输出形式的控制仍然一般依赖于总工程师和各级设计人员的经验，而系统工程操作标准的标准和指导还不完善。系统工程缺乏标准化和标准化已成为制约MBSE实施的重要瓶颈。MBSE的反向机制要求设计者在实施MBSE的过程中重新检查、重新分类和总结以前的系统工程过程。然而，过去没有明确解释的实施过程往往是最难明确说明的部分。这种重新审查的过程进一步增加了设计师实施MBSE的难度。如何在MBSE的实施中获得对这些作品的广泛理解和支持，也是设计师必须面对的挑战。
系统开发人员的研究和改造成本很高。
MBSE不是一个单一的工具，而是一个完整的系统工程方法，所以系统开发者需要支付大量的转换成本来实现MBSE转换。转型的成本体现在两个方面:首先，申请MBSE的过程必须与具体的业务领域相结合。目前，还没有一种普遍适用的方法来指导MBSE在各个领域的实践，这意味着探索MBSE方法是一个反复试验的过程，需要在不同的路径上进行权衡和比较，甚至从一开始就要进行权衡和比较。试错过程中面临的风险是MBSE从业者必须承担的成本；第二，在转型过程中，MBSE从业者必须从零开始构建一个完整的MBSE实施体系，如MBSE模型库、模型描述规范、计算公式等。理论上，MBSE可以提高效率，然而，这些繁琐的任务是提高效率的前提，也是MBSE在实践过程中必须付出的代价。方法探索的不确定性和额外工作量造成的转化成本很容易引起一线研究者的反感，从而影响MBSE的实施。

对中国MBSE发展的建议
坚信并逐步实现MBSE转型
MBSE是系统工程的一个重大变革，它需要在技术、管理、标准、人员思维等方面做好充分准备。没有一个单位可以一夜之间实现。美国宇航局喷气推进实验室(JPL)花了7年时间初步实现MBSE，国际系统工程协会实施MBSE的计划也达到了10年。尽管国内外在实施MBSE单元方面有一些先进经验，但真正实现MBSE全面转型仍将是一个漫长的过程。面对这种情况，要实现MBSE需要一个坚定的信念和能够承受的转变过程。在工作发展方面，不仅要以制定长期目标为牵引，还要在每个阶段提出明确的阶段性目标。我们要以当前系统工程中的一两个难题为出发点，合理控制MBSE的实施范围，集中资源克服制约MBSE实施的各种瓶颈问题，夯实实施基础，充分展示实施效果，增强实施MBSE的信心，确保各个阶段的突破和长远目标的实现。
系统工程的标准化和精细化研究必须与建模研究并行进行
MBSE的实施需要结合研究领域的特点，立足于中国的实际系统工程来开展研究和推进。第一个方面是重组目前部分依赖于各级研究人员经验和智慧的非标准化流程，实现标准程序的浓缩，从而实现系统工程业务本身的标准化和规范化。这一方面也形成了建模的基础和土壤。第二个方面是在标准化和精简的系统工程过程的基础上，研究和探索与之相匹配的标准化建模工作流的标准和规范，对系统工程各个阶段的建模内容、建模粒度和输出形式等基本问题进行标准化和定义。通过这两个方面的并行推进，形成了与相关研发领域的现状和习惯相匹配的MBSE标准方法，以确保方法研究与实际需求之间的紧密联系，形成适用于中国体系当前发展状况、与中国's军事发展的特殊文化和习惯相匹配的可用、易用、易用的MBSE方案和标准，提高MBSE方法应用的有效性，加快MBSE在实地的实施。
组建项目团队降低开发商的MBSE改造成本
为了实现MBSE，必须建立一个由软件供应商、MBSE专业顾问和总设计师组成的项目团队。软件供应商负责MBSE建模工具和设计分析软件在各种工程领域的集成、模型的自动转移以及减轻一线开发人员的负担。MBSE专业顾问负责为研发人员提供探索方法的指导。他们还可以帮助总体设计人员构建基本的建模单元，以便研发人员能够专注于该领域中与业务相关的设计工作，降低转换成本，构建一个适合执行MBSE研究建议的高效组织，并以各自的职责和责任加快MBSE的研究和应用进度所长。
经过近10年的发展，MBSE已广泛应用于国外行业，并成为中国的研究热点。与传统的系统工程相比，MBSE采用模型来描述系统，充分发挥了模型的优势，提高了系统全周期信息表达的一致性，增强了系统功能性能预验证和多学科协同优化设计的能力。然而，在实地实施《MBSE协议》面临许多挑战，如广泛的协调、高昂的学习和转型成本以及更多的基础工作。因此，MBSE转型的实现需要以分阶段的长期规划为指导，以系统工程标准研究和MBSE建模方法研究同步推进为策略，以MBSE研究人员、模型开发人员和软件供应商为主要力量，为转型奠定坚实基础，推动MBSE在实地的实施。

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