關(guān)于MBSE的思考和應(yīng)用建議

張雍

摘 要： 使用傳統(tǒng)系統(tǒng)方法開展大型復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)過程中困難重重，迫切需要一套具有全局思維和更加科學(xué)的系統(tǒng)方法，MBSE是為這類系統(tǒng)的開發(fā)而量身定制的。

關(guān)鍵詞：MBSE，系統(tǒng)；科學(xué)

一、傳統(tǒng)系統(tǒng)工程是盲人摸象的開發(fā)過程，是一套低效率的科學(xué)實(shí)踐方法。

傳統(tǒng)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中，系統(tǒng)工程活動的開展主要依托于一系列基于文字和語言的文檔，比如用戶的需求、方案設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)等，全過程的所有活動全部靠文字來描述，而這些文檔又全都是"文本格式的"，所以也可以說傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程是"基于文本的系統(tǒng)工程"。

在這種模式下，要把散落在各個需求分析報(bào)告、方案論證報(bào)告、工程設(shè)計(jì)報(bào)告、驗(yàn)證試驗(yàn)報(bào)告中的工程系統(tǒng)的信息簡單的集成和關(guān)聯(lián)在一起，由于語言文字表達(dá)的復(fù)雜性和多樣性，不同的人員、不同的視角、不同的維度對同一事物的理解不盡相同，甚至?xí)衅H，可以說一種“盲人摸象”的開發(fā)過程。傳統(tǒng)方法的工程實(shí)踐中，各類人員按照自己對于文檔的理解去開發(fā)系統(tǒng)，其過程中又很難通過有限而且抽象的文字去識別其中的偏差，雖然費(fèi)時費(fèi)力，但效率極其低下，且為企業(yè)創(chuàng)造的價(jià)值極為有限，普遍表現(xiàn)形式為開發(fā)進(jìn)度超過設(shè)定周期、研制經(jīng)費(fèi)超概算、用戶使用階段問題多發(fā)。

現(xiàn)階段設(shè)計(jì)和開發(fā)產(chǎn)品普遍存在復(fù)雜性，亟需一種具有全局思維而且科學(xué)的系統(tǒng)方法來解放目前工程設(shè)計(jì)中遇到的困境，MBSE應(yīng)運(yùn)而生。

二、MBSE是一套解決大型復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)問題的科學(xué)方法，也是系統(tǒng)工程的"革命"和未來

MBSE的出現(xiàn)，并未標(biāo)志系統(tǒng)工程的本質(zhì)發(fā)生改變，只是運(yùn)行的形態(tài)發(fā)生了調(diào)整。MBSE下，工程研制工作由需求-設(shè)計(jì)-制造-試驗(yàn)?zāi)Ｊ较蛐枨?設(shè)計(jì)-虛擬綜合-虛擬驗(yàn)證-數(shù)字制造-物理制造的轉(zhuǎn)變，而其產(chǎn)生的核心價(jià)值也由過去的"80%勞動、20%創(chuàng)造"轉(zhuǎn)變?yōu)?20%勞動、80%創(chuàng)造"。

MBSE的設(shè)計(jì)研發(fā)，是科學(xué)研究與工程設(shè)計(jì)的高度集成，其本質(zhì)是一項(xiàng)可用V形圖宏觀描述的系統(tǒng)工程活動。V形圖左側(cè)是自頂向下循環(huán)迭代的需求捕獲、定義、分解、設(shè)計(jì)的過程，實(shí)現(xiàn)從復(fù)雜系統(tǒng)到分系統(tǒng)、子系統(tǒng)、部件、組件、零件的需求分解分配，完成對應(yīng)的架構(gòu)及解決方案；右側(cè)是自底向上的從零件、組件、部件、子系統(tǒng)、分系統(tǒng)到系統(tǒng)的測試，驗(yàn)證各層級需求是否全面滿足的過程。

MBSE的終極目標(biāo)是以更小的經(jīng)濟(jì)成本和時間代價(jià)確保最終交付的復(fù)雜系統(tǒng)盡可能更好地滿足客戶的復(fù)雜要求，主要體現(xiàn)為“快、好、省”三種優(yōu)勢。“快”是迭代周期短。位于V形圖左側(cè)的基于模型的小循環(huán)迭代最大程度上加速了各階段需求的確認(rèn)和系統(tǒng)方案的完善?！昂谩笔琴|(zhì)量高。通過使用場景分析準(zhǔn)確把握用戶需求，由右端的實(shí)物驗(yàn)證到左端的基于模型的多專業(yè)聯(lián)合仿真驗(yàn)證，保證設(shè)計(jì)的各個階段不斷聯(lián)合仿真評估，避免過設(shè)計(jì)和欠設(shè)計(jì)。“省”是節(jié)省成本。通過大量的虛擬仿真簡化、減少和取代部分物理試驗(yàn)，多專業(yè)多領(lǐng)域模型可復(fù)用，時間代價(jià)大大縮減，方案修改、完善、優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)成本接近為零。MBSE是科學(xué)的系統(tǒng)方法，也是系統(tǒng)工程的"革命"，必將引領(lǐng)系統(tǒng)工程的發(fā)展方向。MBSE的推行勢在必行，否則必將被時代的潮流所湮沒。

三、國有企業(yè)應(yīng)用MBSE存在的難點(diǎn)

㈠ 思想觀念尚未轉(zhuǎn)變。多數(shù)企業(yè)思想陳舊，研發(fā)能力嚴(yán)重不足，仍未找到變革的發(fā)力點(diǎn)和切入點(diǎn)。追溯過往大型產(chǎn)品研制經(jīng)歷，多數(shù)都充斥著“十年磨一劍”的烙印，傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和開發(fā)模式根深蒂固。近20年來，型號研制生產(chǎn)的模式幾乎未發(fā)生較大的變化和改良，多年固有的設(shè)計(jì)和開發(fā)模式形成了較大的慣性，致使在開展型號工作中心有余而力不足，固化的思維方式并非一朝一夕可以改變，推廣MBSE應(yīng)用改變思想觀念需要勇氣、魄力和決心。

㈡ 信息化能力支撐不足。MBSE下系統(tǒng)模型成為各專業(yè)學(xué)科模型的集成器，各專業(yè)學(xué)科的模型被廣泛應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)的各個方面，各類人員圍繞系統(tǒng)模型開展需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真等工作，而上述所有的工作都是建立在信息化水平相對成熟的基礎(chǔ)上，否則就系統(tǒng)會被割裂，形成了一個個的"模型孤島"，顯得支離破碎。目前，雖然信息化建設(shè)有所起色，硬件條件也日趨完善，信息化平臺基本建立，但仍低于其他院所及社會平均水平。而且信息化應(yīng)用率低，研制生產(chǎn)相關(guān)的工作流程并未實(shí)現(xiàn)真正與信息化有機(jī)結(jié)合，導(dǎo)致業(yè)務(wù)工作基本脫離信息化平臺。從傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和開發(fā)模式向MBSE模式轉(zhuǎn)變后，工程實(shí)踐對于信息化的依賴性會愈發(fā)彰顯。

㈢ 需求體系不夠成熟。MBSE過程強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的利益攸關(guān)者需求是什么，自頂向下循環(huán)迭代的需求如何傳遞以及自下而上各層級的驗(yàn)證如何滿足需求，這也契合了客戶至上的理念，使研制出的產(chǎn)品得以滿足、引領(lǐng)客戶需求。但是，大部分已完成研制的項(xiàng)目或是已立項(xiàng)的型號，普遍存在作戰(zhàn)定位不明確、裝備設(shè)計(jì)和開發(fā)的需求僅僅停留在產(chǎn)品戰(zhàn)技指標(biāo)上，而且需求在整個生命周期內(nèi)頻繁發(fā)生變化，甚至是顛覆性變化，往往牽一發(fā)而動全身，需求的逐級傳遞、跟蹤落實(shí)、維護(hù)也缺少關(guān)注。當(dāng)前，國內(nèi)軍事需求研究機(jī)構(gòu)對軍事需求的研究不夠成熟，真正的需求體系尚未形成，這也是推行MBSE不可忽視的外部因素。

四、推廣MBSE的思考和建議

我認(rèn)為，推行MBSE的路線圖大致可分為三步走戰(zhàn)略：

㈠ 第一階段：統(tǒng)一思想，加強(qiáng)建設(shè)。要從思想上提高認(rèn)識，針對全院設(shè)計(jì)研發(fā)以及管理人員要分層級有針對性的對MBSE基本知識進(jìn)行專題培訓(xùn)，對國有企業(yè)來講MBSE是一個新詞、新概念，所有的人員幾乎從零開始，雖然過程將會充滿艱辛但必須改變，個人感覺這對企業(yè)來講也是生命工程。這也是一次全新的探索，需求定義、功能分析、方案架構(gòu)和測試方法，都必須由幾乎沒有經(jīng)驗(yàn)的人員在沒有實(shí)物參考、僅有終極功能描述和基本物理原理的情況下自行構(gòu)建及不斷摸索，必須要加強(qiáng)執(zhí)行的力度。其次就是條件建設(shè)要跟上，包括信息化條件建設(shè)，設(shè)計(jì)和開發(fā)工具的統(tǒng)一，不再適應(yīng)MBSE開發(fā)所涉及到的程序文件、規(guī)范及作業(yè)指導(dǎo)書等制度的再構(gòu)建，甚至是組織架構(gòu)可能也需要進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。所有的建設(shè)不僅包含本單位全級次產(chǎn)品產(chǎn)品研發(fā)單位，還應(yīng)推廣到協(xié)作配套廠家，全方位的建設(shè)必須要適應(yīng)MBSSE實(shí)際應(yīng)用的需要。

㈡ 第二階段：破繭成蝶，試點(diǎn)推行。MBSE一直強(qiáng)調(diào)由小到大、由局部到整體中迭代和遞歸的思維方式。各個企業(yè)使用基于模型的系統(tǒng)方法設(shè)計(jì)產(chǎn)品也一樣，在沒有任何基礎(chǔ)、條件薄弱的情況下，直接將其應(yīng)用的全新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)，一開始就在這么大的系統(tǒng)推行，要大展拳腳幾乎不可能一帆風(fēng)順，甚至可能會手足無措、迷失方向?？梢钥紤]選擇在一個較小的子系統(tǒng)、組件甚至是部件上推行，通過具體工程實(shí)踐形成一套行之有效的流程和方法，建立適應(yīng)體系運(yùn)行的技術(shù)管理流程、項(xiàng)目管理流程、成本管控流程以及流程信息化體系項(xiàng)目管理流程，待運(yùn)行順暢后可推而廣之，由小及大的過程就顯得水到渠成。

㈢ 第三階段：由淺入深，一貫始終。當(dāng)前及未來的系統(tǒng)是典型的系統(tǒng)之系統(tǒng)，系統(tǒng)與外部環(huán)境、系統(tǒng)與系統(tǒng)的交聯(lián)趨于復(fù)雜，企業(yè)的終極目標(biāo)是讓MBSE服務(wù)于系統(tǒng)甚至是更大體系的設(shè)計(jì)和開發(fā)，從系統(tǒng)工程到復(fù)雜系統(tǒng)工程，再到復(fù)雜組織體系統(tǒng)工程，雖然系統(tǒng)的體積逐漸增加，但基本規(guī)律并未發(fā)生根本變化，這也體現(xiàn)了MBSE的核心思想。伴隨認(rèn)知的不斷深入，條件的不斷成熟，通過集團(tuán)公司大力支持和引導(dǎo)，把握當(dāng)前形勢，借鑒行業(yè)優(yōu)勢，選取重點(diǎn)型號、典型專業(yè)及關(guān)鍵環(huán)節(jié)為突破口，逐步實(shí)現(xiàn)貫通“R-F-L-P”（需求、功能、邏輯和物理層）V型全流程的MBSE體系構(gòu)建。

MBSE 是系統(tǒng)工程的“革命”，創(chuàng)新和變革必然會產(chǎn)生陣痛，但除了變革我們無從選擇。我堅(jiān)信通過大力推進(jìn)下和不懈的用實(shí)際行動踐行，我們必將在MBSE的應(yīng)用實(shí)踐中取得新的突破。