本文记录安托为航天某总体院实施MBSE的全过程,供同行参考
你是否也遇到过以下场景:总体部门的设计意图,在传递到分系统时已然“失真”;下游的仿真验证结果,难以精准反馈指导上游设计;一个需求的微小变更,引发的是全链条的“文档海啸”……
问题的根源在于,安托过去依赖的、以文档为核心的传统系统工程,在复杂性面前已不堪重负。文档是静态的、割裂的、需要人工解读的。而MBSE(基于模型的系统工程)带来的,是一场从“文档驱动”到“模型驱动”的革命。今天安托想和大家深入探讨:如何通过MBSE解决方案,实现复杂产品研发从“文档驱动”到“模型驱动”的本质转变。
一、 从“冻结需求”到“拥抱演化”:MBSE的底层逻辑之变
传统研发遵循“确定论”,项目启动就先要“冻结需求”,后续设计严格按文档执行。这好比建筑图纸一旦确定,施工中就不能再改。但对于飞机、卫星这类复杂系统,安托在初期根本无法认清全部细节。各层级、各学科对系统是在后续一轮轮的设计、仿真和测试中,才被逐步对齐和清晰的。
MBSE的先进性,在于在其以模型为核心的方法论,贯穿系统全生命周期,显著提升复杂产品的设计效率、质量与协同能力。这不仅仅是工具的升级,更是研发哲学的根本转变。
二、 MBSE落地:不只是工具,更是技术、流程与方法的“铁三角”
引入一套建模软件就等于实现MBSE了吗?并非如此,成功的MBSE实施需要三个支柱的稳固结合:
1. 关键技术:让模型“活”起来,能协同、能仿真、能管控
统一的“语言”(元模型与模型库):就像建筑师需要标准的制图规范一样,首先会帮助企业定义其领域的“建模语义”(元模型)。这确保了电气、软件、结构等不同专业的工程师能在同一频道对话。更进一步,将历史型号的成功设计沉淀为可复用的模型库,新项目可以直接调用、组合创新,极大提升了研发效率与质量一致性。
拆掉“部门墙”的协同(基于SysML的纵向协同):通过SysML模型,构建了一条从总体到分系统、再到单机的数字主线。总体部门的设计变更,能通过模型关联自动、精准地推送到所有相关单位,下游的详细设计结果也能直接反馈并验证总体架构。这彻底改变了以往以文档为媒介的、低效且易出错的协同模式。
让验证“左移”(系统设计与仿真的闭环):传统模式下,仿真往往是设计后置环节。基于PLM平台,将SysML架构模型中的参数直接传递给Dymola等仿真工具,实现早期、连续的验证。在设计阶段就能“预览”系统行为,及时发现对需求的偏离,将问题消灭在萌芽状态,显著降低后期返工成本。
2. 核心业务流程:重新定义“安托如何工作”
技术必须融入流程。安托帮助企业梳理并重塑了七大核心流程,包括:系统设计、跨层级协同、仿真验证、技术要求下发、设计综合与变更管理等。这意味着,MBSE不是额外的工作,它就是工作本身。
3. 部署策略:4个月,从“盆景”到“森林”的务实路径
面对转型,企业最关心的是:周期多长?风险多大?答案是三个阶段,4个月。
第一阶段(方案部署):不是简单地安装软件,而是将包含工具、流程、方法论的最佳实践“套装”部署到客户现场。
第二阶段(应用指导):安托专家会带着客户的真实型号任务,手把手指导团队“在战争中学习战争”,确保能力转移。
第三阶段(调整适配):安托会结合客户独特的业务流程,对套装进行微调,实现MBSE与现有体系的完美融合。
三、 案例复盘:安托MBSE方案如何帮航天某总体院打通任督二脉
航天系统是国内系统工程的发源地,但他们也遇到了典型挑战:
- 协同之痛:上下游协同仍以文档为主,导致“模型一套,文档一套”,下游单位需要重复建模。
- 知识之困:各层级建模“方言”不同,历史型号的智慧无法沉淀和复用。
- 验证之难:仿真过程像黑盒子,缺乏与需求的关联,无法直观展示“是否满足了要求”。
- 管控之缺:技术状态管理管的是文档,对模型本身的生命周期缺乏管控。
破局点:通过部署安托的MBSE解决方案套装,并采用APA实施方法,深入梳理其业务流程,使得解决方案去适配业务。
带来的价值提升是实实在在的:
- 定义规范化的协同建模流程,提升系统总体的抓总能力,以及跨系统层级的纵向协同能力;
- 构建元模型与模型库的管理能力,为航天器研制提供统一的建模语义和知识复用能力,提升研制效率;
- 实现系统设计的闭环仿真验证,提高架构设计准确性以及对需求的符合性,提升一次研制的成功率;
- 实现产品需求、测试需求与测试结果的闭环管理,提升系统测试业务的工作效率和管理能力;
- 建立MBSE数据(架构模型、仿真模型、模型库等)的管理机制,提高技术状态的管控能力;
- 实现模型数据的解析,支持面向下游业务环节的横向协同,打造研制过程中的全局数据追溯能力。
结语:MBSE,是转型,更是进化
推行MBSE,绝不仅仅是购买几套软件。它是一场涉及流程重组、人员能力升级和组织文化变革的系统工程。它的终极目标,是构建一条贯通产品全生命周期的数字主线,让研发变得更加智能、高效与可靠。
这条路没有捷径,但每一步都算数。希望安托的实践与思考,能为您带来一些启发。欢迎在评论区交流,
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