模型化——新时代提高 我国系统工程能力的必由之路
来源:国防科技工业
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作者:毛寅轩 赵滟 蒲洪波 靳捷
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发布时间: 2021-04-12
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工程的复杂性决定了对系统的认知不可能一次到位，需要经过一个不断完善的过程，需要工程各部分之间进行多轮的交互迭代.....
系统工程模型化三要素 MBSE强调为系统工程师开展系统级工作提供模型化的工作抓手。对于系统工程全过程来说，既包括系统工程师的工作，也包括专业工程师、专业设计师、工艺师等系统工程链条上各个岗位的工作，这些工作都需要以模型为抓手，提高工作效率。 本质上，对系统工程而言，模型的作用一是提高对领域的认知与表达能力，二是为跨领域认知的联系与迭代提供技术上的可实现性，从而提高整合多域认知的系统整体认知能力。 面向这两个能力，系统工程的模型要往前发展需要遵循三个发展维度： 模型的深度。模型的深度是建模行为对领域信息表征深刻性的程度，是模型表达能力的体现，决定了模型是否能够对领域开展工作需要表征与处理的信息与知识要素及逻辑关系进行充分的形式化表征与说明。模型深度是系统信息与知识迭代充分性的保证，倘若模型深度不够，建模表征只浮于表面的形式，未能真正深入领域工作内容，未能切中领域工作的要义，未能切实符合领域工作需要，那么建模的深度是不够的，这样的模型用以开展系统信息与知识迭代的充分性是不能保证的。 模型的广度。模型的广度是建模行为在系统工程全链条工作中覆盖性的程度，决定了在系统工程全局工作中以基于模型的手段开展的工作领域的范围。模型广度是系统信息与知识迭代全面性的保证，倘若模型广度不够，模型化支撑的系统认知范围就比较窄，其他非模型化工作领域认知就难以整合进来，系统信息与知识迭代的全面性就不能保证。另一方面来说，模型的广度也决定了基于模型能够开展的系统工程验证回路的长短，模型覆盖范围越大，对方案提前验证的支持能力也就越强； 模型的集成度。模型的集成度是系统工程各领域之间建模行为实现联系与互通的程度，决定跨域模型联通与互操作的实时性与效率。集成度高的模型之间能够实现实时连通或互操作，集成度低的模型需要人工手段实现跨域模型信息集成。模型的集成度是系统信息与知识迭代快速性的保证，倘若模型的集成度不够，跨域模型之间信息连通与交换的实时性和效率就会比较低，系统信息与知识迭代的快速性就难以保证。
在复杂系统研制这个大的方向上，模型化方法与技术应用是未来发展的大趋势，近年来国内外提出了各类概念，基于模型的工程（MBE）、基于模型的企业（MBE）、体系结构框架（DoDAF、UAF等）、基于模型的系统工程（MBSE）、基于模型的设计（MBD）、数字孪生（Digital Twins）等概念层出不穷，其本质都是不同深度、广度与集成度的模型应用在项目采办、体系工程、系统工程、先进设计、智能制造等领域的具象化的工程实践。 我国系统工程要往前发展，要实现模型化的系统工程，模型一定是全寿命周期、全域和全时的，要能包括工程实践的各个阶段，这就需要以模型深度、广度与集成度为着力点，开展模型化系统工程的能力建设。 模型化系统工程能力建设的三个阶段 几年来，国内部分研究力量已经开展过MBSE方法、语言与工具初步研究，探索了使用SysML等系统建模语言对系统需求、功能、架构与参数进行建模描述的方法研究，并面向部分实际系统构建了系统模型，并打通了与部分物理级模型的数据接口，形成了一些成果，下一步需要推进模型化系统工程的工程化。 模型化系统工程的工程化要求从工程实际出发，加强模型化理论与方法的本土化与实践化，遵循模型深度、广度、集成度三个维度的技术发展路径，分步骤在型号系统工程运行过程中实现模型化工程应用，从系统认知能力与系统信息知识迭代能力两方面逐步增强我国系统工程能力。 围绕系统工程能力发展要求，系统工程模型化发展的能力建设从开始到逐步成熟分为以下三个阶段。 模型使能的系统级认知增强阶段。构建工程总体、系统总体的系统工程工作模型与程序规范，实现总体工作的模型化运行。重点发展系统总体工作中模型的深度，提高系统层认知能力以及系统层的信息知识迭代能力，信息与知识迭代的快速性和充分性得到根本上增强，需要构建规范的、有效的系统工程工作模型，当前在系统工程层级，国外理念和语言在国内水土不服的情况比较突出，需要在充分吸收和理解MBSE内涵的基础上，深入结合我国系统工程实践，对系统工程工作内容和要素进行深度研究，对系统工程工作的规则与模式进行深度提炼，把这些工作实践的共性模型提炼出来，为总体部门实践应用打下一个好的基础，根本上改变我们开展系统工程工作的方式与载体。
