基于模型与样机的系统工程——M²BSE

简介

基于模型与样机的系统工程方法论M²BSE(Model and Mock-up Based System Engineering) 是在MBSE基础上，将数字样机引入系统工程回路，基于样机建模语言与标准，实现模型与样机的全要素融合、全阶段传递、全层级贯通，赋能跨域协同、扩阈寻优、验证左移、数字交付的新型系统工程方法。

M²BSE 方法论内涵在于一种数字样机建模语言、两个数字样机交互标准、三大数字样机基本特征、三套数字样机核心支撑工具、四类系统工程应用模式，因此，语言标准、模型样机、平台工具、应用模式是 M²BSE 方法论的核心要素。
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语言与标准

实现数字样机建模语言、数字样机交付标准、数字样机适配标准：

数字样机建模语言具备数字样机的多要素表达能力，同时具备对编程语言、CAD 工具、CAE 工具等已有建模语言与建模工具的互操作能力；
数字样机交付标准对交付数字样机的模型结构、接口函数、模型仿真流程进行规范化，形成全要素、可抽取、运行时、可扩展的统一格式；
数字样机适配标准将实测数据、系统模型、多物理场模型等不同类型来源以代理的形式融入数字样机，实现机理与数据融合与高效仿真运行。

模型与样机

实现全要素融合、全阶段传递、全层级贯通三大基本特征：

全要素融合： 基于统一标准实现需求、几何、功能、性能等要素融合，形成全要素数字样机，完成遵循顶层要求的数字样机的构建与交付；
全阶段传递： 基于数字样机的要素映射与演进关系，实现系统模型向孪生模型演进，数字样机 1.0 向数字样机 3.0 演进，数字样机 3.0 向数字装备演进，支撑模型与样机跨阶段的权威一致性传递；
全层级贯通： 数字样机遵循以系统模型为主线的统一架构，通过自底向上的数字化交付与集成、发布，实现从单机级到系统级乃至体系级的全层级贯通。

平台与工具

实现面向数字样机构建与数字交付的核心平台工具：

需求与架构设计工具： 基于 SysML 语言实现需求模型的构建，架构模型的构建，支持基于网络的协同建模与管理，设计仿真模型一体化贯通；
数字样机发布浏览工具： 提供需求-几何-功能-性能全要素集成、数字样机标准发布、多维度视角全面浏览、基于统一环境的轻量化独立运行；
数字样机适配代理工具： 提供复杂大规模系统模型等效代理、基于数据学习训练的模型代理、多物理场分析模型的降阶代理，形成高效运行的黑盒模型。

应用模式

实现跨域协同、扩阈寻优、验证左移、数字交付四类应用模式：

扩阈寻优： 以系统主模型为架构，扩方案空间实现方案最优，扩详设空间实现产品最优，扩验证空间实现充分验证；
验证左移： 以全要素数字样机为虚拟验证载体，将实物试验左移至数字试验，将设计后期精细化验证左移至设计早期；
数字交付： 确定交付数字样机标准，以使用场景为牵引按需构造并发布数字样机，实现从分系统/配套到系统总体，再到工程总体的跨层级交付；
跨域协同： 以模型与数字样机为载体，依托统一数字化研发环境，实现需求协同、架构协同、样机协同、APP 协同、消息协同、会议协同、文档协同。