國產(chǎn)基于模型的系統(tǒng)工程軟件MBSE軟件ModelCoder
基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)作為未來工業(yè)研發(fā)數(shù)字化的重要發(fā)展方向之一，埃登威旗下迪捷軟件是以清華大學康碩教授團隊加上后期加入的前華為技術(shù)團隊人員組成，主要方向是就是專注于**行業(yè)的國產(chǎn)自主MBSE軟件，在**關鍵領域，基于模型的軟件工程或者軟件開發(fā)已逐漸進入了我國的裝備研制過程中。使用SimuLink或者SCADE等嵌入式軟件建模工具對算法或者控制邏輯進行可視化建模，然后生成高可靠的二進制代碼逐漸成為了**關鍵領域的主流軟件開發(fā)方式。由我司自主開發(fā)的ModelCoder是一款支持多種嵌入式系統(tǒng)建模并可以自動生成高**可靠的C代碼的軟件設計和開發(fā)工具。ModelCoder支持同步數(shù)據(jù)流以及狀態(tài)機等嵌入式模型，其從模型生成代碼的過程經(jīng)過了形式化驗證，保證生成過程的正確無誤性，能夠用于飛機的飛控，飛機的航電，核電的DCS等多個**關鍵領域的嵌入式軟件的設計和開發(fā)。
目前我們已經(jīng)合作過的單位有：
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中國航K工業(yè)集團有限公司
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成都F機設計研究所
西安航K計算技術(shù)研究所
西安自動F行控制研究所
洛陽電光S備研究所
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中國航T科技集團有限公司
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四川航T技術(shù)研究院
上海航T技術(shù)研究院
上海航T控制技術(shù)研究所
上海衛(wèi)X工程研究所
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中國航T科工集團有限公司
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航天X院
航天X江集團
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中國船B工業(yè)集團有限公司
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中國船B工業(yè)系統(tǒng)工程研究院
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中國電Z科技集團有限公司
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第X研究所
第5XX研究所
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中國電Z信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司
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武漢中原D子集團有限公司
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中國核工Y集團有限公司
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中國He動力研究設計院
廣東H電集團
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中國航K發(fā)動機集團有限公司
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中國航F商用航K發(fā)動機有限責任公司
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高校合作
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清華大學
武漢理工大學
重慶交通學院
新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學院
中國礦業(yè)大學
華南理工大學
北京交通大學
湖南大學
合肥工業(yè)大學
中國科學技術(shù)大學
西安電子科技大學
中山大學
山東科技大學
遼寧工程技術(shù)大學
河南工業(yè)大學
天津理工大學
成都電子科技大學
中國人民解放軍裝甲兵工程學院
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其他客戶
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華為
北京星地恒通
重慶慧爾科技
蘇州勝利科技有限公司
天津華寧電子
大連微龍軟件有限公司
廣州國筆科技公司
北京國威集成技術(shù)有限公司
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1. 什么是MBSE國產(chǎn)基于模型的系統(tǒng)工程軟件MBSE軟件ModelCoder
基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)是相對于傳統(tǒng)基于文檔的系統(tǒng)設計而言的，傳統(tǒng)設計方式中，系統(tǒng)方案設計階段多數(shù)通過撰寫方案設計文檔來對系統(tǒng)進行定義，如下圖所示：
MBSE(基于模型的系統(tǒng)工程) = 用數(shù)字化建模代替寫文檔進行系統(tǒng)方案設計，把設計文檔中描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、性能、規(guī)格需求的名詞、動詞、形容詞、參數(shù)全部轉(zhuǎn)化為數(shù)字化模型表達。
以下例子可幫助直觀理解如何從文檔轉(zhuǎn)換到數(shù)字化模型：
1) 名詞（描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）
基于文本的設計：
“該系統(tǒng)由發(fā)動機、通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、生命保障系統(tǒng)等子系統(tǒng)構(gòu)成”
MBSE中的數(shù)字化模型表達：
2) 動詞（描述系統(tǒng)行為）
基于文本的設計：
“系統(tǒng)的啟動過程為：首先啟動發(fā)動機，然后依次檢查控制系統(tǒng)、生命保障系統(tǒng)、通信系統(tǒng)狀態(tài)，如一切正常，則進入工作狀態(tài)；如發(fā)現(xiàn)異常，則由操作人員進行故障排查?！?
MBSE中的數(shù)字化模型表達：
3) 參數(shù)（對系統(tǒng)規(guī)格、系統(tǒng)性能等的定量描述）
基于文本的系統(tǒng)設計：
“需求A：系統(tǒng)總重量不能超過100kg?！?
MBSE中的數(shù)字化模型表達：國產(chǎn)基于模型的系統(tǒng)工程軟件MBSE軟件ModelCoder
4) 形容詞（需要被量化）
形容詞是文檔中的特殊產(chǎn)物，在模型中不存在對應內(nèi)容。
原因在于形容詞是模糊描述，無法明確表達，也意味著無法準確驗證。因此，理論上，在系統(tǒng)設計和需求規(guī)格描述中，不應該使用形容詞。否則可能導致下圖中的后果：
2. 為什么要做MBSE
1) 當前的挑戰(zhàn)
在當前航空、航天、汽車等行業(yè)，對工業(yè)產(chǎn)品易用性、舒適性、**性等方面要求的提高，導致當前工業(yè)產(chǎn)品電氣化、智能化程度越來越高，產(chǎn)品復雜度的量級不斷躍升。
基于文本的系統(tǒng)設計方式存在天然局限，導致其越來越難以應對當前的復雜產(chǎn)品設計挑戰(zhàn)，比如：
基于自然語言描述的設計文檔一致性差，溝通效率低且容易出現(xiàn)歧義；
自然語言容易引入形容詞等模糊描述，很難保證準確性
文本描述的設計元素之間無法實現(xiàn)追溯分析，當出現(xiàn)設計變更時很難對變更影響進行準確評估
基于文本的設計方案無法進行前期仿真驗證
設計方案無法與詳細設計階段的數(shù)字化模型（如CAD）關聯(lián)...
而MBSE技術(shù)的出現(xiàn)為應對這些問題提供了有效的應對手段。
2) MBSE帶來的價值
一項新技術(shù)*終的價值體現(xiàn)，一般有：
節(jié)省成本，省錢
提高效率，省時間
保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品競爭力
產(chǎn)品質(zhì)量提升→產(chǎn)品問題減少→研發(fā)周期&運維成本降低→省錢&省時間
產(chǎn)品競爭力提高→銷量提升→企業(yè)利潤提高
基于上述幾個角度，我們分別從幾個系統(tǒng)設計活動– 需求分析&驗證、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)驗證，來具體分析MBSE到底可以為企業(yè)帶來哪些價值：
（紅色代表文本無法實現(xiàn)而MBSE能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，藍色代表MBSE相對文本的優(yōu)勢功能）
3. 怎么做MBSE？示例
MBSE是系統(tǒng)設計工作通過數(shù)字化設計手段的實現(xiàn)，因此在工作流程上與傳統(tǒng)系統(tǒng)工程并無太大差異，仍然分為需求分析、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)驗證、需求確認四個步驟。
具體實現(xiàn)方式案例如下：
1) 需求分析
實現(xiàn)需求條目化分類，并對特殊需求（性能需求）進行量化描述：
需求類型示例
需求量化描述
2) 系統(tǒng)設計
依照特定的系統(tǒng)設計邏輯方法，完成系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)設計，以及參數(shù)化表征，并將設計內(nèi)容與需求進行關聯(lián)，確保追溯關系完整。
系統(tǒng)設計
系統(tǒng)設計與需求的關聯(lián)追溯
3) 系統(tǒng)驗證
基于數(shù)字化系統(tǒng)設計模型進行系統(tǒng)仿真，根據(jù)設計需求進行系統(tǒng)驗證工作
系統(tǒng)模型仿真驗證國產(chǎn)基于模型的系統(tǒng)工程軟件MBSE軟件ModelCoder
4) 需求確認
將設計參數(shù)值與量化的需求約束進行驗證
需求確認
4. 掌握MBSE需要學習哪些內(nèi)容
MBSE的三大支撐：方法論、系統(tǒng)設計語言、系統(tǒng)建模工具。
1) MBSE方法論
MBSE方法論是設計師進行系統(tǒng)設計活動的指南，不同行業(yè)、不同產(chǎn)品在實際產(chǎn)品研發(fā)方面都有其特殊的地方，因此在方法論方面會有不同的選擇。
以下提供了當前MBSE方法論方面能夠查找到的部分公開資料，可作為企業(yè)在實踐MBSE項目時的參考。
企業(yè)在實際項目中選擇哪一種方法論、對方法論做哪些特定的裁剪，需要基于企業(yè)當前研發(fā)流程的實際需求來分析和確定，而不能直接照搬某個“理論模型”。
關于MBSE方法論，2008年有相關研究匯總了當時的相關理論 - "Survey of Model-BasedSystems Engineering (MBSE) Methodologies", 報告中涵蓋了以下6類不同的MBSE方法論：
INCOSE Object-Oriented SystemsEngineering Method (OOSEM)
IBM Rational Telelogic Harmony-SE
IBM Rational Unified Process for Systems Engineering (RUP-SE)
Vitech Model-Based Systems Engineering (MBSE) Methodology
JPL State Analysis (SA) Methodology | JPL State Analysis (SA)
Dori Object-Process Methodology (OPM)
在此之后，作為補充，http://www.omgwiki.org/MBSE中的“Methodology and Metrics”文章里又增加了幾類MBSE方法論的介紹，包含：
Weilkiens Systems Modeling Process (SYSMOD)
Fernandez Process Pipelines in OO Architectures (PPOOA)
An Ontology for State Analysis: Formalizing the Mapping to SysML
ISO-15288, OOSEM and Model-Based Submarine Design
Alstom ASAP Methodology
Pattern-Based Systems Engineering (PBSE)
Arcadia, a model-basedengineering method
以上這些僅僅為MBSE方法論的部分內(nèi)容，在此之外，仍有一些公司或研究者針對特定應用場景提出了自己的方法論。比如，當前在國內(nèi)工程界應用廣泛的MagicDraw工具，其母公司NoMagic(現(xiàn)被達索析統(tǒng)公司收購)也獨立提出自己的MagicGrid方法論。
2) 系統(tǒng)設計語言
系統(tǒng)設計語言是描述系統(tǒng)設計的標準"語法"，當前MBSE領域主流的系統(tǒng)設計語言是OMG維護和發(fā)布的SysML – System Modeling Language，該語言基于UML發(fā)展而來，并專門針對系統(tǒng)設計領域特點進行了擴展。
(SysML雖為主流MBSE建模語言，但仍有部分軟件工具通過非SysML語言進行模型描述，此處不做展開。)
SysML是一種圖形化設計語言，共包含9類圖，如下所示：
9類圖分別用來描述系統(tǒng)設計過程中的需求、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)行為和系統(tǒng)參數(shù):
3) 系統(tǒng)建模工具
目前國內(nèi)工程領域主要的MBSE工具為NoMagic(達索) MagicDraw和IBM Rhapsody，其他如Sparx Systems的Enterprise Architecture, 達索CATIA RFLP, Siemens PLM, ANSYS Scade等也有部分應用。
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