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(xué)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(guān)鍵領(lǐng)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(guān)鍵領(lǐng)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(shè)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(guān)鍵領(lǐng)域的嵌入式軟件的設(shè)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(shè)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(shè)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(zé)任公司
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高校合作
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清華大學(xué)
武漢理工大學(xué)
重慶交通學(xué)院
新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
中國礦業(yè)大學(xué)
華南理工大學(xué)
北京交通大學(xué)
湖南大學(xué)
合肥工業(yè)大學(xué)
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
西安電子科技大學(xué)
中山大學(xué)
山東科技大學(xué)
遼寧工程技術(shù)大學(xué)
河南工業(yè)大學(xué)
天津理工大學(xué)
成都電子科技大學(xué)
中國人民解放軍裝甲兵工程學(xué)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(shè)計而言的，傳統(tǒng)設(shè)計方式中，系統(tǒng)方案設(shè)計階段多數(shù)通過撰寫方案設(shè)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(shè)計，把設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)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(zhǔn)確驗證。因此，理論上，在系統(tǒng)設(shè)計和需求規(guī)格描述中，不應(yīng)該使用形容詞。否則可能導(dǎo)致下圖中的后果：
2. 為什么要做MBSE
1) 當(dāng)前的挑戰(zhàn)
在當(dāng)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(dǎo)致當(dāng)前工業(yè)產(chǎn)品電氣化、智能化程度越來越高，產(chǎn)品復(fù)雜度的量級不斷躍升。
基于文本的系統(tǒng)設(shè)計方式存在天然局限，導(dǎo)致其越來越難以應(yīng)對當(dāng)前的復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計挑戰(zhàn)，比如：
基于自然語言描述的設(shè)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(zhǔn)確性
文本描述的設(shè)計元素之間無法實現(xiàn)追溯分析，當(dāng)出現(xiàn)設(shè)計變更時很難對變更影響進行準(zhǔn)確評估
基于文本的設(shè)計方案無法進行前期仿真驗證
設(shè)計方案無法與詳細(xì)設(shè)計階段的數(shù)字化模型（如CAD）關(guān)聯(lián)...
而MBSE技術(shù)的出現(xiàn)為應(yīng)對這些問題提供了有效的應(yīng)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(shè)計活動– 需求分析&驗證、系統(tǒng)設(shè)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(lán)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(shè)計工作通過數(shù)字化設(shè)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(shè)計、系統(tǒng)驗證、需求確認(rèn)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(shè)計
依照特定的系統(tǒng)設(shè)計邏輯方法，完成系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及參數(shù)化表征，并將設(shè)計內(nèi)容與需求進行關(guān)聯(lián)，確保追溯關(guān)系完整。
系統(tǒng)設(shè)計
系統(tǒng)設(shè)計與需求的關(guān)聯(lián)追溯
3) 系統(tǒng)驗證
基于數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計模型進行系統(tǒng)仿真，根據(jù)設(shè)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(rèn)
將設(shè)計參數(shù)值與量化的需求約束進行驗證
需求確認(rèn)
4. 掌握MBSE需要學(xué)習(xí)哪些內(nèi)容
MBSE的三大支撐：方法論、系統(tǒng)設(shè)計語言、系統(tǒng)建模工具。
1) MBSE方法論
MBSE方法論是設(shè)計師進行系統(tǒng)設(shè)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(dāng)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(dāng)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(guān)于MBSE方法論，2008年有相關(guān)研究匯總了當(dāng)時的相關(guān)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(yīng)用場景提出了自己的方法論。比如，當(dāng)前在國內(nèi)工程界應(yīng)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(shè)計語言
系統(tǒng)設(shè)計語言是描述系統(tǒng)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)"語法"，當(dāng)前MBSE領(lǐng)域主流的系統(tǒng)設(shè)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(shè)計領(lǐng)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(shè)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(shè)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(lǐng)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(yīng)用。
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