MBSE（基于模型的系统工程）

MBSE Grid方法学

需求建模及需求工具集成

• 需求表格和图形化定义
• 与下面的工具集成，并可进行数据交换

1. 支持与EXCEL 集成
2. 集成IBM Doors
3. 支持需求标准交换格式 (ReqIF)
4. 支持与PTC Integrity, Polarion集成
5. 支持与SIMENSE TeamCenter

• 自动生成需求分配矩阵集成
• 自动生成需求关系图
• 
  
• 需求分析

1. 支持需求影响分析
2. 需求覆盖率分析
3. 支持需求验证

集成环境实现与众多产品的集成

• 系统模型作为集成框架
• MagicDraw作为系统建模和集成的框架

Syndia插件实现与PDM系统和数据库的集成

• 与西门子TeamCenter 9 和10 版本集成
• 与PTC Windchill 集成
• 与MySQL集成

集成的仿真分析工具包进行系统行为仿真

基于OMG fUML和W3C SCXML标准的可扩展模型执行框架。

• 活动图执行(OMG™ fUML 标准)
• 状态机图执行(W3C SCXML 标准)
• SysML的参数图执行(OMG SysML 标准)
• 多种行为语言的支持(JSR223 标准)
• 导出UML状态机SCXML文件格式
• 全功能模型调试器
• 执行动画支持
• 快速原型界面设计支持
• 可插拔的求解器，支持的求解器有

1. Modelica
2. Maple
3. Mathmatic
4. Matlab

• 模型驱动的测试案例和场景

与 Intel Cofluent的集成

• 组合 SysML和 MARTE (实时和嵌入式系统的建模和分析) 配置文件
• 嵌入式应用的实时描述模型
• 在多处理器/多核平台上执行的表示
• 基于Eclipse进行系统层级建模和仿真
• 使用C/C++ 作为行动语言和生成事务建模(TLM)
• 系统C 代码来运行仿真
• 联合MATLAB/Simulink进行协同仿真
• 提取性能数据如延迟、数据吞吐量、缓冲水平,资源负载,内存占用和功耗

与ModelCenter的集成

• 基于ModelCenter的MBSE Pak
• 多学科参数优化分析
• 参数敏感性分析

体系建模

UPDM建模:

• 提供可用于军事思想和指导作战的解决方案
• 提供了对DoDAF2.0，MoDAF1.2，NAF3以及NaF4 标准的支持
• 自动和局部代码生成
• 自定义和预定义DoDAF, MODAF 和 NAF用户接口
• 面向服务架构(SOA)
• 支持国防信息企业架构框架 (DIEA)
• 自定义公共作战符号 - Mil Standard 2525B
• 支持DoDAF, MODAF,和NAF模型之间进行会话
• 全面支持基于活动的模型和方法(ABM)
• 已有 DoDAF插件用户能够转换DoDAF模型到UPDM
• UPDM解决方案的关键特征包括:

1. 七种不同的模型表示: 结构图、行为图、表、矩阵、关系图、甘特图和报告
2. 自动交联操作和资源交联创建
3. OV 与 SV间矩阵差距分析
4. 自动模型实例化
5. 测量自动化
6. 项目模型驱动甘特图和能力组合管理甘特图
7. ISO8601 (日期/时间) 编辑器
8. 支持信息工程表示，信息和数据建模

DODAF建模

• DoDAF 2.0 架构和 DoDAF 1.5 架构用户接口模式.
• DoDAF 2.0 和 DoDAF 1.5 预定义结构项目模板.
• 主动和按需DoDAF模型完整性和正确性验证规则.
• 图形化DOTMLPF状态支持.
• DoDAF预定义可追溯规则。

软件工程

UML建模支持

• UML 2.5元模型和符号支持
• UML 1.4 元模型导入
• UML图建模支持:

1. 类图 [包含包和对象图],
2. 复合结构图,
3. 用例图
4. 序列图
5. 活动图
6. 状态机图, 包含：协议状态机图
7. 通信图
8. 部署图
9. 交互总图
10. 时间图

• 扩展支持

1. 实例表
2. 术语表
3. 客户化的stereotypes类型
4. 领域特定语言客户化支持
5. UML配置对应企业分布式对象计算(EDOC)的支持
6. 支持企业应用集成(EAI),
7. 支持WSDL配置和图、XML schema 配置和图、CORBA IDL 配置和图
8. 支持测试配置

代码工程及逆向工程

• 代码工程：从静态结构图生成代码，支持的语言有：

1. JAVA
2. C++
3. C#
4. CORBA IDL 3.0
5. WSDL 1.1

• 逆向工程：从代码生成结构图，支持下面的语言：

1. JAVA
2. C++
3. C#
4. CORBA IDL 3.0
5. WSDL 1.1
6. CIL (MSIL)

模型驱动开发(MDD)支持

• 与AndroMDA(开源的MDD工具)集成
• 与openArchitectureWare (oAW)集成
• 与 E2E Bridge集成
• 与 Mia-Generation 和Mia-Transformation集成
• 与 Netfective Blu Age集成
• 与Interactive Objects' ArcStyler 架构平台集成

基于模型的方法

在电子和机械设计和其它学科中，基于模型的方法已经实践了许多年。机械工程从画图板转化到更熟练的2维和随后3维计算机辅助设计工具开始于1980年代。电子工程从人工电路设计到自动电路板生成和电路分析在一个相似的时间段。使用图形化模型来表示软件在一个在编程语言之上的抽象层的计算机辅助软件工程变得大众化在1980年代。软件开发使用建模正变得越来越被广泛采用，特别是自从1990年统一建模语言（UML）的出现。

基于模型的方法变得越来越流行在系统工程中。1993年 Wayne Wymore年提出MBSE概念。随着计算机处理能力、存储容量和网络技术的发展、和需要强调的系统工程标准的形成，产生了一个显著的机会来推进MBSE实践的状态。期望MBSE以其它工程学科类似的方式变成标准实践。

“基于模型的系统工程(MBSE)是建模的形式化应用来支持系统需求、设计、分析、验证、和确认活动开始在概念设计阶段并持续贯穿开发和随后的生命周期阶段”。MBSE着力促进系统工程实践活动，系统工程实践传统上被执行使用基于文档的方法，并且逐步增强了规范和设计质量,系统规范和设计构件的重用，和开发团队之间的通讯。系统工程活动的输出是系统的一个连贯的模型(即,系统模型)，重点被放在模型的演化和细化上使用基于模型的方法和工具。

转换到基于模型的方法的益处

模型和相关的图技术已经被使用作为基于文档的系统工程方法的部分好多年，并包含功能流程图、行为图、原理方框图、N2图、性能仿真、和可靠性模型等。然而，模型的使用通常已经被限制范围来支持特定的分析类型或选择的系统设计方面。个体模型没有集成到一个连贯的整体系统模型中，且建模活动没有集成到系统工程过程中。基于文档的系统工程到MBSE的转变是一个巨变，从强调控制系统相关的文档转变到控制系统的模型。MBSE集成系统需求、设计、分析、和验证模型以一种连贯的方式解决系统的多个方面，而不是一个分离的个体模型。

体系建模(企业架构)在软件工程领域，TOGAF已经应用了好多年，不仅有80%的福布斯( Forbes)全球排名前50的公司在使用，而且支持开放、标准的SOA参考架构。已得到国际主流厂商的推动，德国有SAP在推动，美国IBM、HP、Oracle等公司在推动，中国也有一些公司在推动TOGAF在中国的应用。中国企业对TOGAF的认可度超过50%。体系建模思想在我国战略、战术层面的应用才刚刚开始，西方发达国家美国建立了DODAF的基本架构，英国发展了MODAF架构体系，北约发展了NAF体系，我们国家缺少相应的体系建设，国内的一些研究所和学术单位才刚刚开始启动DODAF体系的应用和推广，同时西方发达国家已经在对DODAF和MODAF建模体系进行更新，形成UPDM和UNF的架构体系。体系建模在软件工程领域的应用，极大的促进了软件工程的标准化、模型化设计思想，使软件设计和开发者能站在一个更高的高度和层次去设计软件系统。体系建模在战略、战术分析层面的应用使我们在设计物理系统时能将物理系统与具体战术、战略场景关联起来，实现了战术、战略应用场景的模型化，而不是停留在纸面的文档。体系建模与HLA的结合，将是战略、战术的研究更切近实际的应用场景，对于最终用户与设计者的沟通，设计者内部的沟通与交流有非常重要的意义。

MBSE和体系建模提供一个机会来解决基于文档的方法的许多限制，通过提供一个更严格的方法来捕捉和集成系统需求、设计、分析、和验证信息。并促进这些信息在整个系统的生命周期的维护、评估、和通讯。MBSE和体系建模的一些潜在的益处包含在下面：

提高沟通效率

• 在整个开发团队和其它利益相关者之间，共享对于系统的理解
• 从多个角度集成系统视图的能力

降低开发风险

• 随时进行需求验证和设计验证
• 开发系统更准确的成本预估

提高质量

• 更完整、无歧义、可验证的需求
• 需求、设计、分析、和测试之间更严格的可追溯性
• 增强设计完整性

增加可生产性

• 需求和设计变更的快速影响分析
• 权衡空间更有效的浏览
• 重用已经存在的模型支持设计演进
• 减少集成和测试过程的错误和时间
• 自动文档生成

在整个生命周期使用模型

• 支持对操作者进行关于系统的使用培训
• 系统的诊断和维护支持

增强知识传送

• 已经存在的设计和历史设计的捕捉
• 信息的有效存取和修改

当实施使用恰当的方法和工具时，MBSE和体系建模可以提供附加的严格性在规范和设计过程中。然而,这种严格不是没有代价的。明显的，转变到MBSE和体系建模强调了需要前期在过程、方法、工具、和培训上的投资。期望在这种转变过程中，MBSE和体系建模将结合基于文档的方法被执行。

航空航天行业及汽车用户

• Boeing（波音）
• DaimlerChrysler（戴姆勒克莱斯勒）
• Lockheed Martin（洛克希德马丁）
• LTU Lufttransport Unternehmen
• Rolls Royce （罗尔斯罗伊斯）
• Porche/VW 
• GM（通用汽车）
• Ford（福特）
• NASA （国家航空航天局）
• Bombardier Inc.（庞巴迪）
• Nissan（尼桑）
• Toyota

国防部门部分用户列表

• Department of Defense （国防部）
• Canada National Defense（加拿大国防部）
• U.S Army, Navy, Airforce （美国陆军、空军、海军）
• Coast Guard  （海岸警卫队）
• U.S Military Academy at West Point （西点军校）
• NAVAL Post Graduate School （海军研究生院(蒙特利)）
• Australia Submarine Corp （澳大利亚潜艇）
• Booz Allen Hamilton （博思艾伦咨询公司）
• Boeing（波音）
• Missile Defense Agency （导弹防御办公室）
• BAE Electronic Systems （BAE电子系统）
• Northrop Grumman （诺斯罗普·格鲁门）
• Rockwell Collins （罗克韦尔柯林斯）
• SPARTA
• Raytheon（雷神）
• General Dynamics
• L3 Communications
• NEWTEC

制造/电子部分用户列表

• Apple （苹果）
• Honeywell（霍尼韦尔）
• XEROX
• Nikon （尼康）
• John Deere
• General Electric
• Hewlett-Packard （惠普）
• Samsung （三星）
• Sony（索尼）
• LG
• Nippon