中国电科某所基于模型的协同设计案例

       一、项目背景

复杂电子装备批量小品种多，涉及电讯、结构、软件、工艺等跨专业多学科协同，系统复杂度正不断提升。新形势下，客户对技战术指标、质量、周期、成本等也提出了越来越高的要求，使得传统的研发模式面临越来越大的困难。包括以下“六大问题”：

1）表意模糊，贯通不畅

产品研制的论证和方案阶段的成果物以文档与PPT的形式呈现，难以向下一阶段的设计师团队完整传达设计思路和工作成果，一方面导致研制工作的重复与浪费，另一方面导致论证与方案不一致、方案与详设不一致。

2）专业孤岛

电讯、结构、软件等各专业的总师分属不同的部门，互相之间没有正式的交付物，主要依靠线下非正式的沟通进行协调，导致研制工作中大量的反复与协调。

3）贯通不畅

从方案论证到实施方案，从实施方案到详细设计，都是主要依靠文档进行信息传递，会导致这之间的追溯和衔接关系不明确，出现设计与实施、实施与论证不一致的情况。

4）设计周期被不断压缩

产品设计周期偏紧使得设计质量偏低，产品的可制造性较差、试验调试周期长，而这反过来又导致设计周期被进一步挤占，形成恶性循环。

5）状态不清，缺陷难以定位

产品设计各阶段的设计要素之间缺乏清晰明确的追溯关系，导致产品出现问题时难以定位缺陷发生的位置，同时也难以挖掘缺陷产生的原因和产品设计上需要做的改进。

6）经验依赖

从客户需求、实施方案到详细设计的转化过程依赖设计师自身的经验和阅历，缺乏高效创新的机制和手段。

二、实施方案

中电科某所通过引入大发的基于模型协同设计的解决方案，以模型为核心进行协同环境的构建，在构建过程中充分意识到平台建设是一项复杂的系统工程，必须重视顶层设计、统筹策划。为此，通过所领导和各部门专家的反复研究讨论，确定了中电科某所MBSE建设的“1-5-4” 体系，如下图所示：

“1-5-4”体系中的建设内容包括：

1)模型协同流程及活动：围绕模型协同的模式调整目前产品研制流程和活动；

2)方法体系：推广以模型为核心的流程活动与建模方法；

3)工具体系：开发并部署各专业的建模工具；

4)人才与组织：培养掌握建模技能的人才和调整与之相适应的组织架构；

5)标准规范体系：围绕基于模型的协同研发模式，调整产品研制标准和规范；

6)专业技术体系：实现各类模型数据在各专业间的协同对接；

7)推进组织：创建基于模型协同研发模式落实过程中的推进组织；

8)组织资产积累和重用机制：建立基于模型的组织资产积累和重用机制；

9)文化环境：在所内营造一切围绕“系统思维”、模型协同的氛围；

10)培训体系：创建与新研发模式流程、方法、工具相匹配的培训体系。

在 “1-5-4” 体系基础上，基于模型的协同设计平台在构建过程中充分考虑了所内产品研发的特点，结合所内现有的工具体系，通过平台实现对异构建模工具的集成，支撑建模业务的流转同时，实现了模型数据的集中管理。具体框架如下：

三、建设成果

针对传统研制模式遇到的诸多挑战，MBSE方法提供了解决问题的有效途径，改变了传统的研发模式，得到了有效的成果。

a)使得设计意图在各阶段有效传递

针对表意模糊、贯通不畅的问题，MBSE方法用清晰直观的图形化模型承载论证与方案阶段的设计成果，可以有效减少各阶段设计内容的不一致。

b)打破专业孤岛

针对专业孤岛的问题，MBSE方法以对象化、结构化的系统架构模型作为集成各专业设计内容的框架，使得各专业拥有一个统一的协同载体。

c)提高设计质量

MBSE方法可以在架构设计阶段即综合考虑功能、性能、六性等多方面的约束，并将部分试验调试内容迁移至架构设计阶段，这些都可以减少后期反复次数，保证充足的设计周期。

d)实现各阶段设计信息的细粒度追溯

在对象化、结构化的系统架构模型基础上，可以做到各阶段设计信息之间的细粒度追溯，有效解决产品缺陷定位与产品设计关联修改的问题。

e)实现的研发经验积累和重用

论证、方案阶段的核心设计资产以直观清晰的架构模型的形式保存下来，在新产品设计的过程中可以进行方便地重用，同时各阶段设计信息之间的关联追溯也可以帮助设计师进行直观高效地设计创新。