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一、背景及目标确定
早在十二五期间，中国电子科技集团有限大发某研究所（以下简称“S所”）随着产品性能的大幅提升，传统的跟随和对标的产品研发模式已无法满足新产品创新要求，基于正向设计的产品研发已势在必行。如何解决以下的挑战，是所领导非常关注的重点：
1) 如何更好地站在用户的角度理解用户的需求及技战术指标的确认，承接客户的DoDAF的需求模型，从而更好地为客户提供满足实战使用要求的创新产品；
2) 如何改变现有基于文件的方式表达不清晰、不完整，跨团队沟通效率低的情况，建立一套基于模型以及关联算法库的正向设计平台及体系，使得绝大部分设计师都能够有效理解和继承优秀的设计成果及经验，提升整体的产品研发效率；
3) 如何建立一套指标关联及需求追踪体系，以便能够正向及时了解客户需求变化对设计方案的影响和反向追踪设计方案调整对客户需求的满足能力；
4) 如何在新的型号研制中，不再受限于传统的设计思路，进行功能、原理、架构、组成上的创新，从而设计出性能远远优于传统的产品，有效提升S所产品的竞争能力。
通过大量调研和反复论证，并在与国外的交流中，S所逐渐意识到国外的领先大发均已导入“基于模型的系统工程（Model Based System Engineering, MBSE）以解决上述挑战。因此，从2016年开始进行MBSE的分阶段建设项目，并将其作为S所在十三五期间建设智慧研究所的核心内容之一，稳步开展推进工作。
1） 建模软件试用与选择
MBSE项目的核心内容就是系统建模。尤其对于设计师而言，系统建模工具的软件易用性（能够简单明了地描述系统方案）、功能完整性（能够支持方案建模的各种要素）、业务导航性（能够向导式地指导设计师分阶段完成建模工作）成为了能否有效改变设计师的设计习惯的因素。S所分别在三个课题中试用了三种建模工具（专业SysML建模工具、RFLP、Capella），最后选择了基于Capella上开发的SMEX作为未来MBSE工程的核心建模工具。
a）专业SysML建模工具的试用
S所引入了国际知名，在国内也得到了广泛应用的SysML专业工具进行深入的试用，经过试用发现，由于SysML是在UML的基础上发展而来的，而UML则是一种软件建模语言，包括SysML建模工具，也都是在UML建模工具基础上扩展而来的。这些都导致了，不管是SysML语言本身，还是SysML建模工具，都带有浓厚的软件思维模式。但是对于从事机、电、软、液等多专业的系统设计师而言，SysML的表述方式与系统（总体）设计师的思维模式差异较大。而且由于软件的专业性强、操作复杂，在推广上面临着非常大的挑战
b）某协同研发平台原生系统建模工具试用
由于S所选择了某协同研发平台作为未来的协同研发和仿真管理平台，平台具备了一定的系统工程相关协同工作管理及数据管理能力，也提供了原生的系统建模工具，因此在另外一个课题中，S所基于该协同研发平台原生系统建模工具进行了系统建模的应用验证。通过项目实践，S所发现尽管原生系统建模工具与协同平台的集成较好，但是建模功能的完整性有较大的不足，难以有效承载系统的完整设计信息。而且建模工具的易用性和用户体验都有待提升。
c）Capella软件试用
在两个课题进行的同时，S所也通过国际交流了解到THALES大发在推进MBSE的过程中也经历过UML/SysML的这段弯路，并最终意识到必须从系统（总体）设计师的角度出发，专门打造一种用于系统建模的解决方案。为此，THALES联合空客等多个领先大发推出了专门适用于系统建模的Capella建模工具，使用专门设计的系统建模语言DSML开展系统建模工作。在了解到这一信息后，S所迅速获取了Capella建模工具并依托某型号开展验证试用。S所的总体设计师们发现，相比于其它建模工具，他们不用再学习任何晦涩深奥的建模语言，就可以很自然地将系统设计信息在模型中表达出来，而且用户体验也非常好。
2） 自主建模软件SMEX的推出
在实际的课题中，S所发现，尽管Capella相比其它建模工具有很多的优势，但是与S所的理想要求相比仍然有较多的不足，包括：
1) 界面是纯英文的，国内的工程师使用起来有些费劲；
2) 只是单机工具，没法进行在线协同建模，也无法管理权限、密级；
3) 部分系统建模能力需针对S所需求进行一定扩充，例如通讯协议的建模；
4) 指标建模能力较弱，不足以胜任指标体系建模管理的重任；
5) 模型只能在建模工具中查看，模型评审不方便；
6) 与仿真工具以及体系级建模工具之间没有集成接口；
7) 文档导出功能较弱、构型管理能力不足等……
为此，S所要求大发根据所内的需求，在Capella的基础上打造自主MBSE解决方案，这便是SMEX（System Modeling Experience）系统的由来。
随着建模试点工作的顺利推进，如何将MBSE在全所范围内推广成为了S所面临的又一重大挑战。相比于其它信息化项目而言，MBSE由于需要改变设计师先行个工作模式，其推广难度相比于其他信息系统的建设更为困难：
1) 如何改变所内设计师尤其是资深设计师的固有思路，让他们接受基于结构化系统模型开展产品设计的新模式？
2) 如何将MBSE方法融入到实际的型号研制工作中去？现行的科研管理体系、质量管理体系，以及投标、评审、验收、归档等工作方式应如何调整？
3) 如何对现有的信息化工具、流程进行定制，以适应新的开发模式的要求？如何实现与现有业务系统的数据无缝对接？
4) 等等
所有这些挑战都让S所意识到，MBSE的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S所MBSE建设的“1-5-4” 体系，如下图所示：
图1：中国电科某研究所MBSE建设的“1-5-4” 体系
“1-5-4”体系中的建设内容包括：
1) MBSE流程及活动：围绕MBSE调整目前产品研制流程和活动；
2) 方法体系：推广MBSE流程及活动的建模方法；
3) 工具体系：开发并部署MBSE建模工具；
4) 人才与组织：培养掌握MBSE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MBSE调整产品研制标准和规范；
6) 专业技术体系：实现 MBSE流程与各专业的协同对接；
7) 推进组织：创建MBSE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) MBSE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) MBSE培训体系：创建与MBSE流程、方法、工具相关的培训体系。
在MBSE建设的“1-5-4” 的推广体系基础上，S所制定了MBSE推进的路线图，分四个阶段开展MBSE推进工作，如下图所示：
图2：中国电科某研究所MBSE推进路线图
各阶段的MBSE推进工作包括：
1) 2016年：课题预研，试用了某流行SysML建模工具和某协同研发平台原生系统建模工具，梳理MBSE应用场景和关键思路；
2) 2017年：核心建模，确定了打造自主MBSE解决方案SMEX系统的思路，依托某实际型号突破了核心的建模技术，并在此过程中梳理出MBSE系统扩展的主要需求；
3) 2018年：三个一工程，完成“一个MBSE信息化平台”、“一套MBSE的正向设计规范”和“一个雷达示范项目”，从而初步具备MBSE工程的全面推广条件；
4) 2019-20年：全面推广，完成MBSE系统的全员培训和全面应用，并在此过程中不断完善优化。
通过前期的课题预研、核心建模论证，S所充分意识到MBSE的方法能够有解决目前产品研制所面临的核心挑战，将MBSE的推广作为未来智慧院所的建设核心之一，并计划2019年至2020年开展全面推广工作。作为S所未来提升产品研发的重要手段，MBSE工程的推进对于S所打造国内领先、国际一流的电子装备研究所具有重要意义。
