文｜劉玉生

事實(shí)證明，從用戶需求出發(fā)，自上而下地分解確定產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)、各級(jí)子系統(tǒng)和零部件解決方案的正向設(shè)計(jì)是高端制造業(yè)實(shí)現(xiàn)升級(jí)迭代的有效途徑

高端裝備制造業(yè)是工業(yè)現(xiàn)代化的重要基石，是科技創(chuàng)新的重要領(lǐng)域。2021 年，浙江省高端裝備制造業(yè)總產(chǎn)值首次突破2 萬(wàn)億元，規(guī)模效益持續(xù)提升。然而，盡管目前浙江省裝備自給率達(dá)80%左右，但仍集中于中低端領(lǐng)域，高端制造領(lǐng)域核心部件和重大先進(jìn)裝備存在核心技術(shù)積累不足等“卡脖子”問(wèn)題，自主創(chuàng)新能力有待提升。

多年以來(lái)，省內(nèi)高端制造業(yè)以逆向工程作為技術(shù)追趕的起點(diǎn)，雖然在初期階段節(jié)約了自行探索的時(shí)間、壓縮了研發(fā)周期，卻也限制了后續(xù)創(chuàng)新，成為了當(dāng)前浙江省高端裝備制造業(yè)更好實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的制約因素之一。事實(shí)證明，從用戶需求出發(fā)，自上而下地分解確定產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)、各級(jí)子系統(tǒng)和零部件解決方案的正向設(shè)計(jì)是高端制造業(yè)實(shí)現(xiàn)升級(jí)迭代的有效途徑。

基于系統(tǒng)工程的正向設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)逆向工程

MBSE 數(shù)字化建模的優(yōu)勢(shì)和現(xiàn)狀

MBSE（基于模型的系統(tǒng)工程）是一種應(yīng)用建模方法的正式方式。與傳統(tǒng)的基于文檔的系統(tǒng)工程相比，MBSE用數(shù)字化建模代替寫(xiě)文檔進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，把設(shè)計(jì)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(dòng)詞、形容詞、參數(shù)全部轉(zhuǎn)化為數(shù)字化模型表達(dá)，因而具有唯一數(shù)據(jù)來(lái)源、統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、知識(shí)固化重用、狀態(tài)變更可控等巨大優(yōu)勢(shì)，既能支持自頂向下的正向設(shè)計(jì)流程，也能支持高端裝備在早期系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行定量的邏輯仿真與性能仿真，及早發(fā)現(xiàn)不合理的設(shè)計(jì)方案。

自2007 年INCOSE（國(guó)際系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)）和OMG（面向?qū)ο蠊芾斫M織）正式提出標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)建模語(yǔ)言SysML 以來(lái)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的高端裝備制造業(yè)在十年的MBSE 研究應(yīng)用基礎(chǔ)上取得了飛躍式發(fā)展，將原有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期縮短至一半。美國(guó)麻省理工、佐治亞理工、德國(guó)慕尼黑大學(xué)、波音公司、NASA、歐空局等高校、大型跨國(guó)公司、政府對(duì)基于MBSE 的高端裝備數(shù)字化、智能化設(shè)計(jì)已十分重視。我國(guó)工信部在“十四五”規(guī)劃中也明確將MBSE 與CAD、CAE 并列為必須大力發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)軟件。

基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）

MBSE 在“浙”里落地開(kāi)花

杭州華望系統(tǒng)科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“杭州華望”）在MBSE 實(shí)踐應(yīng)用領(lǐng)域深耕多年，主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)均來(lái)自浙江大學(xué)CAD&CG 國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，是國(guó)內(nèi)最早從事基于SysML 的MBSE 理論方法研究與應(yīng)用推廣的團(tuán)隊(duì)之一。近十五年來(lái)，團(tuán)隊(duì)在MBSE 的完全自主可控軟件工具、面向領(lǐng)域行業(yè)的MBSE 方法論與領(lǐng)域建模語(yǔ)言定制、模型驅(qū)動(dòng)的智能設(shè)計(jì)、多學(xué)科模型庫(kù)等方面均取得重大突破，讓MBSE 在企業(yè)真正落地開(kāi)花。經(jīng)過(guò)多年的努力和積淀，公司目前MBSE 相關(guān)的應(yīng)用客戶已近百家。

杭州華望MBSE 相關(guān)的應(yīng)用客戶

尤其在MBSE 工具方面，目前國(guó)際上最為成熟的兩款MBSE 工具的知識(shí)產(chǎn)權(quán)均屬于美國(guó)，國(guó)內(nèi)高端裝備制造業(yè)在MBSE 推進(jìn)落地過(guò)程中，常面臨軟件禁售或者限制問(wèn)題，且伴有涉密風(fēng)險(xiǎn)。如華為、中廣核等被列入美國(guó)實(shí)體名單企業(yè)已無(wú)法購(gòu)買(mǎi)或使用。

杭州華望團(tuán)隊(duì)自2015 年成立伊始，就以習(xí)近平總書(shū)記關(guān)于“核心技術(shù)只有靠自力更生”的講話精神為指導(dǎo)，致力于打造具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、基于SysML 的系統(tǒng)建模工具，突破MBSE 落地的卡脖子問(wèn)題。在主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)2011年自主研發(fā)的SysML 建模工具M(jìn)—Design 1.0 的基礎(chǔ)上，杭州華望加快攻堅(jiān)，于2019 年、2021 年分別推出B/S 架構(gòu)和B/C/S 融合的2.0 版和3.0 版M—Design。該工具不僅支持SysML 九大圖（Diagram）的建模，同時(shí)還具有邏輯仿真功能、需求追溯驗(yàn)證等功能，可以滿足不同專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域不同類(lèi)型用戶的使用需求，實(shí)現(xiàn)模型的靜態(tài)展現(xiàn)、動(dòng)態(tài)管理、常態(tài)跟蹤，提供全方位的MBSE 管理驗(yàn)證體系，具有自主研發(fā)MOF 抽象語(yǔ)言引擎、多端融合跨平臺(tái)部署、高度響應(yīng)式圖形交互內(nèi)核、并發(fā)仿真四大優(yōu)勢(shì)，能充分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工程建設(shè)的高質(zhì)量、高收益、高效率。

M—Design 核心功能

為了進(jìn)一步打通貫穿整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)管理流程，公司還研發(fā)了基于MBSE 的需求管理工具M(jìn)—Require 以及體系建模工具M(jìn)—Arch 等，并通過(guò)完全自主可控的協(xié)同建模工具M(jìn)-Cowork 串聯(lián)形成一整套平臺(tái)及服務(wù)的產(chǎn)品體系，實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)數(shù)字化的目標(biāo)。

產(chǎn)品體系圖

未來(lái)，杭州華望將繼續(xù)構(gòu)建上下游生態(tài)工具鏈，支持用戶快速實(shí)現(xiàn)以MBSE 為核心的全生命周期數(shù)字化工程。針對(duì)國(guó)外MBSE 軟件對(duì)國(guó)內(nèi)高端裝備制造業(yè)的兼容性不強(qiáng)、通用性較差等問(wèn)題，杭州華望將為客戶提供領(lǐng)域行業(yè)的深度定制改造，推進(jìn)企業(yè)MBSE 應(yīng)用從1.0 階段邁向2.0 和3.0階段，為全省高端裝備制造的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供軟件工具和技術(shù)服務(wù)的基礎(chǔ)支撐，顯著提升制造企業(yè)的原始創(chuàng)新能力。