1、引言
挑战
系统开发的复杂性推高了航空航天的开发成本和周期，传统的研制流程存在以下问题:1)基于文档设计，容易产生二义性;2)各设计阶段的设计结果割裂;3)缺陷大多在后期发现，发现和修复成本高;4)试验滞后于设计，试验效率较低，试验结果离散;5)后期发现问题后优化和改进空间少 。
国内首次研制大涵道比商用航空发动机面临巨大的风险与挑战，主要体现在研发难度大、研制周期长、极高的安全性要求。
解决问题方向
随着信息技术飞速发展，基于模型的系统工程便应运而生。利用基于模型的系统工程方法(Model based Systems Engineering，MBSE)在开发的早期阶段，就通过模型逐步定义需求和功能，设计系统架构及进行相应的验证工作，并将这些模型统一存储在模型库中。
作为系统工程领域一种新兴的方法，基于模型的系统工程由于诸多明显优势的存在，正成为复杂系统设计的基础。
2、基于模型的系统工程方法论介绍
INCOSE的《MBSE方法论调查Survey on MBSE Methodologies》中关于“方法论Methodology”的定义包括“PMTE”四个元素，分别是:过程Process、方法Method、工具Tool、环境Environment。
根据“PMTE”，方法论可以提供解决某项问题的完整方案框架，落实到某项具体的复杂系统设计问题上，MBSE作为解决复杂系统设计的完整方案框架，也必须提供过程Process、方法Method、工具Tool，并明确这些元素可以有效开展和使用的环境。
通常基于模型的系统工程(MBSE)方法论封装了建模语言、建模过程、建模工具，下面介绍工程中常用的MBSE方法论。
面向对象的系统工程方法(OOSEM)
OOSEM起源于90年代开始的洛马公司的软件供应商联盟，2000年INCOSE建立OOSEM工作小组;OOSEM是一种将面向对象的分析技术和系统工程理论基础充分结合的一种自顶向下的场景驱动的MBSE方法论。
OOSEM的两个核心原则是:综合产品研制理念Integrated Product Development;采用递归的V型生命周期模型Recursive “Vee” Lifecycle Process Model。
OOSEM的活动如下图所示:
OOSEM的关键活动包括:分析利益相关方的要求和需要Analyze Stakeholders’ Needs、定义系统需求、定义逻辑架构、对已分配的备选架构进行综合并分析、对备选综合架构进行评估和优化、确认和验证系统设计Validate and Verify System。
IBM Harmony-SE方法论
Harmony-SE方法论的主要目标包括:
1) 确定Identify或者衍生Derive必要的功能Functionality;
2) 确定Identify系统状态States和模式Modes之间的相互关联关系;
3) 将系统功能或者工作模式分配给架构。
Harmony-SE方法论主要包括以下三个顶层过程元素:
1) 需求分析，针对系统用例进行识别和初步分析，其过程输出包括系统场景和用例Scenarios and Usecases。
2) 系统功能分析，输出用例模型Usecase Model和运行合约Operational Contracts，运行合约描述系统与外界交互的逻辑和接口规范。通过用例一致性分析Usecase Consistency Analysis建立用例协作模型Usecase Collaboration Model，将用例融合在一起，以形成对系统功能的全方位考察。
3) 架构设计，输出系统架构模型和伴生的运行合约Allocated Operational Contracts，包括ICD和设计规范Design Specification。
Harmony-SE的过程可以在“Telelogic Rhapsody”软件环境中实现，Rhapsody是一个基于模型的设计环境。
ARCADIA方法论
ARCADIA(Architecture Analysis and Design Integrated Approach)方法是由THALES开发的MBSE方法，在THALES内部有着广泛而深入的应用。ARCADIA使用可视化的建模语言DSML(Domain Specific Modeling Language)，对复杂系统进行运行分析、系统分析、逻辑架构设计、物理架构设计和产品构建策略设计。
ARCADIA采用“视点驱动”的分析方式，支持将所有与系统设计相关的分析内容都以“视点”的形式应用到系统模型之上，成为系统描述的一部分。目前，THALES已将支持ARCADIA方法的核心建模工具Capella开源出来。
Vitech MBSE Methodology
Vitech MBSE方法论的域结构如下:
Vitech提出分层递进式的MBSE模式，即“洋葱模型”，强调对系统进行工程设计时先在同一个层级上水平进行分析和设计之后再垂直推进到下一个更加详细的层级，这样做的目的是在进行更加详细的设计之前保证每一个层级上设计的完整性、一致性，进而保证逐渐推进设计深度时的设计结果收敛性。
文章来源：《信息系统工程》 网址: http://www.xxxtgc.cn/zonghexinwen/2020/0730/456.html
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