模型化——新时代提高我国系统工程能力的必由之路

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模型化——新时代提高我国系统工程能力的必由之路

来源:国防科技工业 | 作者:毛寅轩赵滟蒲洪波靳捷 | 发布时间: 2021-04-12 | 17567 次浏览 | 分享到:

工程的复杂性决定了对系统的认知不可能一次到位，需要经过一个不断完善的过程，需要工程各部分之间进行多轮的交互迭代.....

近年来，工程系统复杂性对系统工程能力的挑战愈发突出，为了有效应对复杂性挑战，模型化的理念与手段成为系统工程未来发展的关键。
01系统工程遇到挑战与模型化概念的提出
决定系统工程能力的要素。系统工程是从需求出发，以多学科融合为手段，通过分析、综合、验证等过程，产出一个满足需求、整体性能优化的工程系统。

我国航天在20世纪50年代末到60年代中期初步形成了系统工程理念，经过不断发展，在20世纪90年代，航天系统工程理论和实践走向成熟。遵循系统工程要求，践行系统工程方法是中国航天成功实现“载人航天”“探月工程”“北斗导航”等举世瞩目的重大工程的坚强保证。
工程的复杂性决定了对系统的认知不可能一次到位，需要经过一个不断完善的过程，需要工程各部分之间进行多轮的交互迭代，来保证系统各层级能够及时适应系统整体的最新要求，直到最后在整体上实现工程目标。在这个过程中，对系统的正确认知以及系统各层级的迭代能力极大程度上决定了系统工程的能力。
中国航天几十年来践行系统工程方法，通过合理的组织体系设置、严格的型号研制程序、严密的管理保障办法实现了系统工程的成功运行，成就了中国航天一系列辉煌成果。
系统的复杂性对系统工程能力提出了挑战。近年来随着计算机、网络与通信技术的迅速发展，人类社会的诸多生活场景发生改变，很多领域的人造系统逐步具备了网络化特征，具备了感知与学习能力，过程中产生大量数据。同时，系统与外部的联系更加紧密，呈现出体系性的特征。
这样的背景下，以航天为代表的国防科技重大工程，其工程任务愈加复杂，工程规模愈加巨大，系统复杂性问题愈来愈突出，对系统工程能力带来了前所未有的挑战：

第一是如何对愈加复杂的系统实现有效认知的问题。随着工程系统的复杂性愈来愈高，如何保证系统总体层级的共像认知与基础层级的个性认知不出现脱节？
第二是系统工程运行过程中系统信息与知识的有效迭代问题。在工程的体系性愈来愈复杂、对工程的各类要求变的越来越多的情况下，如何确保系统各层级的迭代快速而准确？
这两方面问题倘若不能得到有效解决，系统工程能力将无法确保实现工程目标，系统工程的效果也将大打折扣。
基于模型的系统工程是保障系统工程能力的技术保证。基于模型的系统工程（MBSE）是国际系统工程学（INCOSE）提出的概念。国际系统工程学所定义的模型有两项鲜明的特征：第一，模型面向从概念阶段就开始的系统工程全周期；第二，模型是被系统各部门进行迭代论证的依据。这两个特征，一方面为工程总体部、系统总体部等部门开展系统工程工作提供了全新的技术手段；另一方面MBSE以电子化的模型介质直接实现系统工程工作跨领域、跨部门的传递与分发，为系统实现快速、准确的迭代提供了坚实的技术基础。
MBSE对系统认知与系统迭代两方面的支撑作用对于系统工程具有意义重大。
第一，MBSE在技术层面上增强了系统级信息表征与信息迭代能力，能够将工程师的时间和精力解放到专业创新设计中，有利于提高系统的技术先进性；
第二，MBSE对于系统信息与知识迭代能力的增强能够提高系统工程效率，在研制任务更为艰巨的前提下，能够实现系统工程进度和周期可控；
第三，MBSE能够增强各个系统层级认知和表征能力，并能够将系统层级与基础层级进行关联，支持基于模型的多层级提前验证，有助于提前发现系统风险，提高系统工程成功率；
第四，MBSE在系统级提供了模型化的载体与模型化的知识，增强了知识继承和复用的能力，能够避免重复建设，提高工程建设的效益。
02未来系统工程模型化发展设想

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