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引言:在国防设备型号研发范畴,复杂电子系统架构设计与验证的难度随手艺迭代与作战需求延续爬升。若何破解多学科协同壁垒、实现架构全生命周期可追溯、加快型号研发历程?国内顶尖预警探测研究所联袂REACH.SMEX,给出了MBSE(基在模子的系统工程)工程化落地的最优解。
1、客户布景
该单元是我国国防电子信息范畴的焦点主干研究所,更是预警探测与雷达设备研发范畴的“国度队”,持久肩负着国度要害国防设备型号的研制重担,是国内顶尖的复杂电子系统整体解决方案供给商。其焦点营业聚焦在各类进步前辈预警探测系统、多功能雷达等国防电子设备的全生命周期研发,涵盖复杂电子系统架构设计、机能验证、型号迭代和工程化落地等要害环节,办事在陆、海、空、天等多兵种的设备扶植需求。
在营业展开进程中,因为设备系统兼具手艺密集型、多学科交叉型的特征,该单元面对着诸多严重挑战:
一是研发触及射频、旌旗灯号处置、机械布局、热控等数十个专业范畴,多学科团队协同研发的壁垒亟待打破;
二是国防设备型号迭代节拍快,对研发效力和方案响应速度提出极高要求;
三是国防设备对系统架构的靠得住性、可追溯性有着严苛的兵工级尺度,需实现全流程的架构管控与变动影响追踪。
2、客户痛点
作为国防电子信息范畴的“国度队”,该单元早在“十二五”时代便灵敏洞察到MBSE架构设计方式对复杂雷达与预警探测系统研发的革命性价值——其“全流程模子驱动”的焦点逻辑,刚好契合了雷达设备多学科交叉、全生命周期管控的严苛需求。但是,在将MBSE从理论摸索推向工程化落地的进程中,该单元遭受了一系列直击研发焦点的实际阻碍,既涵盖理念认知、东西适配等深层问题,也触及流程跟尾、效力转化等实操困难,让这项进步前辈方式论难以充实释放效能:
1)理论与东西脱节:进步前辈方式难破“专业适配”瓶颈
MBSE的焦点价值在在经由过程数字化模子买通全链路,但该单元此前缺少适配国防雷达研发场景的专业东西支持,致使进步前辈理论始终逗留在“空言无补”阶段。雷达系统研发触及射频、旌旗灯号处置、机械布局、热控等数十个专业范畴,对东西的专业适配性要求极高——既需要具有雷达专属的元模子系统,也需撑持多层级架构的邃密化建模。而此前测验考试的通用建模东西,既无针对雷达“需求-功能-逻辑-物理” 四层架构的定制化支持,也没法实现与雷达专项仿真东西、指标阐发系统的有用联动,使得模子没法承载雷达研发的专业属性与复杂联系关系关系,致使MBSE在很长一段时候内仅能作为理论研究功效,难以转化为现实研产生产力。
2)理念认知冲突:正向设计逻辑与现有模式的深层鸿沟
MBSE“模子驱动”的正向设计理念,与该单元持久依靠的“经验+文档”逆向设计惯性构成显著认知冲突。一方面,传统研发中设计师更习惯基在过往项目经验展开方案设计,依靠纸质文档传递需求与设计意图,对“需求-功能-逻辑-物理”的正向建模逻辑存在理解门坎;另外一方面,MBSE提倡的正向V型流程与企业现有研发流程节点没法完全匹配。更焦点的矛盾在在,正向设计前期需投入年夜量精神进行模子搭建、规范界说,持久价值难以短时间量化,而兵工研发常面对明白的短时间功效交付方针,这类“短时间投入高、持久收益恍惚”的矛盾,让理念落地缺少足够的内活泼力。
3)建模尺度掉序:多学科协同陷“碎片化”窘境
雷达设备研发需整合软件、电讯、布局等多学科团队气力,但因为缺少同一的MBSE建模尺度与规范,各专业团队的建模逻辑、数据格局、接口界说显现“碎片化”状况。例如,电讯团队的功能模子偏重旌旗灯号流转特征,布局团队的物理模子聚焦布局尺寸束缚,软件团队的逻辑模子存眷算法履行流程,分歧团队对统一接口的参数界说、统一指标的量化尺度存在差别,致使跨专业模子拼接时冲突频发。研发进程中,团队需破费30%以上的协同时候展开模子“对齐工作”——仅接口和谈同一、参数单元校准、联系关系关系梳理就花费年夜量精神,不但拖累研发进度,还可能因模子冲突未被和时发现,埋下后期设计返工的隐患。
4)进修本钱与效力掉衡:设计师“不肯用、被动用”
MBSE方式论的把握与东西的谙练操作,需要设计师投入年夜量时候进行系统进修——既包罗理解正向设计的逻辑框架,系统工程建模说话,也需熟习建模东西的专业操作、参数设置装备摆设、联系关系法则等。但对该单元的设计师而言,一方面平常研发使命沉重,难以抽出足够时候深耕进修;另外一方面,MBSE的效能晋升多表现在持久研发周期优化、风险提早规避等方面,短时间内难以显性化晋升单一型号的设计效力。这类“高进修本钱+短时间效益不较着”的掉衡,致使设计师利用意愿偏低,大都环境下仅在样机交付有明白建模要求时,才被动展开建模工作,模子沦为“应付交付的产品”,而非支持设计的焦点东西。
5)模子与工程割裂:模子价值没法转化为现实研产生产效能
该单元的整体设计模子没法直接传递给电讯、布局、软件等专业展开具体设计,构成跨专业的“模子孤岛”。焦点问题在在分歧专业的开辟平台/东西存在差别,如:整体采取MBSE建模东西,软件依靠代码开辟平台、电讯依托电路设计东西、布局利用CAD建模东西。各平台/东西接口不互通,缺少同一的数据联系关系与映照机制,例如:整体设计的功能架构模子没法直接转化为软件的模块开辟需求,物理架构的尺寸束缚难以同步至布局设计的三维模子,致使各专业需手动转录模子信息,不但效力低下,还易呈现数据误差。终究,模子没法支持设备设计迭代与效能评估,其“数字化资产”的价值未能有用阐扬。
3、合作契机
面临MBSE落地的多重困局,该单元曾早在2013年摆布率先测验考试多款国外MBSE建模东西,期望借助成熟东西快速买通数字化研发链路,但这些东西的“通用属性”与预警探测范畴的“专业特征”构成了难以弥合的适配鸿沟:一方面,国外东西缺少针对预警探测范畴的工程化适配能力,没法按照雷达系统的专业研发需求进行矫捷定制与扩大;另外一方面,国外东西的建模逻辑(抽象语法和复杂法则)与该单元系统设计师持久构成的认知习惯脱节,没法匹配雷达研发中“从作战需求到设备指标再到架构设计”的直不雅联系关系体例,反而增添了设计师的进修与利用本钱。
这些适配短板,让国外东西始终没法真正融入该单元的现实研发流程,难以支持预警探测设备复杂系统的MBSE落地需求。为打破这一场合排场,同时保障国防设备研发的自立可控性,该单元决议追求与国内公司睁开深度合作,配合打造适配预警探测范畴的自立可控专业 MBSE建模东西——既精准解决国外东西的范畴适配痛点,也能基在本单元的研发需求延续迭代优化,为后续MBSE的持久深化扶植筑牢自立、适配的东西根底。
在合作方选择中,国睿信维的差别化优势刚好匹配该单元的诉求:其一,国睿信维具有国防电子范畴数字化扶植经验,曾深度介入多款国防设备的数字化东西/平台适配项目,熟习预警探测范畴的研发逻辑;其二,国睿信维具有自立可控的东西研发底层架构,可以或许基在该单元沉淀的雷达研发流程、专业常识,定制范畴专属元模子;其三,国睿信维可匹配设计师认知习惯优化建模交互逻辑,下降利用门坎。
凭仗成熟的行业实践、一体化的东西能力与深度的需求理解,国睿信维终究与该单元告竣深度合作,配合推动自立可控MBSE建模东西的研发落地。
4、方案思绪
针对MBSE落地的焦点痛点,该单元与国睿信维以“自立可控、范畴适配、价值导向”为焦点,环绕五年夜要害标的目的构建破局方案,系统性买通雷达研发的数字化链路:
1)同一范畴建模尺度,筑牢协同根底
聚焦雷达产物多学科协同的焦点诉求,结合制订一套适配预警探测范畴的同一建模尺度系统——涵盖雷达“需求-功能-逻辑-物理”四层架构的专属元模子界说、接口和谈规范、指标联系关系法则等焦点内容,并将尺度深度融入MBSE东西中。经由过程东西强迫束缚建模行动,确保电讯、布局、软件等多专业团队采取一致的建模逻辑与数据格局,从泉源消弭模子冲突,为跨专业协同奠基根本。
2)堆集通用模子资本,沉淀数字资产
依托该单元多年雷达系统研发经验,启动雷达设备通用模子资本库扶植——梳理跨型号复用率高的焦点模子(如:天线阵列功能模子、旌旗灯号处置逻辑组件、尺度接口模子等),按“系统-分系统-组件”层级分类存储。东西撑持模子的快速检索、挪用与二次适配,削减反复建模工作量,同时实现雷达研发常识的模子化沉淀,让数字资产延续赋能后续型号研发。
3)搭建建模流程领导,下降利用门坎
针对MBSE进修本钱高的痛点,在东西中内置雷达研发专属的建模流程领导——将“作战需求转化-指标分化-架构设计-仿真验证”的全流程拆解为可视化步调,每步供给场景化操作提醒、模板化输入选项与主动化校验反馈。设计师无需深切研究复杂建模法则,便可按领导完成尺度化建模,年夜幅下降进修与利用本钱,晋升东西自动利用率。
4)打造一体化协同情况,晋升协作效力
构建撑持多专业及时协作的一体化设计情况,买通分歧专业、分歧学科间的协作壁垒。东西撑持多团队在线同步建模、模子变动及时推送、跨专业模子冲突主动检测、在线核阅与批注,同时供给可视化的协同进度跟踪与版本治理功能。让电讯、布局、软件等专业团队在统一平台高效联动,削减模子对齐与信息传递的时候本钱,破解多学科协同低效的困难。
5)贯通模子流转链路,释放数字价值
以“模子能落地、价值可感知”为导向,经由过程“局部破局-跨专业延长-全流程笼盖”三步走,慢慢实现模子从设计端到工程端、验证真个全链路流转:
●局部场景破局:聚焦雷达机能初期快速论证、雷达线缆设计等高频痛点场景,用MBSE 东西买通局部链路,让MBSE价值短时间可感知;
●跨专业链路延长:将整体设计模子按电讯、布局、软件等专业维度传递,经由过程东西实现跨专业模子主动映照与数据互通,破解“整体-专业”割裂问题;
●全流程笼盖:延长至“整体设计-专业具体设计-仿真验证”全环节,构成“需求-设计-仿真-验证”的全流程模子驱动,支持雷达设备全生命周期研发。
5、利用场景
场景一:系统架构建模:一体化模子支持精准设计
依托工程化MBSE方式论,承接“用户→系统→分/子系统→专业”的分层需求,经由过程导航式5层建模框架将作战需求转化为可量化的手艺指标,再拆解为系统功能、逻辑架构与物理架构模子。借助模子双向联系关系追溯需求与架构的匹配性,终究以一体化模子支持精准设计,为后续专业设计供给清楚的架构指引。

基在导航式建模方式指引,构建一体化系统架构模子
场景二:多学科协同:高效协作化解模子冲突
依托基在统一上下文的协同建模情况,跨专业、学科团队可以经由过程“同一框架-分工建模-协同评审-归并校验”的流程,实现多学科高效协作并化解模子冲突:先由设计主管搭建同一的模子框架,再基在该框架进行使命分工,让分歧人员分头负责对应模块,同时保障多学科建模的基准一致;进程中借助基在Web真个模子评审模块可以在线查看模子元素、展开及时评审,提早规避误差;终究经由过程模子归并与查抄环节,同一分离的模块模子、化解潜伏冲突,构成一致的协同建模功效,让多学科协同从“各自为战”变成“高效联动”。

基在同一上下文情况的建模协同
场景三:模子常识治理与复用:常识沉淀助力效力晋升
环绕系统功能、逻辑、物理架构发生的模子数据,构建“模子-利用-常识”的轮回系统:先将利用进程中发生的模子转化为可复用模板,在平台侧以分层分级的情势对模子常识进行规范化治理;后续设计时,可在东西侧直接选用模板库中的模子进行点窜复用;经由过程这一“沉淀-入库-复用”的链路,实现了架构模子的模板化常识沉淀,同时让模子常识延续赋能设计进程,晋升研发效力。

模子常识系统化治理与复用
场景四:模子校验与仿真:提早规避设计风险
以“初期验证、跨域协同”为焦点,一方面经由过程内置校验机制对模子的功能逻辑、接口联系关系、链路完全性展开系统性验证,确保设计逻辑无误差;另外一方面深度集成SystemVue、Simulink、STK等第三方东西/平台,经由过程尺度化接话柄现MBSE模子与各专业仿真东西的数据互通——无需反复建模便可将架构模子数据直接导入第三方东西,展开多学科结合仿真。经由过程“先校验后仿真、跨东西协同验证”的模式,在研发初期便可发现设计逻辑缝隙与多专业耦合冲突,提早规避后期返工风险,为设计方案的可行性与精准性供给两重保障。

雷达系统级仿真进程示意
场景五:工程化跟尾:实现设计出产无缝对接
针对雷达线缆设计东西分离、手动流程繁琐(耗时久、反复填数易犯错)、状况不合错误齐致使接口测试问题频发等痛点,在通用MBSE元模子根本上,弥补了电气范畴独有的元素界说(如线缆类型、接口参数、物料属性等)、关系法则(如接线逻辑、装配束缚等),以此支持电气设计全流程的模子化表达,实现设计要素的尺度化、模子化沉淀;经由过程MBSE方式构建适配电气设计的RFLP框架,将“需求阐发到物理实现” 全流程模子化,买通“设计-出图/出表-归档-审查-装配” 的全链路数据闭环:以模子驱动主动完成物料选型、接线图/线缆装配图绘制、表单生成等环节,替换传统手动操作;同时实现设计数据向出产装配环节的直接传递,让图纸、物料清单等功效直接适配出产需求。
终究告竣设计与出产的无缝对接:不但将线缆设计工作量从“月级”紧缩至“周级”(效力晋升40%~50%),还实现了设计到装配的尺度化同一,经由过程内置校验法则晋升一次归档经由过程率(从62%至90%),同时沉淀模子化常识资产赋能后续研发。

基在模子的电气智能设计买通设计出产全流程数字链路
6、典型成效
●设计更精准:依托工程化MBSE方式论,实现“用户需求→系统架构→专业设计”的分层承接与双向追溯,让需求与架构精准匹配,为后续专业设计供给清楚、无误差的架构指引,完全解决需求传递误差问题。
●协同更高效:依托同一协同建模框架,让跨专业团队既能并行分工建模,又能基准完全一致;模子归并环节直接化解潜伏冲突,实现“多学科协同零返工”,完全离别曩昔“各做各的、最后凑不上”的低效状况。
●常识能复用:构建“模子沉淀-分层入库-点窜复用”的轮回,同类项目建模工作量直降60%+;把零星的设计经验转化为可复用模板,让“新人也能快速匹配资深设计师的架构程度”。
●风险早规避:经由过程内置模子校验+第三方东西结合仿真的模式,在研发初期便可验证功能逻辑、发现多专业耦合冲突,将设计风险从“后期返工”前置为“初期规避”,为方案可行性与精准性供给两重保障。
●产研无缝接:定制电气范畴元模子适配雷达线缆场景,靠模子驱动主动完成“设计→出图→装配”全链路,不但线缆设计周期从“月级”压到“周级”(效力提40%-50%),更实现“设计数据直接当出产根据”,一次归档经由过程率从62%跃升至90%。
7、产物支持
为保障该单元MBSE工程化落地,秉承“从工程中来,到工程中去”的产物成长理念,历经10年的打磨沉淀,国睿信维自立研发的REACH.SMEX(睿知系统建模体验情况软件)针对性完成功能迭代与办事进级,实现预警探测范畴复杂系统架构设计需求的完全适配:
●多范畴模子扩大与特定说话撑持:打造图形化协同建模引擎,基在MOF尺度冲破UML/SysML原生限制,以元模子作为根本,撑持面向专属范畴的元模子扩大,同时供给UPDM/SysML/DSML 等说话和电气 ICD、雷达通用模子库等定制模板,助力其国防设备研发常识的模子化沉淀与规范化复用。。

以元元模子为根本,支持范畴差别化扩大和常识沉淀
●设计仿真东西集成适配:优化模子互换尺度,构建开放性接口办事兼容多异构格局与和谈,实现MBSE模子与该单元上下流经常使用设计/仿真东西的集成,笼盖需求、架构、仿真全环节,破解其多专业东西“数据孤岛”问题,买通从模子设计到仿真验证的链路。

构建开放性接口办事兼容多种异构格局和和谈尺度
●基在模子元素的多人及时在线协同:东西基在模子元素的多人及时在线协同特征,经由过程模子元素动态锁治理、及时锁状况全局同步、并发通信链路和冲突智能处置等手艺,实现无延迟、高一致的多人在线建模真协同,破解传统协同的低效与数据紊乱痛点,适配预警探测等复杂系统研发中多学科团队同步建模的场景。

模子元素及时编纂互锁,实现多人及时在线建模真协同
●年夜型复杂模子高机能处置:经由过程“前端衬着优化、缓冲架构支持、存储低延迟设计、微秒级机能保障”四层手艺系统,构建年夜型复杂模子的高效处置能力,知足该单元半什物仿真及时通信所需的“低延迟、高吞吐、及时同步”焦点前提。

复杂模子高效处置能力,匹配半什物仿真及时通信前提
●元素级模子组织与语义联系关系能力:撑持元素级模子语义联系关系与多域整合,实现其设备研发中“需求-架构-设计-仿真”的全链路数据互通,同时可主动生成合规文档,适配设备研发的流程化、规范化要求。

支持多域模子的联系关系整合、数据互通和跨模子协同
从MBSE理论摸索到工程化落地,从研发效力瓶颈到全流程数字化管控,国睿信维基在REACH.SMEX(睿知系统建模体验情况软件)打造的专业MBSE解决方案,正在为国防预警探测范畴的设备研发筑牢数字化根底。将来,REACH.SMEX 还将延续深耕复杂设备研发场景,为更多设备研制单元的数字化转型赋能!
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