达索系统通过基于模型的系统工程（MBSE）简化复杂性

寂静回声

自动驾驶汽车、自动驾驶城市飞行器（UAV）、量子计算以及新一代移动连接技术 5G。在按时、按成本设计、制造和交付能够满足客户性能预期的新产品时，制造商面临着前 所未有的挑战。
在这种环境中进行创新和制造需要一种不同的思维方式，即通过建模来为系统需求、设计、分析、验证和确认工作提供支持。所有这些基本步骤必须从概念设计阶段开始，并贯穿产品的整个生命周期。然而，单靠基于模型的系统工程（MBSE）不足以管理复合系统的复杂性。
No Magic 公司在 MBSE 以及针对软件架构和业务流程的建模解决方案领域处于领先地位。达索系统在 2018 年完成收购后，No Magic加入达索系统，目前正在与 3DEXPERIENCE®平台进行整合。No Magic 的用户（涵盖核心产品 MagicDraw 的用户）跨越多个行业，包括宝马、通用电气、辉瑞、洛克希德马丁、蒂森克虏伯海洋系统等众多领先企业。
在下面的简述中，工程师分享了他们实施 MBSE 的亲身体验。两者都描述了 No Magic（与 MBSE 结合使用）如何帮助其组织应对与复杂性管理有关的挑战。

当蒂森克虏伯海洋系统在五年前决定将 MBSE 作为其产品开发的标准方法时，该公司试图解决两类长期存在的挑战：

1. 如何简化包含柴电潜艇在内的众多子系统之间的接口管理。该公司为 20 多个国家建造 潜艇，其霍瓦兹 - 德意志造船厂（HDW）建造的 209 型潜艇能够在各海域执行作业。

2. 如何帮助供应商更好地理解蒂森克虏伯的严格要求，以确保在蒂森克虏伯位于德国基尔的造船厂进行装配时实现子系统的完美集成。

Piotr Malecki 是受过培训的电气工程师，目前是一名在该公司工作长达 20 年的系统工程师，他说：“你需要了解我们的产品，才能领会为什么解决这些挑战是至关重要的”。

众所周知，潜艇需要精密工程和建造。所有接口和系统集成必须完美无缺，才能确保潜艇潜入水下时不被发现。为了实现最大限度的隐身，潜艇的不依赖空气推进系统（AIP）没有运动部件。各级别潜艇均面向特定客户定制，生产批量少且投产前无法依赖原型开发。

No Magic 可帮助简化接口（机械、电气、电子、计算机及其他类型的组件之间的共享边界）之间的系统工程复杂性。Malecki 表示，No Magic 提供了一种基于标准的沟通方法，便于各方在描述问题以及就解决方案达成一致意见时互相理解。他说：“在开发复杂的复合系统时， 这种 [No Magic] 统一方法有助于提高效率。”

Malecki 指出，工程学科通常各自为政地开展工作，并分别拥有用来表达技术信息的专属方法。他说：“不幸的是，特定学科的工程语言并不适合以一种普遍能够理解的方式传达思想，这就是要采用通用语言的重要原因，因为对于所有项目团队成员和潜在的利益相关方来说，通用语言都清楚易懂。为了克服这些沟通障碍，统一多种 [ 软件 ] 语言的建模语言是必不可少的。”

No Magic 用户采用的通用语言是系统建模语言（SysML），它支持所有项目成员共享他们所收集到的信息。通过更完整地表达系统，SysML 有助于减少系统开发流程中的错误和歧义。以统一的建模语言（UML）为基础，SysML 能够确保开发初期阶段在工程师之间传递的信息更加准确。作为开放标准，SysML 允许与其他系统工程工具（如计算机辅助设计（CAD）、 电气和工程分析工具）进行信息交换。

Malecki 表示，No Magic 是一种严格符合标准的建模应用，可以为系统需求、设计、分析、仿真和验证工作提供支持，这一点“非常重要”。仿真的目的是在不操纵真实系统的情况下对系统进行了解，这可能是因为系统尚未明确或无法使用，也或者是由于成本、时间、资源或风险约束等限制条件而无法直接访问。

通过应用 No Magic 工具的分析功能，可以确保蒂森克虏伯模型中包含的所有技术信息（例如 接口的定义和工程图）易于所有人的理解。此外，随着这些模型在产品开发流程中不断更新，它们将继续提供明确且精准的系统模型，便于对系统的一致性、正确性和完整性进行评估。达索系统工程师学习体验专家 Martin Neff 将这一过程称为“MBSE的普及化”。

Malecki 表示：“No Magic 从创始之初开始就专挑团体注于简化工程团队之间共享信息的复杂性。因此，我们要生产的最终产品不仅设计过程更顺利、设计结果更优秀，而且项目后期阶段发生问题的概率也更小。这样有助于节省时间和成本。”

No Magic 成立于 1995 年，创始人认为开发更好的软件“没有魔法”可言。他们认为，一个组织获得成功的秘诀在于对软件开发的投资以及严格的员工培训。十年后，在一个由大型计算机、软件和信息服务公司主导的领域里，No Magic 只是一个小角色。模型解决方案小组高级经理 Laura Hart 支持洛克希德马丁在全公司范围内推进数字化转型，她回忆道，不久之后，公司“真正起飞了”。洛克希德马丁公司是 No Magic 的客户之一。

她说：“因为 No Magic 致力于了解客户的需求，所以在相对较短的时间内，No Magic 在系统工程领域取得了引人瞩目的进步。通过在国际系统工程委员会（INCOSE）和对象管理组织（OMG）等专业和标准组织中积极担任领导角色，并与行业和政府客户进行协作，他们一次又一次地证明了他们所取得的进步。合作的成果在于不仅推出了更完善的标准，如 SysML 和统一架构框架（UAF），而且也实现了功能更丰富的兼容软件。”

她说：“是的，No Magic 的工具不仅功能更出色，而且还能帮助我们对员工进行再培训，并管理另一套（软件）许可证。最重要的是，它不是一星半点的好，而是非常出色，的确名符其实。客户一直对它们的依赖程度非常高。”

Neff 表示，通过聘请达索系统，公司利用 No Magic（现称为 CATIA®Magic）实现的远远不止是一项商业交易。他说：“达索系统与公司合作，确保它们能充分发挥价值。组织内系统思维的成熟度决定了他们将这些工具集成到产品开发流程中的速度。”

自 2003 年起，Hart 一直倡导使用 MBSE。她在洛克希德马丁工作了15年，在 2005 年左右，她接受邀请，加入了美国联邦政府资助的主要研发实验室之一。随后，洛克希德马丁吸引她回到公司，当时的总裁、董事长兼首席执行官 Marilyn Hewson 支持洛克希德马丁在所有制造流程中推进自上而下的转型，其中包括在整个公司范围内实施 MBSE。Hart 估计，到 2020 年中期，这项庞大的工程大约完成了40%。

Hart 表示，洛克希德马丁和整个行业长期以来一直主张使用符合标准的工具，其最终目标是跨工程领域实现工具的互操作性，以及避免“供应商锁定”（与特定的工具供应商合作），因为这样一来，公司将被限定在固有模式中。

除了帮助洛克希德马丁在建造先进的航空航天平台方面更具创新性以外，Hart 认为，在获取大型高端、长期项目（可能投产 20 年或更长时间）中的系统知识方面，MBSE 和 No Magic 具有同等重要的作用。洛克希德马丁拥有众多类似项目，其中维护、维修和升级是大问题，而可持续发展是关键。她说：“当团队成员离开公司时，一些知识就会丢失，随着时间的推移，这会使系统受到很大约束。”

Hart 说：“No Magic 是跟踪项目决策的完美工具。这实际上关系到所有飞机项目的寿命，不仅仅是‘设计’而是‘设计决策’。”她解释说，如果不知道这些决策，制造商可能会在不理解为什么做出某个决策的情况下，对升级一架传统飞机犹豫不决。MBSE 创建了数字数据记录 （知识库），允许工程师进行任何必要的更改，以升级这些飞机或更高效、更经济地创建变体。

在借助 CATIA Magic，MBSE 使工程师能够随时随地、透明地访问数据，而不必依 赖于点对点集成。通过收购 No Magic，达索系统增强了其系统工程能力和基于3DEXPERIENCE® 平台的行业解决方案体验。行业现在可以开发“体验互联网”， 也就是将产品、自然和现实世界中的生活以数字化方式连接起来的智能自主体验。No Magic 解决方案集成在 3DEXPERIENCE® 平台上，以开发业界一流的基于模型的 系统工程和复合系统工程解决方案，并提供更名为 CATIA Magic 的解决方案。CATIA Magic 解决方案是市场上最可靠且符合标准的解决方案。