基于系统工程v模型的航空发动机正向设计方法 -回复

术在 国 内的 实施 提 出建 议 。
关键词 ： 模型 ： 材料清单 ： 质量功能展开法 ： 态分析 模
中 图分 类 号 ： Ｕ４ ２２ ６． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ３ ３ ４ （０ ７ ０ — ０ ３ ０ １７ — １ ２ ２０ ）７ ００ — ３
Ｏｒ ｎａ ｓｇｎ Ｆｌ ｄｉ ｌＤｅ ｉ ｏｗ ｆＡｕｔ ｍ ｏ ｌ ｏ ｏ ｂｉｅ ＮＶＨ ｓ ｄ ｎ Ｓｙ ｔ ｍ ｉ ｃ ｐ ｅ Ｂａ ｅ ｏ ｓ ｅ Ｐｒ ｎ ｉ ｌ
振动 、 噪声的作用下 ． 乘员舒适性主观感受 的变化特
性 Ｎ Ｈ可以理解 为一种 能降低顾 客欣 赏度 的触觉 Ｖ 或 者视觉的干扰 ， 车辆 的动态结 构响应 。 是
板和转向盘的触觉振动 ，驾驶员和乘客的耳旁噪声 ， 仪表板 、 视镜 的视觉振动 等现象 。 后 Ｎ Ｈ 的传播路径 不外乎空气传播和结 构传播 Ｖ 两种 途径 。空气传 播 主要包 括 ： 辐射 和衰 减 噪声 ； 柱
（ ｏａ ｙ１２ Ｔｔｌ ９ ） ｌ
【 特稿专讯 】
基于系统工程原理 的汽车 ＮＶＨ正 向设计流程
范 习民， 陈剑 ， 宋萍 ， 高煜
（ 合肥 工业 大学 机械与汽车工程学院 ， 安徽 合肥 ２ ０ ０ ） ３０ ９
摘要 ： 对汽车 Ｎ ｖＨ技 术领域的研 究现状及发展趋 势进 行综述 ， 绍 了ＮＶＨ概念 、 Ｈ 设计原则 、 介 ＮＶ ＮＶＨ设计方 法、 整车 ＮＶ 目标的分解 、 Ｈ 各子 系统 ＮＶＨ 目标的确立 、 Ａ ｃ Ｅ仿真 分析 、 整车 ＮＶ 性能的提 高等主题 ， Ｈ 旨在为 国内汽车 工程领域 相关工作的开展提供必要的信 息、 启发与借鉴 ， 进而总 结出汽车 ＮＶ 正 向设计 流程 ， Ｈ 为推 动 ＮＶ 设计技 Ｈ

零部件
的关系。这样， 就要根据 ＢＯＭ（ Ｂｉｌｌ
设计流程 设计方法
数据库
最优化
试验验证流程 测试数据库
ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ） ， 即 材 料 清 单 ， 和 零 部 件 厂商协商， 共同制定零部件优化目 标。再根据分解的结果以及协商情
况综合制定整车初始目标范围， 并
图 ２ 整车 ＮＶＨ“Ｖ”型正向开发流程
建模与优化的方法主要有整车 ＣＡＥ 模型法和 能展开法， 它是把顾客或市场的要求转化为设计要
模态综合分析两种方法， 一般较多采用模态综合分 求、零部件特性、工艺要求、生产要求的多层次演绎
析法。
分析方法， 它体现了以市场为导向， 以顾客要求为产
为保证汽车 ＮＶＨ 目标的实现， 要求各子系统目 品开发惟一依据的指导思想。
摘要： 对汽车 ＮＶＨ 技术领域的研究现状及发展趋势进行综述， 介绍了 ＮＶＨ 概念、ＮＶＨ 设计原则、ＮＶＨ 设计方法、
整车 ＮＶＨ 目标的分解、各子系统 ＮＶＨ 目标的确立、ＣＡＥ 仿真分析、整车 ＮＶＨ 性能的提高等主题， 旨在为国内汽车
工程领域相关工作的开展提供必要的信息、启发与借鉴， 进而总 结 出 汽 车 ＮＶＨ 正 向 设 计 流 程 ， 为 推 动 ＮＶＨ 设 计 技
·４·
范习民 等 ： 基于系统工程原理的汽车 ＮＶＨ 正向设计流程
２００７ 年 ７ 月
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设定整车 ＮＶＨ 目标
｝ 客户 ＮＶＨ 需求 各种 客观评价
同类型竞争车的 ＮＶＨ 特性参数 工况
优化目标车辆的 ＮＶＨ 特性参数
主观评价
振动参数
｝噪声参数
声振粗糙度
设计 ＮＶＨ 目标值

基于MBSE的民机功能需求辨识与确认
0 引 言
正向设计方式,又称顺向工程(forward engineering,FE),不同于逆向工程(reverse engineering,RE)方式,是在工业产品开发中遵循序列严谨的研发流程。其从功能与规格开始,逐次完成每个元件的设计、校验与组装、整机核装。在飞机系统设计领域内,FE具有巨大的优势。在物理架构层面,飞机总体系统涵盖结构力学设计、材料设计、空气动力设计等子系统设计;在功能架构层面,飞机系统由众多的子功能系统构成,如飞行控制系统、飞行管理系统、座舱系统、推力系统和电传电缆系统等。因此,飞机系统的设计需要数量众多的子系统耦合完成,在设计过程中,为了避免不同子系统的需求发生冲突,需要不断地对系统设计方案进行调整直至找到满足需求的最佳设计[2]。另一方面,在RE飞机的复杂高耦合系统时,由于子系统辨识的误差[3]和解耦计算时干扰的不确定性[4],会使设计结果产生偏差。
图7 驾驶员离散操纵序列
Fig.7 Discrete operational sequence of pilot
通过驾驶员离散操纵序列图,将飞机系统在完成紧急复飞这一场景中的功能需求同驾驶员的控制结合,并利用时间序列体现。
至此,完成了在MBSE框架下,对民机在应急复飞用例中的功能需求黑盒活动的分析构建。
1 MBSE方法概述
1.1 复杂系统研发的双V过程
1978年,钱学森提出采用科学的组织管理的方法,并将系统工程的概念进行推广。系统工程即使用科学的方法对系统的设计、制造和试验进行规划,以实现系统最优化。根据国际系统工程学会给出的MBSE的定义为,从概念设计出发,使用建模方法逐次支持系统需求、设计、分析、验证和确认等活动,持续贯穿整个设计生命周期。图1为MBSE中双V字模型(双V分别为Validation和Verification)结合具体的展示,在该图中,V字模型的右边描述了自底向上的系统设计黑盒模型过程,从原始需求文档的分析出发,依此设计分析飞机系统用例分析、黑盒功能设计活动图、黑盒功能序列图。V字模型的左侧是根据驾驶员的离散时间操纵序列,从而将黑盒模型解析转换为白盒模型,对系统的功能模型进行验证,根据白盒模型完善需求覆盖表,确认新需求的有效性,验证新增需求的完备性和合理性,最终完成飞机系统的正向综合设计。

本文以某型飞机为研究对象，通过 MBSE 的流 程、方法和工具重新开展研发设计过程，比较了 MB原 SE 研发模式与现行研发模式的区别，以经典的 V 模 型为基础拓展了适用于飞机设计的 V&V 模型，提出 了 MBSE 在飞机设计研发过程中的实施思路并实现 了在飞机设计上的具体应用。
1 MBSE 在飞机设计上的实施思路
详细性能 样机（DTS）
虚拟 试飞
执行任务 的飞机
整机虚拟试飞
整机仿真模型 （粗颗粒度）
（整粗机颗仿粒真度模）型（飞行模型测飞器）试机试集成飞
系统仿真横型
系统仿真横型（细颗粒度）
（粗颗粒度）
系统虚
拟试验
（V&B） 系统集成 & 测试
（铁鸟）
部件虚拟 试验
部件测试
图 2 基于模型的系统工程的仿真验证实施思路
（1）第一轮迭代：基于 SYSML 语言的逻辑建模
（5）第五轮迭代：物理试验、系统集成测试。在工
与仿真技术。在论证阶段进行飞机级验证，从用户需 程试制、科研试飞和设计定型阶段进行部件级、系统
求管理寅功能分析寅逻辑设计寅功能验证，实现功 级和飞机级的验证，从部件测试寅系统集成 & 测试
中图分类号：V37
文献标识码：A
文章编号：1672-545X（2019）11-0140-05
0 引言
传统的飞机设计流程是按照研制阶段从飞机总 体指标寅系统设计寅部件选型寅部件设计和单元测 试寅子系统集成和测试寅系统功能和测试寅产品验 证、交付和验收的串联型研发模式，一般在试制和试 验阶段才能进行部件和系统联调，导致飞机设计过 度依赖物理联调试验，并且试验滞后于设计，设计和 试验的迭代周期长、成本高，试验对象单一，试验效 率较低，而且某些特殊工况下的试验无法或很难完 成，造成试验结果离散，如果后期发现问题后优化和 改进空间少。

442023年5月上 第09期 总第405期信息技术与应用China Science & Technology Overview1 现状为应对复杂多变的威胁环境，促进复杂系统设计和交付的转型，美国国防部系统工程司在2018年6月公布了数字工程战略计划，目的是为了实现3个转变：一是主要依托数据模型进行采办；二是利用高逼真度数字样机支撑装备设计、研制和作战试验，最大程度上减少实物样机研发试验的工作量和成本；三是利用数字装备模型支撑运用与保障。

在美军数字工程的牵引下，国外多家大型军工企业在产品全生命周期的业务上开展“基于模型的数字工程”应用，如洛克希德·马丁公司的“星驱”项目，打造了包括数字织锦、集成设计平台、数字孪生、数字样机等技术，使产品装配时间减少70%，初始质量提高95%；波音公司基于2CES 平台的构建打造未来数字工程体系，整合、简化企业的各个系统，减少系统之间大量的孤岛式点对点的连接和数据复制；空客公司构建面向数字工程的DDMS 数字化研制体系，降低成本，加快产品上市进程；罗·罗公司建设了“航空发动机健康管理”系统，实现对航空发动机进行远程维修或进行预防性维护；普惠商用航空发动机服务平台EngineWise 依托大数据，改善与客户的沟通，建立与客户之间更加透明、更加紧密联系的工作方式；GE 公司致力于打造“传感器+大数据”的工业互联网模式，帮助航空发动机监控团队捕捉更多的数据，使数据分析变得更精确、更快捷[1]。

国内企业也在数字工程建设方面取得了一定进展，在基于模型的系统工程（MBSE）方面，国内紧跟国外脚步，航空工业、航天科技、航天科工、中船、中国商飞的众多院所以及国防科大、清华、北航等高校，都开展了深入的研究和应用，对载人航天、运载火箭、商用飞机、大型舰艇等领域的发展产生了重要影响。

中国航发集团建立了中国航发运营管理系统（AEOS），初步构建了一整套覆盖产品全生命周期的业务流程和管理规范，已经初步形成IPT 团队组织模式，以需求为牵引的研制规划、基于产品数据中心的协同研发与管控，完成了基于文档的系统工程建设。

工 业 技 术84科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONDOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.07.084基于4754A及设计保证要求的发动机研发适航需求管理①蔡彬1 汤勇2（1.中国航发商用航空发动机有限责任公司 上海 200241;2.南京林业大学 江苏南京 210037）摘　要：在民用飞机及相关发动机研发的行业标准中，以美国汽车工程师协会（SAE）颁布的SAE ARP 4754A 《Guidelines for Development of Civil Aircraft and Systems》最为权威，标准强调产品的研制过程。

随着CCAR-21R4版的发布，建立设计保证系统是大型航空发动机研发企业开展产品适航取证的必经之路。

本文通过分别梳理4754A和设计保证系统要求，结合大型航空发动机研发的实际情况，提出了适用于大型航空发动机研发过程适航需求管理模型，可作为企业体系建设的参考。

关键词：4754A 设计保证系统 大型航空发动机中图分类号：v233 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)03(a)-0084-031 SAE ARP 4754A1.1 SAE ARP 4754A概述4754A遵循的是系统工程理论和方法，所提出的开发过程，就是典型的“V”模型，包括自上而下的需求定义与分配、自下而上的系统实施与集成，以及需求确认、需求验证过程等，这对发动机研制有很多的借鉴价值。

1.2 SAE ARP 4754A的主要思想4754A的主体内容分别是策划过程、系统的正向研发技术过程、系统研发的综合过程，4754A的主体思想在于：需求自顶向下逐渐进行分解分配和定义，再自底向上逐级进行验证；所有活动都以策划为基础，先制定策划，再实施策划，谋定而后动。

2 设计保证系统DAS要求2.1 设计保证系统定义《型号合格审定程序》（A P-21-03）对设计保证的定义为：有能力在设计中充分考虑适航及环保要求；有能力验证对这些要求的符合性；有能力向局方演示这种符合性。

航空发动机正向设计是指从需求出发，通过系统的设计流程和方法，逐步实现发动机的设计和开发。

基于系统工程 V 模型的航空发动机正向设计方法是一种系统化、层次化的设计方法，它将发动机设计过程分为不同的阶段和层次，通过逐步细化和验证，确保设计的正确性和可行性。

基于系统工程 V 模型的航空发动机正向设计方法的主要步骤包括：
1. 需求分析：确定发动机的设计需求，包括性能、可靠性、维修性、成本等方面的要求。

2. 系统设计：根据需求分析的结果，进行发动机系统级设计，确定发动机的总体结构、工作原理、主要部件和系统等。

3. 部件设计：根据系统设计的结果，进行发动机部件级设计，包括气机、燃烧室、涡轮、压气机、附件等部件的设计。

4. 详细设计：在部件设计的基础上，进行发动机的详细设计，包括零件设计、工艺设计、材料选择等。

5. 验证和评估：对设计结果进行验证和评估，包括性能测试、可靠性评估、成本分析等。

6. 优化和改进：根据验证和评估的结果，对设计进行优化和改进，确保发动机的性能、可靠性和成本等方面的要求得到满足。

基于系统工程 V 模型的航空发动机正向设计方法是一种系统化、层次化的设计方法，它通过逐步细化和验证，确保设计的正确性和可行性。

这种方法可以提高发动机设计的效率和质量，降低设计风险，缩短开发周期。

网络首发地址：https:///urlid/42.1755.TJ.20230802.1017.003期刊网址：引用格式：杨元龙, 何庆林, 吴炜, 等. 基于MBSE 的船舶动力工程总体设计方法研究[J]. 中国舰船研究, 2023, 18(5): 11–21.YANG Y L, HE Q L, WU W, et al. Study on the overall design method of ship power system engineering based on MBSE[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2023, 18(5): 11–21.基于MBSE 的船舶动力工程总体设计方法研究扫码阅读全文杨元龙*，何庆林，吴炜，孙玲中国舰船研究设计中心，湖北 武汉 430064摘 要: 为提升船舶动力工程的总体正向设计能力，研究船舶动力系统工程的数字化设计方法。

将基于模型的系统工程（MBSE ）方法理论与系统工程方法进行融合，基于自主研发的V-Dats 软件平台和图形化的SysML 语言，从发电机组辅助系统的需求、行为、结构和参数4个维度进行建模，完成了系统需求—功能—逻辑—物理的过程分析，得到了系统需求架构、功能架构及物理架构模型，并在系统层级开展了闭环验证和确认。

通过总结船舶动力工程总体设计流程的体系顶层框架，提出了基于MBSE 的总体正向设计方法，研究成果可有效支撑船舶动力工程总体论证与设计。

关键词：船舶动力工程；总体设计；基于模型的系统工程中图分类号: U664.1文献标志码: ADOI ：10.19693/j.issn.1673-3185.02799Study on the overall design method of ship power system engineeringbased on MBSEYANG Yuanlong *, HE Qinglin , WU Wei , SUN LingChina Ship Development and Design Center, Wuhan 430064, ChinaAbstract : In order to improve the overall positive design ability of ship power engineering, the digital design method of ship power systems engineering is studied. The model-based systems engineering (MBSE) method theory was integrated with the system engineering method, using the independently developed V-Dats soft-ware platform and the graphical SysML language, modeling is carried out from four dimensions: requirements,behavior, structure and parameters of the auxiliary system of the generator set. The process analysis of system requirements-function-logic-physics was completed. The system requirement architecture, functional architec-ture and physical architecture model were obtained, then closed-loop verification and validation were carried out at the system level. By summarizing the top-level framework of the overall design process of ship power systems, an overall forward design method based on MBSE was proposed. The research results can effectively support the overall demonstration and design of ship power engineering.Key words : ship power engineering ；overall design ；model-based systems engineering (MBSE)0 引　言船舶动力工程总体设计具有反复迭代次数多、技术难度高、协调单位繁杂等复杂系统工程的特点，故在其设计过程中需运用系统工程方法。

收稿日期：2023-01-30基金项目：国家自然科学基金（52176033）、航空发动机及燃气轮机基础科学中心项目（P2022-B-Ⅱ-009-001）资助作者简介：张伟昊（1985），男，博士，副教授。

引用格式：张伟昊，穆雨墨，王宇凡，等.脉冲爆震环境下涡轮性能及气热负荷的时序演变规律[J].航空发动机，2023，49（2）：62-71.ZHANG Wei⁃hao ，MU Yumo ，WANG Yufan ，et al.Temporal variations of turbine performance and aerothermodynamic loads under pulse detonation working condition [J].Aeroengine ，2023，49（2）：62-71.脉冲爆震环境下涡轮性能及气热负荷的时序演变规律张伟昊1，2，穆雨墨1，王宇凡1，廖湘力1（1.北京航空航天大学能源与动力工程学院，2.航空发动机气动热力国家级重点实验室：北京100191）摘要：针对脉冲爆震发动机涡轮部件对剧烈时变来流条件和爆震波的非定常响应问题，对脉冲爆震发动机典型工况下某单级涡轮开展了3维非定常数值仿真，详细讨论了脉冲爆震环境对涡轮流通能力、作功能力、流动损失、温度分布及受力等关键气热特征的影响。

结果表明：爆震波在导叶上游的传播和反射会显著影响涡轮的瞬态流通特征，导致涡轮进口流动在正向和逆向间反复变化；爆震波压缩作功使进口温度大幅升高，而导叶反射波则会使流体温度进一步升高，甚至超过来流温度的峰值；转静子叶片轴向间隙内呈现复杂的爆震波干涉与反射结构，在此影响下所研究的涡轮转子来流攻角变化范围超过100°，从而引起涡轮流通能力、流动结构及损失的剧烈时序变化；在爆震波的冲击下，涡轮导叶排瞬态轴向力超过涡轮稳态设计点的120倍，周向负荷超过稳态设计点的40倍，涡轮动叶轴向力和周向负荷则可达到稳态设计点的6~7倍，给涡轮结构强度造成极大的影响；爆震波和反射波对工质的压缩作功可使导叶表面流体的最高瞬态温度达到导叶表面流体周期平均温度的3.5倍以上，动叶的也可达到2.8倍以上，使叶片冷却的难度增大，且可能引发严重的烧蚀问题。

基于MBSE的大型灭火飞机寿命指标需求捕获和分析方法王想生发布时间：2023-06-03T10:26:00.687Z 来源：《中国科技信息》2023年6期作者：王想生[导读] 本文提出了一种基于MASE的大型灭火飞机寿命指标的需求捕获与分析方法。

本文从利益攸关者的需求分析、场景分析、系统用例构建、架构分析及设计等方面出发，针对大型灭火飞机寿命指标需求捕获进行研究，为疲劳强度评定需求捕获方法研究提供支持。

借助上述需求捕获与分析方法，民用飞机设计人员可更加完整、准确地捕获利益相关者需求，降低研制风险，提高系统设计的质量和效率。

中航通飞华南飞机工业有限公司珠海 519040摘要：本文提出了一种基于MASE的大型灭火飞机寿命指标的需求捕获与分析方法。

本文从利益攸关者的需求分析、场景分析、系统用例构建、架构分析及设计等方面出发，针对大型灭火飞机寿命指标需求捕获进行研究，为疲劳强度评定需求捕获方法研究提供支持。

借助上述需求捕获与分析方法，民用飞机设计人员可更加完整、准确地捕获利益相关者需求，降低研制风险，提高系统设计的质量和效率。

关键词：MBSE；需求捕获；场景分析；系统用例构建1 引言民用飞机研制是一项极其复杂的系统工程，其以需求为驱动，以需求的捕获和确认为核心。

由于飞机需求的利益攸关方众多，需求的捕获和确认是公认的难点。

基于对飞机场景的开发和分析，对需求进行捕获和确认，是提高需求的完整性和正确性的重要方法。

基于模型的系统工程方法实践了基于场景分析进行需求捕获和确认的过程。

灭火飞机属于应急类公共事务飞机，刚开始国外灭火飞机大多采用老龄退役飞机改装成灭火飞机，这些飞机最初都是按民用运输机设计，退役后，当局对其没有继续进行相关跟踪。

灭火飞机不同于一般民用航线飞机，客服需求和使用模式不明确，存在很大的不确定和随机性，在飞机级寿命指标和使用模式确定存在居多难点。

本文基于MBSE系统工程提出了一种大型灭火飞机寿命指标需求捕获过程和分析过程方法，从利益攸关者的需求分析、场景分析、系统用例构建、架构分析及设计等方面出发，针对大型灭火飞机寿命指标需求捕获进行研究。

◎ 实现 MBSE（基于模型的系 统工程）工程落地。利用数字化手段 集成基于 V 模型的各个研发环节， 搭建支持 MBSE 的数字化总体协同 设计服务平台，实现复杂产品总体协
同设计能力的全面提升。
二、MBSE 解决方案
安怀信科技股份有限公司是中国 正向研发软件和咨询服务的提供商， 十五年来一直致力于协助用户搭建数 字化工程、系统工程、MBSE 正向设 计研发体系平台形成工具和流程的落
系统工程活动主要集中在产品的
概念和开发环节（即基于 V 模型的 技术开发流程），从产品研制总体入 手协调平衡各个专业学科的知识，并 在系统整体层次上“驾驭”各专业学 科，如图 1 所示。因此，规范产品正 向研发数字化流程，搭建产品总体协 同设计平台，使整个研发过程高效协 同、有据可依，并强化设计过程的条 理性、可预测性和可跟踪性。且随着 产品日趋复杂和市场竞争日益加剧，
◎ 设计效率亟待提升，主要 体现在：总体设计工作（需求定义— 指标设定—总体设计—方案验证） 无数字化协同手段，设计和验证过 程与知识分离，研发知识未共享化、 工具化。
◎ 自 主 创 新 能 力 不 足， 主 要 体现在：产品正向研发数字化能力 不足，仍沿用传统简单产品的设计 模式，在创新性的概念设计阶段缺 乏系统层面的整体设计。
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涉众需求 需求开发
验证/修改
系统验收 系统确认
功能分解
验证/修改
系统验证
系统设计
验证/修改
系统集成
验证/修改
物理设计
部件验证
产品试制
图 1 系统工程方法与技术开发流程 V 模型
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基于模型的系统工程在产品研发中的应用研究孙憬南京中车浦镇海泰制动设备有限公司江苏省南京市210000 摘要：本文在介绍了基于模型的系统工程方法，包括其建模语言、建模方法和建模工具，并基于该方法，结合 Capella工具，开展机载娱乐系统的设计，通过操作性分析建模、系统分析建模、逻辑架构建模、物理架构建模 4步实现了产品的研发，加快了系统设计的进度，提升了复杂产品的正向研发能力和灵活管控能力。

关键词：产品研发、模型、系统工程、系统建模1引言传统的系统工程信息的传递是完全基于文件。

这种信息传递方法的缺陷是文件相互之间的依赖性是隐形的，而且使工程人员只看到结构看不到行为。

因为文件传递的是静态信息，缺乏整体。

而模型传递的是动态信息，包括了需求、结构、行为和参数，可以使整个组织包含的各个专业、各技术领域的对象更容易理解系统。

以前的机械设计都是二维设计，后来到三维设计，现在既能三维设计，又能三维标注尺寸，还可以用于三维加工仿真。

基于模型，在整个过程中，任何时候工艺对设计提出更改，加工对工艺提出更改，大家传递和使用的还是同一种模型，不会产生歧义。

任何时候发生变化，就去修改模型，不管在哪个点上修改，都能实现全程传递。

而基于模型的系统工程方法论（Model Based Systems Engineering，简称MBSE）包括需求分析、系统功能分析和设计综合等核心技术环节，在MBSE方法论应用于广义系统工程技术流程的利益攸关者需求定义、需求分析和架构设计阶段，通过系统需求、功能、架构模型的定义，可实现系统需求、功能项架构的分解、分配，并通过模型执行实现系统需求及功能逻辑的验证和确认。

在实际产品研发过程中将应用多V模型，在研发的同一层级以需求、功能、架构及逻辑设计的V&V为核心开展MBSE迭代，在研发的不同层级之间开展MBSE递归。

2.基于模型的系统工程国际系统工程学会（INCOSE）对基于模型的系统工程（MBSE）这样定义：基于模型的系统工程是对系统工程活动中建模方法应用的正式认同，以使建模方法支持系统要求，设计，分析、验证和确认等活动，这些活动从概念性设计阶段开始，持续贯穿到设计开发以及后续的所有的寿命周期阶段。

正向设计不以仿制山寨为手段，但可以借鉴逆向设计的思路，吸收各种现有技术和成果。
中国特色
“正向设计”是具有鲜明中国特色的、却又没有严格中文定义的概念。国外并无对应词语。 而在“中国制造”迅速发展的三十年过程中，正向设计似乎并没有受到广泛。在微电子、软件和汽车行业行 业中的各种叫法，如反向设计、反向工程/逆向工程、逆向设计，都比正向设计要热闹得多。 这跟中国的发展阶段是相关联的。
尽管这种反推，取得了一些成就。然而，历史的发展也证明，这种不需承担技术风险的“原准法”并非始终 有效的设计方法，在设计理论上没有得到合理阐述，在航空发展史上仅有非常有限、而非明显的促进作用，其出 现是特定历史条件的产物，并不是航空航天产品等复杂系统设计本身的规律所决定，已被各国所摒弃。
在经济日益国际化、市场化的今天，复杂产品和系统的测绘仿制已不可行。而随着知识产权保护的理念日益 得以巩固，中国市场正向设计的主战场，已经拉开。
例如，中国在研发新一代战斗机时肯定研究分析了国外同代型号，国内型号本身是正向设计过程，但看到国 外型号的各种图片、视频、新闻报道，要反推其全面的性能指标、作战需求和使用场景。沈阳机床集团上海开发 团队为开发新一代智能数控机床i5，学习国外先进技术、算法和仪器进行倒推和逆向工程时所采取的态度、方法 和流程也是如此。
正向设计
以系统工程理论、方法和过程模型为指 导提升企业自主创新能力和设计制造一
体化能力
01 中国特色
03 路径之辨
目录
02 逆向设计的历史 04 走向中国创造
正向设计：以系统工程理论、方法和过程模型为指导，面向复杂产品和系统的改进改型、技术研发和原创设 计等为场景，旨在提升企业自主创新能力和设计制造一体化能力。
在微电子行业，反向设计是描述集成电路设计方法的一个专有名词，它是通过拍摄和放大已有芯片照片得到 版图的几何图形。而正向设计则是根据产品确定的指标和要求，从电路原理或系统原理出发，通过查阅相关规定 和标准，利用已有知识和能力来设计模块和电路，最后得到集成电路物理实现所需的几何图形。在本世纪初，微 电子行业内的大讨论使大家认识到，无论是低端芯片公司干的集成电路磨片、还是山寨电子公司干的PCB抄板， 反向设计就是微电子行业发展的“兴奋剂”，宏观上对行业发展饮鸩止渴、扼杀创新，微观上对研发团队的成长 无任何帮助，应该摒弃。

34的推进思路摘 要：现阶段推广应用系统工程已经是军方、机关和集团公司的统一要求，也是型号研制的必然选择。

本文介绍了基于模型的系统工程（MBSE）的概念，分析了其推广过程中存在的问题及解决措施，最后提出了在型号研制中应用MBSE的思路。

关键词：系统工程 基于模型的系统工程 推进思路1 系统工程概述对接公司的战略规划和“智慧洪都”的愿景，为应对复杂性带来的挑战，在装备研制过程中，必须通过引入基于模型的研发业务模式，运用“系统工程”的流程、方法来指导研制过程，基于需求自顶向下，层层细分，逐步迭代、验证和确认，开展正向设计。

系统工程覆盖全生命周期，其核心在“前端”的需求分析、功能分析和架构设计，实现“尽早”对系统需求、功能、架构的验证和确认，进而指导产品开发和生命周期后续阶段。

系统工程是正向设计的方法论，核心过程是需求分析、功能分析和设计综合，见图1。

它是自顶向下，逐步细分的过程。

系统工程处于专业工程的上层，关注“需求”、“功能”、“架构”，而不是具体实现。

M B S E方法论可被描述为用于支持在“基于模型的”或“模型驱动的”背景环境中系统工程学科的诸多流程、方法和工具的集合。

它是开发和维护复杂系统的关键，提供支持系统需求分析、功能分析、架构设计、需求确认和验证活动所需的形式化的建模和模型执行手段。

MBSE引入了综合系统模型的概念，通过系统用例、功能、时序、状态、架构和接口等模型全面反映系统各个方面的属性信息，为系统工程人员提供一种以模型化的系统建模语言（Systems Modeling Language，SysML）为基础的系统行为描述的规范，对系统的各种需求进行可视化的表达和分析，确保不同专业、不同学科、不同角色的工程设计人员基于同一模型快速准确理解、识别、定义、分析、确认、分配需求。

MBSE作为一种新的范式，NASA、美国国防部、欧空局等政府组织和相关承包商积极在项目中应用，IBM等软件和方案提供商也在积极地开展研究，并开发相关的支持环境。

Abstract：In the design and development of aeroengine control system，there are some problems such as deviation in requirement un⁃ derstanding，unclear description of requirements, lack of design process and so on，which seriously affect the subsequent use of products. In order to construct complete，standardized and accurate system design requirements and describe the system design process completely， the idea of model-based system engineering was introduced. Through requirement analysis，the user requirement were itemized and each requirement was confirmed. The complex system was modularized through function decomposition. Using the function description，the re⁃ quirements were quantified and visualized，and the specific behavior of each function was defined. Data flow management was introduced into the requirements formulation process，and the whole system design process was organically combined. The result shows that the for⁃ ward design method of control system to meet product research and development can be constructed by using the idea of model-based sys⁃ tem engineering, and 100% coverage and traceability of the top-level requirement can be realized，and the fuzzy requirements can be mate⁃ rialized and manifested through modeling. The design method is verified by N1 measurement，which shows that the method can be used in en⁃ gineering design.

浅析基于模型的系统工程（MBSE）在系统研制过程中的应用摘要：传统系统工程中基于文档的研发模式存在需求不明确、不清晰、互相矛盾等隐患，甚至进入系统设计阶段、实现和验证阶段才能发现需求不合理，此时需求更改导致产品研制需要投入大量的人力、物力和周期。

基于模型的系统工程（MBSE）属于“需求驱动型”研发模式，在需求分析阶段进行系统需求的捕获、分析和验证，在早期暴露并全部解决需求存在的隐患和问题，并基于验证后的需求开展后续研制，大大减少了研制过程中的反复和浪费。

关键词：正向设计；需求驱动型；MBSE传统系统工程是基于文本的系统工程，工程活动的产出是一系列基于自然语言的文档，如用户需求、设计报告、产品图样等。

在这种模式下，要把散落在各文档中工程系统的信息集成关联在一起，费时费力且容易出错。

随着工程系统越来越复杂，传统系统工程方法越来越难以应对，系统研制成本越来越高。

近年来，基于模型化为代表的信息技术快速发展，在需求牵引和技术推动下，基于模型的系统工程(Model-Based Systems Engineering，以下简称MBSE)方法论应运而生。

MBSE包括技术过程和管理过程两个层面，技术过程遵循分解—集成的系统论思路和渐进有序的开发步骤，即“V&V”模式。

管理过程包括技术管理过程和项目管理过程。

在技术过程层面主要是系统模型的构建、分析、优化、验证工作，在管理过程层面，包括对系统建模工作的计划、组织、领导、控制。

因此，系统工程实质上包括系统建模技术和建模工作的组织管理技术两个层面，其中系统建模技术包括建模语言、建模思路和建模工具。

MBSE在建模语言、建模思路、建模工具上有重大转变，相对传统系统工程有诸多不可替代的优势，是系统工程的颠覆性技术。

1.构建需求驱动的研制流程通过对标国际系统工程最佳实践，引入空客公司基于需求的工程流程（RBE），采用国际先进的流程建模工具IBM Rational Method Composer（RMC），从两个维度对工程系统的研制过程进行解析，横向按照产品研制过程分为方案论证阶段、初样研制阶段、试样研制阶段和设计定型阶段，纵向按照系统层级结构分为用户层、系统层、部件层、软件/硬件层。

航空发动机研制需求管理探析卢川川; 李伦未; 孙文斌; 李华; 许多【期刊名称】《《燃气涡轮试验与研究》》【年(卷),期】2019(032)004【总页数】5页(P58-62)【关键词】航空发动机; 需求管理; 需求分析; 需求验证; 需求变更控制; 需求数据链管理【作者】卢川川; 李伦未; 孙文斌; 李华; 许多【作者单位】中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500【正文语种】中文【中图分类】V371 引言航空发动机研制是一个以需求为根本出发点，自顶向下逐层分解、自底向上集成验证的正向研发过程[1]。

研制需求是航空发动机研制项目一切活动的起点、考核依据和最终目标。

需求管理既是系统工程管理(技术管理)的基础工作，也是科研项目管理的基础工作，其过程一般包括需求捕获、需求分析与定义、需求分解分配、需求验证策划、需求验证和确认、需求变更、需求追溯及需求验证跟踪管理等活动，覆盖了航空发动机研制全过程[2]。

目前，在飞机领域研究者们针对需求管理已开展了不少相关研究工作。

如季建琴[3]、郭博智[4]、董亮[5]、田彬[6]等论述了基于系统工程V 模型的飞机需求管理过程、需求信息架构设计、需求层级及需求分解演变过程，王焕青[7]、王瑾[8]、周璇[9]等论述了飞机需求变更管理技术，陈重阳等[10]讨论了海军装备发展作战需求生成流程和机制，郑占君等[11]提出了基于DOORS 的飞机设计需求数据管理方案，董亮等[12]阐述了航空产品研制条目化需求管理的关键技术并介绍了几款需求管理工具的特点。

但在航空发动机领域，虽然对需求管理方法和工具进行了一定的研究和应用，如罗婷婷[13]阐述了商用航空发动机需求管理及其系统构建方法，史妍妍等[14]提出了基于产品分解结构的航空发动机需求管理模型及其一般流程，却远不及其他领域广泛。

鉴于此，本文基于系统工程需求管理过程的主要内容，探索出一种适合军用航空发动机研制的需求管理总体框架、组织模式，以及基于Teamcenter 的需求数据追溯管理方案，并阐述了具体项目需求管理的实施路径。