工業仿真軟件之于工業，類似于地圖之于地理，無一日無它。

工業仿真的目的，首先是為了好的產品性能，其次是為了好的產品設計，最后是為了好的市場效益。簡單地說，一個好的電飯煲，最佳的目標是收益和口碑俱佳，叫好又叫座。

從產品規劃到產品功能需求（尺寸、色彩、電壓、烹調功能）這些定義通常是落到紙面上。設計工程師根據這些要求使用計算機進行產品零部件設計。這就造成了產品設計流程上的脫節：規劃在紙上，設計在模型，無法動態自動化調整產品規劃。

MBSE介紹

基于模型的系統工程 （MBSE）是一種形式化的方法，用于支持與復雜系統開發相關的需求、設計、分析、驗證和確認。與以文檔為中心的工程設計相比，MBSE 將模型置于系統設計的中心。

數字建模環境中的 MBSE 提供了基于文檔的系統工程無法提供的優勢。例如，在基于文檔的方法中，許多文檔由不同的作者生成，以從各種利益相關者視圖（例如系統行為、軟件、硬件、安全、安保或其他學科）捕獲系統的設計。使用數字建模方法，構建系統的單一事實來源，其中使用相同的模型元素創建系統的特定學科視圖。

數字建模環境還創建了一種基于標準的通用方法來記錄系統，該方法可以通過編程方式進行驗證，以消除模型中的不一致之處，并強制所有利益相關者使用標準。這種通用的建模環境改進了系統的分析，并減少了傳統基于文檔的方法中通常注入的缺陷數量。數字化系統數據的可用性可用于跨學科分析，為所有利益相關者提供一致的更正傳播和新信息和設計決策的合并（即，一次聲明并自動傳播到數據的各種視圖）。如果MBSE做得好，結果是總體上降低了開發風險。

MBSE概念：模型+系統思維+建模語言

模型是某物的簡化版本——一種圖形、數學或物理表示，它抽象現實以消除一些復雜性。這個定義意味著簡化、表示或抽象的形式或規則。要對系統進行建模，系統架構師必須用較少的細節來表示系統，以便其結構和行為顯而易見，并且其復雜性易于管理。

系統思維是一種將所考慮的系統視為一個更大的系統的一部分而不是自給自足的實體的方式。系統工程師從遠處觀察系統；探索其邊界、背景和生命周期，注意其行為，并識別其模式。盡管系統工程師必須在一開始就分解和分析系統——識別部件并描述它們之間的聯系——但通過系統思維，他們后來將這些部件綜合成一個連貫的整體。零件不僅與其他零件相連，它們相互依賴才能正常工作。系統思維強調這種相互聯系。系統的行為來自系統子部分的活動。系統思維可以更容易識別、平衡系統并管理系統的復雜性。

我們都見過、使用或生成過模型，從代表汽車或飛機的玩具到描述和解釋熱力學或重力等物理現象的數學公式。雖然根本不同，但這些模型都將一個想法與現實聯系起來，并為目的提供了足夠的抽象。在對系統進行建模時，系統工程師決定生產系統的哪些方面最重要，例如結構、能量或物質流、內部通信或安全和安保。這些類型的方面將成為模型的重點。建模活動的首要目標是對模型所關注的突出方面進行建模，盡可能接近真實系統。

建模語言是一個常用術語，用于清楚地傳達模型捕獲的抽象概念。建模語言可以是正式的，具有嚴格的語法和規則。存在一些系統建模語言，包括通用語言，如系統建模語言（SysML）和統一建模語言（UML）

概念澄清：模型與元模型

當你擁有建模語言，并且建立起模型的時候，就會遇到一個問題，如何將復雜的實體模型映射到系統建模中。將一個電飯煲的CAD圖形文件拖入系統建模是毫無價值的，因為它不是一個活動的模型。

系統建模的模型是一個動態的活動的模型，當給定輸入條件的時候，它會給出特定的輸出。比如：電壓220V，標準煮飯按鈕代表著A類功率輸出控制。

系統建模中看重的是模型的功能輸出，所以那些沒有輸出的CAD模型、網格模型、甚至實體樣機本身都不是系統建模中的模型的完整定義。系統建模中模型的完整定義包括：輸入參數、模型描述、輸出參數。

所以系統建模中的模型是產品物理模型的某種功能或者性能抽象，比如：

對于開關來說，插拔力和插拔速度曲線，定義了插拔功能模型。

對于電飯煲來說，煮飯功能和功率需求，定義了功率需求模型。

對于飛機來說，起落架的載荷、體積、重量，定義了飛機的最大起飛和降落能力模型。

元模型

上述系統建模中所需要的功能模型，就是元模型。元模型就是某個系統的特征抽象（真空中飛行的炮彈軌跡的元模型就是位置和時間以及重力加速度的函數關系式）。對于零部件來說，抽象出系統建模中所需要的包含性能特征的模型并非易事。正如此前討論過，元模型的抽象需要使用從采樣、降階、多方法擬合元建模、驗證等至少4個步驟。

元模型是MBSE基于模型的系統工程的基石。

審核編輯：劉清