10.4.5 数字计算机MBSE
基于模型的系统工程（model-based systems engineering，MBSE）是一种形式化的方法，用于支持与复杂系统的开发相关的需求、设计、分析、验证和确认。作为以文档为中心的工程，MBSE将模型放在系统设计的中心。在过去几年中，越来越多地采用数字建模环境，导致MBSE的采用率增加。2020年1月，NASA在报告中指出了这一趋势，报告称“MBSE”已越来越被行业和政府所接受。
数字建模环境中的MBSE提供了基于文档的系统工程无法提供的优势。例如，在基于文档的方法中，许多文档是由不同的作者生成的，从各种利益相关者的观点（如系统行为、软件、硬件、安全、安全性或其他学科）中捕获系统的设计。使用数字建模方法，可以建立系统的单一真实来源，其中使用相同的模型元素创建系统的特定于学科的视图。
数字建模环境还创建了一种基于标准的通用方法来记录该系统，该方法可以通过编程方式进行验证，以消除模型中的不一致，并由所有利益相关者强制使用标准。这种通用的建模环境改进了系统的分析，并减少了在传统的基于文档的方法中通常注入的缺陷数量。用于跨学科分析的数字化系统数据的可用性，为所有利益相关者提供了一致的修正传播，以及新信息和设计决策的合并（即一次陈述并自动传播到数据的各种视图）。如果MBSE操作得当，那么结果将总体上降低开发风险。MBSE概念如图10- 11所示。
图10-11 MBSE概念示意图
MBSE汇集了三个概念：模型、系统思维和系统工程。
1）模型
模型是某事物的简化版本，即一种图形化、数学化或物理化的表示，它抽象现实以消除某些复杂性。这个定义意味着简化、表示或抽象的形式或规则。为了对一个系统进行建模，系统架构师必须以较少的细节表示系统，以使系统的结构和行为清晰可见，并且其复杂性是可管理的。换句话说，模型应足以表示系统，并且系统应确认模型。
2）系统思维
系统思维是一种看待所考虑系统的方式，它不是作为一个自给自足的实体，而是作为一个大型系统的一部分。系统思考不同于系统地遵守良好计划，收集统计数据或有条不紊地进行。系统工程师从远处观察系统，探索其边界、上下文和生命周期，记录其行为，并识别模式。这种方法可以帮助系统工程师识别问题（如缺少交互、过程中缺少步骤、重复工作、缺少自动化机会）并管理系统的复杂性。尽管系统工程师必须在一开始就对系统进行分解和分析，用系统思维方式一一识别各个部分并描述它们之间的联系，但他们后来将这些部分合成为一个连贯的整体。部分与部分间相连，还相互依赖才能正常工作。系统思维强调了这种相互联系。系统的行为来自系统各子系统的活动。通过观察系统的相互联系，系统工程师确定起初可能并不明显的反馈回路和因果关系模式。系统思维可以帮助使问题更明显，更易于识别，平衡系统和管理系统的复杂性。
3）系统工程
MBSE是一项多学科、多方面的工作。它需要参与者、过程、环境和信息流。为了成功地创建复杂系统或系统体系的模型，组织必须支持建模过程。所需的支持与组织成功开发和交付复杂的系统或系统所需要的支持没有太大不同。MBSE可以有效集成到开发过程中，但是组织必须致力于对系统进行建模所需的工作。
目前，美国航空航天局已经采用MBSE技术来处理复杂性日益增加的航天飞行任务，通过MBSE在单一可信来源数据库中捕捉项目信息，并通过这些信息与广大用户群体进行有效的沟通。
中国航天科工集团第三研究院三部主导开发了MBSE软件——SysDeSim2.0。该软件面向航天、航空、船舶、兵器和汽车等行业，以规范化的数字模型为核心，支撑数字化需求论证、系统设计与仿真验证、多方案权衡与综合优化、任务运行分析与数据可视化等应用，提升复杂产品高质量、低成本、短周期研发能力。