四、基于模型的系统工程

人类处理复杂问题的能力，是有限的。系统工程是一种顶层的全局思维；而模型则是在更高的抽象层次上表达复杂事物的一种手段。很显然，基于模型的系统工程MBSE和基于模型的定义MBD，都是为

了增强人类处理复杂性的能力。PTC在2014年收购的模组化基础的系统与软体工程应用开发Atego，正是为了突出“协同合作”来构建复杂系统，同时满足开发由复杂的机械、电子与软体元件组成的系统。

美国国防经费在全球遥遥领先，是其国家竞争力的重要保障。而美国国防部采办则涉及到从研发、制造到维护，有15万人，这其中将近30%的人员都是系统工程师。未来的设计，都是系统性思维考量。没有基于模型的系统工程，庞大的武器装备制造，是不可想象的。

然而，这是一个持续的挑战。它最早是来自航空航天的号角，这个集结号一直在吹响，但看上去，要完成队伍集结还需要很长时间。这是由产品的复杂性决定的。对产品设计采用全面的系统工程或基于模型的设计方法，涉及到在多个工程学科(机电磁热等)。而智能产品和联网产品的需求，不过是新增的一个复杂性要素之一，无论产品是汽车、家电、消费品还是移动设备，都是如此。

波音它所推动的MBD（基于模型的定义）概念，正在得到广泛的认同。许多CAD公司，都开始支持与MBD直接相关的产品制造信息PMI的相关标准。这个看上去打破CAD各家的格式枷锁的MBD标准，也得到了各家CAD软件目前都表示支持。早在2013年，Solidworks就开始推出了MBD模块。

然而，这只是一个意愿的开始而已。目前企业用户采用不同的三维设计软件，仍然会碰到多个MBD标准而无法统一，受三维软件限制太大。

要支持全生命周期，必须要有端到端的MBSE的技术基础。波音采用了全新的“菱形”描述，以优化传统系统工程中大名鼎鼎的“V”字型路线。从这个菱形描述中，可以看出虚拟模型和物理世界中，二者需要随时交互，形成一个“互联环境”。这意味着，必须摆脱文档驱动的局面。

数字孪生提供了令人激动的想象力。然而它的实现，必须依靠基于模型定义的产品。因此，它还是一个浮在上面的荷花，丝连不断的莲藕才是它的根基。

图2：波音研发技术部高级技术Don Farr 2018年 

对中国制造用户而言，也形成了新的担心：一味推动MBD，将会扼杀中国CAD、CAE软件商的努力。因为这些模型的标准，将使得用户未来的数据迁移，将变得更加艰难。国外软件在用户端，建立的壁垒将更高。 三维模型与数据分开存储，将是一种可行的方式。然而中国企业没有形成共同标准和体系的意愿，难以形成合力，用户更是无法摆脱既有的数据结构和使用习惯，前景完全不容乐观。更重要的是，国内的很多工业软件都被吸引到了工业互联网的沟渠里面去了，国际上10303标准体系中有将近200个标准，构成了深深的MBD的壁垒鸿沟，然而国内企业却鲜见研究，鲜有进展。

一些大型企业(如航空航天)的复杂性增强，对于大型主流软件的依赖越来越大，导致后者越来越封闭，越来越垄断，其它上下游软件基本没有进入机会和发展空间。许多企业的技术交流，张口闭口都是基于系统工程MBSE的等大型整体解决方案，根本都不提任何产品的名字和品牌。可以想象，一旦企业采用了一个整体解决方案，其它产品是很难有机会进入的。（待续五......）