2026装备智能工厂基于模型的系统工程（MBSE）的整车开发创新方案

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基于模型的系统工程（ MBSE ）的整车开发创新方案 Vehicle Development Innovation based on MBSE Solution 演讲人：顾红生 内容 2 公司介绍 MBSE 基本理念与 框架 MBSE 典型应用场 景与流程 适途科技 • 国内领先的、面向汽车行业提供咨询和服务的专业公司，致力于帮助客户最大化提升产品设计和交付的能力。 • 上海（总部）、重庆、济南拥有 4 个销售中心和 3 个服务中心 • 公司团队 400+ 人， PLM 团队成员 100+ 人 • 获得高新技术企业称号，拥有 COLYST 软件品牌和 PLM 行业首款工程问题管理 APP ，软件著作权 15 项 • 2017 中国智能制造杰出暨优秀解决方案提供商： PLM 优秀解决方案提供商 2012 软件产品研发 2010 产品全生命周期管理 2017 工程问题管理 APP—I2 问问发 布 2015 COLYST 品牌问 世 2007 造型设计 2008 性能分析 2018 知识工程 2005 结构设计 P 3 PLM 流程咨询 PLM 方案实施 PLM 系统应用和管 理 数据服务 结构业务 曲面造型 CAE 竞品分析 工程支持 1 个软件品 牌 1 个基础平 台 5 个软件 产品 3 个解 决方案 PLM 产品全生命周期管理 DDS 数字化设计服务 适途科技做什 么 知识感知 AUROS 知识熔接 KBE KE 知识工程 PRD 软件产品 P 4 核心成员来自汽车主 机厂，深谙制造业研 发流程和 PLM 应用 最 佳实践 荣获西门子工业软件 颁发的“行业价值奖” 专注”以业务为导向”的 实施策略，累计服务 超 过 100 个 PLM 项 目 西门子汽车行业智慧型 专家级合伙伙伴 （ SMART Expert Partner ） PLM - 产品全生命周期管理，致力于帮助客户打造产品研发平 台 P 5 PLM - 产品全生命周期管理，致力于帮助客户打造产品研发平 台 PLM 系统应用和管 理 PLM 系统应用支持 PLM 系统技术支持 PLM 系统维护 产品研发流程咨询 PLM 策略及路线图 NPI 流程建模及优化 产品研发业务咨询 PLM 方案实 施 PLM 系统实施 PLM 系统升级 PLM/CAD 二次 开发 PLM/CAD 培训 数据服务 产品数据管理 数据转换 数据交换 数据质量检查 P 6 我们基于服务实践，提炼出“ 10+11” 解决方案矩阵 立项建议 » 项目启动 » 供应商定点 » 造型发布 » 工程发布 » 试生产 » 量产 基于模型的系统工程（ MBSE ）解决方案 产品成本管理 订单驱动的配置管理 基于 TEAMCENTER 平台企业级 BOM 管理解决方案 基于知识的文档 BOM 管理 基于知识工程的 KBE 设计 项目管理 项目交付物质量管理 企业级问题管理 材料数据库管理 仿真数据管理 试验数据管理 TEAMCENTER 在线协同设计管理解决方案 供应商协同管理 企业级质量管理解决方案（ QMS ） 产品虚拟评审 DMU （物理集成 / 性能 / 制造工艺） 制造工艺数据管理解决方案 变更管理（设计 / 工程 / 制造） 竞品数据管理 产品型谱规划和定义 售后工程 行业特色解决方 案包 PLM 产品核心解决方 案 P 7 • 专注”以业务为导向”的项目实施 策略 • 10+ 年汽车行业积累，基于成熟 解决方案包提供标准化实施，低 实施风险 • 拥有国内最强的汽车行业实施 团队，保障项目交付质量 • 熟悉客户语言，精准理解客户需 求 • 围绕客户需求直击业务痛点，基于 客户需求和结合行业最佳实践，从 全局视野提供前瞻性解决方案 • 熟悉汽车行业产品开发流程， 了解产品开发流程最佳实践 • 掌握全球和国内众多汽车行业 PLM 系统应用最佳实践 PLM 业务核心竞 争力 P 8 「 MBSE 基本理念与框 架」 燃油经济性 / 排放 性能 / 操控 / 舒适 能量 安全 动力总成 底盘 整车系统控制 发动机 传动 排气 燃油 驾驶 制动 悬挂 转向 架构 算法 硬件 控制 硬件 控制 控制 协同设计 网络状交互、相互约束、非 同步 「整车开发多部门多领域特点」 电气 电源 负载 配电 HMI 硬件 控制 集成整车功能 & 属性分析验 证 气候 空调 加热 座舱 硬件 控制 耦合数据 & 分析接口 V 模型前端 跨领域 / 跨功 能 底盘 VI-VA Style VI-VD EE VI- 能耗 Mkt 动力总成 VI-NVH VI- Safety VI- 质量 总布置 冷却 前端 硬件 发动机 舱 控制 空气热力 P 10 「当今汽车产品复杂而成为大系统的一部分 - 工程决策需要深刻理解系统：正向开 发」 P 11 INCOSE （ International Councilon Systems Engineering ） 系统工程手册定义： Systems Engineering is an interdisciplinary approach and means to enable the realization of successful systems l 系统工程是一个跨学科的方法和手段 ，以实现成功的系统。 l 集成了所有学科和专业团队，形成结构化的开发过程 ：工概念 到产品到运营；考虑所有客户的业务和技术需求 ，提供一个 满足用户需求高质量和安全的产品。 l 系统工程侧重于在开发早期定义客户的需求和所需的功能 ，并 记录所有需求，然后进行设计综合和系统验证。 l 系统工程关注的其实就是一个以客户需求导向的正向开发过程， 以寻求系统最优解决方案。 关键在于构建一个完整的系统架构方案（需求、功 能、逻辑、物理、验证等元素的集合）： l 捕获需求 l 建立需求到功能链接 l 功能链接到逻辑架构 Requirement 需要什么 Physical Design 如何 去做 Functio n 做什 么 Logic 如何去做 「系统工程与系统工程方法论」 实现系统工程的 RFLP 什么是系统工程？ l MBSE 将系统工程传统的文本格式转向了图形化的系统 建模语言，形成 “以模型为主，文档为辅”的系统架构 方案。 l MBSE 通过系统架构方案的模型化，能实现与周边人、 机对接，从而完成需求高效精确的传递。 「基于模型的系统工程 MBSE （ Model-Based Systems Engineering ） 」 MBSE 定义 MBSE 的 V 模型 MBSE 与传统系统工程不同，它强调中央系统模型。该模型描述 了捕捉的系统需求以及描述这些需求的设计决策。 P 13 上一层需求 B 系统 系统 / 子系 统开发与定 义 估算，数模，性能计算 多方案对比 上一层需求 验证与确认 验证与确认 架构开发与优 化 估算，数模，性能计算 多方案对比 SOR 整车级 系统级 零件 级 整车架构模型 开发 整车需求分解 整车性能平衡 与优化 A 系统 VOC 动力 总成 总布置 底盘 … 系统 / 子系 统开发与定 义 估算，数模，性能计算 多方案对比 「 MBSE 开发过程」 零部件 设计开发 零部件 设计开发 法规 Mkt VTS 制造 成本 售后 …… 估算，数模，性能计算 多方案对比 整车需求定义 与开发 架构开发与优 化 系统 / 子系 统需求分 解 系统 / 子系 统需求分 解 整车虚拟验证 SOR P 14 表达：系统设计相关要素的模型化表达（需求模型、 Feature 模型、功能模型、架构模型、仿真模型、结构模型等） 决策：在系统设计上下文环境中，基于目标达成情况，决策过程清晰化 传递：设计需求，接口控制要求及时发放到各领域部门，并更新、跟踪和管理设计状态 确认：获得全面设计相关数据，驱动多领域 / 负责人确认反馈 验证：精细化规划验证过程，跟踪和管理验证状态，问题驱动设计更改或优化 优化：设计调整能立刻获得领域影响分析结果，并及时获得领域反馈，达到全局最优 分析：快速收集待分析对象，流程驱动领域专家的协同设计 「 MBSE 需求关注点」 R F To know when to start Manage Climate Comfort To know when to deliver unconditionally R Ctrl SW R Max Defrost R AC functionality P- sys L- sys P 15 RFL & 架构建模 变型 , 目标 可测量属性 , 配置性 跨领域数据管理 重用 基于模型开发 多领域仿真 集成和协同 工具 , 流程 , 人员 「西门子系统驱动的产品开发（ SDPD ）解决方案」 多领域追溯 变更与配置 嵌入式软件 & ALM 系统级重用管理 跨领域配置管理 集成与互操作性 RFL & 架构建 模 属性 & 目标管 理 3D 建模 & CAE 模型参数管理 控制 and E/E 模型管理 领域协同 机电建模 集成验证 异构仿真 物理设计 需求管理 P 16 「 MBSE 典型应用场景与流 程」 MBSE 关键解决方案框架 聚焦业务价值 • 在完整的上下文中理解 多学科设计更改的影响 • 模块化架构和接口定义 增加子系统设计重用 • 开发进度驱动的持续集 成和产品数据成熟 • 多学科集成架构提高早 期集成问题的可视化 • 闭环仿真和试验提高仿 真精度 功能系统支撑 • 模块化架构定义 • 闭环仿真 • 统一的模板 • 统一的数据模型 • 需求管理 • 验证管理 • 变体管理 • 变更管理 • 问题处理 说明 / 建议 • 系统功能和架构建模工具 System Modeler 是 Teamcenter 中 内 含 模 块 Phase1 Phase2 Phase3 执行验证并输入结果参数 评估目标达成 属性 / 方案对比 创建问题并跟踪 创建偏差并跟踪 创建更改并跟踪 变体与配置管理 定义接口交互 特征和变体规划 全局特征规则 模型重用管理 变体配置 配置解析 方案功能模块（跨领域） 需求发布管理 创建工作流程 需求状态管理 需求版本管理 创建系统架构与需求、 功能的跟踪链接 功能分析 编辑需求 定义可测量属性 创建跟踪链接 定义系统架构模型 派生子系统需求 MBSE 产 品 线 管 理 功能分析集成 仿真工具集成 集 成 各 领域 MBD 开 发 Office/CAD 集成 KBE 工具 集成 需求分解管理 创建需求 设置验证目标 导入需求附件 变更管理 创建更改 关联对象 / 上传附件等 发起流程 / 分 析 库资源管理 需求库 方案模型库 可测量属性库 MBSE 全流程 RFLP 可追 溯 Teamcenter 需求工具集成 需求创建管理 搜索和导览需求 比较需求 需求权限管理 计划与任务管理 计划管理 里程碑管理 计划进度控制 「 MBSE 项目关键解决方案」 导入或导出需求 复制需求 需求关系查看 跟踪状态 问题关闭 任务流程管理 创建功能与需求、 架构跟踪链接 系统架构方案平衡 定义功能模型 针对接口建立 可测量属性 接口管理 接口对象管理 问题管理 创建问题报告 需求验证管理 制定 DVP 计 划 功能 / 系统建模（逻辑）管 理 跟踪更改状态 更改关闭 发起流程 / 分 析 发送分析请求 管理验证方法 接口版本管理 发起流程 评审管理 集成： 价值 驾驶员气囊析统 说明： 1. 新项目开始之前，可通过克隆预先定义的上层结构模板快速搭建项目 MBSE 数据框架； 2. 成熟项目开发可基于实例项目或者项目模板库进行克隆 ，在此基础上进行新项目的更新； 3. 在开发过程中，可从 MBSE 知识库中引用现有的（ R-F-L-P ）知识模型或方案，进行各 领 域系统研发工作。 复制 复制 复制 「 MBSE 数据维护业务流程」 定义 工作关联 WC 进行 MBSE 工 作 创建 分析请求 确认 验证结构 发布 MBSE 数 据 变更 MBSE 模 型 需求库 P 19 逻辑模型库 物理架构库 MBSE 上层数据 结构模板 XXX 项目 MBSE 数据结构 MBSE 数据管理结构 克隆 搭建 MBSE 数据结 构 MBSE 知识库 需求管理 逻辑架构 管理 功能管理 MBSE 知识库 可测量属性库 组件方案库 系统方案库 功能模型库 复制 复制 VTS 导入 Feature 活动描述 定义 ICD 需求开发 , 分解与管理 建立验证计划 收集待验的需求 定义验证条目 批准验证计划 准备验证数据 管理验证计划 发送分析请求 到相关领域 接收并评估分析 结果 需求验证与管理（整车级 / 系统级） 选取 待优化目标 选取 待平衡参数 优化，性能平衡（整车级） 发送至 相关领域 发送至 相关领域 相关领域 反馈结果 相关领域 反馈结果 「乘员保护 MBSE 高阶流程」 建立 Feature 与 系统关联 定义系统需求 STS 定义系统需求 CTS 定义系统需求 SSTS 定义 FTS 上下 文 Feature 系统建模 Feature 功能定义 Feature 特性定义 Feature 状态描述 跟踪 ICD FTS 建 模 P 20 正碰功能建模 正碰逻辑建模 创建 DAB 上下文 验证分析 方案对比 系统入口 上层结构 驾驶员气囊需求变更 驾驶员气囊逻辑建模 驾驶员气囊逻辑建模 驾驶员气囊系统 STS 建 模 驾驶员气囊 SSTS 建模 「乘员保护系统演示」 乘员保护 VTS 建模 正碰 FTS 建 模 P 21 l 准确捕捉来自客户或市场的需求并进行跟踪：在早期定义客户需求和所需 的功能，并记录所有需求，然后进行设计综合和系统验证 l 管理系统复杂度 ，实现闭环验证 ：可将整车需求分解成系统需求，再将 系统可以分解成子系统、组件进行设计分析验证 l 前导性决策决定：在系统早期设计阶段，预测系统性能和开展工作 l 避免集成问题：跨领域理解系统定义和行为，评估设计变更影响 l 降低项目风险和成本：从以往项目中最大化重用模型和仿真数据 l 确保跨学科和领域的协同：早些达成一致和解决分歧。 「 MBSE 对产品开发的价值 - 掌握产品复杂度管理赢得竞争优势」 集成闭合设计、建模、仿真和验证汽车产品开发 P 22 顾红生（ Ricky GU ） 13651689779 hongsheng.gu@sotos.com.c n