以模型為基礎的系統工程

輕鬆為複雜需求建模

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什麼是基於模型的系統工程 (MBSE)?


以模型為基礎的系統工程是一種使用模型來設計和視覺化複雜產品的方法,在將任務指派給適當的工程學科 (機械、電子、軟體等) 之前滿足需求並權衡各項取捨。MBSE 為多領域協作者提供通用語言,方便他們簡化複雜系統的設計。MBSE 最常用於安全關鍵型行業,在這些行業中,滿足法規遵從性至關重要。

連結系統體系,創造競爭優勢

手動、基於文件的系統工程方法的後果在整個擴展企業中都能感受到。難以分享、維護與重複使用,且散落在插圖、試算表與 Word 文件中的不一致資訊,更是造成種種成本、品質與安全問題的根源。

PTC 的解決方案提供協同合作的視覺化方法,可改善所有產品資料的溝通、清晰度和可維護性。MBSE 能運用建模、多種工具與方法來改善您的系統工程計畫與專案,藉此大幅提升技術創新能力,並為成本與生產力帶來正面影響。還可及早發現風險並加以防範,進而改善專案品質與法規遵循度。

MBSE 的特色有哪些?

雖然不是每個產品都需要 MBSE,但那些運用 MBSE 的專案將獲得極大的好處。進一步了解為什麼 MBSE 是複雜產品成功的關鍵因素。

雖然不是每個產品都需要 MBSE,但那些運用 MBSE 的專案將獲得極大的好處。進一步了解為什麼 MBSE 是複雜產品成功的關鍵因素。

基於標準的建模

使用數據和圖表進行可視化建模,以及通用系統級語言 (SysML)、用於軟體的 UML、用於可變性的 OVM、用於數據模型的 IE 以及用於企業架構師的 BPMN 和 UAF。

使用數據和圖表進行可視化建模,以及通用系統級語言 (SysML)、用於軟體的 UML、用於可變性的 OVM、用於數據模型的 IE 以及用於企業架構師的 BPMN 和 UAF。

多學科合作

通過即時、多使用者可擴展的建模工具和完全內置的配置管理,享受整個團隊的透明度。

通過即時、多使用者可擴展的建模工具和完全內置的配置管理,享受整個團隊的透明度。

系統級模擬

以視覺化方式模擬系統級模型功能,記錄系統結果以供分析,並與第三方模擬器和 ThingWorx 協同模擬。

以視覺化方式模擬系統級模型功能,記錄系統結果以供分析,並與第三方模擬器和 ThingWorx 協同模擬。

系統體系 (SoS)

基於資產的系統架構系統,具有介面管理和變更影響分析、並行工作和供應鏈、OMG 可重用資產規範,以及與 PLM 和物聯網設計的映射。

基於資產的系統架構系統,具有介面管理和變更影響分析、並行工作和供應鏈、OMG 可重用資產規範,以及與 PLM 和物聯網設計的映射。

系統產品線

圖形化產品線建模方式可驅動模組整合、參數產生和零件生成,方便您定義產品線組態邏輯和規則。

圖形化產品線建模方式可驅動模組整合、參數產生和零件生成,方便您定義產品線組態邏輯和規則。

MBSE 由哪些元件組成?

MBSE 是一種跨領域的協作方式,用於設計和維護複雜系統,包括工程模擬軟體和對應各項需求。系統架構建模透過數位表示表來顯示和描述系統架構。此架構是產品開發的其餘部分所遵循的框架。「S」也有軟體架構建模的意涵,就像是描述並提供軟體專案的視覺呈現。使用者可藉由工程模擬軟體執行設計,以確認產品的效能或需求。在構建和編碼之前對應需求,可確保正確定義與並滿足各項需求。

MBSE 中使用了哪些工具?

MBSE 是工程中幾個不同概念的組合。它將建模、系統思維和系統工程結合在一起。由於 MBSE 橫跨三種不同的學派,因此實際上是由好幾組不同的工具所組成。

MBSE 中使用的一些工具包括:

  • 建模工具
  • 模擬工具
  • 分析工具
  • 需求管理工具
  • 軟體開發
  • 組態管理
  • 專案管理

系統建模語言

MBSE 中使用了多種建模語言。主要的建模語言稱為 SysML,它是系統建模語言。這是一種通用的建模語言,可應用於各項系統工程,並協助建立統一個模型表示方式。其他相關的建模語言包括:

  • UML (軟體的統一建模語言)
  • UAF (統一架構框架)
  • OVM (可變性圖表 - 正交可變性模型)

根據專案所需的內容,可能會使用不同的建模語言來定義規範。

MBSE 軟體工具

MBSE 軟體工具包括:

  • 系統建模工具
  • SoS 資源庫
  • 系統 PLE
  • 視覺系統模擬
  • 績效指標分析
  • 自動化系統設計審查
    • 模組化設計
    • 使用案例建模
    • 增量建模
    • 功能建模
    • 使用資料與圖表進行視覺化建模

模擬與分析工具

MBSE 模擬與分析工具包括:

  • 靜態模擬
  • 動態模擬
  • 視覺與功能模擬
  • 協同模擬

需求管理工具

需求管理工具

  • 需求和故事管理
    • 商務需求
    • 系統需求
    • 使用者要求
  • 需求相關之測試管理

使用 MBSE 進行跨領域組態管理

了解 PTC 的 Digital Thread 如何將 PLM、需求工程、測試管理和 MBSE 無縫整合起來,讓跨領域的協作與協調更完美順暢。起始您的 Digital Thread 探索之旅,開始簡化流程、發揮創新能力,並提升產品品質。

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MBSE 的行業應用

汽車業

MBSE 為汽車 OEM 廠商及其供應商帶來了極為可觀的優勢。複雜的系統設計功能使軟體和硬體的集成變得更加容易。增強的透明度和可追溯性縮短了滿足法規要求的時間,並且與供應商進行內部和外部協作的能力有助於加快開發時間。

航太及國防工業

MBSE 可降低開發風險,協助各項業務負責人即時協作以便在開始建構產品時對應各項需求,進而推動航太及國防工業的快速發展。航太及國防工業 (A&D) 正面臨著嚴格的監管要求和極其複雜的產品需要。從需求到物料清單的可追溯性可以為 A&D 組織在構建產品時節省時間和金錢。

MBSE 案例研究

了解您的同業如何因 MBSE 方法而獲益。

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阿爾斯通

了解阿爾斯通運輸如何使用 MBSE 方法更快地交付更好的產品。

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義大利航空中心 (Centro Italiano Ricerche Aerospaziali)

Centro Italiano Ricerche Aerospaziali 透過 PTC Modeler 達成了設計協作和溝通目標、降低了設計成本並提升了品質。

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部署 PTC Modeler 作為產品資料和需求管理的單一資料來源解決方案。

PTC 的 MBSE 軟體

PTC Modeler 是一款屢獲殊榮的基於標準的系統和軟體建模解決方案,可幫助建築師和工程師探索設計備選方案、模擬設計行為並傳達產品需求。

Windchill Asset Library 能對 MBSE 實行系統體系 (SoS) 方法,讓您分別為不同的模型單獨設計各項子系統,並連結到層級更高的系統模型中,完全無需重複填入資料,方便您依照系統構建方式來進行設計。

Windchill Process Director 是一種流程定義和部署解決方案,旨在提供一種有效的方法來應對定義組織流程的挑戰,並幫助專案經理提高工作效率。為全新與現有專案進行簡易的線上維護來提升流程品質

重要產品功能

實作可提供常見視覺化語言和結構化工程方式的各項技巧。

即時多使用者資料庫:透過企業解決方案的協助,讓系統工程師在不需傳送檔案或進行入庫/出庫操作的情況下,同步完成設計協同合作

符合業界標準的系統建模:透過符合 OMG SysML 標準的直覺化視覺設計,打造複雜的系統與系統體系

以資產為基礎的模組化系統建模:採用模組化的系統體系設計方法,並使用獨特的 Windchill Asset Library 來連結模型

視覺化模擬:可在設計生命週期初期,進行系統功能的視覺化模擬與共同模擬,藉此偵測問題

自動化設計審核:可在設計生命週期初期,透過自動化設計審核驗證複雜的系統設計

可變性建模:透過系統產品線建模來延伸以模型為基礎的系統功能,然後導入 PLM

資產管理:專為系統體系所提供,並以資產為基礎的模組化系統設計

整合式軟體設計:可一路向下延伸至軟體建模與自動化程式碼產生作業,因應主要程式設計語言與 PTC ThingWorx 物聯網平台的需求

PTC 整合:使用擴充 OSLC 的 Windchill 與第三方整合

基於模型的系統工程 (MBSE) 常見問題解答

系統工程和 MBSE 有什麼區別?

MBSE 和系統工程都著重於簡化複雜的工程工件,以便在不同的多學科團隊之間進行協作。對於 MBSE,這些工件使用系統設計模型進行整合,使其成為可視化格式。模型更能即時適應變化,並提供對系統的更動態的理解。系統工程更依賴於文檔和工程圖。在開發複雜系統之前,兩者都非常值得參考,但 MBSE 和統一的 SysML 語言能讓眾多業務負責人得以輕鬆使用。

MBSE 是否敏捷?

沒錯,完整的系統可見度讓您輕鬆地即時變更設計,並在整個建模過程中持續對設計進行改版。由於 MBSE 在開始構建硬體甚至軟體之前就開始了,因此它提供了一個高級概述,允許快速有效地進行更改,而不會產生成本或工作損失。此外,PTC Modeler 更特別支援 DSDM (動態系統開發方法) 敏捷方法。

如何在組織中實作 MBSE

在您的組織中實作 MBSE 必須考量各項戰略需要。首先,您應該評估現有的流程以及是否擁有合適的人員來執行。下一步則是確認您現有的能力範圍、工具項目和系統工程技能,確定這些優勢可以在哪些方面實現價值。根據此評估結果,您就能開始建立實施藍圖,包括教育訓練和基礎架構。這將有助於確保 MBSE 的戰略實施。PTC 可透過我們量身打造的演練,協助您進行此評估。我們的解決方案諮詢專家提供量身定製的演練,讓您在實施之前直接試用該軟體。

MBSE 會帶來哪些挑戰?

MBSE 需要訓練有素的人力來執行,以便使用者將其平台效益發揮到極致。這意味著投資於合適的人員和流程。僱用合適的團隊或通過資源投資獲得合適的人才可以幫助應對實施挑戰。變更管理是另一個挑戰,但是只要企業文化習慣在完整的產品開發流程中應用 MBSE 方法,最終將可縮短上市時間和開發週期。MBSE 是為複雜的系統而設計的,因此在公司內部建立可能需要時間和資源,但投資回報是非常值得的。

How does MBSE support sustainability?

MBSE supports sustainability by enabling more efficient, transparent, and informed decision-making across the entire product lifecycle. By considering every phase, from concept and design to operation and through the end of life, MBSE helps organizations identify opportunities to reduce environmental impact at each stage. Early validation through simulation minimizes waste and rework, while product line engineering promotes the reuse of components and designs. Together, these capabilities empower teams to plan and develop more sustainable products from the outset and continue to support sustainable practices throughout the product lifecycle.

簡化複雜的系統設計

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