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洞察与资讯

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基于模型的系统工程(MBSE)方法论导入与应用实施策划


目录

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1 必要性分析

1.1 背景研究

1.2 XX单位目前面临的问题

1.3 为什么需要系统工程和MBSE

2 总体目标

3 MBSE导入推进策略

4 先导培训实施

4.1 两类培训对象

4.2 先导培训目标

4.3 先导培训大纲

4.4 先导培训工作分解(SOW

4.5 培训使能要求

5 费用预算

5.1 先导培训包

5.2 可选工作包


必要性分析

1.1 背景研究

2019Vestas公司开始实施基于模型的系统工程(MBSE)。

虽然XX单位连续9年成为国内XX领域的No.1,但在产品开发与创新领域仍然面临着诸多挑战,特别是面对频繁变化的市场和客户需求,以及日益激烈的竞争,随着产品复杂性的增加,必须引入新的设计方法,开展正向设计,积累XX单位自己的核心能力。而国内通讯领域的龙头企业——华为,已经在2018年前全面实施MBSE,以应对快速变化的市场需求和创新目标

1.2 XX单位的现状与问题

根据前期的沟通,初步了解到XX单位在产品研发方面,尤其是在系统工程领域的现状,具有一定的基础:……

存在的主要问题……

1.3 为什么需要系统工程和MBSE

从国内外航空航天领域的实践来看,80%的缺陷是在需求阶段被引入的,而缺陷导致的返工成本占总成本的45%。通过定义好的产品需求规格,可以有效减少总成本的36%

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系统工程和MBSE可以显著地减少产品开发后的迭代工作。

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相对于传统的SEMBSE可以使项目的开发成本减少55%基于模型的产品线工程可以减少开发成本62%系统工程可以使项目即时交付率达到59%MBSE使项目即时交付率达到62%基于模型的产品线工程可以使项目即时交付提升到75%

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2013年,美国在AVM项目上成功应用基于模型和组件设计方法,复杂装备研制周期从原先的87个月缩短至17个月,研制费用降低至60.6%。之后该方法被应用到Boing777电力系统(EPS)设计中,将研发速度提升了3.8倍。基于模型和组件设计方法被纳入美国智能制造国家创新网络计划DMDII,成为美国政府的公共服务内容。

航天科技集团第五研究院从 2014 年开始正式切入 MBSE相关理念和工具的研究应用。于 2019 年初开始大规模的推广。2020 年,由副院长和科研生产部直接抓 MBSE 工作,加速推进型号数字化研制。并就 XX 卫星实施 MBSE 应用需求、实施过程、实现路径、工作计划等方面进行周密部署。当前五院已经开始制定“十四五”MBSE 应用实施路线图,要求各部门以实现型号研制管理全流程数字化为目标,深化 MBSE 方法在型号研制中的方法研究与应用验证。

2013年开始中航工业开始在全集团推进系统工程和MBSE应用,并将2015年确定为“MBSE应用年”。根据项目统计,通过实施系统工程和MBSE产品开发在发图节点后的更改单数量减少了35%左右

航空某研究所通过实施精细化需求管理,建立了从用户需求(市场需求)到整机需求、大系统需求、部件需求、外协成品需求、软件需求、试验试飞需求、综合保障需求等完整的需求体系,并实现多层级需求关联与追溯,需求管理能力提升到10万级需求条目水平,仅通过需求关联与追溯一项,就将变更一致性问题归零,研制周期缩短。

总体目标

1) 通过新思想和新理念灌输,获得公司高层对开展系统工程和MBSE推进应用的认可与支持,推动系统工程和MBSE在公司产品研发中的应用。

2) 针对研发中心等技术团队开展系统工程和MBSE多阶培训,并结合公司产品研发设计试点与持续实践,逐步推进系统工程和MBSE在产品研发设计环节的应用。

3) 逐步推进“基于模型和组件设计”方法,将系统工程和MBSE融入组织文化,以知识模型化和组件为抓手,完成企业知识体系构建和知识沉淀,逐步推进“知识驱动设计”,并基于知识组件大幅度缩短产品上市周期。

MBSE导入推进策略

任何一种新范式导入都不是一蹴而就的,需要采取循序渐进的推进策略,并潜移默化地融入到企业文化中。总体上可以分为三个步骤,分步实施推进。

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第一阶段,MBSE方法论导入阶段。以外部咨询团队为主,引导企业通过培训和验证项目掌握MBSE方法,获得初步的需求分解和定义能力。在这个阶段可以分为两个小步骤,第一个小步骤开展先导培训和方法论基础培训,第二个小步骤开展MBSE导入项目训练,获得基本的MBSE实践应用能力。

第二阶段,试点验证阶段。以外部咨询团队为牵引内部试点团队开展试点应用验证,在本阶段选择合适的试点产品开展基于模型和组件设计方法试点验证。①开展MBSE系统建模,强化系统需求定义能力;②开展基于知识组件的设计,大幅提升产品工程设计效率,稳定产品设计质量,通过基于模型和组件设计方法应用,解放有能力的工程技术人员,专注于创新。

第三阶段,应用推广阶段。本阶段需要在企业内部成立系统工程和MBSE团队,以内部团队为主,基于试点验证成果,形成MBSE应用规范,形成基于模型与组件设计应用规范,并落实到企业程序文件中,提供推广应用的组织基础;企业还需要持续开展系统工程与MBSE能力建设,构建企业系统工程与创新能力体系;在多个产品中推动实施MBSE,全面开展基于模型和组件的设计应用,获得对市场需求的准确洞察和快速响应能力。

先导培训实施

4.1 两类培训对象

公司领导层(含各业务部分主官);

研发中心技术骨干(或全体技术人员)。

4.2 先导培训目标

针对公司高层(含业务部门主官),使其充分认识到系统工程和MBSE对公司开展创新研发设计和XX单位走向国际市场的重要性和必要性,并转化为推动MBSE在公司实施的动力,形成公司决议;

针对研发技术人员,获得基本的需求工程知识、系统工程知识、基于模型的系统工程知识,掌握基本的需求编写能力,掌握需求条目化结构化管理的能力,获得分解和定义系统需求的基本能力;并对MBSE方法论、关键核心价值、应用场景等有初步的认识。

4.3 先导培训大纲

培训对象

培训目标

培训时间

大纲内容

公司领导层

充分认识重要性和必要性,并转化为推动MBSE在公司实施的动力

1天

(集中培训)

• 标杆分析

• 技术发展趋势分析

• MBSE是什么

• MBSE能解决什么问题

• MBSE能带来什么价值

• XX单位实施和推进MBSE的必要性

• 如何沉淀企业知识形成核心竞争力

• 基于模型和组件设计方法,知识驱动高效设计

• MBSE实施策略步骤与愿景

• 系统思维与组织发展

研发技术团队

获得需求、系统工程、MBSE基本知识,掌握基本需求编写和管理能力,获得需求定义基本能力;初步认识MBSE

2天

(集中培训)

Ÿ 为什么需要在XX单位引入系统工程与MBSE(是什么,为什么需要,解决XX单位什么问题,带来什么价值等)

Ÿ 需求-系统工程-MBSE关系综述

Ÿ 需求工程基础

Ÿ 需求的重要性需求的层级与需求分类

Ÿ 概念辨析

Ÿ 需求编写指南与规范

Ÿ 结构化与条目化需求管理与相关工具介绍

Ÿ 系统与系统工程

Ÿ 系统工程空间与BFS逻辑

Ÿ 问题域与方案域

Ÿ 产品开发中的“抽象”能力

Ÿ 需求分解与定义

Ÿ 如何在产品开发中和分解需求

Ÿ MBSE概述与发展概况

Ÿ MBSE三大支柱(方法论语言与工具)

Ÿ 国内外MBSE案例介绍

Ÿ 基于模型和组件设计方法案例介绍

Ÿ 课间沙盘练系


课后练习

Ÿ 分组完成课后练习

Ÿ 练习讲评

Ÿ 在线问题答疑

 

4.4 先导培训工作分解(SOW

序号

工作项

工作内容

交付成果

1

确定培训需求

了解XX单位系统工程与MBSE发展目标,明确本次先导培训目标

了解相关业务背景知识

了解并掌握不同利益相关方的培训诉求并确认需求

MBSE导入策划书

培训大纲

 

2

编写培训教材

编写针对公司领导层的培训教案

编写针对技术团队的培训教案

设计课间沙盘

组织案例

培训教案2份(含案例)

3

开展先导培训

公司领导层培训

技术团队培训

线下集中培训
3天)

4

课后练习与答疑

分组完成课后练习(由技术团队自主完成)

练习讲评(在线方式)

问题答疑(在线方式)

练习讲评2次

问题答疑2次

4.5 培训使能要求

a. 提供培训场地和相关设施;

b. 确保参与培训人员全程参与,为保证培训效果,建议课间收缴手机。

c. 积极配合完成课间或课后练习。

d. 建立问题沟通微信群,收集和解答相关问题。