项目背景

为应对当今世界复杂多变的国际形势，大型水面舰船装备的研制在技术与管理方面的复杂度日益增加。运用数字化技术以支撑新概念、原创性的船舶设计，强化方案在设计阶段的快速优化与迭代是高质量完成水面舰船设计任务的主流方式。以某舰船型号为目标模型，深度结合型号设计的实际流程，采用基于模型的系统工程（MBSE）方法，探索从总体设计任务书出发的正向设计流程，从而提炼出某舰船型号的MBSE建模流程，构建可用于该型号及后续类似型号设计的面向某舰船平台总体集成的数字化模型。

解决方案

采用华望自主开发的MBSE建模软件工具M-Design，通过对某舰船型号设计全流程开展研究，以正向设计的方法论梳理了该舰船型号设计的相关需求，层次化地对各阶段的建模进行论证，明确各阶段的输入及输出，形成一套覆盖该舰船型号设计全流程的建模方法。华望团队为该建模方法制定了明确的建模规范，以保障跨部门、跨专业及多人员间建模工作的一致性，并依据典型应用场景开展需求的闭环验证。

◆ 任务设计

设计初始承接上级单位下发的总体需求，以黑盒视角分析型号的典型运行场景，通过识别顶层能力以确定型号体系的组成和交互情况。根据顶层指标进行总体方案决策，确定后续的型号设计思路。

基于M-Design的某舰船型号的研制流程图

◆ 总体设计

将任务设计阶段梳理获得的顶层能力进行分解，形成实现型号顶层能力所应具备的子功能点。通过子功能的识别以及聚类，创建反映型号内部各业务域行为和交互情况的功能架构模型。总体设计阶段运用了正向设计思维，突破传统架构的束缚，开展功能聚类分析，并据此制定了涵盖多个业务领域的设计方案。同时，由功能分解延伸出相应的新功能、性能以及接口需求，将此作为上级需求下发至各业务域。

◆ 业务域设计

将型号的功能要求和指标约束分配到各业务域，后者根据业务知识对业务运行场景开展设计，完成对上级下发需求的全量响应。对业务场景进行分析，确定分系统层面的执行逻辑，建立业务的功能架构和逻辑架构。根据业务的复杂程度进行层级拆解，使每个功能落实到具体的设备以形成业务域的最终需求。

◆ 模型验证优化

采用定性行为逻辑仿真或参数指标定量计算等方法对设计的模型进行验证，综合评估建模方法及设计流程的适用性与有效性，进而在验证结果的基础上完成模型设计的迭代与优化。

案例成效

以MBSE建模软件工具M-Design完成了某舰船型号的预研设计过程，明确了各设计阶段的输入和产出，有力体现了M-Design开展正向设计的强大能力。通过制定统一的建模规范和命名、布局以及元素的使用规则，确保了建模风格的一致性，提高了多部门在复杂型号设备数字化协同建模时的工作效率，为后续舰船装备的总体集成设计提供了支撑。