美国新一代隐轰B-21亮相在即，制造商Northrop Grumman MBSE技术路线简析
Modeler
据制造商Northrop Grumman官方宣布，美国新一代隐身轰炸机B-21将于2022年12月2日公开亮相。这是一款号称能够穿透敌方防空网络、抵达全球任何区域，可在如俄罗斯S400防空系统或歼20战机对抗环境下存活的六代远程轰炸机。
制造商在部分公开场合表示，基于Northrop Grumman多年的数字化研发能力积累，B-21 Raider项目大量引入了数字化设计工具和解决方案以降低技术风险和成本，包含基于模型的系统工程（MBSE）和MB(x)/Model-Based Everything。
本文结合公开渠道资料，从技术角度对制造商Northrop Grumman的MBSE方案构建思路、经验做简单梳理。
文章章节目录安排如下：
- Northrop Grumman模型组成框架
- 描述模型与分析模型集成仿真
- MBSE建模最佳实践
- MBSE价值总结
- 参考资料
1 Northrop Grumman模型组成框架
Northrop Grumman将模型划分为描述模型“Descriptive”、分析模型“Analytical”和Hybrid（两者集成）三类，模型由相应的建模语言进行描述，包含UAF、SysML、UML等，不同的建模工具又分别为建模语言提供建模环境。
模型概念组成
2 描述模型与分析模型集成仿真
如下图示例，描述模型主要指SysML语言模型，分析模型包含可对设计进行计算、评估的各类分析算法或模型，如Excel、Matlab以及其他第三方计算工具等。
SysML模型前端与需求管理工具中的需求数据同步，在SysML模型内部中开展设计建模和表达，其中包含指标参数类模型的构建。而当SysML中的具体设计指标需要开展分解分配或集成校验工作，则经由中间的仿真集成工具实现与外部“分析模型”的参数桥接。
典型的集成设计、分析流程如下图所示：
- (1) 明确需求
- (2) 基于需求开展SysML设计建模
- (3)-(4) 针对需要开展指标分解分配的分析工作，借助集成仿真工具实现与第三方工具集成
- (5) 开展方案权衡分析
- (6) 分析结果同步至SysML模型，校验需求符合性
在型号研制过程中，随着项目阶段的不断推进（如概念设计→初步设计→详细设计），分析模型的准确度不断提升，可以通过维持SysML与分析模型之间的恒定参数接口，实现不同研制阶段分析模型与SysML模型之间的集成仿真校验。
以相控阵天线为例，SysML模型与不同阶段分析模型的集成仿真
3 MBSE建模最佳实践
围绕MBSE建模，Northrop Grumman积累、总结形成如下最佳实践：
(1) 建模以响应工程需要为出发点，模型够用就好，不必在建模初期即追求大而全的复杂模型；
(2) 形成企业建模标准规范，将企业知识经验固化，并不需要新人都从理论方法论开始学习；
(3) 借助模型支撑Set-based Design设计方法；
(4) 先完成设计的讨论和决策，然后将设计决策转化为模型，以方便团队共享；在设计未确定时，无需将每一步讨论都构建在模型中；
(5) 构建协同建模环境；
(6) 利用模型自动校验能力，自动检查模型的规范符合性；
(7) 基于模型的可追溯性功能开展符合性检查；
4 MBSE价值总结
Northrop Grumman在MBSE方面汇总的收益包含：
(1) 唯一数据源
(2) 对产品复杂度的掌控
(3) 增强与利益相关方的交流
(4) 快速变更影响分析
(5) 提升系统架构设计和质量
(6) 支撑对需求的快速响应和设计决策
(7) 降低设计维护成本
…
从Northrop Grumman实际的招聘需求看，企业确实提供了大量MBSE相关工作岗位，职位描述中普遍要求熟悉MBSE方法论（如OOSEM）、架构建模语言和工具、集成仿真工具等，侧面反映了MBSE在企业内的落地程度。
MBSE工作岗位检索结果
部分岗位招聘要求
5 参考资料
[1] https://breakingdefense.com/2021/05/the-b-21-raider-a-marvel-of-digital-development/
[2] https://www.northropgrumman.com/what-we-do/digital-transformation/
[3] https://www.northropgrumman.com/what-we-do/air/b-21-raider/b-21-faqs/
[4] https://www.northropgrumman.com/search/MBSE?content_type=jobs&file_type=all
[5] https://www.scaledagileframework.com/set-based-design/
[6] https://vimeo.com/551281413
[7] https://vimeo.com/372960506
