华望：深度定制改造高端装备制造业 以数字模型赋能正向设计，提升高端装备制造企业自主创新力

文｜刘玉生

事实证明，从用户需求出发，自上而下地分解确定产品功能结构、各级子系统和零部件解决方案的正向设计是高端制造业实现升级迭代的有效途径

高端装备制造业是工业现代化的重要基石，是科技创新的重要领域。2021 年，浙江省高端装备制造业总产值首次突破2 万亿元，规模效益持续提升。然而，尽管目前浙江省装备自给率达80%左右，但仍集中于中低端领域，高端制造领域核心部件和重大先进装备存在核心技术积累不足等“卡脖子”问题，自主创新能力有待提升。

多年以来，省内高端制造业以逆向工程作为技术追赶的起点，虽然在初期阶段节约了自行探索的时间、压缩了研发周期，却也限制了后续创新，成为了当前浙江省高端装备制造业更好实现自主创新、增强竞争力的制约因素之一。事实证明，从用户需求出发，自上而下地分解确定产品功能结构、各级子系统和零部件解决方案的正向设计是高端制造业实现升级迭代的有效途径。

基于系统工程的正向设计和传统逆向工程

MBSE 数字化建模的优势和现状

MBSE（基于模型的系统工程）是一种应用建模方法的正式方式。与传统的基于文档的系统工程相比，MBSE用数字化建模代替写文档进行系统方案设计，把设计文档中描述系统结构、功能、性能、规格需求的名词、动词、形容词、参数全部转化为数字化模型表达，因而具有唯一数据来源、统一规范标准、知识固化重用、状态变更可控等巨大优势，既能支持自顶向下的正向设计流程，也能支持高端装备在早期系统设计阶段就进行定量的逻辑仿真与性能仿真，及早发现不合理的设计方案。

自2007 年INCOSE（国际系统工程学会）和OMG（面向对象管理组织）正式提出标准系统建模语言SysML 以来，欧美发达国家的高端装备制造业在十年的MBSE 研究应用基础上取得了飞跃式发展，将原有的产品设计周期缩短至一半。美国麻省理工、佐治亚理工、德国慕尼黑大学、波音公司、NASA、欧空局等高校、大型跨国公司、政府对基于MBSE 的高端装备数字化、智能化设计已十分重视。我国工信部在“十四五”规划中也明确将MBSE 与CAD、CAE 并列为必须大力发展的基础工业软件。

基于模型的系统工程（MBSE）

MBSE 在“浙”里落地开花

杭州华望系统科技有限公司（以下简称“杭州华望”）在MBSE 实践应用领域深耕多年，主创团队均来自浙江大学CAD&CG 国家重点实验室，是国内最早从事基于SysML 的MBSE 理论方法研究与应用推广的团队之一。近十五年来，团队在MBSE 的完全自主可控软件工具、面向领域行业的MBSE 方法论与领域建模语言定制、模型驱动的智能设计、多学科模型库等方面均取得重大突破，让MBSE 在企业真正落地开花。经过多年的努力和积淀，公司目前MBSE 相关的应用客户已近百家。

杭州华望MBSE 相关的应用客户

尤其在MBSE 工具方面，目前国际上最为成熟的两款MBSE 工具的知识产权均属于美国，国内高端装备制造业在MBSE 推进落地过程中，常面临软件禁售或者限制问题，且伴有涉密风险。如华为、中广核等被列入美国实体名单企业已无法购买或使用。

杭州华望团队自2015 年成立伊始，就以习近平总书记关于“核心技术只有靠自力更生”的讲话精神为指导，致力于打造具有完全自主知识产权、基于SysML 的系统建模工具，突破MBSE 落地的卡脖子问题。在主创团队2011年自主研发的SysML 建模工具M—Design 1.0 的基础上，杭州华望加快攻坚，于2019 年、2021 年分别推出B/S 架构和B/C/S 融合的2.0 版和3.0 版M—Design。该工具不仅支持SysML 九大图（Diagram）的建模，同时还具有逻辑仿真功能、需求追溯验证等功能，可以满足不同专业领域不同类型用户的使用需求，实现模型的静态展现、动态管理、常态跟踪，提供全方位的MBSE 管理验证体系，具有自主研发MOF 抽象语言引擎、多端融合跨平台部署、高度响应式图形交互内核、并发仿真四大优势，能充分实现系统工程建设的高质量、高收益、高效率。

M—Design 核心功能

为了进一步打通贯穿整个产品设计研发管理流程，公司还研发了基于MBSE 的需求管理工具M—Require 以及体系建模工具M—Arch 等，并通过完全自主可控的协同建模工具M-Cowork 串联形成一整套平台及服务的产品体系，实现企业级数字化的目标。

产品体系图

未来，杭州华望将继续构建上下游生态工具链，支持用户快速实现以MBSE 为核心的全生命周期数字化工程。针对国外MBSE 软件对国内高端装备制造业的兼容性不强、通用性较差等问题，杭州华望将为客户提供领域行业的深度定制改造，推进企业MBSE 应用从1.0 阶段迈向2.0 和3.0阶段，为全省高端装备制造的创新设计提供软件工具和技术服务的基础支撑，显著提升制造企业的原始创新能力。