数字孪生制造【七】| NASA解决MBSE五大挑战

导读：数字孪生制造之六介绍了NASA下属JPL实验室，它通过数字孪生体改进MBSE的应用。本文结合IMCE首席架构师Maged Elaasar的一份演讲稿，看看NASA如何解决MBSE短板挑战。

一直以来，NASA是系统工程的忠实支持者，它的国家重点实验室JPL（Jet Propulsion Laboratory）更是积极推进相关开源项目，力求打造系统工程基础设施，让更多利益相关者参与该项目。

JPL不仅推出了OpenCAE和OpenMBEE，而且还推出了OpenCAESAR（Computer Aided Engineering for Systems ARchitecture），前者在前一篇文章中已经介绍，后者是JPL针对系统工程五大短板提出的开源解决方案。

OpenCAESAR负责人Maged Elaasar分析了系统工程的五大短板，对数字孪生体联盟成员落实“汽车数字孪生体创新中心”相关工作很有帮助，相关分析如下：

1. 对逻辑分析没有支撑。主要表现在SysML没有正式的语义，虽然有fUML、PSSM、PSCS等，但对一致性（Consistency）、可满足性（Satisfiability）等支持不够。

2. 方法论支撑不足。比较有代表性的方法论如OOSEM, State Analysis, Arcadia, CESAM，但SysML语言和工具都有一定的缺陷。

3. 模型组织支撑不足。现有MBSE工具对此支持不足，例如，SysML允许一定程度的碎片化。

4. 模型集成支撑不足。不同模型的设计采用了不同的系统工程工具，这导致后面进行集成的时候，带来了一定的困难。

5. 模型配置管理支撑不足。这主要是由不同的系统工程厂商采用了私有的工具造成的。
   

具体来讲，NASA下属JPL实验室利用开源项目的方式，为MBSE搭建了一个开源系统工程环境（即OpenMBEE），并为了解决系统工程工具私有化带来的挑战，提出了“OpenCAESAR计划”，邀请各个利益相关者参与。

从目前参与的企业名单来看，比较丰富，包括GitHub、Jena、Mentor Graphics等，这对于建立数据交换标准有很大的帮助。

工业4.0研究院系统工程专家分析称，跟上个世纪80年代类似，当时CAD之间的数据交换存在私有化协议的挑战，美国NIST为了解决这个问题，推进了STEP数据标准的建设，后来成为ISO 10303标准，为CAD保证一定程度格式统一做出了贡献。

随着工业数字化转型越演越烈，大量复杂系统数字化，迫使MBSE开始流行，各大厂家为了自身利益，在系统工程工具上做文章，为竞争对手设定壁垒，这对各系统的集成带来了风险。

NASA作为广泛使用MBSE的机构，跟当时波音公司和美国空军希望统一CAD格式一样，也希望系统工程工具厂商建立数据交换的标准。

跟上个世纪80年代不同，通过过去20多年的发展，开源软件已经成为数字化转型的标配，NASA推进OpenCAESAR和OpenMBEE等开源项目，让各个利益相关者在代码级参与，并利用NASA甲方的地位，有可能大幅推进系统工程相关问题的解决。

作为“汽车数字孪生体创新中心”建设单位，北京翼络数字技术有限公司正在加快研究JPL推进的MBSE相关开源项目，整合到IOT 3000开源数字孪生创新生态中去。欢迎数字孪生体联盟成员单位积极参与。

如果对本文所讲内容感兴趣，大家可以到数字孪生体课堂学习对应课程（本课程链接：https://uni.innodigital.cn/course/17，或点击阅读原文），数字孪生制造系列文章对应的演讲稿都会发布到课程页面上去。