本书介绍了系统工程、敏捷工程以及基于模型的系统工程的演变和关联，阐述了系统开发的全生命周期过程中，需求工程、功能设计、逻辑架构设计、物理架构设计以及基于模型的协同设计，为系统设计师提供了基于模型的系统工程概念、方法和落地实践参考。本书通过建模实践展示了如何运用基于模型的系统工程理论和方法提升系统工程的效能，即需求开发精准完备、功能设计优化合理、逻辑架构重用解耦、物理架构设计性价比高，以及协同设计快速高效。同时也展示了基于模型的协同设计可以减少迭代，促进流程优化完善，从而提质增效。本书主要内容如下:1）区别界定出传统的系统工程、敏捷工程和基于模型的系统工程的特色和技术。2）讲述了需求工程的内涵，需求分析、需求定义和需求管理的工作流程。3）提供了功能设计原则、基于模型的功能设计方法以及功能定义。4）阐述了基于模型的逻辑架构和物理架构的设计原则、方法和实践技巧。5）研究了基于模型的设计与仿真、系统设计与产品设计的协同方法、设计与验证的协同方法。6）介绍了基于模型的系统工程环境。本书可作为系统工程师、系统设计师、信息化管理人员和数字化转型领导者了解基于模型的系统工程的资料，也可作为系统工程研究者的参考书。

本书遵循教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念，融入思政元素，注重理论与实践相结合。

前言1978年9月27日，钱学森、许国志和王寿云联名在《文汇报》发表了一篇题为《组织管理的技术——系统工程》的文章，这篇文章开创了中国系统工程的研究热潮。钱学森等构建了一套完整的复杂产品研制框架和思路，组建了总体工程研究所、分系统工程研究所和单机工程研究所的组织机构，开展了以“两弹一星”为实例的最佳实践，形成了中国完备的系统工程研制体系。其研制手段采用了基于文档的系统工程，串接了总体、分系统、单机各个设计链路，覆盖了方案论证、方案设计、工程研制、部署交付等各个阶段，其局部的技术手段和技术点随着计算机、信息化和工业软件的不断发展，不断被吸纳更新进复杂产品研制活动里，形成了一系列局部意义上的系统工程创新实践。历经几代人的工程实践，系统工程学科取得了迅猛发展，其里程碑事件如下：1）传统的串接复杂产品研制从研制总要求、方案论证报告、方案设计报告、任务书、各类技术要求、测试大纲、测试要求、测试细则、发射流程，到终点的发射总结报告,从早期的手写阶段到电子化阶段，形成了Word、Excel、Visio等各类电子文档。2)传统的基于手画的理论图、复杂产品设计二维图，历经二维电子文档、AutoCAD等，到三维全要素的CAD模型，完成了产品设计的全三维模型的升级。3)传统的基于手算的各类公式和分析，完全被计算机各类专业软件，如MATLAB、CAE类软件等取代，完成了计算分析类以模型为核心的专业化、精细化、快速化升级转变。4)技术状态管控的升级，从早期的档案室文档管理、电子化文档管理到现在的基于模型的PDM技术状态管控。面向未来的智能设计，当前系统工程存在不足，分析如下：1）针对各类文档，形式化严重不足，是未来复杂产品设计制造服务智能化的一块短板。随着面向对象的技术日渐成熟，借鉴三维CAD思想，运用全要素模型化和唯一数据源思想，开展文档模型化，有机组织系统设计、系统研制过程和系统属性，形成全要素的系统模型，为未来智能设计奠定良好的数据基础。2）针对产品设计领域，数据标准化不足，以及产品设计模型和系统设计领域的系统模型、专业仿真模型和各类算法模型的互操作性不足，需要继续加强产品设计领域的模型元素资源化和数据标准化。3）针对技术状态管控领域，目前技术状态管控领域与产品设计模型互操作性良好，如Windchill与Creo、3DE与CATIA、TC与NX，不足之处是技术状态管控与其他电子电气、软件产品设计模型的互操作性不足。截至目前，电子电气学科模型、软件学科模型等各类模型的元素级的技术状态管控在工程实践中尚不充分。此外，针对系统设计领域的系统模型的元素级管控，技术状态管控平台和软件尚在发展中，暂无成熟的实践案例。4）全生命周期多源异构模型的建立和数据互联互通也是亟待解决的问题。针对上述问题，基于模型的系统工程（MBSE）是很好的解决方案。本书将重点介绍通过模型化传统的系统设计领域的文档，构建系统模型的基础理论与建模实践，讲述系统模型与传统各类模型的协同方法，实现系统设计过程的模型化、系统设计结果的模型化和系统研制过程的全链路协同。本书试图说明基于模型的系统工程基础理论、设计原则及良好的实践流程，辅以具体的工程实践示例，建立型号实践与基于模型的系统工程理论之间的桥梁，便于工程界更好地开展系统工程实践，但不强调完成某个具体型号任务。本书包含7个核心章节：①基于模型的系统工程概述；②基于模型的需求工程；③基于模型的功能设计；④基于模型的逻辑架构设计；⑤基于模型的物理架构设计；⑥基于模型的协同设计；⑦基于模型的系统工程环境。本书可为系统工程师、系统设计师、信息化管理人员和数字化转型领导者提供自顶向下的参考，同时本书可为系统工程学者和研究者提供工业界的系统工程流程、实践方法和所需理论及技术。在此，感谢刘振东、罗珊、赵国毅、靳益利、蔡小双、俞壬栋、洪蓉、龙广宇、蔡承志等各位同志对建模实践提供的支持和帮助。感谢科技部重点研发计划“复杂产品设计制造服务一体化系统建模理论”(2020YFB1708100)、民用航天技术预先研究重大项目“基于MBSE的航天运输系统体系设计与验证技术”(D020101)和中央军委装备发展部“十四五”预研项目“多系统建模与设计空间智能决策技术”（50923010101）等基金的支持。在本书编写过程中，作者参考并引用了大量国内外相关著作和资料，在此一并对其作者表示衷心的感谢。由于作者学识水平有限，书中难免出现疏漏和不妥，恳请广大读者批评指正。作者

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目录序前言第1章基于模型的系统工程概述1.1系统工程1.1.1系统工程核心1.1.2系统工程应用1.1.3系统工程主要活动1.2敏捷工程1.2.1敏捷软件工程1.2.2敏捷系统工程1.2.3敏捷方法的益处1.3基于模型的系统工程概念内涵及发展历程1.3.1基于模型的系统工程概念内涵1.3.2基于模型的系统工程发展历程1.3.3敏捷的基于模型的系统工程1.3.4基于模型的系统工程理论体系1.4运载火箭基于模型的系统工程1.4.1术语映射1.4.2运载火箭的基于模型的系统工程方法论1.4.3运载火箭的MBSE总体研制技术流程第2章基于模型的需求工程2.1需求捕获与开发2.1.1输入2.1.2流程活动2.1.3输出2.2需求定义2.2.1需求集合定义与规范2.2.2需求条目编写规范2.3需求管理2.3.1输入2.3.2流程活动2.3.3输出2.4需求工程实践2.4.1运载火箭全箭需求捕获与开发2.4.2运载火箭全箭需求定义2.4.3运载火箭全箭需求管理第3章基于模型的功能设计3.1功能设计原则3.2功能设计3.2.1设计输入3.2.2流程活动3.2.3设计输出3.3功能定义3.4功能建模实践3.4.1运载火箭全箭功能设计3.4.2运载火箭全箭功能定义第4章基于模型的逻辑架构设计4.1逻辑架构设计原则4.2逻辑架构设计4.2.1设计输入4.2.2流程活动4.2.3设计输出4.3逻辑架构定义4.4逻辑架构建模实践4.4.1运载火箭全箭逻辑架构设计4.4.2运载火箭一二级分离系统逻辑架构设计案例第5章基于模型的物理架构设计5.1物理架构设计原则5.2物理架构设计5.2.1设计输入5.2.2流程活动5.2.3设计输出5.3物理架构定义5.4物理架构建模实践5.4.1运载火箭供配电系统设计输入5.4.2运载火箭供配电系统设计流程5.4.3运载火箭供配电系统设计输出第6章基于模型的协同设计6.1基于系统模型的模型协同6.1.1转阶段协同6.1.2跨系统协同6.1.3数据协同6.2多源异构系统的协同6.2.1基于模型的系统设计与仿真协同6.2.2基于模型的系统设计与产品设计协同6.2.3底层数据交互机制6.3多源异构系统的协同实践6.3.1运载火箭一二级分离系统设计与仿真协同实践6.3.2运载火箭系统设计与产品设计协同实践第7章基于模型的系统工程环境7.1基于模型的系统工程研制范式7.1.1基于模型的需求工程7.1.2基于模型的系统架构设计与定义7.1.3基于模型的产品设计与定义7.1.4基于数字孪生的运行和服务7.2基于模型的系统工程实践流程7.3基于模型的系统工程范式下软件功能架构7.4国外基于模型的系统工程工具链的发展历程7.4.1国外基于模型的产品设计与定义发展历程7.4.2国外基于模型的技术状态管理发展历程7.4.3基于模型的系统设计与集成验证7.4.4发展路线图7.5国内基于模型的系统工程工具链的现状7.6基于模型的系统工程研制平台技术7.6.1方法论7.6.2建模语言7.6.3多源异构模型与数据的互操作7.6.4软硬件资源任务统筹调度技术7.7基于模型的系统工程标准7.8基于模型的系统工程未来参考文献