引言
在当今快节奏的工程和软件驱动型行业中，基于模型的开发 (MBD) 已成为一种颠覆性的方法，用于设计、测试和验证复杂系统。与通常依赖后期测试和手动编码的传统软件开发不同，MBD 使用可视化模型、仿真和自动化来加速需求工程流程，改善协作，并确保端到端的需求生命周期覆盖。
MBD 广泛应用于汽车、航空航天、医疗设备（IEC 62304）和嵌入式系统，它支持符合 ISO 26262 和 DO-178C 等安全关键标准，同时支持敏捷需求开发和基于模型的系统工程 (MBSE) 实践。通过将基于仿真的系统工程 (SBSE) 与需求可追溯性和持续集成相结合，组织可以提高产品质量、降低成本并加快上市时间。
本指南内容全面，探讨了基于模型的开发步骤、MBD 生命周期管理的最佳实践、顶级的基于模型的开发工具和软件，以及克服常见挑战的实用技巧。无论您是想采用敏捷的基于模型的开发、比较 MBSE 与 MBD，还是集成 AI 驱动的需求工程解决方案（例如 Visure 需求 ALM），本文都能为您提供理解和成功实施 MBD 所需的一切。
什么是基于模型的开发 (MBD)？
基于模型的开发 (MBD) 是一种现代软件和系统工程方法，它使用可视化模型作为规范、设计、仿真和验证的主要手段。MBD 使工程师能够创建可执行模型，从而表达系统行为、逻辑和需求，而无需仅仅依赖手动编码和基于文本的文档。这些模型可以使用基于仿真的系统工程 (SBSE) 进行早期测试，确保在实施之前发现潜在问题。
MBD 广泛应用于汽车（ISO 26262）、航空航天（DO-178C）、医疗设备（IEC 62304）和嵌入式系统，因为它支持需求可追溯性、版本控制和完整需求生命周期覆盖，同时降低开发成本和上市时间。
基于模型的开发与传统软件开发
MBD 与传统软件开发之间的主要区别在于需求工程、测试和验证的方法：
- 传统软件开发：
- 严重依赖手动编码和文档。
- 错误通常在测试阶段后期才被发现。
- 整个生命周期内需求的可追溯性有限。
- 对敏捷开发方法的适应较慢。
- 基于模型的开发 (MBD)：
- 使用图形模型来表示系统要求和逻辑。
- 通过模型在环 (MIL)、软件在环 (SIL) 和硬件在环 (HIL) 仿真实现早期测试。
- 提供实时需求可追溯性并更容易遵守安全标准。
- 支持持续集成和基于敏捷模型的开发。
简而言之，MBD 将验证从生命周期的末端转移到早期阶段，从而减少错误、返工和合规风险。
基于模型的系统工程 (MBSE) 在现代工业中的重要性
基于模型的系统工程 (MBSE) 将 MBD 的原理从软件扩展到整个系统架构。MBSE 专注于使用模型来定义、分析和验证复杂的多学科系统，涵盖从汽车控制单元到航空航天飞行系统以及医疗设备软件等各种领域。
如今，MBSE 的重要性在于：
- 管理大型系统中的复杂性。
- 确保跨多个利益相关者的端到端需求生命周期覆盖。
- 支持遵守监管框架（ISO 26262、DO-178C、IEC 62304）。
- 增强全球开发环境中的可追溯性、协作和系统模拟。
MBSE 正在成为数字化转型和工业 4.0 的基石，使组织能够利用数字孪生技术、预测分析和人工智能工程工具实现更智能、更快速、更安全的产品开发。
模型驱动开发 (MDD) 及相关概念
基于模型的开发 (MBD) 和基于模型的系统工程 (MBSE) 在工程中被广泛使用，而模型驱动开发 (MDD) 是软件工程中的一种相关方法。
- 模型驱动开发（MDD）：专注于使用抽象模型自动生成代码和系统构件。常应用于企业IT系统。
- 基于模型的开发 (MBD)：在实施之前优先考虑模拟、测试和需求工程，特别是对于安全关键系统。
- MBSE（基于模型的系统工程）：比两者都更广泛，涵盖跨硬件、软件和流程的系统级建模和集成。
总的来说，这些方法突出了系统架构和需求工程的演变，其中模型成为定义、验证和管理复杂项目的唯一真实来源。
为什么基于模型的开发在当今如此重要
现代软件密集型产品日益复杂，使得基于模型的开发 (MBD) 成为汽车、航空航天、医疗设备（IEC 62304）和嵌入式系统等行业的关键方法。MBD 依靠可视化模型、仿真和自动化，使组织能够简化需求工程流程、增强需求可追溯性并加快产品上市时间，同时又不影响安全性或合规性。
建模和仿真在软件工程中的作用
MBD 的核心是建模和仿真，这使得团队能够在编码开始之前验证系统行为。工程师无需等到后期集成，而是使用模型在环 (MIL)、软件在环 (SIL) 和硬件在环 (HIL) 测试，在需求生命周期的早期识别错误。这不仅减少了昂贵的返工，还确保了端到端的需求生命周期覆盖，这是敏捷需求工程和安全关键型开发的基石。
MBD 在各行业的优势
- 汽车（ISO 26262、AUTOSAR）：
- 加速高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和 EV 软件的设计。
- 确保符合功能安全标准。
- 支持实时需求版本控制和可追溯性。
- 航空航天和国防（DO-178C）：
- 通过基于模拟的系统工程（SBSE）促进认证过程。
- 增强分布式团队之间的协作。
- 降低后期集成错误的风险。
- 医疗器械（IEC 62304）：
- 改进生命关键系统的验证和确认。
- 确保遵守严格的法规要求。
- 与需求管理工具集成以实现完整的审计跟踪。
- 嵌入式系统和工业自动化：
- 优化嵌入式控制算法。
- 实现与实时模拟的持续集成。
- 通过数字孪生建模降低原型制作成本。
基于模型的开发的优点和缺点
优点：
- 通过模拟提前发现设计缺陷。
- 具有可追溯性的强大需求生命周期管理。
- 支持敏捷需求开发和持续集成。
- 有助于符合 ISO 26262、DO-178C、IEC 62304。
- 降低开发成本并加快产品上市时间。
缺点：
- 需要专门的工具（例如，MATLAB Simulink、VisureRequirements ALM、Ansys SCADE）。
- 更高的初始培训和工具投资。
- 在没有强大的需求工程平台的情况下，在大型组织内扩展 MBD 非常复杂。
数字孪生与工业 4.0 集成
数字孪生技术与基于模型的开发 (MBD) 的融合正在改变现代工程实践。数字孪生是系统的实时虚拟表示，与 MBD 相结合可以实现：
- 持续监控和优化系统。
- 故障检测和维护的预测分析。
- 与智能制造和基于物联网的自动化等工业 4.0 计划更加契合。
这种协同作用使 MBD 不仅成为一种开发方法，而且成为工程数字化转型的战略推动者。
基于模型的开发流程详解
实施基于模型的开发 (MBD) 需要与需求工程生命周期相一致的结构化流程。通过使用可视化模型、仿真和可追溯性，组织可以确保端到端的需求生命周期覆盖，同时降低风险、成本和合规性挑战。
MBD 生命周期中的步骤
基于模型的开发生命周期通常遵循以下步骤：
- 需求定义与引出
- 捕获功能性和非功能性需求。
- 将需求链接到模型以实现可追溯性和版本控制。
- 系统建模与设计
- 创建代表系统架构和行为的图形模型。
- 应用需求工程最佳实践来确保清晰度和完整性。
- 模拟与验证
- 通过模型在环 (MIL) 仿真验证需求。
- 在编写代码之前尽早发现设计缺陷。
- 代码生成和软件集成
- 使用工具（例如 MATLAB Simulink、Ansys SCADE）生成可用于生产的代码。
- 确保与原始要求一致。
- 验证和测试
- 应用软件在环 (SIL) 和硬件在环 (HIL) 测试。
- 验证是否符合 ISO 26262、DO-178C、IEC 62304 标准。
- 部署和持续改进
- 融入生产环境。
- 维护需求版本控制以供将来的更新和迭代。
与 V 模型和需求工程的联系
系统和软件工程中的 V 模型通过将流程构建为设计、实施和验证阶段，直接支持基于模型的开发。
- V 的左侧（需求和设计）：
- 需求引出、系统建模和详细设计。
- V 的右侧（测试和验证）：
- 针对初始要求进行验证、确认和合规性测试。
MBD 通过在每个阶段引入持续模拟和实时可追溯性来增强 V 模型，确保需求工程仍然是流程的核心。
软件在环 (SIL)、硬件在环 (HIL) 和模型在环 (MIL) 测试
- 模型在环（MIL）： 在代码生成之前使用抽象模型验证系统行为。
- 软件在环（SIL）： 在模拟环境中测试生成的软件代码。
- 硬件在环（HIL）： 将真实硬件与模拟环境相结合，以进行真实世界的验证。
这些技术共同确保了部署之前的需求覆盖率、系统可靠性和合规性，从而显著减少了集成错误。
基于模型的开发中的持续集成
在现代工程中，持续集成 (CI) 对于敏捷 MBD 至关重要。通过自动化：
- 模型更新与需求相联系。
- 模拟和测试管道（MIL、SIL、HIL）。
- 整个生命周期的需求可追溯性检查。
MBD 中的 CI 使组织能够实现更快的迭代、实现敏捷需求开发并在安全标准不可协商的行业中保持完全合规。
基于模型的开发工具和软件
成功实施基于模型的开发 (MBD) 需要合适的工具来管理需求工程、系统建模、仿真和合规性。以下概述了领先的基于模型的开发软件解决方案，包括商业平台和开源平台。
Visure 需求 ALM（具有 AI 驱动的需求工程支持）
Visure requirements ALM 是一个领先的需求工程平台，支持基于模型的开发和系统工程。它提供：
- 人工智能辅助（Visure Vivia）用于需求引出、规范和验证。
- 端到端需求生命周期覆盖，包括需求可追溯性、版本控制和合规性。
- 与 MBSE 工具无缝集成，使组织能够使模型与系统要求保持一致。
- 内置对 ISO 26262、DO-178C 和 IEC 62304 的支持，适用于安全关键型行业。
这使得 Visure 成为寻求在一个平台上统一需求管理和基于模型的开发的组织的有力选择。
MATLAB 模拟链接
MATLAB Simulink 是基于模型的设计和仿真最广泛使用的工具之一。它使工程师能够：
- 构建基于框图的系统模型。
- 执行模拟、代码生成和测试。
- 与 MIL、SIL 和 HIL 测试环境集成。
- 支持嵌入式系统和汽车软件（AUTOSAR）。
Simulink 是模拟驱动开发的行业标准，尤其是在汽车、航空航天和嵌入式控制系统领域。
IBM Rhapsody MBSE
IBM Rhapsody 是一款 MBSE 工具，旨在使用 SysML 和 UML 进行复杂系统建模。主要功能包括：
- 支持需求可追溯性的系统架构建模。
- 与敏捷开发实践相结合。
- 符合安全关键标准的合规性。
- 分布式团队的协作功能。
Rhapsody 经常被选用于航空航天和国防项目，其中 MBSE 和合规性是首要任务。
西门子极化
Siemens Polarion 是一个应用程序生命周期管理 (ALM) 平台，支持：
- 需求工程和可追溯性。
- 基于模型的系统工程集成。
- 跨全球开发团队的实时协作。
- 对医疗设备和汽车行业进行强有力的合规管理。
Polarion 的优势在于它能够将 MBSE 实践与企业范围的 ALM 工作流程相连接。
PTC 诚信
PTC Integrity（现为 PTC Windchill RV&S 的一部分）是一款针对需求和系统工程的解决方案。它提供：
- 强烈要求版本控制和可追溯性。
- 与 MBSE 和 MBD 工具集成。
- 大型开发团队的企业可扩展性。
PTC Integrity 在需要可扩展的基于模型的开发解决方案并具有严格合规性需求的组织中很受欢迎。
达索系统MBSE工具
达索系统提供一套 MBSE 和 MBD 解决方案，包括 CATIA Magic（原 No Magic）和 3DEXPERIENCE。这些工具支持：
- 使用 SysML/UML 进行系统建模。
- 机械、电气和软件模型的集成。
- 支持工业 4.0 环境中的数字孪生开发。
达索工具广泛应用于工业自动化和先进制造领域。
分析软件
Ansys SCADE 专注于基于安全关键模型的开发。其优势包括：
- 嵌入式系统的自动代码生成。
- 支持 DO-178C、ISO 26262 和 IEC 61508 合规性。
- 与模拟和验证工作流程集成。
- 广泛应用于航空航天、汽车、铁路工业。
SCADE 对于受监管环境中的嵌入式控制软件特别有效。
基于开源模型的开发软件替代方案
对于寻求经济高效的 MBD 解决方案的组织，可以使用多种开源工具：
- 纸莎草 （基于 Eclipse 的 SysML/UML 建模工具）。
- 开放模型 （开源建模和仿真环境）。
- Scilab/Xcos （用于框图建模的 MATLAB Simulink 替代品）。
虽然这些缺乏商业工具的企业级合规性和需求生命周期管理，但它们为学术研究和小规模项目提供了一个起点。
基于模型的开发的最佳实践
有效实施基于模型的开发 (MBD) 需要遵循最佳实践，以确保需求工程整个生命周期内的质量、可追溯性和合规性。遵循这些实践不仅可以减少错误和返工，还能加快产品上市时间，并确保符合安全关键标准。
在 MBD 中正确定义需求
成功的 MBD 项目始于清晰、结构良好的需求：
- 尽早捕获功能性和非功能性需求。
- 使用需求引出工具收集所有利益相关者的意见。
- 定义与模型一致的需求，以便每个系统组件直接映射到可视化模型。
- 应用需求规范最佳实践，以避免歧义、重复或不完整的细节。
正确定义的需求是端到端可追溯性、模拟和验证的基础，而这些对于 MBD 的成功至关重要。
确保需求可追溯性和端到端覆盖
在 MBD 中，需求可追溯性对于合规性和项目效率都至关重要：
- 将每个需求与模型、测试用例和验证结果联系起来。
- 在整个开发过程中保持实时可追溯性，以便尽早发现差距。
- 使用需求生命周期管理工具（例如，VisureRequirements ALM）实现完整的需求生命周期覆盖。
端到端可追溯性确保满足每个系统要求，从而减少错误并提高汽车、航空航天、医疗设备和嵌入式系统的质量保证。
基于敏捷模型的开发方法
将敏捷方法与 MBD 相结合可以加快开发周期，同时保持高质量：
- 在短时间内迭代开发模型和需求。
- 使用 MIL、SIL 和 HIL 测试持续验证系统行为。
- 动态集成需求变化以保持模型和代码同步。
- 使用集成的 ALM 平台促进分布式团队之间的协作。
Agile MBD 支持快速原型设计、早期验证和自适应开发，这对于复杂、安全关键的系统至关重要。
符合 ISO 26262、DO-178C、IEC 62304
安全关键行业要求严格遵守监管标准：
- ISO 26262（汽车）： 确保汽车电子系统的功能安全。
- DO-178C（航空航天）： 管理航空电子设备的软件认证。
- IEC 62304（医疗器械）： 涵盖医疗设备安全的软件生命周期要求。
MBD 通过链接需求、模型、测试和验证结果来促进合规性，为监管审查提供清晰的审计跟踪。
MBD 中的需求审查和验证
定期的需求审查和验证对于 MBD 的成功至关重要：
- 对需求和模型进行同行评审和利益相关者演练。
- 使用模拟和数字孪生根据真实场景验证模型。
- 不断更新需求以反映系统设计或利益相关者需求的变化。
有效的审查和验证流程可确保高质量、明确的需求，减少错误，并支持基于敏捷模型的开发实践。
基于模型的开发中的常见挑战及其克服方法
基于模型的开发 (MBD) 虽然在需求工程、仿真和合规性方面具有显著优势，但组织在采用过程中往往面临挑战。了解这些障碍并实施有针对性的策略对于 MBD 生命周期管理的成功至关重要。
需求与模型不一致
一个常见的挑战是需求和系统模型之间的不一致，这可能导致错误、返工和合规风险。
如何克服：
- 确保模型、测试用例和规范之间的实时需求可追溯性。
- 使用需求管理软件（如 Visure requirements ALM）来保持实时一致性。
- 定期进行模型审查和利益相关者验证以验证一致性。
适当的协调可确保每个需求准确地映射到系统行为，从而支持端到端需求生命周期覆盖。
培训和工具成本高昂
采用 MBD 通常需要投资专门的工具（例如 MATLAB Simulink、IBM Rhapsody、Ansys SCADE）并对工程团队进行培训。
如何克服：
- 从试点项目开始，在扩大规模之前展示投资回报率。
- 利用人工智能工具简化培训并自动执行重复性任务。
- 探索非关键工作流程的开源替代方案以降低成本。
战略性投资可确保高质量的基于模型的开发，而不会造成过重的财务负担。
跨大型团队扩展的复杂性
在大型分布式团队中扩展 MBD 可能会导致不一致、版本冲突和流程瓶颈。
如何克服：
- 实施与建模工具集成的集中需求管理平台。
- 标准化建模约定、命名规则和编码实践。
- 使用 Visure requirements ALM 或 Siemens Polarion 等工具中的协作功能来保持团队之间的一致性。
扩展有效地支持基于敏捷模型的开发和企业级需求生命周期覆盖。
需求版本控制和可追溯性困难
跟踪变化并维护复杂模型和需求的版本控制是一项常见的挑战。
如何克服：
- 采用与 MBD 工具集成的需求版本控制软件。
- 为模型、测试和文档建立清晰的版本控制策略。
- 使用自动可追溯性检查来实时检测差距或冲突。
这确保持续符合 ISO 26262、DO-178C、IEC 62304 和其他安全关键标准。
通过主动解决这些障碍，组织可以最大限度地发挥基于模型的开发的优势，减少错误，并实现更快、更安全、更具成本效益的项目交付。
跨行业基于模型的开发
基于模型的开发 (MBD) 已经改变了多个行业的工程实践，实现了复杂系统的需求驱动设计、仿真和合规性。从汽车到航空航天和医疗设备，MBD 确保端到端的需求生命周期覆盖，同时加快产品上市时间。
汽车软件（符合 ISO 26262 标准、AUTOSAR）
在汽车行业，MBD 对于设计安全关键型系统（例如高级驾驶辅助系统 (ADAS)、电动汽车控制器和信息娱乐平台）至关重要。其主要优势包括：
- 符合 ISO 26262 功能安全标准。
- 与 AUTOSAR 标准无缝集成。
- 通过 MIL、SIL 和 HIL 测试尽早发现设计缺陷。
- 增强分布式团队的需求可追溯性。
MBD 使汽车制造商能够加速软件交付、保持法规遵从性并减少代价高昂的召回。
航空航天和国防（DO-178C 认证）
在航空航天和国防领域，MBD 支持复杂的航空电子和飞行控制系统，其中安全性和精度至关重要：
- 促进航空电子应用的 DO-178C 软件认证。
- 将系统模型与需求管理工具相集成。
- 使用 ALM 和 MBSE 平台改善全球团队之间的协作。
- 通过模拟驱动的验证减少后期集成错误。
这种方法使航空航天工程师能够满足严格的认证标准，同时提高开发效率。
医疗设备（符合 IEC 62304 标准）
对于医疗器械软件，MBD 可确保患者安全和法规遵从性：
- 支持 IEC 62304 软件生命周期要求标准。
- 在实施之前能够对安全关键功能进行模拟和测试。
- 提供完整的需求可追溯性和版本控制。
- 与 Visure requirements ALM 等 AI 辅助需求工程平台集成。
MBD 帮助医疗器械公司降低风险、加快 FDA 和 CE 审批流程并维护高质量的软件系统。
工业自动化和嵌入式系统
在工业自动化和嵌入式系统中，MBD 简化了控制算法、机器人技术和物联网设备的开发：
- 提供用于实时模拟和预测性维护的数字孪生模型。
- 支持基于敏捷模型的开发，实现迭代部署。
- 确保跨多个系统的需求一致性、可追溯性和合规性。
- 支持硬件在环 (HIL) 测试，以便在生产前进行准确的验证。
这为制造业、能源业和运输业等各个行业带来了高效、可靠且可扩展的自动化解决方案。
基于模型的开发与基于模型的系统工程（MBSE）
对于旨在优化复杂项目中的需求工程、系统建模和合规性的组织来说，了解基于模型的开发 (MBD) 和基于模型的系统工程 (MBSE) 之间的区别至关重要。
澄清 MBD 与 MBSE
- 基于模型的开发 (MBD)： 主要侧重于软件和系统组件设计，强调仿真、测试（MIL、SIL、HIL）和需求协调，以缩短开发周期。MBD 广泛应用于汽车、航空航天、嵌入式系统和医疗设备。
- 基于模型的系统工程（MBSE）： 从软件扩展到系统级建模，涵盖硬件、软件和流程。MBSE 专注于架构、集成和验证，确保所有系统元素均符合要求和监管标准。
本质上，MBD 针对组件级实施，而 MBSE 解决整个系统生命周期，使组织能够管理复杂性并保持端到端的可追溯性。
MBSE 工具如何扩展 MBD 实践
MBSE 工具通过以下方式增强 MBD：
- 允许集成多个子系统的系统级建模。
- 支持跨硬件和软件领域的需求可追溯性和版本控制。
- 在组件和系统级别实现模拟驱动验证。
- 促进符合 ISO 26262、DO-178C 和 IEC 62304 等标准。
流行的 MBSE 工具包括 IBM Rhapsody、Siemens Polarion、PTC Integrity 和 Dassault Systèmes MBSE 解决方案，它们可与 MBD 工作流无缝集成。
Visure 等需求管理工具在连接两者中的作用
Visure 要求 ALM 在连接 MBD 和 MBSE 实践中发挥着关键作用：
- 提供人工智能辅助需求引出、规范和验证，确保模型符合系统级要求。
- 保持实时需求的可追溯性和完整的生命周期覆盖，弥合软件设计模型和系统架构模型之间的差距。
- 支持基于敏捷模型的开发，实现跨 MBD 和 MBSE 框架的迭代更新。
- 确保符合 ISO 26262、DO-178C、IEC 62304，使审计和监管审批更加高效。
通过将 MBD 和 MBSE 与强大的需求管理平台相集成，组织可以实现更高的质量、更快的开发周期以及复杂项目的完全合规性。
在组织中实施基于模型的开发
采用基于模型的开发 (MBD) 需要一种结构化的方法，以确保与现有工作流程、合规框架和组织目标成功集成。借助正确的需求工程实践、MBD 工具和投资回报率 (ROI) 策略，企业可以充分发挥仿真驱动工程的优势。
采用 MBD 的分步指南
- 明确定义需求
- 从需求引出、规范和验证开始，以避免歧义。
- 使用需求工程工具来捕捉功能、性能和安全需求。
- 与 V 模型和系统工程生命周期保持一致
- 将模型在环 (MIL)、软件在环 (SIL) 和硬件在环 (HIL) 测试等 MBD 活动映射到 V 模型以进行结构化验证和确认。
- 选择合适的工具
- 根据与需求管理平台、模拟功能和行业特定合规性的集成来评估 MBD 工具。
- 建立需求可追溯性
- 确保需求、模型、测试用例和合规性工件之间的端到端可追溯性。
- 投资培训和变革管理
- 对团队进行建模语言、安全标准和敏捷 MBD 实践方面的培训。
- 促进软件、硬件和质量保证团队之间的协作。
- 试点、扩展和整合
- 从试点项目开始验证工作流程。
- 逐步扩展到汽车、航空航天和医疗设备等安全关键领域。
选择正确的基于模型的开发工具
选择 MBD 工具时，请考虑以下事项：
- 与需求工程平台集成
- Visure requirements ALM 等工具可确保 AI 驱动的需求可追溯性、版本控制和合规性管理，将 MBD 与 MBSE 连接起来。
- 模拟和测试能力
- MATLAB Simulink、Ansys SCADE 和 IBM Rhapsody 等解决方案支持模型验证、自动代码生成和基于模拟的验证。
- 符合安全关键标准
- 选择简化遵守 ISO 26262（汽车）、DO-178C（航空航天）和 IEC 62304（医疗设备）的工具。
- 可扩展性和协作
- 支持云且敏捷友好的工具允许持续集成和跨团队协作。
MBD 采用的投资回报率 (ROI) 计算
组织可以通过评估以下内容来衡量 MBD 的投资回报率 (ROI)：
- 降低开发成本
- 早期模拟可以在物理原型制作之前发现缺陷，从而降低返工成本。
- 缩短上市时间
- 更快的验证周期和自动代码生成加速了交付。
- 降低合规成本
- 内置的可追溯性和自动化文档减少了审计准备时间。
- 质量和安全改进
- 端到端覆盖可确保更少的后期缺陷和更高的系统可靠性。
例如，通过 MBD 工作流实施 Visure requirements ALM 的公司通过 AI 辅助需求工程、自动可追溯性和无缝合规报告报告了显著的投资回报率。
基于模型的开发的未来
在人工智能、预测分析、数字孪生和可持续发展目标的推动下，基于模型的开发 (MBD) 的未来正在快速演变。随着各行各业面临日益增长的复杂性、安全关键标准以及更快的上市时间压力，基于人工智能的 MBD 解决方案将重新定义组织设计、验证和确认系统的方式。
人工智能驱动的基于模型的开发
人工智能正在改变需求工程和 MBD 生命周期：
- 人工智能驱动的需求工程：Visure requirements ALM 等平台利用人工智能助手来提高需求质量、自动化验证并增强可追溯性。
- 智能代码生成：AI 算法加速模型到代码的自动化，减少人工错误和开发成本。
- 自动化测试：AI 通过预测易出现缺陷的区域并提出优化建议，支持模型在环 (MIL)、软件在环 (SIL) 和硬件在环 (HIL) 测试。
预测分析在 MBD 中的作用
预测分析使组织能够预测风险并优化整个 MBD 生命周期的性能：
- 缺陷预测：分析历史测试数据来预测最有可能发生故障的地方。
- 性能优化：识别模型中的低效率并提出改进建议。
- 需求覆盖率预测：通过预测可追溯性和合规性方面的差距来确保完整的需求生命周期覆盖。
数字孪生集成和基于仿真的系统工程（SBSE）
数字孪生和 MBD 的融合增强了实时模拟和生命周期管理：
- 数字孪生镜像物理系统，实现预测性维护、优化和真实场景测试。
- 基于模拟的系统工程 (SBSE) 结合了 MBSE 和 MBD，确保需求、模型和模拟在开发阶段保持同步。
- 这种集成使汽车（ISO 26262）、航空航天（DO-178C）和医疗设备（IEC 62304）等行业能够实现实时可追溯性和合规性保证。
向可持续和绿色工程实践的演变
可持续性正在成为工程和产品开发的优先事项：
- 节能模拟模型：减少系统设计周期的碳足迹。
- 材料和资源优化：MBD 驱动的模拟有助于选择环保设计。
- 绿色生命周期工程：将 MBD 与数字孪生相结合支持生命周期可持续性评估。
通过将可持续性融入 MBD，组织不仅遵守环境法规，而且还建立面向未来、具有环保意识的工程实践。
结语
基于模型的开发 (MBD) 已成为现代工程的基石，它使组织能够改进汽车、航空航天、医疗设备和工业自动化等安全关键行业的需求定义、可追溯性、仿真和验证。通过与 V 模型保持一致并支持 MIL、SIL 和 HIL 测试等流程，MBD 可确保更高的质量、更低的风险和更快的创新周期。
尽管工具复杂性、培训成本和需求版本控制等挑战依然存在，但采用需求工程、可追溯性、合规性和敏捷工作流程方面的最佳实践，有助于组织最大限度地发挥 MBD 的价值。人工智能驱动的 MBD、预测分析、数字孪生集成和可持续工程实践的兴起将进一步加速其应用，弥合基于模型的开发与基于模型的系统工程 (MBSE) 之间的差距。
为了实现端到端需求生命周期管理和 AI 驱动的 MBD 效率，组织需要一个可靠的平台。VisureRequirements ALM 提供强大的需求工程、可追溯性、合规性和 AI 辅助，是寻求成功实施基于模型的开发和 MBSE 实践的公司的理想选择。
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