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《MBSE与装备总体设计工程实践》课程第三讲(下)

用了一节课的时间,回顾了上次课的内容。主要是围绕MBSE究竟是什么?(What,本体论)究竟为什么?(Why,认识论)应该怎么做?(How,方法论)这三个问题进行了论述。有以下几个观点值得一述:

1、从DoDAF1.0的系统、技术、运用三个维度来分析复杂产品开发

复杂产品开发是多学科、多目标、多约束的复杂系统优化问题。而工程哲学是站在跨学科的层面,研究复杂工程活动的本体论、方法论和认识论,研究共性和普适性的学问。因此,值得总体工程师认真体会和掌握

比如,上图中,“放到手里的两概竹棍才是餐具”,餐具是普适性术语,而筷子则是餐具的一个特解。

要从对象系统(工程活动七个系统中的S2)工程哲学(普遍性知识,如MBSE)传统专业技术领域(如车辆构造、理论、设计)三个视点看工程活动,也就是DoDAF1.0的系统、技术、运用三个维度来看问题,亦即美军全球信息栅格(GRID)的源模型(Reference model)。

系统、技术、运用这三个视点,也对应于哲学的本体论(系统维度)、方法论(技术维度)和认识论(运用维度,实践出真知)。

《sysML精粹》中讲mbse的三大支柱是建模方法,建模语言和建模工具,这三个都属于划入系统工程的认识论。我们可以通过这三大支柱来识别系统的内部要素。

2、研究生要学会自己干活;按《华盛顿协议》的认证要求,本科生毕业5年之内要把大学四年学到的知识消化掉。

研究生毕业以后,要能够发现问题、解决问题,找到面临的一些难点,然后通过自己去找寻知识,找寻方法,然后去解决问题。就是说要学会自己干活,要能够独当一面,能够发现问题,并通过自学相关知识而解决问题。

遇到新的技术概念,可以先百度一下扫盲,然后“文心一言”一下解惑,然后再到电子书店搞本专业书(有的电子书店的好多专业书VIP用户免费读),个把小时大体能弄明白概念术语的梗概。如果有必要深入研究,建议买本纸书。读透一本书,还是要纸书。

至于本科生,毕业后的工作期间(或者研究生在读期间),要重温本科的相关课程,要通做课题消化吸收本科学到的专业知识。学而时习之,就像《射雕英雄转》中郭靖和西毒打架时掌握“九阴真经”的过程一样。

如果是跨专业读学位,课题技术领域所涉及的本科专业的技术知识,必须补课掌握。否则,基础不牢,终究会一事无成。而如果跨专业领域而能够学习通透,那么,如下图所示,创新能力会有跨跃式提升。


学科间跨度越大,对创新能力的提升越好。如果是跨大专业领域的情形,如果你能用工程哲学和方法论把两个系统、两个学科之间搭个桥,你就肯定会升化一个层次。

专业对口和专业不对口,实际上就是你的课题和本科所学的知识是否对应。甚至,本科是车辆专业,研究生搞无人车辆的环境感知,图像处理的本科知识也需要狂补。这时也存在着“跨学科”的情形,毕竟“车辆”专业只是搞的是系统,从事具体专项学科技术,也算是跨专业。

3、课程过半,需要反省:能否兑现开课的初衷,是否能够实现上课的期待?

MBSE,模型来自于建模,建模需要系统思维。

建模方法已经讲过DoDAF,也包括复杂适应系统(CAS)理论;第二讲介绍的SECI模型的知识挖掘,和将隐性知识显性化、将显性知识社会化、将社会知识本能化的知识工程,也可以视为一种对于复杂社会工程系统的建模方法。

视点思维和层次分解,以及这节课要讲的系统复杂度控制都是建模方法的理论支撑。这节课还会简单介绍一下sysML建模语言。

传统专业领域的计算模型,如汽车系统动力学模型,都随着汽车技术的发展,逐渐成为了“定式”,所以,完全可以说,传统的复杂产品系统专业技术领域,如汽车工程、船舶工程、飞行器工程等等,都是“基于模型的系统工程”,是MBSE的特解,这门课讲的是泛解,用来助力在掌握跨学科领域知识时高效通透,让“T字”模型的变形(见作为总体设计师的“T型”人才成长过程)更快更好。

4、建模是为了有效地积累“权威数据”,为实现目标而系统分析和决策

“不识数”意味着还未“启蒙”。装备立项论证,要先明确由数据定义的技术范畴。比如,作战协同的建制规模?多少台车?装备的吨位量级?火力打击的具体范围和效能?等等

教科书也一样。曾经读过几本前苏联的教科书,几乎可以当作设计手册来用。经验数据多的专业技术书籍,一定是本好书

上图的“数据-信息-知识-智慧-模型”(DIKWM)方法,底层是数据,顶层是模型,然后再循环迭代:模型是用来结构化数据,从而实现“积(MBSE)土(Data)成山,风雨兴焉”。做模型是为了让数据在组织的框架内能够积累传承

5、要感悟英文术语的“双关、三关性”,理解“操作数”这个概念,学好《系统架构》这本书

function这个词,有函数、公式的意思,也有关联关系的意思,还有个外在功能的意思。英文单词是多义词,可以把所有的含义放在一起解读。所以,英文单词不一定只有双关,还可以是三关。

操作数可以是个工况,也可以是对象系统的消耗物品。对于离心水泵而言,“操作数”是内部的低压流、渗出的水等等。

《系统架构》这本书的内容结构和总体设计师(架构师)工作要素间的关系如下表所示,可以作为指导阅读本书的一个导读(课件:《系统架构:复杂系统的设计与开发》领读)。

6、日光底下并无新事——历史可以告诉未来,但无法告诉现在该怎么干搞科技,终究还是要靠人,人的智慧,就象汽车工程知识无法包打汽车设计的天下一样,MBSE也无法包打系统工程的天下。知识的意义,只是在于提升专家的能力。

圣经上说,日光之下并无新事。换个角度来解读,历史可以告诉过去,可以告诉未来,但不可能帮助历史人物在决策时能做出正确决断。

计无定规,兵无常势MBSE属于知识工程,是方法、工具。对于复杂产品系统而言,最终还是事在人为。

7、真正的底层逻辑和规律是经得起历史的考验的。第一讲讲过的这个建模过程提出来有50年了,值得体会。

讲科学,创概念,钻技术,做工程。

科技热潮是起伏不定的。判断是否有跨越性的发展,一定要识别是否有机理性突破,也就是科学层面的突破。其次,再看看在技术层面有没有突破。技术层面一定是渐进的是可预测的,比如“摩尔定律”。

本世纪以来,曾经热火朝天的几个技术,都是昙花一现:纳米、3D、超导......

人工智能呢?20世纪80年代前后,曾经有过人工智能的一次热潮。这次是阿尔法go带动起来,图像处理跟上了。不过也可以反省一下,除了卷积神经网络(CNN),还有什么可圈可点的算法?

8、可以将sysML语言视为工程技术领域思维导图的一套画法

有一定阅读量的人都知道思维导图。或可说,sysML语言是一种复杂工程活动系统分析的导图画法。

以下这两节课的内容,PPT的内容还算全,不再费时间改写课堂录音了。

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