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當今復雜系統(tǒng)的復雜度已經(jīng)呈現(xiàn)出爆炸式的增長，創(chuàng)新的重要性又毋庸置疑，日新月異的先進技術更是大幅增加了設計開發(fā)和工程的難度。同時，為了保持競爭力，企業(yè)又必須提供最佳設計來保持產(chǎn)品優(yōu)勢。這些，對于設計工程師而言，真的背負了太多的責任，既要使系統(tǒng)設計滿足需求，又要考慮技術、成本、材料等多方面約束，還要在有限的時間內(nèi)探尋到更好的設計，可當前設計探索方式已快達極限，設計過程卻愈加復雜。 設計不易，路在何方？企業(yè)和工程師迫切需要一種新的方法論。那么，智能化、自動化當家的今天，對于設計建模來說，建模過程本身是否也能實現(xiàn)自動化呢？幸運的是，創(chuàng)成式工程或創(chuàng)成式設計（Generative Engineering）提供了這種可能。創(chuàng)成式工程是一個自我創(chuàng)新的設計過程，能夠根據(jù)給定的設計意圖和約束條件，通過創(chuàng)成式設計來生成潛在的可行性設計方案，然后進行綜合對比，將篩選方案推送給設計者進行最優(yōu)決策。 所謂創(chuàng)成式設計，通俗的說就是，根據(jù)需求和約束條件，通過設計軟件中的算法和基于知識的推理方法自主生成模型，或者說是使用算法將需求轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品設計，是一種參數(shù)化的建模方式。在設計中，只需要提供參數(shù)，算法將自動進行調(diào)整，生成大量備選設計方案，而無需工程師的指導。設計工程師的任務主要轉(zhuǎn)為創(chuàng)建規(guī)則，生成模型的任務則是交由軟件自主完成，并且在設計規(guī)則中融入的資深的知識和經(jīng)驗能夠指導經(jīng)驗不足的工程師快速優(yōu)化設計，提高工程師的生產(chǎn)力。這種設計方法能夠助力設計工程師，用更少的時間，探索更多的方案可能性，與更多的利益相關方協(xié)同，平衡更多的需求，設計出更加復雜和更好性能的產(chǎn)品。  系統(tǒng)架構設計中的創(chuàng)成式工程 在MBSE正向設計過程中的系統(tǒng)架構設計，體現(xiàn)的是系統(tǒng)的核心價值，也是企業(yè)價值工程之所在。設計工程師在進行系統(tǒng)架構設計時，為了滿足各利益相關者的需求和系統(tǒng)頂層的功能，需要從系統(tǒng)的不同維度進行設計，而這一復雜系統(tǒng)的設計過程也是創(chuàng)新的過程。設計來自于想法，但不僅是想法，更是基于規(guī)劃，分析每一步的復雜實現(xiàn)，尤其是對架構進行細化定義和分解的過程中，更需要有效探索設計空間。換言之，在對系統(tǒng)的功能和架構進行建模之后，架構創(chuàng)成和優(yōu)化就成為了MBSE中很重要的環(huán)節(jié)。 創(chuàng)成式工程始于系統(tǒng)功能模型，代表的是需要實現(xiàn)的系統(tǒng)功能（但并不指定如何實現(xiàn)該功能）。然后，將系統(tǒng)定義和功能作為輸入，理清各目標功能間的相互關系，并以規(guī)則來描述。再基于規(guī)則，自動且快速地生成系統(tǒng)的邏輯和物理架構方案，并評估和比較多個架構方案進行優(yōu)化設計。在這一過程中，企業(yè)能夠通過創(chuàng)成，利用算法和基于知識的推理方法自動生成選項，盡早地進行創(chuàng)新解決方案的探索，并且協(xié)助向下選擇替代方案并驗證最佳概念和設計，也就是說創(chuàng)成式工程旨在支持從產(chǎn)品創(chuàng)意到最終產(chǎn)品的工作流程。 創(chuàng)成式工程對復雜系統(tǒng)工程架構設計的創(chuàng)新意義非凡，應用的領域也很廣。以阿波羅號使命任務架構設計為例，該應用使用西門子的Simcenter Studio工具，首先從使命任務角度出發(fā)，定義設計問題，再對系統(tǒng)模型進行定義和架構生成，然后將模型轉(zhuǎn)換為數(shù)學公式并求解，最后進行架構的評估，以及權衡研究，從而探索出將宇航員送入月球并帶回地球的最佳概念性解決方案。 掃描二維碼查看 《阿波羅號使命任務架構設計》案例   火星車2030的具體案例，也通過機器推理技術（Machine Reasoning）或其他技術進行綜合對比，進行了優(yōu)化設計，展示了創(chuàng)成式工程的基本過程。 |
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