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當(dāng)今復(fù)雜系統(tǒng)的復(fù)雜度已經(jīng)呈現(xiàn)出爆炸式的增長(zhǎng)，創(chuàng)新的重要性又毋庸置疑，日新月異的先進(jìn)技術(shù)更是大幅增加了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和工程的難度。同時(shí)，為了保持競(jìng)爭(zhēng)力，企業(yè)又必須提供最佳設(shè)計(jì)來(lái)保持產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。這些，對(duì)于設(shè)計(jì)工程師而言，真的背負(fù)了太多的責(zé)任，既要使系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足需求，又要考慮技術(shù)、成本、材料等多方面約束，還要在有限的時(shí)間內(nèi)探尋到更好的設(shè)計(jì)，可當(dāng)前設(shè)計(jì)探索方式已快達(dá)極限，設(shè)計(jì)過(guò)程卻愈加復(fù)雜。

設(shè)計(jì)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(dòng)化當(dāng)家的今天，對(duì)于設(shè)計(jì)建模來(lái)說(shuō)，建模過(guò)程本身是否也能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化呢？幸運(yùn)的是，創(chuàng)成式工程或創(chuàng)成式設(shè)計(jì)（Generative Engineering）提供了這種可能。創(chuàng)成式工程是一個(gè)自我創(chuàng)新的設(shè)計(jì)過(guò)程，能夠根據(jù)給定的設(shè)計(jì)意圖和約束條件，通過(guò)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)來(lái)生成潛在的可行性設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行綜合對(duì)比，將篩選方案推送給設(shè)計(jì)者進(jìn)行最優(yōu)決策。

所謂創(chuàng)成式設(shè)計(jì)，通俗的說(shuō)就是，根據(jù)需求和約束條件，通過(guò)設(shè)計(jì)軟件中的算法和基于知識(shí)的推理方法自主生成模型，或者說(shuō)是使用算法將需求轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品設(shè)計(jì)，是一種參數(shù)化的建模方式。在設(shè)計(jì)中，只需要提供參數(shù)，算法將自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，生成大量備選設(shè)計(jì)方案，而無(wú)需工程師的指導(dǎo)。設(shè)計(jì)工程師的任務(wù)主要轉(zhuǎn)為創(chuàng)建規(guī)則，生成模型的任務(wù)則是交由軟件自主完成，并且在設(shè)計(jì)規(guī)則中融入的資深的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蛑笇?dǎo)經(jīng)驗(yàn)不足的工程師快速優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高工程師的生產(chǎn)力。這種設(shè)計(jì)方法能夠助力設(shè)計(jì)工程師，用更少的時(shí)間，探索更多的方案可能性，與更多的利益相關(guān)方協(xié)同，平衡更多的需求，設(shè)計(jì)出更加復(fù)雜和更好性能的產(chǎn)品。

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)成式工程

在MBSE正向設(shè)計(jì)過(guò)程中的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，體現(xiàn)的是系統(tǒng)的核心價(jià)值，也是企業(yè)價(jià)值工程之所在。設(shè)計(jì)工程師在進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為了滿足各利益相關(guān)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(jìn)行設(shè)計(jì)，而這一復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程也是創(chuàng)新的過(guò)程。設(shè)計(jì)來(lái)自于想法，但不僅是想法，更是基于規(guī)劃，分析每一步的復(fù)雜實(shí)現(xiàn)，尤其是對(duì)架構(gòu)進(jìn)行細(xì)化定義和分解的過(guò)程中，更需要有效探索設(shè)計(jì)空間。換言之，在對(duì)系統(tǒng)的功能和架構(gòu)進(jìn)行建模之后，架構(gòu)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(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能（但并不指定如何實(shí)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(biāo)功能間的相互關(guān)系，并以規(guī)則來(lái)描述。再基于規(guī)則，自動(dòng)且快速地生成系統(tǒng)的邏輯和物理架構(gòu)方案，并評(píng)估和比較多個(gè)架構(gòu)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在這一過(guò)程中，企業(yè)能夠通過(guò)創(chuàng)成，利用算法和基于知識(shí)的推理方法自動(dòng)生成選項(xiàng)，盡早地進(jìn)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(yàn)證最佳概念和設(shè)計(jì)，也就是說(shuō)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(duì)復(fù)雜系統(tǒng)工程架構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新意義非凡，應(yīng)用的領(lǐng)域也很廣。以阿波羅號(hào)使命任務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)為例，該應(yīng)用使用西門子的Simcenter Studio工具，首先從使命任務(wù)角度出發(fā)，定義設(shè)計(jì)問(wèn)題，再對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行定義和架構(gòu)生成，然后將模型轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)公式并求解，最后進(jìn)行架構(gòu)的評(píng)估，以及權(quán)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。

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《阿波羅號(hào)使命任務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)》案例

火星車2030的具體案例，也通過(guò)機(jī)器推理技術(shù)（Machine Reasoning）或其他技術(shù)進(jìn)行綜合對(duì)比，進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，展示了創(chuàng)成式工程的基本過(guò)程。

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《火星車2030》案例