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| 編輯推薦： |
1、本书结合著者团队承担的国家重大科技项目和研究成果，凝聚了著者团队十多年的研究经验，深度挖掘了当前MBSE实践过程中的科学、技术问题。
2、本书具有前沿创新、理论深刻、体系全面、案例众多的特点，也具有围绕国家战略需求的特点和鲜明的北航复杂系统建模科研特色。
3、本书从MBSE当前的实践困境和破局方法入手，阐述X语言的基本设计理念、基础语法、方法论和软件架构，涵盖了MBSE的三大支柱：语言、方法论和软件，并针对性的给出了应用案例。
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| 內容簡介： |
基于模型的系统工程（MBSE）是支持复杂产品设计、分析、论证等全生命周期活动的一类系统工程方法。MBSE的有效实施离不开建模与仿真技术的支持。X语言及相关技术体系旨在实现MBSE与仿真在建模语言层面的融合，从根本上解决MBSE中系统建模与仿真分离的问题，从而更高效地支持复杂产品的创新设计。
本书介绍了MBSE现状以及面临的挑战、X语言的相关基础理论、X语言的理论架构以及描述规范、基于X语言的MBSE方法论X-SEM、面向X语言的建模仿真平台XLab、基于X语言的体系建模方法以及X语言在不同领域的应用案例。
本书适合航空、航天、船舶、兵器、汽车等领域从事复杂产品系统设计的工程技术人员、管理人员学习参考，也适合高等院校、科研院所的系统工程、体系工程、机电设计等专业的师生作为教材和参考书使用。
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| 目錄：
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第1章基于模型的系统工程及其面临的挑战 1
1.1系统工程与正向设计 1
1.1.1系统工程的发展历程 1
1.1.2系统工程在中国的应用和发展 4
1.1.3关于正向设计 5
1.2从传统系统工程到基于模型的系统工程 6
1.2.1传统系统工程的不足 6
1.2.2基于模型的系统工程（MBSE） 7
1.3基于建模仿真的系统工程 9
1.3.1当前MBSE困局 9
1.3.2基于建模仿真的系统工程（MSBSE）与X语言 14
1.4本章小结 16
参考文献 16
第2章X语言相关基础理论 19
2.1混合系统 20
2.1.1连续离散混合系统 20
2.1.2智能系统 22
2.2混合系统建模相关理论方法 23
2.2.1离散系统建模理论 23
2.2.2多物理域连续系统建模理论 25
2.2.3智能体建模规范 27
2.3连续离散混合系统建模规范XDEVS 30
2.3.1XDEVS中的模型定义 30
2.3.2XDEVS中的状态定义 31
2.4基于XDEVS的连续离散混合系统建模方法 32
2.4.1连续输入/输出端口定义 32
2.4.2连续行为为主的混合系统建模 32
2.4.3离散行为为主的混合系统建模 35
2.4.4连续行为和离散行为交互的混合系统建模 36
2.5智能体建模方法 37
2.5.1智能体建模架构BDI-DEVS 37
2.5.2多智能体离散事件仿真框架 38
2.5.3案例 40
2.6基于SES-X的系统模型管理方法 41
2.6.1SES MB 框架 41
2.6.2SES-X 42
2.7本章小结 46
参考文献 46
第3章X语言架构及描述规范 49
3.1X语言架构 49
3.2X语言基本要素 52
3.2.1需求分析 52
3.2.2功能分析 58
3.2.3系统逻辑和物理架构设计 61
3.2.4模型管理 86
3.3X语言的特点和优势 89
3.4本章小结 90
参考文献 91
第4章基于X语言的MBSE/MSBSE方法论X-SEM 93
4.1MBSE方法论概述 93
4.2X-SEM概述 94
4.3X-SEM设计流程 96
4.3.1问题域 99
4.3.2解决方案域 100
4.3.3验证域 102
4.3.4优化域 103
4.4本章小结 104
参考文献 105
第5章面向X语言的一体化建模仿真软件XLab 107
5.1XLab系统架构 107
5.2XLab核心功能及技术实现 108
5.2.1XLab建模与管理服务 108
5.2.2模型编译、仿真调用以及可视化 112
5.2.3XLab仿真服务 114
5.3本章小结 129
参考文献 130
第6章基于X语言的体系建模 131
6.1基于X语言的多视图体系分析 131
6.1.1体系的概念及特点 131
6.1.2X语言对于多视图体系的支持性分析 133
6.1.3基于X语言开展体系建模的优势 136
6.2基于X语言的多视图体系建模方法 136
6.2.1作战视图建模方法 136
6.2.2系统视图建模方法 138
6.2.3能力视图建模方法 140
6.2.4服务视图建模方法 142
6.3案例 143
6.4本章小结 150
参考文献 151
第7章X语言应用案例 152
7.1案例一电动汽车系统设计 152
7.1.1背景概述 152
7.1.2基于X语言的建模与仿真 153
7.2案例二导弹电气系统设计 161
7.2.1背景概述 161
7.2.2基于X语言的建模与仿真 162
7.3案例三民航飞机起飞模型 167
7.3.1背景概述 167
7.3.2基于X语言的建模与仿真 168
7.4案例四交通系统模型 174
7.4.1背景概述 174
7.4.2基于X语言的建模与仿真 175
7.5本章小结 180
参考文献 181
第8章展望——MBSE 2.0 182
8.1设计、仿真、优化的深度融合 182
8.2MBSE向产品全生命周期的中期和后期延伸 183
8.3人工智能与MBSE的结合 184
参考文献 186
附录X语言巴克斯范式 188
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| 內容試閱：
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自己动手开发一种语言是一件很冒险的事。促使我们走出这一步，主要出于两方面的考虑。
一方面是技术上的考虑。复杂产品的正向设计能力一直是困扰我国制造业创新发展的瓶颈。基于模型的系统工程（MBSE）方法为正向设计指出了一条充满希望的道路。虽然明确了方向，但道路却并不平坦。出于技术传统的惯性，我们多年来一直沿用由国外学术组织和外国软件厂商主导的MBSE技术路线。但由于历史原因，该技术路线具有先天的不足，即现有的支持MBSE的主流建模语言（如SysML）无法独立完成系统设计所需要的建模和仿真验证的全过程，必须借用不同的语言或工具才能完成，导致系统设计与仿真验证相互脱节，从而在应用中难以落地，也导致MBSE的价值难以完全实现。国内外学术界也大多采用修修补补的权宜之计，始终无法彻底解决这一问题。关于这一点，在第1章里还会有更详细的说明，这里不再赘述。
另一方面是技术之外的考虑。在对自主可控的需求越来越强烈的背景下，开展自主创新设计也需要一套完全自主可控的MBSE方法技术体系。在MBSE技术体系中，语言是最基础的。我们常年来有一种认知误区，对语言这种东西，总以为别人搞出来，大家都可以用，不需要我们自己去做。但作为MBSE三大支柱（语言、方法和软件），语言是根，方法和软件对语言有强烈的依赖，如果只在方法和软件层面做工作，我们将永远处于跟随的被动状态。事实上语言并不是一成不变的，特别是面向产品研发的系统工程的建模语言，需要随着产品的形态和产品研发的模式不断调整升级，这种主动权若不在自己手里，只能等着别人升级之后才能跟进，而且这些升级也未必符合我国企业产品研发的特点和需求。
抛开常规的技术路线另辟蹊径有着很高的风险，好在得到国家重点研发项目专家的支持和包容，使我们在压力和动力并存的境况下最终迈出这一步。
X语言开发团队以一群年轻的研究生为主，他们思维活跃、敢于创新，尽管正值“新冠疫情”期间，许多研讨不得不在线上开展，但并没有影响研究工作的质量。经过几年的钻研和磨练，他们中的骨干已经从初出茅庐的学生成长为相关领域的翘楚。另外，线上的工作方式也带来了意外的方便，几乎可以毫无障碍地邀请身处任何地方的专家随时参与咨询和讨论，使得开发过程中可以吸纳更多的意见和建议。在X语言的研发过程中，吉林大学的张雪松、北京信息科技大学的赵淳、北京华如科技股份有限公司的陈敏杰等专家参与了大部分的线上讨论并提出许多建设性意见和建议，航天科工集团施国强、林廷宇和航天科技集团铁鸣等专家在应用需求方面提供了许多宝贵的经验，在此一并表示感谢！
本书对团队近年来在X语言方面的工作进行了系统的整理。主要内容包括以下部分：
第1章重点介绍本书涉及的几个重要概念，即系统工程（SE）、基于模型的系统工程（MBSE）、基于建模仿真的系统工程（MSBSE），以及它们之间的演化关系，并由此给出了研发X语言的主要动机和目标。
第2章介绍X语言设计所依托的主要理论基础，包括连续离散混合系统建模规范XDEVS、智能体建模规范BDI-DEVS，以及面向X语言建模仿真全过程的模型管理方法SES-X。
第3章详细介绍X语言的总体架构、组成要素和语法规范，包括X语言的8个类、8种图和对应的文本，以及它们之间的对应关系。
第4章介绍基于X语言的MBSE/MSBSE方法论X-SEM，为基于X语言开展一体化系统建模与仿真实践提供系统的指导。
第5章介绍X语言建模仿真软件XLab，包括X语言图文建模与转换、模型检测与管理，编译器、仿真引擎、模型库和算法库等功能模块。
第6章介绍如何基于X语言开展面向DoDAF框架的体系建模和仿真，以战场救援体系为例展示了体系建模、评估和验证的过程。
第7章介绍基于X语言实现的一些典型案例，展示利用X语言、X-SEM和XLab开展一体化系统建模和仿真的过程。
第8章结合近年的探索和业界的动向，对MBSE未来的几个发展方向进行了展望。
团队的部分成员参加了相关章节的编写工作，他们是：谢堃钰（第2章、第3章、第5章、第7章）、古鹏飞（第3章、第4章、第5章、第7章）、陈真（第4章、第8章）、孙韵晴（第6章）、章宇腾（第7章）、郭俑鑫（第5章）。另外，赖李媛君、任磊、叶飞、王昆玉、陶怡然、吴卓屹、王霄汉、冯硕、曾钰钦和胡江川也直接或者间接地参与了本书内容的编写。
著者 张霖
2025年10月
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