基于模型的系统工程作为数字孪生的基础使能器：一项深入的系统性综述

《IEEE Open Journal of Systems Engineering》：Model-Based Systems Engineering as a Foundational Enabler of Digital Twin: An In-Depth Systematic Review

　　

摘要：

数字工程（DE）通过在系统全生命周期内推进以模型为中心、数据驱动的方法论，正在变革系统工程实践。这一转变的核心是基于模型的系统工程（MBSE），它提供了整合各类特定领域工具和平台所需的结构严谨性和语义保真度，强制实施可追溯性，并构建权威的数字工件。随着数字工程倡议的扩展，数字孪生（DTw）技术应运而生，作为物理系统的动态同步表示，能够实现持续验证、预测分析和知情决策。本系统性文献综述探讨了基于模型的系统工程（MBSE）在数字工程（DE）和数字孪生（DTw）生态系统中作为基础使能者的演变角色。该综述基于精选的 88 篇同行评审出版物、标准和案例研究语料库，并辅以其他相关文献的补充见解，综合了最先进的框架、使能技术、应用模式和集成挑战，以提供全面且有益的分析。它突出了基于模型的系统工程如何促进数字孪生的架构、行为建模和生命周期同步，将其效用从概念设计扩展到运营领域。分析涵盖航空航天、国防、先进制造和能源等多个部门，揭示了运行时验证、语义对齐和数字可追溯性方面的日益成熟。尽管取得了这些进展，重大挑战依然存在。这些挑战包括工具链碎片化、语义不一致、网络安全和韧性考量的集成有限，以及自动化基于模型的系统工程到数字孪生流水线的困难。该综述确定了通过增强的建模方法、改进的互操作性和与新兴数字技术的深度集成来推进基于模型的系统工程的广泛机遇。这些发现强调了基于模型的系统工程作为...的重要性

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