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系统模型可用于多种用途。 本主题重点介绍了其中的一些目的，并在基于模型的系统工程 (MBSE) 的背景下提供了有效模型的指标。
模型的目的
模型是可以帮助定义、分析和交流一组概念的表示。 系统模型专门开发用于支持系统的分析、规范、 设计、 验证和 确认 ，以及传达某些信息。 建模的首要原则之一是明确定义模型的目的。 模型可以在整个系统生命周期 中服务的一些目的是：
- 表征现有系统： 许多现有系统的文档记录很差，对系统进行建模可以提供一种简洁的方法来捕获现有系统设计。 然后，此信息可用于促进系统维护或评估系统以改进系统。 这类似于在 将其升级到新标准以抵御地震之前，创建一个 带有电气、管道和结构覆盖层的旧建筑物的建筑模型。
- 任务 和系统概念 制定和评估： 模型可以在系统生命周期的早期应用，以综合和评估替代任务和系统概念。 这包括清楚明确地定义系统的使命和 预期为其受益者带来 的价值。 模型可用于通过对替代系统设计进行建模并评估关键系统参数（如重量、速度、准确性、可靠性和 成本）对整体价值衡量标准的影响来探索交易空间。 除了限制系统设计参数外，模型还可用于验证系统要求是否满足在进行后续生命周期活动（例如综合详细的系统设计）之前，利益相关者的需求。
- 系统设计综合和需求流程化： 模型可用于支持架构系统解决方案，以及将任务和系统需求流程化到系统组件。 可能需要不同的模型来解决系统设计的不同方面并响应广泛的系统要求。 这可能包括指定功能、接口 、性能和物理要求的模型，以及其他 非功能性要求，如可靠性、维护性 、安全性和 安全性 。
- 支持系统集成和验证： 模型可用于支持将硬件和软件组件集成到系统中，以及支持验证系统是否满足其要求。 这通常涉及将较低级别的硬件和软件设计模型与验证系统要求是否得到满足的系统级设计模型相集成。系统集成和验证还可能包括用实际的硬件和软件产品 替换选定的硬件和设计模型， 以逐步验证系统要求是否得到满足。 这被称为 硬件在环测试和软件在环测试. 模型还可用于定义测试用例（词汇表）和测试程序的其他方面， 以帮助测试计划和执行。
- 培训支持： 模型可用于模拟系统的各个方面，以帮助培训用户与系统进行交互。 用户可能是操作员、维护者或其他利益相关者。 模型可以作为开发 具有不同保真度的系统模拟器的基础，以表示不同使用场景中的用户交互。
- 知识获取和系统设计演化： 模型可以提供一种有效的方法来获取有关系统的知识并将其作为组织知识的一部分保留。 这些可以重用和演进的知识为支持系统演进提供了基础，例如面对新兴的相关技术、新应用和新 客户时不断变化的系统需求。 模型还可以捕获产品系列。
有效模型的指标
当建模做得好时，模型的目的是明确的和明确的。 可以根据模型支持这些目的的有效性来评估模型的价值。 本节的其余部分以及模型类型、 系统建模概念和建模标准等主题描述了有效模型的指标（Friedenthal、Moore 和 Steiner 2012）。
型号范围
该模型的 范围必须能够满足其预期目的。 特别是，所选的模型类型和相关的建模语言必须支持要满足的特定需求。 例如，假设构建模型以支持飞机的开发。 系统架构模型可以描述飞机部件之间的互连，轨迹分析模型可以分析飞机轨迹，故障树分析模型可以评估飞机故障的潜在原因。
对于每种类型的模型，应确定适当的广度、深度和保真度，以解决模型的预期目的。 模型广度反映了系统需求覆盖范围，即模型必须满足功能、接口、性能和物理需求以及其他非功能性需求（如可靠性、可维护性和安全性）的程度。 对于飞机功能模型，可能需要模型宽度来解决启动、起飞、飞行、着陆、断电和维护飞机环境的部分或全部功能要求。
模型的深度表示从系统上下文到系统 组件的系统分解覆盖范围。 以飞机为例，模型的范围可能要求它定义系统环境，范围从飞机、控制塔和物理环境，到导航子系统及其组件，例如惯性测量单元； 或许还包括惯性测量单元的低级部分。
模型的保真度表示模型必须为模型的任何给定部分表示的详细程度。 例如，指定系统接口的模型可能相当抽象，只表示逻辑信息内容，例如飞机状态数据； 或者它可能更详细，以支持更高保真度的信息，例如根据比特、字节和信号特征对消息进行编码。 保真度也可以指计算模型的精度，例如模拟所需的时间步长。
模型质量指标
模型的 质量不应与模型所代表的设计质量相混淆。 例如，一个人可能有一个高质量的、计算机辅助的椅子设计模型，该模型准确地代表了椅子的设计，但设计本身可能存在缺陷，以至于当一个人坐在椅子上时，它就会分崩离析。 高质量的模型应提供足以帮助设计团队评估设计质量和发现设计问题的表示。
模型质量通常根据模型对建模指南的遵守情况以及模型满足其预期目的的程度来评估。 建模指南的典型示例包括命名约定、应用适当的模型注释、正确使用建模构造以及应用模型重用注意事项。 对于不同类型的模型，具体的指导方针是不同的。 例如，使用计算机辅助设计工具开发几何模型的指南可能包括定义坐标系、尺寸标注和公差的约定。
基于模型的指标
模型可以提供大量信息，这些信息可用于技术和管理指标，以评估建模工作，在某些情况下，还可用于评估整个系统工程(SE) 工作。 不同类型的模型提供不同类型的信息。 通常，模型提供的信息使人们能够：
- 评估进展；
- 估算工作量和成本；
- 评估技术质量和 风险；
- 评估模型质量。
模型可以捕获类似于传统的基于文档的系统工程方法中捕获的度量，但考虑到模型与文档相比更准确的性质，可能具有更高的精度。集成系统和产品开发的度量指南（Wilbur 2005） 中描述了传统的系统工程度量。
可以根据模型工作相对于模型定义范围的完整性来评估模型的进度。 模型也可用于根据设计满足要求或通过测试验证的程度来评估进度。 当增加生产力指标时，该模型可用于估计执行所需系统工程工作以交付系统的成本。
模型可用于识别关键系统参数并根据这些参数中的任何不确定性评估技术风险。 这些模型还可用于提供与其目的相关的附加指标。 例如，当模型的目的是支持任务和系统概念的制定和评估时，一个关键指标可能是在指定时间段内探索的替代概念的数量。 | 
