讨论了基于模型的系统工程和基于模型的设计的重要性，分析了其建模的差别。分析表明，设计必须在确定的、无歧义的基础上进行，虽然这个结果只能反复迭代得到，否则设计将无法实施。与系统工程建模允许采用某些自然语言相比，设计建模必须严格使用建模语言表达设计的结果。考虑到设计本质上是一个知识流动、集成、竞争和进化的过程，又必须同时满足物质需求、精神需求和社会需求，提出了一组关于设计功能知识分类和表达的建议：用传递函数表达功能单元在量值方面的知识，用由方块、输入向量、输出向量、控制向量和运算符构成的方块图表达功能单元之间的关系。传递函数由功能单元的输入和输出导出。当设计知识在分布式资源环境中由细分和专业化的设计知识服务提供时，确定的、无歧义的行为知识和结构知识表达也往往需要。因此，如何将上述关于功能知识表达的建议与任何系统工程建模语言的任何部分结合起来，确定地、无歧义地表达设计中功能单元或者系统的行为知识和结构知识，将是很有意义的研究。

综述了基于模型体系工程的研究进展及应用情况，分析了其未来发展需求。从体系架构建模和体系工程流程建模两个方面，介绍了当前基于模型体系工程的研究、应用方面技术主流。以智能化无人作战为应用背景，提出了一个多集群智能体系工程研究框架，并在该框架下分析了基于模型体系工程的研究需求，从体系和集群两个层面提出了MBSE的研究设想和发展策略。

基于模型的系统工程（MBSE）已经在国内各行业得到重视并大力推进。通过分析MBSE的基础问题、探讨MBSE的实践范式，表明从MBSE的推进实践看，MBSE需要系统工程作为基础，而系统工程的基础是需求，系统工程应用依赖于流程，用好系统工程依托于SE能力体系，核心是系统思维。

分析了"基于模型的系统工程"的关键概念，剖析了当前传统系统工程方法面临的主要问题。分析表明，推动基于模型的系统工程发展的根本动力是成本驱动和发展驱动，促进基于模型系统工程实现的两个重要的实践方向是基于系统模型的新研发模式、智能知识管理与应用技术。

在阐述系统、模型、架构、模型架构等基本术语内涵基础上，论述了问题架构、设计活动架构与系统架构之间的关系。提出应以问题架构为基础，构建完整的模型系统和完善的模型架构，以此为系统设计提供有益的支持；实践中应充分重视对模型系统的开发，避免在模型使用方面丧失整体性。

随着基于模型的系统工程（MBSE）的概念在中国广泛普及，选择适当的领域和问题开展应用实践、探索可操作的实施路径成为当前工业部门推动其落地实施的关键问题。结合国内外MBSE的典型应用实例，总结了不同领域应用实践的问题和效果，剖析了中国实施MBSE面临的难点，并从目标设定、标准制定和实践队伍构成等方面提出了有关对策建议。

基于模型的系统工程（MBSE）要解决复杂系统工程的问题，需要通过信息、计算和软件来架设传统系统与各领域工程（嵌入式、安全、结构等）之间的桥梁。综合产品团队使MBSE的有效方式可以有效降低实践风险，同时MBSE工具链和集成开发环境的成熟度也是制约实践效果的重要影响因素。全面数字化趋势引领的第4次工业革命中，MBSE向数据主线/数字工程等演进的趋势日趋显著。面向未来，必须认识到MBSE和产品数据管理/产品生命周期管理集成，以及在数字工程和数字主线大背景下理解和再造MBSE的必要性。

通过阐述目前核工程设计面临的问题和困难以及核电工程的复杂性与安全性，探究了一种面向未来的设计模式和方法——基于模型的系统工程（MBSE）。调研了国外核电研发企业对MBSE的实践和应用情况。针对核电项目非能动安全系统进行了MBSE实施流程的案例试点，探索了MBSE方法在核电研发设计中的指导作用，进而摸索了核电工程研发设计模式的创新，为数字化转型提供了一种可行的解决方案。

分析了项目式教学的主要内容及其存在的问题，提出了基于模型的复杂机电系统创新设计方法，建立了基于项目过程模型和设计对象模型的复杂机电系统设计过程模型，并以摩擦磨损试验机创新设计为例对所提出的方法进行应用验证。

阐述了民机适航管理的重要内涵，分析了基于模型的系统工程方法论的应用对于民用航空产品适航管理带来的挑战，对基于模型的系统工程方法论应用于航空产品研发应关注的适航管理问题给出了管理建议。

民机型号设计任务中包含的适航要求往往种类多、数量大，如果在型号研制初期不能准确、完整地捕获相关适航要求，将会造成后期因不满足相关适航要求而导致设计方案的更改和设计过程的反复。提出了一种基于模型的民机适航要求自动捕获方法，包括建立设计任务模型以形成对不同型号设计特征的统一表达，建立适航条款约束模型以支持对适航要求的语义描述，在建模基础上分析两者之间的映射规则，并开发相应的检索算法，以根据当前设计任务中包含的型号设计特征自动捕获其适用的适航条款要求。根据理论方法进行相应的软件实现，并通过飞机燃油系统设计特征实例检索过程验证了方法的可行性。

提出一种基于模型系统工程（MBSE）的方法，将基于系统工程航空发动机系统的研发与基于模型的研发有效结合起来：采用系统思维方法对航空发动机需求、架构及验证进行形式化表达，并采用特定域建模方法与代码生成方法实现发动机验证模型的自动生成及验证。该方法通过元元模型对航空发动机的需求、架构及验证进行元模型建模，将用于描述航空发动机研发流程的特定域模型分为3个视图，并根据不同视图实现航空发动机研发过程的信息描述。通过开发代码生成器实现航空发动机验证模型自动生成的过程，实现航空发动机验证模型的自动验证和确认。以某型航空发动机为例，验证了所提方法的有效性。

基于模型的系统工程（MBSE）采用模型的表达方法描述系统的整个生命周期过程中需求、设计、分析、验证和确认等活动，以其无歧义、模块化、可重用、可追溯等优点迅速覆盖了航空航天、船舶等相关工程领域。总结了MBSE的方法论、建模语言和建模工具，并探索适合航空发动机功能建模的解决方案。

阐述了基于正向设计和增材制造的高端研发与先进制造整体解决方案的架构，分析了系统工程在这一整体解决方案中的框架骨干作用，从系统工程技术过程的逻辑维、组织能力建设的认知维和人工物理系统全生存期周期的系统维3个维度出发，阐述了实施基于模型的系统工程（MBSE）对提升正向研制能力的作用。

软件工程经历了从面向过程到面向对象的转变，实践证明了这种转变的成功。相对软件工程更为一般化的系统工程，也遇到了系统日益复杂的问题。基于模型的系统工程（MBSE）是对建模（活动）的形式化应用，以便支持系统要求、设计、分析、验证和确认等活动，这些活动从概念设计阶段开始，持续贯穿到设计开发及其后来的所有寿命周期阶段。MBSE采用从统一建模语言（UML）发展而来的系统建模语言（SysML）构建系统模型，其本质是面向对象的系统工程（OOSE），也将获得类似面向对象的软件工程（OOSWE）的优势，而且MBSE的工作流程，应以面向对象为指导原则来探索和实践。