创新引领未来：SysML模型下的产品线设计

产品线工程（PLE）是一种产品设计与开发方法，推出这一方法的目的是高效进行一系列同类产品的设计与开发。整个产品家族被称为产品线，而该家族中的某一型号产品则被称为产品变种(Product Variant)。

在传统的开发模式中，开发这样一个家族的通常方法是开发一个产品，然后复制和修改所有后续产品的设计文档（所谓的克隆和个性结合方法）。但这种方法充满了问题：“很难对所有产品进行全面一致性的更改。此外，可追溯性受到极大损害，很难进行影响分析。”

相比之下，PLE方法规定用户设计包含产品整个变异频谱的常见设计，此设计称为系统的超集设计（又名150%型号）。

• 首先，超集设计中会描述可用的功能选项（通常在单独的文档/工具中，而不是系统设计文档中），并且在功能选择和设计中的特定点之间建立连接，这些点需要根据功能选择而变化（这些点称为变异点）；
• 其次，做出特定的功能选择来定义家族中的特定产品；
• 最后，通过获取家族的设计文档并根据该产品的功能选择缩小范围，得到特定产品（又名100%型号）的设计规格或文档。

传统的PLE过分依赖专业的PLE工具来执行，对各种资产进行操作，以生成产品的一致设计文档，这通常要求PLE工具与用于设计系统的工具系列中的所有工具集成。

本文将使用汽车示例描述基于模型的产品线工程、创建产品线的过程、150%模型、变体建模和实例变体配置。最后，本文将介绍使用基于SysML模型的产品线设计这种方法适用于复杂通用产品领域的优势。

产品家族概念的产生发展与产品数字化发竞争策略的发展过程息息相关。随着科技的发展，通过产品家族策略来赢得市场竞争优势的产品类别有很多，比如手机、家用电器、汽车、无人机、商用航天、民用飞机、网络电商等，其中汽车和手机由于具有用户市场庞大、基本共性功能相似以及用户偏好易识别归类等共同特点，导致他们都倾向于实行产品家族策略。

下面以某厂SUV汽车产品策略为例，简单介绍一下产品变体管理的场景。

假设某车企按市场要求计划同时发展多款SUV车型以满足不同消费群体：首先从发动机来看，需要分别具备V8发动机、V10发动机等多种发动机，同时变速器需要配备无极变速器、双离合变速器和自动变速器；从车身及悬挂系统来看，需要支持普通独立悬挂、空气独立悬挂及电磁独立悬挂系统；从内饰来看，需要支持空调系统、加热座椅、加热方向盘、自动驾驶系统、自动泊车系统等。根据市场用户的不同需求将此SUV车型分为：豪华、高配、标配三种不同的车型。

Windows10系统；

CATIA Magic Systems of Systems Architect 2022x Refresh2；

通过基于SysML模型的GMC SUV汽车产品线工程设计案例，验证了传统产品线工程（PLE）设计方法与基于模型的系统工程（MBSE）的有效结合，对于企业复杂装备及家族化产品设计有如下价值提升：

• 通过采用了以价值为导向的家族产品正向设计方法，有效连接了市场需求和产品业务分析、架构、设计及工程，确保了可变点对产品设计的影响，并保证了产品设计的高度一致。

• 在需求和解决方案架构模型中将这种价值分析设计形式化，不仅可以确保对产品内容和利用率的深入理解，还可以通过形式化建模的方式将每个选项及替代方案的范围和影响模型化，加强了可变性定义。

• 架构分析简化了一些可变性源，有助于定义和减少变体之间的依赖关系，确保了变点和产品结构之间的高度关联和复用。