序

工业是立国之本、强国之基，在大数据和人工智能时代，工业更是促进技术创新、推动经济增长的关键力量。工业化是数字化与智能化的前提和基础。新型工业化是发展新质生产力的主阵地。坚持系统观念，加强全局性谋划和战略性布局，全面推进新型工业化，是一项创新驱动的系统性数字化工程。新时代新征程，新型工业化蹄疾步稳走向纵深，数字工程是核心，工业软件的深入应用是关键。

工业软件被誉为现代工业的“灵魂”，作为新型工业化的关键要素和重要着力点，在发展新质生产力中发挥着重要作用。它不仅是工业制造的“大脑和神经”，更是实施制造强国战略的核心技术支撑。当前一些关键工业软件正面临受制于人的困境，基于国家急迫需要和长远需求，我们必须在工业软件等关键核心技术领域全力攻坚，加快突破；加强工业软件基础研究和底层技术研发；创新“保险补偿+可替代清单”等制度；建立工业软件人才生态，加速工业软件自主创新和国产化进程。习近平总书记在中共中央政治局第三十四次集体学习时强调，要全面推进产业化、规模化应用，重点突破关键软件，推动软件产业做大做强，提升关键软件技术创新和供给能力。工业软件是软件定义的数字工业，是关键软件的重要组成部分，随着工业互联网、大数据、人工智能等新一代信息通信技术的发展，正迎来快速发展的窗口期。

在新型工业化进程中，数字工程是核心。美国国防部系统工程研究中心最早提出数字工程，即使用先进的建模、仿真和数据分析技术，在复杂系统的整个生命周期进行优化。美国国防部大力推行数字工程，旨在将以往线性、以文档为中心的流程转变为动态、以数字模型为中心的数字工程生态系统，完成以模型为中心的范式转移。据此，数字工程在数字化中被泛化为基于模型的系统工程。

基于模型的系统工程是一种基于模型的方法，利用计算机模型表示系统需求、结构、行为、功能、物理特性，专注于航空航天、国防工程、汽车工程、电气与电子工程、制造工程、机器人工程、医疗器械等复杂系统的开发，并使用计算机模型进行设计和分析。

基于模型的系统工程是钱学森系统工程思想在数字化时代下的发展。系统工程坚持整体思维、大局思维、宏观思维，坚持统筹意识、协同理念。其精髓是顶层设计、科学管理、自主创新、通融协作、综合集成。系统工程的六大要素是人、物资、设备、财、任务和信息。这六大要素揭示了系统工程的基本结构都存在经济规律和技术条件两大制约。这些系统工程的思想与理论，有助于深入学习与实践基于模型的系统工程。

基于模型的系统工程是本书的重点内容，主要包括基于模型的系统工程的方法论与数据互操作性规范、系统建模语言、建模工具开发技术、行为仿真技术、规则定义及自动语法校验，以及国产软件的实践案例等。以上内容安排在工业软件、数字工程这两章内容后，以便读者可站在工业软件与数字工程的角度深入理解基于模型的系统工程。

本书作者通过政产学研合作系统工程，从事基于模型的系统工程领域的研发工作，熟悉工业软件、数字工程和基于模型的系统工程技术。书中不少技术、思想和观点都来源于作者长期的研究、实践和思考。

本书可作为软件工程、计算机科学相关专业，以及对工业软件、数字工程、基于模型的系统工程感兴趣的高年级本科生和研究生的参考教材，也可供工业软件、数字工程与基于模型的系统工程领域的研究人员和工程技术人员参考。

是为序。

尼玛扎西
中国工程院院士
2024年08月