前言

为落实国家软件发展战略相关要求，扎实推进特色化示范性软件学院建设工作，教育部、工业和信息化部研究制定了《特色化示范性软件学院建设指南（试行）》。聚焦国家软件产业发展重点，在关键基础软件、大型工业软件、行业应用软件、新型平台软件、嵌入式软件等领域，培育建设全国首批33所特色化示范性软件学院。在此背景下，“追根溯源”工业软件的发展历程，“提纲挈领”工业软件的定义与分类，“研几探赜”工业软件的四大基石，“登高望远”工业软件的国内外态势。第1章工业软件开启了本书内容，针对国内一些关键工业软件受制于人的困境，提出工业软件的新引擎、主战场、主场景，投石问路，提出软件定义新型工业化，“柳暗花明又一村”。第2章数字工程“开门见山”，界定了面向工业软件的数字工程实质、定义和内涵，阐述了数字工程全球发展态势，详述了美国数字工程的背景、目的、构想和战略，以及面向国产工业软件的数字工程的目标和重点领域。

本书比较宏观地概述了面向工业软件的数字工程，并在此基础上，引出重点内容——基于模型的系统工程（MBSE），主要介绍MBSE方法论、MBSE数据互操作性规范（流程用例和数据交换标准）、MBSE建模语言（SysML）、SysML建模工具开发技术、SysML行为仿真技术、SysML的规则定义及自动语法校验、MBSE实践等。

本书融入思政教育元素，聚焦自主可控的国产工业软件发展，系统地介绍了工业软件、数字工程及MBSE的理论、方法和应用，激发学生的爱国热情和民族自豪感，引导学生增强社会责任感，坚定报国之志。本书全面深入地剖析了SysML建模语言，包括语法、规则、校验、行为仿真等，可帮助读者深入掌握和熟练运用SysML进行系统建模，为国内工业软件的自主研发提供重要的理论和技术支撑。本书在电子科技大学-赢瑞科技MBSE联合实验室的支持下，在四川省经济和信息化厅的指导下，坚持政产学研合作，引入国产自主可控的、基于模型的虚拟时间综合技术及配套的WRP软件平台，有助于MBSE理论技术方法在国内工业界的推广、普及和应用，为打破国外仿真技术壁垒、推进工业软件向自主可控迈出了关键一步。

本书将前沿的人工智能技术，如大语言模型引入工业软件领域：一是大语言模型赋智新型工业化；二是工业大语言模型的工程化；三是大语言模型赋能数字工程与MBSE，在智能化设计文档生成、数字工业模型自动化与个性化、软件代码自动生成等方面实现创新突破，对于赋能国产工业软件、提升智能化水平、实现MBSE“弯道超车”具有重要价值。

电子科技大学信息与软件工程学院作为全国首批33所特色化示范性软件学院之一，将MBSE作为重点建设的大型工业软件之一。本书作为新工科教材，是软件工程本科生（特别是工业软件方向）课程“基于模型的系统工程技术”和研究生课程“模型驱动的系统工程”的指定教材，致力于推动新时代新工科与“大思政课”建设。本书同时入选电子科技大学2024年“普通本科教育高质量教材建设计划”。

本书由于永斌、高凡、彭伟杰、王南星、王向向、龙广宇、曹宏晖、张玉宏编著。其中，于永斌负责编写第1、2、4、6章及所有章节的组织工作，高凡负责编写第5、7章，彭伟杰负责编写第3章，王南星负责编写第8章，龙广宇、曹宏晖、张玉宏负责编写第9章，王向向负责统稿与校稿。青年教师赖学方，博士后邓颖，博士生成勋、冯箫，硕士生吕诗仪、杨骐铭、向洪宇、印科鹏，本科生葛雨辰、何洋菲，以及赢瑞科技的雷勇、李坚定、李凯、申和仁、罗萌、胡月都参与了本书的创作。感谢北京航空航天大学的鲁金直教授对MBSE方法论的指导，感谢国际系统工程协会“奠基人”终身会士（INCOSE Fellow）丹尼尔·克罗伯（Daniel Krob）的指导与帮助。特别感谢工程院尼玛扎西院士对本书内容与组织结构给予的指导，并为本书作序。

本书得到了科技部“新一代人工智能”国家科技重大专项和国家自然科学基金面上项目的部分支持和资助。

在本书付梓出版之际，感谢所有为本书的出版做出直接或间接贡献的专家、学者、同仁、老师与学生。限于作者的水平和经验，书中难免存在不当之处，恳请读者提出宝贵意见。

于永斌
2024年8月