支持MBSE的系统全过程设计应用框架研究与实现

针对当前工程系统设计中需求和功能分析多基于文档,难以与物理模型交互进行系统整体仿真验证的问题,研究了基于模型的系统工程(MBSE)方法论和功能模型接口(FMI),提出了一种支持MBSE的系统全过程设计应用框架,并基于该框架设计了某型飞行器舵机伺服系统.结果表明,该框架能满足从需求、功能分析到物理仿真的全过程模型实现和联合仿真,提高了系统设计效率,降低了反复迭代次数,适用于大型、复杂系统的全过程设计建模与仿真.     

MBSE在民用飞机刹车系统需求分析中的应用

系统工程是组织管理复杂研制对象的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法,是一种对所有系统都有普遍意义的科学方法。随着民用飞机及其系统复杂程度的不断提高,系统的研制周期不断变长,研制成本不断增加,系统的质量管理、可靠性及集成工作的困难程度也越来越高。基于模型的系统工程（Model-Based System Engineering, 以下简称MBSE）用建模的方法和图形化的表达方式对民用飞机及其系统研制过程中的需求分析、系统功能分析、系统逻辑架构的设计综合与验证进行了有效处理。该文首先阐述了MBSE思想,然后分析了MBSE相比传统文档形式研制流程的优势,最后详细分析了MBSE在民机刹车系统需求分析中的应用。     

基于MBSE的月球科研站任务分析

月球探测在完成“绕落回”三步走后，从单点短期探测向建设月面基础设施的月球科研站长期探测转变，给月球探测任务的规划论证、总体设计、系统研制和在轨探测等提出了更高要求。本文采用基于模型的系统工程（MBSE）思想，提出适宜的基于模型的月球科研站系统分析正向流程，以系统模型作为载体依次深入剖析任务总体、任务使命需求和任务应用场景。通过开展基于模型的月球科研站任务分析，初步实现了月球科研站任务分析过程正向化、设计要素定义全量化、设计要素之间的关联表达显性化、月球科研站工程总体单位下发的研制要求有源化。     

基于MBSE思想的航空发动机控制系统设计方法

在航空发动机控制系统设计开发过程中,存在需求理解偏差、需求实现描述不清晰、设计过程缺失等问题,严重影响产 品后续使用。为了构建完整、规范、准确的系统设计要求,完整描述系统设计过程,引入基于模型的系统工程思想。通过需求分析 将用户需求条目化,并对每条需求进行确认;通过功能分解,将复杂系统模块化;利用功能描述将需求量化、图形化,明确各项功能 的具体行为;在要求制定过程中引入数据流管理,将整个系统设计过程有机结合在一起。结果表明：采用基于模型的系统工程思 想构建满足产品研发的控制系统正向设计方法,实现了顶层需求的100%覆盖和追溯,可将模糊的需求通过建模方式具体化、显形 化。通过N1测量对设计方法进行了验证,表明该方法可用于工程设计。     

基于公理化设计的系统工程方法与MBSE模型体系

对基于模型的系统工程MBSE方法及其建模体系进行了研究.在运用MBSE时,系统工程师所面临的挑战之一是如何对遇到的复杂工程问题进行分析,以及如何定义完整的系统模型.将公理化设计作为MBSE的理论基础,提出基于公理化设计的系统工程方法,同时建立对应的MBSE模型体系,为系统工程师完整定义复杂工程问题提供建模方法和模型框架.根据公理化设计中的设计域、设计公理和“Z”字形映射过程,分别建立复杂系统的设计过程、模型分析和控制过程,以及设计过程中的信息反馈回路;同时建立对应的系统需求模型、功能架构模型和物理实现架构模型,构成MBSE模型体系,从系统的、基于模型的角度为系统工程师提供一个描述工程问题的方法和完整视图.通过卫星电缆网设计验证文中所提出的观点,最后给出对应的结论和未来的研究工作.     

MBSE在民机起落架系统设计中的应用

详细介绍基于Raphsody的大型民机系统功能开发流程与方法,及其在民用飞机起落架系统设计中的应用。通过模型的方式对系统建立用例、功能流、时序关系和可用于执行验证的状态机来描述系统,指导大型民机复杂系统设计过程中的需求分析、功能分析和设计综合工作,探索MBSE方法在民机复杂系统设计中的指导作用。     

基于MBSE的飞机大部件智能装配能力建设方法

飞机大部件智能装配能力建设涉及领域多、范围广,多学科、多专业交叉融合特点显著,是一项复杂的系统工程。近年来,飞机智能装配能力建设已实现相当程度的单点技术突破与应用,但并未达到全局最优,亟需采用科学的方法对智能装配体系能力建设进行整体规划与全局优化。提出采用基于模型的系统工程(Model-Based Systems Engineering,MBSE),科学开展飞机大部件智能装配体系能力建设的方法研究,逐级明确、细化智能装配能力建设需求与技术方案,构建相对应的数字模型并采用仿真技术进行不断验证、迭代优化,最终实现智能装配能力效能的最大化。     

基于 MBSE 的显示控制软界面敏捷开发方案

随着歼击机能力的提升,显示控制软界面的内容也随之增加。传统的显示控制软界面开发方式由于设计输入、验证环节少等条件的限制,已不再适用。采用基于模型的系统工程(MBSE)的显示控制软界面敏捷开发方案,该方案结合了MBSE和敏捷开发的思想,以系统工程模型为输入,将显控软界面开发项目化整为零,并行进行开发;同时,采用逐步开发、逐步测试、及时迭代的开发方式,最后化零为整,将经过验证的子项目整合成为所需的项目,并进行验证。该开发方案开发需求清晰;并行开发大大缩短了开发时间,同时也便于后续的增量开发;方案中多个环节进行测试验证,提高了开发的准确性且便于迭代,为显示控制软界面的开发提供了新的方案。     

基于模型的复杂系统安全性和可靠性分析技术发展综述

复杂系统的安全性、可靠性分析一直是装备通用质量特性领域关注的热点问题。随着航空机载系统向综合化、集成化、智能化方向发展,系统的功能逻辑、架构设计以及容错设计越来越复杂,以人工演绎推理为主的传统安全性、可靠性分析手段已经越来越不能满足要求,模型驱动的分析方法正在成为复杂系统安全性、可靠性设计所依赖的重要技术手段。特别是近几年,基于模型的系统工程技术发展迅猛,并在国内外航空企业中得到了广泛的应用和认可,这为基于模型的系统安全性、可靠性设计技术的进一步发展提供了有利条件。本文主要对国内外基于模型的复杂系统安全性、可靠性分析技术的研究进展进行了介绍,并对该项技术未来的发展方向和趋势进行了分析,为装备开展系统安全性、可靠性分析工作提供借鉴。     

MBSE在航空飞行控制系统的应用研究

现代飞机系统的复杂性不断增长,传统的开发方法在管理和维护方面变得越来越具有挑战性。首先,对航空飞控系统研发过程在当前系统工程实践方面进行了评估,阐述了传统开发方式的不足和基于模型的系统工程（MBSE）的核心原则和优点,以及在实现中常用的工具和方法;然后,展示了MBSE如何在飞行控制系统研发时使用模型来支持复杂系统的规范、设计、分析、验证和确认的过程;最后,结合先进的MBSE工具和方法的发展,MBSE结合敏捷的开发前景,以及提高MBSE实践的互操作性和标准化的需求对未来的研究方向进行了展望。本文研究为利用MBSE方法论和工具来改进飞行控制系统的设计、开发和性能感兴趣的航空工业专业人员、系统工程师提供资源和解决思路。     

基于维修场景模型的维修性需求分析方法

维修性需求分析作为维修性设计的首要步骤,在大多数情况下决定了装备维修性设计的成败和维修性水平的高低.基于维修场景模型进行维修性需求捕获,进而采用定量模型、虚拟维修模型进行设计、分析和验证,是装备基于模型的系统工程研制过程中重要的维修性设计手段.维修场景模型通过对装备全寿命周期不同修理级别、不同产品层次维修事件物理关系的...     

基于模型的系统工程在民机领域的应用

介绍了在民用飞机系统顶层设计中基于模型的系统工程方法的应用.该流程由需求分析、功能分析和设计综合阶段构成.对每一个用例的功能分析中得到活动图、顺序图和可执行的状态机.执行状态机可验证需求的符合性,同时形成系统功能和非功能性需求.储存在数据库中的需求逐条与模型元素建立链接关系,保证可追溯性.黑盒模型完成之后,将功能与流程分配系统架构中,形成子系统白盒模型和子系统接口.相比传统设计方法,该流程更好地保证了系统可测试性、可追溯性和功能的完整性.     

基于模型的民用飞机自动刹车系统设计与研究

针对民用飞机刹车系统的重要组成部分自动刹车系统,介绍了自动刹车系统的功能,并对其原理进行了简单介绍,提出了一种适用于自动刹车系统开发的基于模型驱动的设计方法,根据自动刹车的功能需求,建立其对应的行为模型,对需求进行确认以及验证,根据自动刹车的功能架构对其行为模型进行集成,形成自动刹车功能的集成模型,确认、验证其架构的正确性。最后,综合考虑自动刹车的需求以及行为模型,建立基于模型的各工况测试用例,包括着陆刹车以及中止起飞测试用例,对自动刹车系统需求进行自动化测试,验证其正确性、完整性。最后,以着陆阶段自动刹车某一减速率为例对该方法进行了验证,确认了该方法的正确性。模型及管理工具分别为Library、Stateflow、Simulink。     

基于模型的国际月球科研站协同论证方法

针对国际月球科研站(ILRS)项目论证工作的国际化协同需求,结合基于模型的系统工程(MBSE)与并行工程(CE)等工程方法,从数字化协同论证的业务流程出发,为国际性航天工程提供基于模型、架构驱动的数字化协同论证技术体系。本文论述了模型驱动的ILRS协同论证流程,形成了“方法-标准-模型-工具”融合的协同论证技术体系,覆盖使命任务定义与需求分析、概念架构定义与可行性论证、联合方案设计与综合评估等3个阶段、6个过程,从层次、专业、阶段3个维度定义了复杂航天系统的多领域全息模型,定义了面向ILRS多层级、多阶段需求的协同论证标准规范体系,构建ILRS协同论证环境并开展了应用实践,满足ILRS任务的规范性、开放性和并行协同要求,能够为深空探测或其他复杂航天工程的协同论证提供方法指导与技术支撑。     

基于服务模型的应用开发

软件开发模型能为软件系统的分析、设计、实现和配置提供一个框架,使之结合为一体,并良好地工作。研究了服务模型基本构成及其特点,并以一个具体的应用项目为例,详细阐述了基于服务模型的应用开发所经历的各个阶段及每一阶段的主要任务和方法。     

一种使用Rhapsody-Simulink 工具链开发嵌入式软件的方法

描述了一种以DOORS 管理的软件需求为输入,用Rhapsody 进行软件框架建模并验证,而对部分软 件单元使用Simulink 进行详细设计、验证,然后将Simulink 模型导入Rhapsody 模型中形成完整软件配置项的 嵌入式软件开发方法。     

先进飞机设计技术发展与展望

从飞机研发全寿命周期各个阶段研制内容和特点出发,阐述了飞机设计的发展历程和各个研发阶段中飞机设计特点,介绍了当今最先进的飞机设计技术,并展望未来发展.     

基于模型的载人登月飞船系统设计应用探讨

针对载人航天任务设计难度大幅增大和技术状态倍增的问题,采用基于模型的系统工程方法对载人登月飞船系统进行正向设计和应用研究.首先,按照基于模型的系统工程设计思路,从利益相关方和核心业务目标出发,逐项分解出任务需求;通过功能分析对问题域的功能点进行定义,形成系统需求;根据系统需求和飞行器通用功能将功能要求落实到系统组成和内...     

运用“V”模型开展型号标准化工作的研究

把系统工程理论与标准化原理相结合,运用基于模型的系统工程方法论,从V模型构建和运用方面阐述了其中各标准化活动的建立、运行和验证。通过V模型架构设计型号标准化工作,使标准化能力在型号研制中实现价值最大化。