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MBSE方法的全自动着舰系统（ACLS）安全性分析方法研究

鉴于舰载机着舰安全性问题是舰载机设计需要解决的关键问题，通过引入基于模型的系统工程（MBSE）研发模式，同时结合国际先进飞机研发及安全性分析标准，开展全自动着舰系统（Automatic Carrier Landing System ACLS）安全性分析与评估研究及实践，使得装备设计技术过程规范化大大提高，保证了安全性设计过程中的关联性及可追溯性。     

基于MBSE的副翼及其操纵系统研发技术及应用

飞机的设计研发是一项涉及多学科领域、多目标、多约束的复杂系统工程过程,系统耦合紧密、参与人员众多、设计信息庞杂,以文档为中心的需求管理等传统研发方法突显出一定的困难,亟需探索新的飞机设计研发方法。以副翼及其操纵系统为研究对象,对基于模型的系统工程(Model Based System Engineering,以下简称MBSE)方法进行了探索研究:采用达索MBSE方法论-MMS(Modeling Methodology for Systems,以下简称MMS),从使命、服务、功能和组件不同视角对副翼及其操纵系统研发的各个方面进行解析,进而完整定义系统;利用达索3D Experience平台,通过RFLP系统工程架构,进行了副翼及其操纵系统的需求开发、功能分析及逻辑架构设计,完成了需求、功能、逻辑架构、系统仿真、物理设计等模型的关联追溯,实现了以达索MBSE方法论为核心的研发技术的有效应用。     

基于MBSE方法进行民机设计的工具链建设

随着民机系统的复杂度日益提升,系统工程的思想越来越多地被应用到民机设计中,而在系统工程中,基于模型的系统工程(MBSE)方法是未来的发展方向。阐述了基于MBSE的民机设计理念及基本的设计流程,介绍了对MBSE方法发展过程中具有重大影响意义的重要标准,针对设计流程中的每个阶段列举了当今世界比较流行的软件并介绍了这些软件的功能,最后提出了符合MBSE思想的工具链框架,为MBSE方法在民机设计中的落地提供了参考。     

基于模型的系统工程在机载电子系统领域的应用

从MBSE的概念、结构、发展历史入手,基于某型动力电子控制系统,使用Harmony-SE流程举例分析MBSE在当前机载电子产品的应用,同时探讨了MBSE在产品开发方面存在的问题。指出未来复杂产品的范式增长将会为MBSE的进一步发展提供崭新机遇与挑战。有理由相信:MBSE在未来复杂工程的发展中将占据更为重要的地位。     

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.     

基于模型的系统工程技术探析

介绍了基于模型的系统工程(MBSE)技术基本概念,结合飞机研制过程,分析了MBSE技术的实施方法,详细阐述了MBSE技术的需求定义、功能分析、逻辑设计、物理设计以及测试、集成和验证的数字化设计与验证流程。     

基于模型的系统工程(MBSE)应用于飞机概念设计探讨

通过分析目前飞机概念设计中存在的问题和设计需求,引入基于模型的系统工程(MBSE),并根据归纳MBSE的流程、实现方法和应用特点,分析了MBSE解决飞机概念设计问题的技术可行性,并指出了MBSE的发展趋势及其应用在技术、管理和思想等方面的诸多挑战。     

基于MBSE的通用质量特性建模分析技术研究

航空装备的可靠性、安全性、测试性分析在工程应用中存在大量重复性工作,如重复开展 FMEA 等;传统 FMEA 存在很多管理和技术问题,且 GJB/Z 1391—2006 中给出的功能及硬件 FMEA 方法自身也存在一定的技术缺陷,导致 FMEA 应用效果差,甚至很多外场真实故障应用传统 FMEA 是无法分析出来的。本文首先从 MBSE 角度着手,充分融合产品研制流程和通用质量特性的设计分析评估过程,以产品功能作为通用质量特性的输入,基于功能故障逻辑建模分析,对飞控系统功进行案例应用。结果表明：基于 MBSE 的通用质量特性建模分析技术可有效避免重复工作,并能解决“两张皮”问题。     

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。     

电子产品基于故障物理的可靠性设计优化方法研究

以基于故障物理的可靠性技术为指导,对电子产品可靠性设计优化方法进行了研究。通过对某型惯导系统电子单元的应用实践表明,本文介绍的可靠性设计优化方法,可以克服传统可靠性"设计-建立物理样机-试验-修改物理样机"的串行工作模式的不足,实现可靠性与性能一体化设计。对于目前高可靠、易保障和研发周期短的电子产品可靠性工作具有参考意义。     

基于模型的系统工程概述

由于航空领域涉及的系统日益高度复杂,为更好推进基于模型的系统工程(Model Based System Engineering,MBSE)研发体系,通过从当前遇到的问题、推行基于模型的系统工程的必要性、优势、未来的挑战等方面进行了较为详细地阐述.基于模型的系统工程研发体系具有知识表示的无二义、系统设计的一体化、沟通交流的高效率等优势,是未来发展的大趋势.     

数字化环境下军用飞机维修性同步设计技术研究

针对军用飞机数字化设计手段变革带来方法和手段不足问题,对数字化设计环境下维修性同步设计技术进行了探讨,给出了在军用飞机研制各阶段,相应开展产品维修性设计要求确定,产品维修性设计约束确定,基于IPT工作模式的维修性协调、分析,基于电子样机维修性设计核查的流程和方法。结合飞机的数字化研制,对研究成果进行了广泛的工程应用,实践结果表明建立的流程和评价方法是适用的、合理的、可行的。     

需求工程方法在机载系统研发中的应用研究

通过对需求工程的理论方法进行阐述,探讨机载系统研发过程中开展需求工程方法理论的应用研究。结合MBSE系统工程V模型流程说明航空产品研发各阶段与需求工程如何对应;结合ARP 4754A阐述复杂航空系统正向研发流程中需求工程如何实现。重点剖析机载系统研发过程中如何应用需求工程的技术流程,即需求开发,进行需求捕获—需求分析—需求分配—需求验证,来提升研发效率和产品质量,并辅以空气管理系统研发为示例演示系统研制过程中的需求开发过程。     

天舟COMAN设计/仿真集成管理系统与PDM、SDM系统的关系

COMAN主要面向航空、航天、船舶、兵器、电子、核工业等军工行业的专业研发单位,解决在复杂产品设计领域对于业务流程、工具、知识、规范和数据的集成管理需求,为复杂产品生命周期中的设计循环(如总体方案设计、部件原理设计、详细设计和基于虚拟样机的分析仿真等阶段)提供管理工具,并支持设计、试制和试验循环的衔接。     

以基于模型的系统工程推进航空产品创新

现代航空工业是复杂系统工程的典型案例,传统的系统工程方法已经无法完全适用于复杂系统工程。基于模型的系统工程（MBSE）是一种新的建模规范,将给产品的开发过程带来革命性的变化。     

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.     

机载磁粉离合器MBSE建模方法和应用

提出了航空机载产品的MBSE建模方法,分析了磁粉离合器的需求,采用多学科统一建模语言对可仿真的需求进行了MBSE电路和磁路建模、电磁力矩建模、离合传动建模,建立了磁粉离合器整机模型,实现了磁粉离合器的电、磁、传动机构的多学科仿真。使用成熟的磁场仿真软件对MBSE磁路模型进行了验证。对离合器的电磁力矩进行了仿真计算,对离合器整机MBSE模型进行了仿真测试,实现了对磁粉离合器需求的MBSE建模、仿真和验证。     

基于关键质量特性的产品保质设计

 在明确质量特性概念基础上,提出了质量特性(QCs)的三层结构及其技术内涵,给出了关键质量特性(KQCs)概念;给出了产品关键质量特性演化模型与演化活动;结合产品设计过程,建立了基于关键质量特性的产品保质设计(DFQ)活动链与模式;基于质量屋给出了完整的关键质量特性提取方法;在产品功能和结构树基础上,应用公理化设计（AD）中功能与结构域映射理论建立了关键质量特性关联树,并在分析噪声因素和统计故障模式的基础上,基于粗糙集理论和模糊逼近于理想的排序方法(Fuzzy TOPSIS)提出了关键质量特性关联树节点的质量关联权重计算方法;提出了关键质量特性关联树节点的关联权重评定方法;将基于三维CAD的方案外形评估与基于虚拟样机的方案性能仿真引入保质设计质量评价活动中。最后通过案例应用验证了所提理论与方法的正确性与有效性,为产品保质设计提供了一种可行的系统化的实现方法。     

基于SySML的系统架构设计与建模方法

在MBSE的方法论中,系统架构作为复杂产品系统设计的核心,向上承接系统需求,向下支持详细设计。因此,对系统架构进行准确、清晰地描述对于不同领域设计师之间的沟通交流至关重要。建立SysML语言的系统架构功能逻辑模型是系统架构设计的一种有效方法。这种基于Harmony SE的方法从识别关键的系统功能出发,对系统架构的方案权衡分析后,通过模块定义图进行系统架构设计,并在下层级系统完成架构设计后,通过模型集成将动作与接口合并,为上层系统的架构设计提供反馈,实现迭代及优化设计,避免设计问题向下传递。