基于模型的系统工程

摘要： 中国月球探测面临新发展态势,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,当前基于模型的系统工程、并行工程等新方法及新手段受到广泛关注。本文从MBSE(基于模型的系统工程)流程、方法、工具及应用层面对MBSE的现状进行研究,分析其发展趋势。结合中国探月工程任务需求和面临的挑战,设计中国探月工程基于模型的并行协同论证框架,论述了基于依赖图的跨专业、层级、地域的模型一致性维护和基于OSLC(面向生命周期协作的开放服务)的一体化协同论证环境构建等技术方案。通过国际月球科研站的论证设计开展初步应用验证,实现多岗位角色的协同论证,为探月工程全面推进基于模型的系统工程实施提供参考。

摘要： 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部结构中,定义系统的逻辑结构。其次,利用行为图来开展载人飞船地月转移段飞行方案建模和动态逻辑仿真工作,实时显示登月飞行器的组合体状态及相互间的信号传递。最后,利用MagicDraw平台集成Matlab软件开展了变轨速度增量和推进剂消耗等总体参数设计与轨道设计性能仿真的联合设计工作,实现总体方案的快速迭代,同时利用活动图建立4种登月飞行模式并开展飞行模式的多方案权衡建模。整个载人登月飞船正向设计过程按照需求、架构、行为和参数仿真4个方面进行了基于模型的系统工程方法应用的初步探讨,为后续载人登月飞行器的基于模型的系统工程应用提供参考。

摘要： 在综合电子系统的研发过程中,针对基于文档的传统开发方法中存在的开发周期长、需求验证困难以及更改流程复杂等问题,文中提出了应用基于模型的系统工程(MBSE)方法。基于航空航天领域中主流的Harmony方法,通过需求分析、功能设计、逻辑设计、详细设计和集成验证,探索了MBSE应用于系统设计、仿真、验证与评估的方法和流程,提出了实施策略。该方法保证了数据的可追溯性,提高了设计效率,降低了设计风险,可为MBSE方法在综合电子系统中的进一步应用提供参考。

摘要： 传统的基于文档的系统工程是目前民机研制的主要研制方法,存在需求获取不清晰、不同层级的需求与设计不一致、难以追溯以及设计方案更改难度大等问题。结合Arcadia方法和Capella建模工具,提出基于Arcadia的民机机载系统基于模型的系统工程研究方法。通过集成运行、系统、逻辑和物理的视景,构建了特定场景下的机载系统模型。研究表明,基于Arcadia的民机机载系统能够有效避免传统的基于文档式需求的风险和问题,保证了系统架构与需求分析的紧密融合。

摘要： 系统架构综合评估是无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)研制中的重要环节,本文从UAV总体设计的需求出发,提出了系统架构综合评估指标体系的全面性和层次性原则。根据基于模型的系统工程方法构建了三级评估指标体系。通过将系统架构模型的仿真结果作为评估指标体系的输入,建立了一种系统架构模型与评估模型关联的综合评估分析方法,以达到UAV总体技术方案快速闭环设计与优化的目标。面向工程应用,开发了一个系统架构多方案权衡软件。以某UAV系统架构综合评估作为实例,验证了方法与工具的正确性和工程实用性。

摘要： 随着航空电子产品的日趋复杂化,传统基于文档的研发流程已面临众多问题,难以满足研发需求。基于模型的系统工程以需求牵引的研发流程、信息描述的无歧义性、可视化的一体开发等特点,在航空领域的研发过程中得到广泛应用。本文以某螺旋桨控制系统为对象,从需求分析、功能分析、设计综合方面,展开论述MBSE的应用场景,通过系统动态模型的仿真验证,表明建立模型的合理性。基于模型的系统工程方法可最大可能的减少设计缺陷和集成问题,降低开发和人力沟通成本,提高飞机动力控制系统的开发效率。

摘要： 针对传统基于文本的系统工程方法中存在设计文档变更难度大、工程模型可读性差、模型复用性不强等问题,提出了基于美国国防部体系架构(department of defense architecture framework, DoDAF)的基于模型的系统工程(model-based systems engineering, MBSE)建模方法,从两个维度共计10个模块,对设计建模过程进行了划分,结合DoDAF的多视图对复杂系统进行全面立体的描述,形成了一套逻辑性强、建模完备的MBSE建模方法。以民用飞机高度控制系统为例进行建模,使用系统建模语言SysML(systems modeling language)描述在不同的DoDAF视图下的模型并对该系统进行建模分析,验证了本建模方法能够很好地契合复杂系统设计要求,适合民机系统的研制。

摘要： 作为现代特种车辆的核心系统之一,综合传动装置的研制是一项复杂的系统工程,对整车机动性能具有关键影响,其准确和完备的设计需求有助于控制设计风险、降低研发周期和成本等。将基于模型的系统工程方法应用于综合传动装置的需求分析过程,提出一种分研制阶段和结构层级的方法。基于整车运行场景,自顶向下捕获与整车性能相关的综合传动装置及其部件需求,并定义整车需求到综合传动装置需求、再到各部件需求之间的分解追溯关系。该方法结合系统建模语言及相关工具,对某特种车辆的指标类需求进行分析,分别在各研发阶段得到不同系统层级的需求指标及其之间的交联关系。分析结果表明,所提方法可以建立综合传动装置的需求指标体系,为整车性能匹配与优化分析提供方向。

摘要： 军用飞机故障预测与健康管理(PHM)系统设计与工程应用存在设计标准缺失、复杂度高、准确率低等问题。通过对PHM系统数据、结构、功能维度的设计需求分析,提出三维多相迭代设计准则;基于三维多相设计准则对PHM系统设计流程进行梳理;提出基于软硬件协同加速的健康管理实时化、基于知识图谱的知识逻辑可视化、基于MBSE的PHM系统模型化的三化一体设计架构,并通过多领域模型联合仿真进行验证。结果表明:该设计架构实现了5.63倍的加速计算效果与82.7%的计算功耗缩减,提升了PHM系统知识与设计需求管理的可追溯性。

摘要： 随着中国“双碳”目标的提出,中国能源生产消费革命迫切需要推进综合能源建设。综合能源建设对能源系统规划的全局性、系统性提出了新的要求。同时,可再生能源的飞速发展和各种新型能源单元的出现使得能源系统的规模和复杂性不断提高,传统的能源系统规划方法已经难以满足新形势下综合能源系统规划的诉求。中国能源系统规划领域迫切需要引入系统工程方法来改造传统规划方法,因此借鉴系统工程理论中的基于模型的系统工程(model-based system engineering,MBSE)概念,从MBSE在中国其他行业的实践应用出发,依托系统工程理念提出采用MBSE的综合能源规划路线。相比于传统系统工程方法下的能源系统规划设计,基于模型的系统工程综合能源规划设计方法从概念性设计开始包含了能源系统的全生命周期,由单元设计、能源子系统设计、综合能源系统评价、实际应用验收4个阶段组成。各个单元模型之间相互关联,保证对于不同系统的结构、需求、行为存在差异时快速迭代。采用MBSE手段对综合能源系统进行规划,有助于解决目前综合能源系统规划中能源与产业规划脱节的难题。

摘要： 本发明属于体系建模技术领域，公开了一种基于模型系统工程和超网络理论的体系建模方法及系统，所述基于模型系统工程和超网络理论的体系建模系统包括：应用场景确定模块、体系结构确定模块、体系结构验证模块、指标确定模块、权重确定模块、中央控制模块、体系结构模型修正模块、数据采集模块、数据处理模块、数据引用模块、体系模型输出模块以及模型转换输出模块。本发明将构建的体系模型组转换为超网络模型，分析各个视角间的体系模型映射关系，对已生成的体系超网络模型组进行组合，最终生成体系结构的多层超网络模型，便于运用数学工具量化分析体系结构的指标；通过从上到下的梳理和从下到上的集成，能够保证所梳理数据的完整性和有效性。

摘要： 本发明提出了一种基于模型系统工程和超网络理论的体系建模方法，步骤A：分析建模对象；步骤B：建立基于MBSE的体系模型组；步骤C：转化体系模型为超网络模型。本发明结合MBSE和多层超网络的优点，运用MBSE规范化、完整化地建立体系模型组，在此基础上形成一个超网络模型，便于体系架构设计与优化人员对体系实施定量评估、统计分析、预测推理、动态管理，对体系能力提升提供了良好的支持。

摘要： 本发明公开了一种基于系统工程的气体静压轴承工程设计方法，包括如下步骤：S1、根据设备的工作特性和功能需求，确定所需的气体静压轴承的承载能力、刚度、稳定性、加工成本和运行成本需求；S2、根据设备工况及应用场合的不同，选择不同的气体静压轴承设计原则；S3、气体静压轴承的性能估算；S4、气体静压轴承的精确计算；S5、气体静压轴承的稳定性校验；S6、气体静压轴承的设计、加工与装配；S7、气体静压轴承性能测试。本发明可实现气体静压轴承的系统性定制设计理念，获得气体静压轴承设计与工程应用的准确衔接，进而可有效地保证设备的整体性能。

摘要： 本发明提供一种基于系统工程理论的人机工程设备综合评价方法，其包括以下步骤：S1，根据设备的自身特点、评估需求和目的基础，确定工效基础指标、任务耦合指标、生理增强指标以及主观验证指标；S2，根据指标确定具体评估步骤；S3，将指标按指标重要度向量降序排列，计算指标间的相对重要度rp，最后获得指标权重向量；S4，获取指标数据并进行规范化处理；S5，根据规范化指标值矩阵计算人机工程综合评价值；S6，基于灰色关联获得指标间的相关性。本发明，解决了设备评估时的指标难分解提取，评估实施难开展，评估数据难以有效应用的问题，给出了能有效反映设备人机工程设计水平的方法。

摘要： 本发明公开一种基于鱼骨模型的系统工程设计与验证方法及系统，方法包括系统级静态信息、系统任务级静态信息以及系统任务级动态数据流；基于鱼骨图，将系统级静态信息和系统任务级静态信息表示为系统静态组成结构图以及与系统静态组成结构图中每一系统任务对应的系统任务组成结构图；基于鱼骨图，将系统任务级动态数据流表示为系统功能点动态数据流程图；基于系统任务组成结构图和系统功能点动态数据流程图，建立系统各软件功能模块的静态集合和动态集合；对静态集合中的软件功能模块和动态集合中的软件功能模块进行一致性调整。本发明更容易上手、理解和使用，且保证了系统功能与实现系统任务各软件之间的完整性、一致性，有效提高系统可靠性。

摘要： 本发明属于体系建模技术领域，公开了一种基于模型系统工程和超网络理论的体系建模方法及系统，所述基于模型系统工程和超网络理论的体系建模系统包括：应用场景确定模块、体系结构确定模块、体系结构验证模块、指标确定模块、权重确定模块、中央控制模块、体系结构模型修正模块、数据采集模块、数据处理模块、数据引用模块、体系模型输出模块以及模型转换输出模块。本发明将构建的体系模型组转换为超网络模型，分析各个视角间的体系模型映射关系，对已生成的体系超网络模型组进行组合，最终生成体系结构的多层超网络模型，便于运用数学工具量化分析体系结构的指标；通过从上到下的梳理和从下到上的集成，能够保证所梳理数据的完整性和有效性。

摘要： 本发明提出了一种基于模型系统工程的机械产品零部件设计方法及工业软件，基于模型系统工程在系统匹配仿真确定零件设计参数后，基于从零件设计参数生成设计域模型的准则，自动生产零件的设计域，基于设计域的拓扑优化设计与加工工艺要求确定零件几何结构模型，基于试验验证改进所形成的几何结构模型。结合了机械系统匹配仿真设计与机械结构拓扑优化设计，形成完全正向的机械系统设计体系，帮助实现工业产品的智慧研发与智慧创造。

摘要： 本发明提出了一种基于模型系统工程和超网络理论的体系建模方法，步骤A：分析建模对象；步骤B：建立基于MBSE的体系模型组；步骤C：转化体系模型为超网络模型。本发明结合MBSE和多层超网络的优点，运用MBSE规范化、完整化地建立体系模型组，在此基础上形成一个超网络模型，便于体系架构设计与优化人员对体系实施定量评估、统计分析、预测推理、动态管理，对体系能力提升提供了良好的支持。

摘要： 本实用新型属于一种基于航电系统需求模型的系统工程演示装置，包括底架、立柱、支撑杆以及滑轮，所述立柱设置在所述底架上表面，所述支撑杆设置在所述底架下端面，所述滑轮设置在所述支撑杆下端，所述立柱上设置有演示结构，所述演示结构，包括：顶槽、侧腔、横杆、演示设备、展开部以及投影部，所述投影部设置在所述立柱侧表面上端，本实用新型可用于教学使用，视频教学时可以通过投影布进行投影，实际操作时，可直接拉动展开，并具有写字板，可以随时将重点在写字板上标出。

摘要： 本方案提供了一种基于模型的系统工程的数据采集方法和系统，该方法的步骤包括：确定不同领域中各专业之间传递的文件信息；确定各个专业中岗位间传递的与文件信息相对应的参数；确定各个岗位中任务间传递的与所述参数相对应的模型；基于所述文件信息、参数和模型，获得基于模型的系统工程的产品研发数据。本申请所述技术方案能够规避目前直接由模型梳理开始，所导致的数据不完整不成体系的问题，通过从上到下的梳理和从下到上的集成，能够保证所梳理数据的完整性和有效性。