大型复杂人机系统结构、过程建模与组织设计方法研究现状与展望

大型复杂人机系统是人类组织与人工系统构成的开放、动态、复杂的有机整体.本文分析了大型复杂人机系统研究的背景及意义,从结构、过程和组织三个视角总结了相关领域的研究进展,对未来大型复杂人机系统结构、过程建模与组织设计方法的主要研究方向及关键科学问题进行了展望.     

基于SMP2的复杂系统生成式仿真建模方法

复杂系统仿真迫切需要能够同时支持多领域分别独立针对性建模和全系统统一集成仿真的方法. 将当前用于复杂系统仿真的建模方法分为统一型、组合型和生成式三大类, 分析指出生成式建模方法具有较之其它方法的独特优势, 有望解决复杂系统仿真建模面临的问题. 研究了当前仿真领域应用的各类生成式建模方法存在的不足. 提出了以仿真模型可移植性标准(SMP2)为基础, 综合利用生成式建模方法的两大流派-模型驱动架构(MDA)和模型集成计算(MIC)-的先进技术和规范, 构建复杂系统生成式仿真建模方法的研究思路. 分析了其中的多领域生成式仿真模型公共表示规范、各类仿真形式体系到SMP2的映射与模型变换以及面向领域的仿真建模工具的自动生成等三大关键技术问题. 设计了生成式仿真建模一体化支撑环境的体系结构, 介绍了其中已经完成的工作和下一步的重点.     

可组合的Agent体系仿真模型框架研究

当前基于Agent建模仿真(Agent based modeling and simulation, ABMS)方法被军事仿真界普遍认为是军事作战研究、特别是网络中心战(network centric war, NCW)环境下的网络中心作战研究的最佳方法。针对体系效能评估应用,需要在统一的作战概念框架下形成可重用的体系模型框架,能够根据体系(system of systems, SOS)效能评估需求定义和灵活组合不同的作战实体Agent模型,支持对不同体系效能评估问题的研究。基于ABMS开发方法,在统一的作战概念模型框架下对物理域、信息域、认知域和社会域进行合理抽象,建立了可组合的体系仿真模型框架,据此开发了面向体系效能分析应用的仿真平台,用户可以根据体系效能评估问题和作战背景,快速定义和组合不同的作战实体Agent模型形成体系仿真应用系统,进行体系对抗仿真分析与评估。     

基于Agent的建模与仿真概念化框架

基于Agent的建模与仿真(ABMS)是面向复杂系统的建模与仿真方法学。提出了基于Agent的建模与仿真概念化框架,重点对该框架中Agent模型的概念及模型转化、ABMS综合环境以及模型校核与验证等相关研究内容进行了阐述。结合该框架,对Agent、消息、复杂系统及基于Agent的仿真进行了形式化描述。最后,提出了一个基于Agent的建模与分布式仿真软件框架,介绍了该框架的主要组成部件,并对实现该框架的相关技术以及正在开展的工作进行了介绍。     

基于X语言的起飞场景民机协同设计与仿真一体化方法

针对大型复杂产品,传统基于模型的系统工程（model-based system engineering, MBSE）方法存在系统设计和仿真验证的多语言、多平台集成实现,难以保证高效、准确地反馈系统设计的缺陷,无法达到快速优化设计目的等问题,提出采用基于面向复杂系统支持MBSE的新一代一体化建模仿真语言—X语言实现面向起飞场景的民机跨域子系统的一体化建模仿真。从民机起飞过程需求分析出发,建立了起飞场景的系统级模型和物理级模型,并在X语言的建模仿真软件—XLab进行统一的建模仿真验证,给出了基于X语言面向复杂产品协同设计与仿真一体化方法,为不同领域的设计人员实现复杂产品设计的协同与优化提供了全新的理论与方法参考。     

支持模型重用的舰艇作战仿真模型框架

针对舰艇作战仿真研究中的模型重用问题,改进面向实体的系统分析和描述方法,即EATI(Entities、Actions、Tasks、Interactions,实体、动作、任务、交互)方法,提出面向角色的舰艇作战仿真系统分析与描述方法,即RA-EP(Roles、Actions;Entities、Processes,角色、行动;实体、过程)方法;提出了领域相关、应用和实现无关的舰艇作战仿真模型框架的设计思想与设计方法,设计并实现了舰艇作战仿真模型框架;说明了模型框架支持模型重用的实现方式,即基于模型框架的三阶段仿真设计与实现方法.为复杂系统建模与仿真领域中的模型重用提供了一条重要的技术途径.     

供应链系统的动力学与复杂性建模仿真问题研究综述

供应链系统的动力学和复杂性问题正在成为供应链设计、分析、优化和管理研究的一个热点。然而,相当多的研究侧重于定性的分析或简化的模型,而且不同领域的学者一般采用不同的理论和方法。通过对该领域相关研究文献的分析和归纳,在系统科学、复杂性科学和非线性科学理论的基础上,总结出供应链系统动力学和复杂性研究的建模仿真理论和方法的基本框架以及这些理论方法的相互联系,力图为供应链系统的动力学和复杂性建模仿真问题提供系统的研究思路。     

基于建模仿真的体系工程

通过军事、社会、制造等领域中的典型案例,介绍了复杂工程体系的概念和特点以及建模仿真对研究复杂工程体系的意义,以复杂产品制造为例,梳理了从系统工程到基于模型的系统工程(MBSE),再到基于建模仿真的体系工程(MSBS2E)的演变过程,分析了复杂工程体系建模仿真的特点和挑战,介绍了模型理论与方法、计算方法与平台以及不确定性...     

机电一体化系统多能量域集成产品建模与仿真技术

复杂机电一体化系统（如飞机、汽车、加工中心、机器人等）的研发过程越来越表现为基于网络的分布、并行、同、虚拟、智能、集成的网络设计与制造，机电一体化系统集成产品建模问题已成为国际上CAD领域的一大研究热点与难点。本文从系统换角度出发,根据各类工具系统之间的相似性，提出基于端口的多能量域集成组件模型并进行形式化描述。以此为基础提出了机电一体化系统多能量或集成产品建模与仿真框架，可以较好的支持机电一体化系统异地设计的演化过程。     

对复杂系统建模与仿真的几点重要思考

复杂系统建模与仿真是仿真科学技术的前沿领域，随着科学技术的进步和社会的不断发展，复杂系统的类型、数量及其复杂程度与日俱增。未来复杂系统建模与仿真这方面的研究必将成为热点和焦点。本文通过研究复杂系统的特点和研究现状。阐述了建模与仿真方法学、面向复杂仿真系统的有效建模方法及复杂仿真系统的VV＆A活动。建立了基于Multi-Agent的协同作战计划MAS系统体系结构和复杂仿真系统VV＆A规范技术框架。供仿真工作者讨论和参考。     

基于SMP2的仿真模型测试方法研究

仿真模型的有效性评估一直是建模与仿真领域研究的重要课题。在工程大系统的仿真模型集成过程中,由于传统仿真模型的验证方法受到建模方法和建模语言的多样性以及模型重用语境变化的影响,使工程总体难以确定导致系统行为产生偏差的模型单元。从测试的角度以SMP2（仿真模型可移植性规范）为基础提出层次化语境驱动的仿真模型测试方法论,从测试框架的描述机制、测试框架的分解机制以及面向测试的仿真模型验证方法等三个方面讨论方法论的具体内容,为基于SMP2的仿真模型提出可测试性设计方法。     

基于Agent行动图的作战建模方法

针对一般的基于Agent作战建模过程中没有实现军事人员主导下的军事概念模型直接驱动的问题,提出一种基于Agent行动图的作战建模方法。在给出基于Agent行动图建模基本原理的基础上,区分Agent行动组织结构图、通信网络图、动作属性图,提出了基于Agent行动图的作战系统静态概念模型建模方法,区分Agent行动指挥交互图、状态行为图,提出了基于Agent行动图的作战系统动态概念模型建模方法;进一步建立了Agent行动图概念模型到行为仿真模型框架转换方法,并设计实现了基于Agent行动图的作战建模工具;最后以装甲分队典型作战行动建模为例,验证了方法的可行性与有效性。     

任务空间概念模型轻量级形式化校核方法初探

任务空间概念模型是现实世界军事知识的第一层抽象，是仿真系统开发的业务基础。所以任务空间概念模型的质量直接影响到仿真系统的质量，任务空间概念模型自身的VV＆A是一个非常值得关注的问题。任务空间概念建模本质上看是军事领域的知识表示或者需求描述，定性描述占主要，定量成分非常少。因此，传统的通过分析输出数据的方法不能适应任务空间概念模型的特点。把轻量级形式化方法引入了任务空间概念模型的校核，提出形式化校核过程。并建立了部分校核模型。     

Simulation Modeling by Fuzzy Nets

Fuzzy technology is a newly developed discipline based on fuzzy mathematics. In the recent years, it has been successfully applied into many areas, such as process control, diagnosis,evaluation, decision making and scheduling, especially in simulation where accurate mathematical models can not or very hard be established. In this paper, to meet the demands of fuzzy simulation, two fuzzy nets will first be presented, which are quite suitable for modeling the parallel or concurrent systems with fuzzy behavior. Then, a concept of active simulation will be introduced, in which the simulation model not only can show its fuzzy behavior, but also has a certain ability which can actively perform many very useful actions, such as automatic warning, realtime monitoring, simulation re-sult checking, simulation model self-adapting, error recovery, simulating path tracing, system states inspecting and exception handling, by a unified approach while some specified events occur. The simulation model described by this     

任务空间概念模型及其形式化抽象描述

任务空间概念模型对建模与仿真的互操作与重用有着重要的意义，但还没有一个统一的描述方法。文章研究了任务空间概念模型在仿真中的应用，探讨了它与作战想定、作战条令、条例之间的关系，然后对任务空间概念模型进行了形式化抽象描述，从而进一步给出了它的模型层次结构。     

基于MBSE的航天器系统建模分析与设计研制方法探索

航天器任务具有任务复杂、高风险、高成本、高可靠性、长周期等特点, 为了适应未来更加复杂的航天器任务研制需要, 在航天器设计与研制中引入了基于模型的系统工程(model-based system engineering, MBSE)方法。提出了基于模型的航天器研制流程和适应航天器研制过程需要的6类模型体系, 分别为需求模型、功能模型、工艺模型、架构模型、产品模型以及验证模型。以月球水资源探测为假想任务背景, 给出了MBSE建模过程及其模型, 充分体现了MBSE方法在航天器设计及其集成仿真验证方面的优势。     

复杂系统预期行为仿真的演化建模研究

计算机建模与仿真技术在复杂系统研究中的应用日益受到重视。在复杂系统主动行为划分中,最基本的一类就是预期。这种预期都基于自己内心对外部世界认识的假设模型之上,并不断改进、演化。本文介绍并讨论了复杂系统主体预期行为的演化建模与仿真方法,主要内容包括:理性预期;有限理性;适应有限理性及演化建模,演化计算。讨论了存在的问题,应用前景和发展趋势。     

经济系统预期行为的建模与仿真研究

预决性是复杂系统动力学重要特征之一，复杂系统主动行为划分中，最基本的一类就是预期。这种预期都基于自己内心对外部世界认识的假设模型之上。介绍了经济系统主体预期行为的建模与仿真方法的研究与发展，包括外推非理性预期方法、理性预期方法、适应有限理性预期方法。讨论了存在的问题、应用前景和发展趋势。     

基于Agent的体系对抗仿真建模方法研究

面向信息化战争的武器装备体系对抗仿真，从复杂系统建模的角度对传统系统仿真建模方法提出了严峻挑战。因此，需要以CAS理论为依据，研究新的武器装备体系对抗仿真建模方法，以适应信息化战争模拟的需要。为此，我们在分析体系对抗仿真需求的基础上，从基于Agent的体系对抗仿真建模概念、仿真建模概念框架、仿真建模策略，基于Agent的体系整体“涌现”行为建模等问题入手，探讨了基于Agent的体系对抗仿真建模方法问题，并结合体系对抗仿真实验，研究了基于Agent的实体行为建模、实体交互建模和实体模型结构，提出了基于Agent的体系整体“涌现”行为建模思想和建模规范。     

社会大规模群体行为仿真概念建模框架ARE

任何一个仿真系统中,概念建模是首要的也是最关键的环节。针对EATI(实体、行动、任务、交互)和EBI(实体、行为、交互)概念建模框架在社会域概念描述方面的不足,为体现大规模社会民众群体行为的涌现性特征,将实体和行为有机结合起来用主体Agent进行描述,并采用复杂网络的有关研究成果建立Agent之间的社会结构——社会关系网络,以及突出强调环境对行为的影响和制约作用,用智能环境的思想来简化行为描述的复杂度,提出了大规模社会群体行为建模的Agent、社会关系网络、智能环境(Agent Relation Environment:ARE)概念建模框架,给出了该框架所涉及的一系列概念的定义,并对框架的内容和特点进行了较为详细的阐释和探讨。