面向MBSE的复杂系统研发模型追溯管理方法

针对采用基于模型的系统工程(MBSE)实现复杂系统研发中存在的数据资源集成与互操作困难、可追溯性差等问题,提出一种基于数字总线的系统追溯管理方法支持系统研发流程中工具集成、追溯性管理及复杂度管理.首先采用系统思维方法定义系统元素及其关联;随后分别通过需求规约方法、基于系统建模语言KARMA的多架构建模方法和Simulink建模规范支持需求分析、架构设计和仿真验证过程的形式化表达;同时采用生命周期协作开放服务(OSLC)规范构建统一数据源的数字总线,通过开发服务管理工具原型及领域工具内插件实现系统设计资源的追溯性管理及总线可视化;最后通过一个自动刹车系统设计的案例研究验证了所提出方法的可行性和有效性.     

可执行能力需求模型的动作语义研究

针对目前基于能力的需求建模方法在形式化以及验证方面的不足,借鉴统一建模语言(unified modeling language, UML)动作语义,提出了可执行能力需求建模方法。该方法在能力需求建模语言的基础上,添加可执行动作语义,提出了动作语义元模型,描述了动作语义的基本内容、执行机制以及表示。最后构建了可执行能力需求模型的仿真平台,并通过案例证明了可执行能力需求建模方法不仅能精确形式化描述能力需求模型的动态行为语义,同时也实现了能力需求模型的仿真和验证。     

面向复杂系统需求分析的DSL构建

在航空航天领域, 系统的复杂度快速增长, 这对基于模型的系统工程的开展带来巨大的挑战, 尤以复杂系统的需求分析为甚。需求分析过程缺乏针对性的支持模型的工具。针对基于模型的系统工程中的这一问题, 根据领域建模的思想, 引入领域特定语言(domain specific language, DSL)的概念, 提出一种构建DSL进行需求分析的方法, 并针对基于模型的系统工程(model based system engineering, MBSE)中需求分析的需要构建相应的DSL。首先, 从基于模型的系统工程方法论角度, 对工程应用中的需求捕获与分解进行了分析; 接着, 通过扩展后的GOPPRR(graph object property port role relationship)元元模型依据需要, 构建了DSL的具体语法与语义; 最后, 以具体的系统为例与系统建模语言分析方法做出了对比。结果表明, 所构建的DSL在进行复杂系统的需求分析与建模时, 与实际需要契合, 在各个环节都具有针对性强、形式化的优点, 有利于保证需求分析与建模工作的正确性。     

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。     

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。     

基于MBSE的信息管理系统安全识别设计

针对采用基于模型的系统工程(MBSE)实现复杂系统研发时,缺少安全性分析与识别的问题,以高校信息管理系统为例,提出一种安全需求建模方法,选择SysML作为建模语言,采用Cameo System Modeler作为建模工具,使用模型驱动的OOSEM方法进行模型搭建,将安全识别整合到MBSE设计中来.首先,完成高校信息管理的环境构建,以教师申请职称评定为例,构建其白盒活动图,完成各部门解耦,提高系统设计效率,降低用户业务处理迭代次数;随后对安全相关概念进行定义,在系统设计早期进行安全需求设计,建立风险和威胁模型,通过攻击案例分析,进行风险处理.将安全问题识别纳入早期设计过程,减少系统设计的风险与成本,为软件开发提供参考.     

基于MBSE的民机系统功能建模方法

针对传统系统工程存在的迭代周期长、开发效率低、模型二义性等问题, 结合基于模型的系统工程理念, 将敏捷系统工程概念引入到民机研制过程中, 并利用系统建模语言定义了基于场景的功能建模方法, 详细分析了民机自动飞行控制系统高度控制用例的顶层功能愿景, 建立了对应的功能模型和接口描述视图。该方法以迭代的形式展开系统功能建模, 能够充分保证需求和功能模型紧密结合, 正向构建满足民机系统以需求为导向的功能建模方法, 为民机系统的架构设计工作提供基础。     

基于UML/OCL的C4ISR效能概念建模分析

为了统一描述军事电子信息系统(command control communication computers intelligence surveillance and reconnaissance, C4ISR)系统功能和效能两方面的需求,提出了一种基于统一建模语言/对象约束语言(unified modeling language/object constraint language, UML/OCL)的C4ISR效能概念建模和形式化验证方法。首先,利用效能相关概念扩展了DoDAF 2.0能力元模型,构建一个能够同时引导C4ISR能力的功能分析和效能分析的元模型;将该元模型描述为UML Profile,形成一种基于UML的C4ISR效能概念建模语言,并支持C4ISR效能概念模型检验;最后借助一个假想案例分析说明了该建模语言对C4ISR能力的功能和效能概念建模及模型验证的能力。该方法可弥补UML建模技术在特定领域效能分析方面的不足。     

集成结构建模框架

结构建模为模型理论和实践奠定了坚实的基础。近五年来，国外学者已有上百篇有关结构建模的研究论文发表。本文对结构建模框架进行了重构，提出了集成结构建模柜架，它克服了结构建模中基础结构、类属结构和模式结构分离的缺点；它既是理想的内部描述框架又是理想的外部描述框架；它具有明确的模型输入和输出边界以及边界的自解析能力。同时，框架蕴含的函数关系便于建模语言吸收非过程性的数据查询和非过程性函数语言的双重优点，消除了结构建模语言（ＳＭＬ）中的脚标。更重要的是该框架解决了长期得不到解决的模型操作问题。     

民用飞机高度控制系统MBSE建模方法

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。     

FMS可视化建模、仿真和验证的集成设计方法

本文提出了一种运用面向对象的建模语言“统一建模语言(UML)”和SPIN(PROMELA模型)来对柔性制造系统进行建模和验证的方法。运用UML中的类图来表示FMS中对象之间的静态关系,运用状态图来描述系统的动态行为。然后将UML的模型自动转化为PORMELA模型,运用模型检查工具SPIN来对此模型进行检查,以验证模型的正确性。此方法可以描述和检查系统的性质,从建模,仿真一直到模型检查,提供对FMS的全面系统的设计,并可被用来设计可靠的FMS控制软件。     

复杂系统中定性定量集成建模技术研究

已有的建模技术较好地解决了连续系统、离散系统和连续离散混合系统等定量系统的建模问题,但是针对定性定量混合系统的建模问题尚缺乏很好的技术支持。首先介绍了复杂系统建模技术背景;对于复杂系统中的定量模型,基于已有的多学科虚拟样机系统高层建模语言进行建模,并在其基础上进行了改进以支持复杂系统中定性定量集成建模,提出了复杂系统定...     

基于上下文约束的UML序列图语义分析方法

统一建模语言 (UML)半形式化的特征使得难以对复杂系统的模型进行严格的语义分析和正确性验证。提出了一种对UML序列图进行语义分析的方法。它以序列图的事件序语义为基础 ,用消息序列表示序列图 ,并将其具体上下文表示为对消息序列的语义约束 ,通过上下文约束与系统状态间的一致性检查对序列图进行语义分析。最后通过一个实例说明了该方法的有效性和实用性。     

基于SysML的武器装备体系能力需求建模分析方法

为了便于不同领域研究人员之间的沟通交流，减少文本描述的歧义性，有必要采用建模的形式开展体系能力需求分析。本文根据基于模型的系统工程(model-based system engineering, MBSE)思想，采用系统建模语言(system modeling language, SysML)以及多视图产品形式，描述了武器装备体系能力需求的建模分析方法，分别对作战概念、作战场景、任务分解、作战活动、需求分类、需求分析以及指标分析等7个方面进行了描述，并选取未来空战新概念“作战云”典型空战样式，构建了“海上防御型协同制空作战场景”,验证了该体系能力需求建模分析方法的可行性。     

基于模型的人力资源管理系统工程:以某企业为例

针对企业面临的人力资源管理术语定义、职业发展通道系统建设、人才队伍结构优化等管理需求,提出了一种基于模型的企业人力资源管理方法,提升了人力资源管理队伍的分析能力、协同效率和人才队伍建设质量,并进一步选取了典型的应用场景,用基于本体语言的建模工具和较为多样化的建模方法,建立一组人力资源管理领域的实用模型.以某研究院的实践为案例,验证了基于模型的人力资源管理系统工程的相关技术.研究结果表明,基于模型的系统工程方法在人力资源管理领域具有良好的适用性,能够有效指导相关的人力资源管理实践.     

标识数学规划模型及其建模

通过深入分析数学规划建模语言存在的问题,提出了标识数学规划模型的概念,使得数学规划模型的代数形式与其自然语言的模型文档统一在同一框架中．该模型在明确了数学规划模型的层次结构和物理语义的同时,支持不同分量的建模语言,并使不同建模语言对决策用户透明．其中标识数学规划模型的二维形式建立了模型管理与关系数据库管理之间的联系．     

基于本体论的能量管理系统建模

本体建模是智能信息处理领域研究的热点.在深入分析本体的定义、及其理论方法的基础上,为了增强本体建模表达能力,扩展定义了本体论的相关概念,提出了应用扩展的UML语言描述本体建模的方法;深入分析了能量管理系统建模的意义,采用扩展的统一建模语言建立的能量管理系统应用框架模型,达到能量管理系统应用之间、及其与相关系统之间数据共事的目的.     

面向虚拟采办的复杂异构系统统一建模方法

针对集团企业大型装备虚拟采办应用中,存在多层次、多方位的模型异构性,以及已有大量专业沉淀,需要提高模型的可重用性和可组合性水平的问题,本文基于一种复杂异构系统统一建模的理论框架,给出复杂异构系统统一建模方法的形式化定义,从可信度分析的角度探讨统一建模方法的自洽性,并从工程化的角度提出统一建模方法的实现方式及其文本描述规范。最后,以某装备虚拟采办为背景,对本文所提出的统一建模方法进行应用验证。结果表明,所提出的统一建模方法可有效支持在集团企业开展大型装备的虚拟采办。     

基于DoDAF的载人登月体系结构建模

针对传统文本模式存在的需求域与设计域之间信息离散、关联性差、不易追溯等问题，采用基于模型的系统工程(model-based systems engineering, MBSE)方法开展载人登月系统设计。引入美国国防部架构框架(Department of Defense Architecture Framework, DoDAF),提出载人登月总体设计体系结构可执行模型的流程和方法；采用系统建模语言(system modeling language, SysML)建立了视图模型，描述了系统架构、需求模型和逻辑接口。并开展了初步逻辑仿真验证，可为载人登月系统设计和MBSE方法应用提供参考。     

支持语义验证的卫星网络仿真框架研究

为保证卫星网络仿真异构模型和服务的可重用性和互操作性,支持仿真的正确性验证,使用基于本体的集成工具Protégé和推理机Pellet建立了支持语义的卫星网络仿真框架.在分析支持语义的仿真验证概念基础上,明确了卫星网络集成仿真框架的实现目标,并提出仿真框架三维视图.针对卫星网络覆盖特性仿真任务,根据仿真框架生成的一致性仿真实例,开发了仿真应用并给出仿真分析结果,证明仿真框架可以保证仿真应用的语义正确性.