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。     

MBSE在核工程设计中的应用

 通过阐述目前核工程设计面临的问题和困难以及核电工程的复杂性与安全性,探究了一种面向未来的设计模式和方法--基于模型的系统工程（MBSE）。调研了国外核电研发企业对MBSE的实践和应用情况。针对核电项目非能动安全系统进行了MBSE实施流程的案例试点,探索了MBSE方法在核电研发设计中的指导作用,进而摸索了核电工程研发设计模式的创新,为数字化转型提供了一种可行的解决方案。     

多架构建模方法在飞机娱乐系统的实现及应用

 提出了一种实现基于模型的系统工程（MBSE）多架构建模方法。基于多架构建模方法的元元模型,构建了Capella中的特定域建模语言,采用Arcadia建模方法作为建模规范,同时基于架构驱动的方法建立了模型间的追溯关系,形成了一套完整的基于模型的系统工程驱动流程。通过飞机娱乐系统作为案例建立模型,比较Capella建模和多架构建模两种方法,给出了两种方法在效率及效能方面的比较,结果表明多架构建模方法具有建模的高效性和较强的扩展能力,为不同MBSE建模语言和建模方法的整合提供一种解决方案。     

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...     

基于MBSE的民机研制过程管理

为保证在基于模型的系统工程(model-based systems engineering, MBSE)背景下民机研制的高效过程管理, 分析了当前民机研制的过程特征与面临的挑战, 在此基础上规划了基于模型的民用飞机研制整体框架与基于模型的过程全寿命周期管理(model-based process lifecycle management, MBPLM)概念。基于过程模型及其语义结构和类的定义, 提出了广泛适用于民机研制全过程的MBPLM方法, 并设计相应的并行架构。最后,为提升可操作性, 在典型系统民机舱内压力控制系统设计中演示了系统建模过程的管理时序、过程分析评估与异同构模型管理。所提方法可应用于以民用飞机为代表的复杂系统研制, 能够在MBSE背景下实现模型开发与过程管理关联与协同, 统筹管理研制全寿命周期过程。     

关于MBSE和MBD的思考

 讨论了基于模型的系统工程和基于模型的设计的重要性，分析了其建模的差别。分析表明，设计必须在确定的、无歧义的基础上进行，虽然这个结果只能反复迭代得到，否则设计将无法实施。与系统工程建模允许采用某些自然语言相比，设计建模必须严格使用建模语言表达设计的结果。考虑到设计本质上是一个知识流动、集成、竞争和进化的过程，又必须同时满足物质需求、精神需求和社会需求，提出了一组关于设计功能知识分类和表达的建议：用传递函数表达功能单元在量值方面的知识，用由方块、输入向量、输出向量、控制向量和运算符构成的方块图表达功能单元之间的关系。传递函数由功能单元的输入和输出导出。当设计知识在分布式资源环境中由细分和专业化的设计知识服务提供时，确定的、无歧义的行为知识和结构知识表达也往往需要。因此，如何将上述关于功能知识表达的建议与任何系统工程建模语言的任何部分结合起来，确定地、无歧义地表达设计中功能单元或者系统的行为知识和结构知识，将是很有意义的研究。     

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MBSE的民机审定试飞场景设计

面向适航审定的飞行试验是验证民用飞机满足设计需求、表明适航条款符合性、形成审定证据的高风险、高成本的重要取证活动。定义和设计民机审定试飞场景是进行民机适航审定飞行试验的前提。由此提出了基于适航符合性证据链的审定试飞场景设计方法及流程。以“符合性证据链”为核心，规划了逻辑严密、可追溯的适航符合性证据。通过引入基于模型的系统工程(model-based systems engineering, MBSE)方法，实现了审定试飞场景符合性证据链构建过程的模型化。为提升可操作性,以适航要求“地面航向操纵性”为典型案例,演示了审定试飞场景需求分析、设计与需求确认的过程。最终设计得到的审定试飞场景能够支持民机适航审定飞行试验的开展。     

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MBSE的民机功能需求辨识与确认

为构建与飞行任务需求匹配的飞机系统功能架构,在民机系统概念设计阶段引入基于模型的系统工程(model-based systems engineering,MBSE)的改进方法,明确了MBSE的民机系统关键功能架构的正向设计过程。以民机典型任务场景“应急复飞”作为研究案例。通过辨识典型民机的功能需求,构建基于人机联合仿真实验的功能需求架构,记录需求的确认过程,实现捕获需求的功能黑盒解白,并利用MBSE架构中功能状态机仿真验证需求的完备性与合理性,最终确保功能设计阶段捕获功能需求过程的可追溯性。可应用于以航空器为代表的复杂系统,能将客户的模糊需求转化为可应用工程实践方法加以验证的具体功能,完善系统功能架构,满足高层级的技术需求。