虚拟采办全寿命周期管理技术研究及应用

复杂武器装备的虚拟采办是实现人员/组织、管理、技术协同工作的系统工程,其全系统、全寿命周期的各项活动需要管理全方位的支持,针对虚拟采办全寿命周期管理技术开展研究,分析并建立虚拟采办风险评价指标体系,提出基于全寿命周期费用分解结构的费用估计方法,及利用网络图建模及蒙特卡罗仿真方法的全寿命周期进度预测方法。最后,结合某航天复杂装备虚拟采办应用背景,对所提出的管理技术进行应用验证。     

基于多架构建模语言的系统工程建模方法

随着系统工程建模技术的进步,复杂装备生命周期所涉及的建模工具多样,模型数据异构为模型集成带来了重大技术挑战.因此,系统工程社区提出了语义建模规范并将其用于解决建模工具之间的模型数据集成难题,提升各工具建模语言的数据互用性.提出一个新的语义式系统工程建模语言KARMA,采用双语义机制支持复杂装备研发过程中的架构建模,并提出了该语言的技术发展路线.最后,通过工程验证案例,从定性及定量角度对语言进行技术验证,结果表明KARMA语言可支持多种复杂装备的体系及系统的架构设计.     

基于WBS的虚拟采办系统分析与协同建模研究

在线虚拟采办是与真实采办实时交互和并行发展的、仿真模型动态演进的、多学科模型和仿真技术集成的协同仿真系统,需要解决的问题之一是仿真模型与真实系统之间的综合集成。从分析采办的多域多维多尺度特点入手,以采办的工作分解结构为协调基础,建立虚拟采办过程模型,并从任务、信息和资源三个方面讨论同步和异步方式的协同建模问题,最后提出在线虚拟采办系统框架。该系统可实现虚拟采办与真实采办在不同域、不同层次、不同维的动态交互,体现了在线仿真系统并行性、动态性、集成性的特点,可促进虚拟采办的实施和应用。     

面向服务的虚拟采办软件体系结构

目前国内对于虚拟采办系统的研制还没有充分考虑其作为大型分布式系统间的互操作、重用和动态绑定问题,并缺少实现虚拟采办软件系统的具体技术措施。结合国内具体的采办实践,分析了虚拟采办带来的传统采办流程变革,深入研究了面向服务的虚拟采办系统的关键技术和体系结构,提出了一种以Web服务和网格计算为核心技术的新一代面向服务的虚拟采办软件体系结构。实现了面向服务的虚拟采办的产品数据管理子系统,并给出了应用实例。     

基于Multi-Agent的武器系统虚拟样机开发环境研究

虚拟样机技术是解决复杂系统开发过程中高风险、有限可逆转性问题的一个有效途经。复杂系统虚拟样机开发过程中的数据量大,交互频率高,因此必须为这一过程提供有效的机制,最大效率的支持虚拟样机的协同开发。文章将Agent技术应用于传统框架,提出了基于Multi-Agent的协同开发环境,并结合采办的思想,提出了基于Multi-Agent的协同开发环境的全生命周期虚拟样机开发过程模型。     

面向模型检查的NuSMV统一建模方法

以形式化建模和利用模型检查进行自动化分析验证为核心的基于模型的安全性分析(model based safety analysis, MBSA)技术能够提高工作效率和分析结果的客观性,已在复杂大型装备系统的安全性工作中得到广泛重视与应用。现有的MBSA框架下的建模过程较为复杂,且通常需要模型转换,易造成模型信息的损失,影响安全性分析结果的准确性和全面性。面向模型检查,提出了基于符号语言构建统一系统模型的方法,研究了形式化语言元素与系统功能、结构和故障模式之间的分配与映射关系,利用时态逻辑公式规范了系统安全性要求的定义。最后,以飞控系统的前主桨舵机为例进行了案例应用,验证建模方法的有效性和适用性。     

武器装备效能仿真的可组合建模框架研究

武器装备效能仿真不同于一般的复杂系统仿真, 具备很大的组合建模潜力和迫切的组合仿真需求. 当前的统一仿真协议、统一建模方法、统一模型规范等组合仿真途径主要还是从技术角度出发的, 没有充分结合应用领域的实际, 难以真正实现组合仿真. 提出了基于模型框架实现组合仿真的思路, 通过将领域共性不变知识(DIK)固化为可组合的模型框架, 而应用可变知识(AVK)则可在模型框架基础上通过定制或扩展的方式进行描述. 设计了武器装备效能仿真的可组合建模框架(CMF), 应用实践表明能够明显地提高仿真开发效率, 有力地支持模型级可组合.     

面向SBA的系统综合决策方法研究

针时复杂武器装备虚拟采办SBA中的决策问题,对SBA系统综合决策中的效能、费用、风险、周期模型进行研究,提出综合运用这四维指标作为单目标函数的武器装备SBA综合决策依据的思路和方法.该方法可以全面而系统地与武器装备采办过程紧密结合,有效缩短武器装备开发周期、降低全寿命周期成本、减小采办风险、提高武器装备技战术性能.最后通过一个实例分析,表明该方法可操作性强,能够满足虚拟采办中综合决策的需求.     

基于Ptolemy的嵌入式计算系统级建模与仿真

嵌入式系统通常由具有不同特性的子系统组成,它的异构性给设计与仿真工具提出了很高的要求。本文探讨了目前建模仿真平台的不足,介绍了Ptolemy如何运用层次异构设计思想解决嵌入式系统的异构问题,以及该设计原理在其第二代建模仿真平台PtolemyII中的实现方法。并基于PtolemyII对一复杂控制系统进行了建模与仿真。     

武器装备虚拟采办总体框架研究

虚拟采办即基于仿真的采办(SBA)，是目前仿真技术研究与应用的一个热点。本文首先对虚拟采办进行了概述，建立了虚拟采办工程的系统结构，阐述了虚拟采办的过程舜口特点；然后在上述基础上，给出了虚拟采办系统的总体框架，描述按照SBA的思想进行采办，采办系统应提供的支撑工具／平台与应用系统等；最后，分析了系统实现的关键技术，并对下一步工作作一介绍。     

基于粒计算的武器装备体系结构超网络模型

利用超网络建模体系结构是体系网络化描述、评估和演化性探索的一种重要发展趋势。目前提出的超网络模型仍然处于概念探索阶段,在体系结构的复杂关系描述、体系属性信息和拓扑结构之间互影响机理挖掘等方面问题的研究存在局限性。梳理了体系结构超网络建模研究现状,提出基于粒计算的装备体系结构超网络建模方法,采用四元组粒模型的形式化描述将装备体系的拓扑信息与属性信息结合起来。利用超网络构建体系结构的复杂关系模型,实现了系统、功能、活动、行为与能力等体系要素之间的层次关联。通过超边机制将粒模型与超网络模型较好地联系起来。     

基于UML-ARENA的建模与仿真方法研究

为开发出便于复用、扩展的离散事件仿真系统,提出了一种新的建模与仿真方法——UML-ARE-NA。该方法利用统一建模语言UML对系统建模,利用仿真软件ARENA对所建模型进行仿真。该方法不仅规定了仿真系统的开发步骤,还设计了对象模型转换规则以及ARENA映射规则。整个开发过程分为建模与仿真两个阶段。在建模阶段,首先通过对系统进行概念分析,设计出系统的功能模型和动态模型。然后利用对象模型转换规则将功能模型和动态模型转化为对象模型。在仿真阶段,利用ARENA映射规则将对象模型转化为ARE-NA仿真程序。通过飞行保障过程的一个仿真实例对该方法的有效性进行了检验。     

Modelica语言及其多领域统一建模与仿真机理

详细介绍了Modelica语言及其主要特点,系统地阐述了Modelica语言的多领域统一建模与仿真原理,分析了Modelica语言适合于复杂系统建模的内在原因,探讨了基于Modelica语言的复杂产品建模方法,综述了基于Modelica语言的建模仿真工具研究现状,总结了采用Modelica语言进行多领域统一建模的优势。     

Top-level modeling theory of multi-discipline virtual prototype

Multi-disciplinary virtual prototypes of complex products are increasingly and widely used in modern advanced manufacturing.How to effectively address the problems of unified modeling,composition and r...     

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。     

装备综合试验与评价的技术需求及体系结构分析

结合相关领域的研究进展,以装备全系统综合、装备全寿命周期综合及建模与仿真综合需求为出发点,提出了装备综合试验与评价技术体系结构视图,对视图中的6类关键技术需求进行了分析。重点分析了装备试验资源与试验任务对象建模技术,提出了基于统一建模语言（unified modeling language, UML）的装备试验资源和试验任务对象建模方法,并对试验资源与试验任务发布/订购机制进行了探讨,给出了发布/订购流程。     

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。