系统开发解决方案

1、需求背景

现代工程系统伴随着技术精细化与管理思想的发展,复杂性迅速增长,其软件密集的特性越来越突出,单位成本急剧增加,研发组织中几乎没有人或单个团队能够理解整个系统,而且,与其相关的运转支撑环境也越来越复杂,这些特点都对复杂产品设计提出了新的要求。具体表现如下:


(1)、高端制造业复杂产品及其运转系统已从分立式演变为高度综合式,其复杂性带来开发周期和成本的增加;

(2)、软件密集导致的庞大信息与数据难以管理。传统系统工程方法以文档作为基线来组织架构系统工程活动,使得产品开发过程中会生成大量各个方面、层面的文档,由于众多信息分散于不同文档中,因此难以保证信息的完整性与一致性,同时,也带来文档版本众多、技术状态难以控制等问题;

(3)、传统设计重方案、轻需求,往往在系统设计开始前未能全面了解需求,无法形成需求牵引的研发流程,时常会造成南辕北辙的严重后果,浪费大量的人力、物力;

(4)、传统设计缺乏准确描述目标(无歧义)的手段,对复杂的、动态交互性强的活动难以描述,表达力不足,有时会产生歧义,导致工程人员交流时的误解;

(5)、传统设计中早期验证发现问题不到位。


2、解决方案

针对当前复杂产品研发中存在的问题,基于MBSE的系统开发体系提供了很好的解决方案。MBSE是一种新的系统工程方法——基于模型的系统工程方法,该方法引入特定的建模语言与工具、建模规范与流程,以模型为基线来组织系统工程活动。工程中所有相关人员都着眼于公共认同的系统模型,在需求分析、结构分析、功能分析、性能分析、仿真验证等方面围绕该模型进行设计、加工、反馈修改等活动,不断利用该模型来指导工程,也不断通过工程实践的反馈,来维护更新模型,从而使得模型与工程并行前进。


基于MBSE的系统开发解决方案,通过进行需求分析、系统功能分析、系统设计及系统仿真,对系统问题进行全面的表达,将顶层的系统问题逐层分解成可被硬件、软件解决的各个小问题,并将小问题的解决方案逐层集成整合到系统中以解决顶层的系统问题。


基于模型的系统开发过程


系统开发体系的整体业务框架如下图所示:


系统开发体系整体业务框架


(1)、根据作战需求、运行方案等,识别需求和验证策略,递给出结构化的需求,建立追踪体系,输出需求规范和用例模型;

(2)、分析系统静态结构和动态活动,完成需求和功能逻辑的验证和确认,输出系统功能模型;

(3)、选择最优架构,基于模型开展功能分解和分配,识别系统内外接口,执行模型对需求和功能逻辑进行验证和确认;

(4)、进行多物理场统一建模与联合仿真,实现功能(性能)样机的协同。


3、客户价值

  • 强大的表达能力,使得知识表达无歧义;
  • 提供多视角、多剖面对系统的审视,有助于在设计初期进行系统验证,从而尽可能少地引入错误,降低风险与设计修改成本,有效提高产品质量并缩短产品开发周期;
  • 系统仿真使得仿真技术的应用从单学科、零组件级向多学科、系统级乃至体系级进化,与底层工程仿真分析结合,形成系统的行为仿真与零部件物理仿真互动的闭环,真正实现对研发早期阶段和系统工程全过程的支持,实现需求在复杂产品系统全生命期各阶段的分析、定义、追踪和验证。

4、案例应用


具体案例请点击:B737飞机供电系统设计