以飛機為例的MBSE系統架構入門系列(3)




敏捷項目的兩個主要局限性



1.解決的MDAO問題的起點是一組給定的設計要求和給定的系統架構選擇(給定架構選擇的示例包括:選擇全電動機載系統、選擇支撐機翼系統等)。潛在的推理假設是認為提前完成需求和架構選擇,并且它們在整個交付過程中是不會發生任何變化的。這就導致了在給定的配置下限制了可選的(或可衡量的)權衡范圍。

2. 總體范式和旨在加速MDAO系統部署和操作的方法,還沒有通過利用數字設計工程原則進行形式化和建模。因此,一方面,形式化的缺乏對使用不同技術的外部人員利用該方法提出了挑戰。另一方面,由于追溯困難,缺乏“敏捷MDAO系統藍圖”的模型對變更或擴展的實現提出了挑戰(如第一個限制所示)。

一種系統,其中的原因和結果之間存在非平凡的關系:每個結果可能是由多個原因造成;每個原因可能產生多重影響;原因和結果可能作為反饋循環相關,有積極的和消極的;而且因果鏈是循環的、高度糾纏的,而不是線性可分的。




分層的概念框架



概念框架架構是分層的所示。

以飛機為例的MBSE系統架構入門系列(3)的圖1

確定的五層,每層內的主要活動包括:

每個相互連接的層轉發輸出,接收來自上下兩層的輸入和反饋信息。利用建模技術和系統工程方法對每一層交付的產品或服務以及流程和活動加以形式化處理。因此,人們需要為每層確定專用的數據模型、交換格式和本體,并進行了開發。最后,對每個層進行建模,考慮到多個透視圖,關注層的專用方面,例如體系結構描述、相關利益方、部署的過程、交換的數據,等等。


從概念框架結構可以看出,有一個明確的層專用于“開發系統”,它們支持并支持設計,但通常在“復雜系統”層本身中處理。明確地建模這樣一個層,是簡化上游架構設計階段與下游產品設計活動的過渡的關鍵。本文介紹的用于MDAO的MBSE方法側重于開發系統層。


航空航天系統(如飛機、航天器和衛星)的特點一直是隨著需求的變化、期望的變化、市場的破壞和技術前景的變化而不斷發展技術。這一趨勢包括不斷開發新的設計方法和新興方法,以“支持”開發“更好”的產品。更一般地說,我們可以說,為了設計下一代航空航天“復雜系統”,總是有必要沿著下一代支持性“設計系統”發展。設計系統與正在開發的復雜系統之間的關系如圖7所示。在當前航空航天技術領域,下一代設計系統需要利用數字設計工程方法,以加快開發時間,最小化相關成本,同時最大限度地提高正在開發產品的價值。


目前,飛機開發項目中可能有多種設計系統可用。這些包括PLM(產品生命周期管理)集成環境、MDAO(多學科設計分析優化)框架、KBE(基于知識的工程)應用程序、協作管理平臺,通常并行運行。然而,盡管數十年來對研發活動進行了投資,但其中大部分尚未用于生產線產品的開發。隨著待設計產品的功能和能力的增長,此類設計系統的復雜性也在增加,導致“缺乏靈活性”,無法有效部署。反過來,管理設計系統的復雜性成為關鍵挑戰,即管理開發中系統的復雜性。


以飛機為例的MBSE系統架構入門系列(3)的圖2

下一代復雜系統(例如,新型飛機概念)的發展,需要得到下一代“設計系統”的支持。MDAO系統是設計系統中的一個專門類別


文章來源:MBSE知識庫與應用案例


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