MBSE產(chǎn)品模型架構(gòu)應(yīng)用流程——以火災(zāi)衛(wèi)星為例


數(shù)字化轉(zhuǎn)型是工業(yè)經(jīng)濟(jì)邁向數(shù)字經(jīng)濟(jì)的必由之路,是以數(shù)據(jù)為核心的驅(qū)動(dòng)要素。基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)能夠快速提升制造創(chuàng)新能力、優(yōu)化制造研制流程,是加快制造升級(jí)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必要技術(shù)。

對(duì)于復(fù)雜裝備制造業(yè)的長(zhǎng)期研制生產(chǎn),將MBSE應(yīng)用其中,可以借助模型增強(qiáng)共享信息的能力,改善開(kāi)發(fā)系統(tǒng)時(shí)利益攸關(guān)者之間的溝通效率,提高信息的可追溯性、可共享性及復(fù)用率。

以火災(zāi)衛(wèi)星為例,我們整理解析基于MBSE的數(shù)字化轉(zhuǎn)型初期實(shí)施流程。

MBSE產(chǎn)品模型架構(gòu)應(yīng)用流程——以火災(zāi)衛(wèi)星為例的圖1

火災(zāi)衛(wèi)星應(yīng)用MBSE實(shí)施流程是“不斷打開(kāi)”的過(guò)程,我們稱之為“OpenBox”,隨著實(shí)施流程推進(jìn)逐漸清晰明了。在此分為四個(gè)階段,定義為P1、P2、P3、P4四個(gè)階段。各個(gè)階段都有具體事項(xiàng)和細(xì)致的準(zhǔn)備工作。




P1

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在P1環(huán)節(jié)中,將P1階段看作是一個(gè)黑盒,我們首先要對(duì)“火災(zāi)衛(wèi)星”進(jìn)行實(shí)施規(guī)劃,提前做好整體工作的規(guī)劃,包括培訓(xùn)人員、目標(biāo)、交付時(shí)間與項(xiàng)目里程碑等等信息,保證初步實(shí)施流程順利進(jìn)行。

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任務(wù)需求初始捕獲

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任務(wù)需求精化


第二環(huán)節(jié)進(jìn)入建模準(zhǔn)備工作,定義大致建模規(guī)范,做好“如何組織模型”的工作。第三環(huán)節(jié)分析識(shí)別利益相關(guān)方,接著站在任務(wù)的角度定義任務(wù)目標(biāo),針對(duì)每一個(gè)利益相關(guān)方識(shí)別各個(gè)需求,將繁雜凌亂的需求進(jìn)行精細(xì)梳理,對(duì)任務(wù)需求精化。

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系統(tǒng)上下文分析

從識(shí)別利益相關(guān)方到定義任務(wù)目標(biāo)上下文是靜態(tài)的,接下來(lái)的行動(dòng)則是站在動(dòng)態(tài)角度去分析火災(zāi)衛(wèi)星,包括執(zhí)行任務(wù)分析、軌道分析挖掘潛在需求,豐富開(kāi)發(fā)任務(wù)需求定義任務(wù)行為,以及站在時(shí)間的角度識(shí)別任務(wù)事件。





P2

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P2階段是初步打開(kāi)的階段,是一個(gè)灰盒,進(jìn)行功能分析和信息的捕獲的動(dòng)作。P2階段在P1的基礎(chǔ)上對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行下定義,包括捕獲外部接口、捕獲衛(wèi)星主行為、衛(wèi)星性能、衛(wèi)星系統(tǒng)需求以及動(dòng)態(tài)的衛(wèi)星任務(wù)大場(chǎng)景仿真。

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狀態(tài)行為分析(功能需求)





P3

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P3階段為白盒,此階段則是進(jìn)入架構(gòu)設(shè)計(jì)階段,對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)分解,研究分系統(tǒng)和組件,站在衛(wèi)星系統(tǒng)角度分析系統(tǒng)的需求、結(jié)構(gòu)和行為三個(gè)方面,同時(shí)也會(huì)注重分系統(tǒng)與組件這兩者的需求和狀態(tài)。

由衛(wèi)星系統(tǒng)分解、分系統(tǒng)互連、識(shí)別各分系統(tǒng)到太陽(yáng)電池陣權(quán)衡分析,這四個(gè)步驟都是從系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)推進(jìn)流程;而系統(tǒng)功能分配、識(shí)別衛(wèi)星系統(tǒng)事件線和組件狀態(tài)則是以動(dòng)態(tài)的形式,分別從功能、時(shí)間和狀態(tài)三個(gè)角度進(jìn)行分析。

由組件狀態(tài)這一步驟進(jìn)入組件級(jí)別,捕獲組件需求,構(gòu)建組件與系統(tǒng)需求的派生關(guān)系。

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捕獲分系統(tǒng)接口及其連接關(guān)系





P4

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P1到P3通過(guò)三個(gè)階段對(duì)火災(zāi)衛(wèi)星系統(tǒng)由上到下、從里到外全面的進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)分析。P4階段開(kāi)啟驗(yàn)證行動(dòng),進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證與場(chǎng)景驗(yàn)證。在P4階段,所有的模型在系統(tǒng)架構(gòu)分析完成之后,進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作。此時(shí)的驗(yàn)證需求,包括形成完整的需求追溯。

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同時(shí)我們?cè)诿總€(gè)步驟都有相對(duì)應(yīng)最為主要的計(jì)算分析主線。P1最為主要的“軌道分析”是為了捕獲早期關(guān)鍵需求性能需求,例如滿足火災(zāi)衛(wèi)星檢測(cè)地球所需要航天器的數(shù)量是多少;P2“大場(chǎng)景仿真”用來(lái)檢驗(yàn)邏輯過(guò)程是否合理;P3會(huì)進(jìn)行參數(shù)配置的“權(quán)衡分析”,根據(jù)參數(shù)值的不同進(jìn)行優(yōu)化比選更優(yōu)的參數(shù)配置。進(jìn)入P4階段進(jìn)行設(shè)計(jì)分析,會(huì)用到參數(shù)圖去驗(yàn)證性能需求是否被滿足。


MBSE實(shí)施流程是對(duì)基于MBSE思想的系統(tǒng)設(shè)計(jì)愿景的擴(kuò)展與開(kāi)發(fā),并且為數(shù)字化變革提供基礎(chǔ),以確保整個(gè)未來(lái)狀態(tài)與其對(duì)應(yīng)執(zhí)行的解決方案集保持一致。它初步定義了落地計(jì)劃,規(guī)范了各數(shù)字化項(xiàng)目需要實(shí)現(xiàn)的主線內(nèi)容,加快項(xiàng)目進(jìn)程。


文章來(lái)源:杭州華望MBSE

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