體系架構建模的案例
行業案例 | MBSE解決方案（二）：基于DoDAF的武器裝備體系結構建模
DoDAF的8個視角，可以全方位、全過程的對復雜軍事系統的分析設計提供路線圖和建模框架。
圖 1 體系架構框架DoDAF
2
體系架構建模工具 Modelook.EA
體系架構建模工具Modelook.EA支持UPDM建模語言和DoDAF模型框架，用于開展面向復雜軍事組織體系和裝備體系的多視角、多視圖的體系架構設計建模，開展任務需求分析，任務場景分析、體系架構分析及體系架構邏輯驗證等。
支持美國國防部體系架構框架DoDAF2.0標準，全面支持8個視角52張視圖的圖形化建模，這些模型通過圖形、文檔、矩陣、表格等形式對視圖進行分析，提供統一的體系結構數據存儲庫，保證各數據項目之間的一致性，實現了以數據為中心的體系結構開發方法。同時具備與多種仿真環境接口，可利用作戰場景的三維時空物理模型與信息模型、體系信息交互的時序圖與系統內部行為的狀態圖及可視化仿真技術完成模型的動態特性、協調性和時間特性的驗證；在此基礎上，通過作戰場景驅動任務與體系架構的行為模型，可視化仿真裝備系統的運行，完成系統的作戰概念、系統體系架構、系統的主要功能、接口驗證，從而實現體系架構在全局戰場背景下的驅動和論證。
展開 MBSE體系架構模型的理論研究：基于MBSE與SysML的空空導彈系統架構建模研究
基于此，本文引入基于SysML的系統架構建模方法[9,10]，在方案設計階段利用基于MBSE的設計方法對空空導彈系統架構進行建模，并對不同系統架構進行仿真分析，最終獲得最優系統架構，實現在方案論證階段減少甚至消除設計中的邏輯錯誤，避免到設計后期才發現由于邏輯錯誤而造成循環設計[11-13]。
1 MBSE理論概述
本文展開基于MBSE 的空空導彈系統架構設計工作。從需求分析和用例出發，利用RHAPSODY 建模工具，基于MBSE 方法和SysML建模語言，對空空導彈系統架構進行建模與仿真，主要包括基于SysML 的需求分析、系統分析和系統設計三個部分，最終實現在空空導彈系統方案設計階段對其架構進行仿真，獲得最優系統架構。
（1）需求分析
該階段目的是將軍方原始需求轉化為系統需求，同時依據需求定義空空導彈用例，詳細描述系統的行為，主要通過SysML的需求圖和用例圖表達。
（2）系統分析
該階段主要是把系統需求分解為功能性需求和非功能性需求，同時將系統功能性需求轉化為若干個可執行模型，利用SysML 的順序圖、活動圖和狀態來實現每一個用例的分析。
（3）系統設計
該階段分為架構分析與架構設計兩個階段。架構分析階段是利用順序圖、活動圖和狀態圖對不同的系統架構進行評估分析，獲得最佳系統架構。架構設計階段功能性需求分配到系統架構的結構中，從而完成系統設計。
2 需求分析
需求分析是指對空空導彈進行詳細的分析，弄清楚空空導彈的戰術要求，包括需要輸入什么命令、什么數據，最后應該輸出什么、做出什么機動動作。具體的需求分析包括功能需求、性能需求、接口需求和約束需求等。首先將DOORS中條目化的軍方需求和量化的性能需求逐條轉化為SysML的需求圖，使得每條細化后的需求都能夠以用例圖來進行動態行為分析。
展開 MBSE體系架構模型的理論研究：基于MBSE的作戰概念建模框架研究
通過上述設計、驗證、優化等過程的不斷迭代，最終形成標準規范的作戰概念建模框架模板。通過設計開發作戰概念建模框架，為支撐定性、抽象的作戰理論、專家經驗知識向作戰概念形式邏輯的轉化，實現作戰概念的體系化、工程化設計提供方法和工具支持，其開發過程如圖５所示。
05
結束語
作戰概念建模框架是規范和指導作戰概念開發的基礎和前提。基于ＭＢＳＥ 方法，通過分析作戰概念核心建模要素和作戰概念研究活動的主要環節，提出了面向軍事理論專家、部隊實踐專家、軍事設計人員以及工程技術人員等多類人員的作戰概念多視圖模型框架，并對總體描述視圖、作戰環境視圖、作戰對手視圖、作戰任務視圖、作戰能力需求視圖、作戰力量體系視圖、作戰活動視圖、作戰行動構想視圖等視圖模型的邏輯關系和詳細構成進行了分析和設計。最后，按照自上而下逐步求精和自下而上集成優化的設計策略，提出了作戰概念建模框架的開發路線。基于ＭＢＳＥ 設計開發作戰概念建模框架，必將促進作戰概念研究由粗放式的概略定性研究向體系化的精細定量研究轉變，成為作戰概念體系化研究和工程化設計的重要手段。
文章來源：智匯杰瑞
展開 算網一體：網絡架構及技術體系
基于算網一體的定義和特征，本章節進一步提出了算網一體的參考體系架構，其中，形態體系、技術體系、設備體系、協議體系共同打造算網一體基礎設施，支撐新能力、新服務和新生態。
（一）形態體系
根據算網一體的演進路線研判，算網一體包括以網為主和以算為主兩種路線。當前的網絡主要包括域間的廣域網連接和域內的局域網連接，廣域網由于其連接范圍廣，計算要素相對稀疏，仍然主要保持“網”的特性；局域網由于其連接范圍有限，計算要素相對密集，將更多呈現“算”的特性。所以，算網一體在面向域間和域內的演進中，將呈現“域內化網為算”和“域間化算為網”兩種形態。
域內化網為算：域內因為歸屬同一運營主體，有望丟掉分層解耦的“包袱”，通過軟硬深度融合，率先實現基礎設施充分池化，變成一臺超級計算機。
域間化算為網：域間網絡承擔著高效連通多運營主體算力和服務的任務，兼容互通是首要任務，分層模型的思想仍將沿用。
（二） 技術體系
算網一體核心技術以網絡和計算的一體化服務為目標，研究算力度量、算力感知、算力路由、在網計算、算力交易、確定性 服務、算網一體編排、通感算一體等技術。
（三） 設備體系
設備是技術的載體、是能力的底座、是服務的支撐。算網一體技術體系的發展，算網一體基礎設施需要新型設備和系統承載，包括算力路由設備、算力網關設備、算網控制設備、算網編排器、算網 調度器等以網為主的設備，以及包括云化 UPF（User Plane Function，用戶面功能）、云化小站等以算為主的設備，共同構建算網一體的設備體系。
（四） 協議體系
設備的功能實現以及設備之間的通信需要新的算網一體協議。算網一體協議主要作用在域間的算網一體演進，從 OSI 七層協議模型演進而來，分層引入新信息、新能力，構建算網一體協議體系。
（五）能力體系
算網一體的新型能力體系，包括資源布局、編排、調度等能力。
展開 
面向新一代智能制造的智能工廠體系架構研究
? 2 鋼鐵行業智能工廠體系架構
新一代智能制造是將物聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術與制造企業的研發、生產、管理、服務等制造活動的各個環節有效融合，具有信息深度自感知、智能優化自決策、精準控制自執行等功能的先進制造過程、系統與模式的總稱。在當前5G+工業互聯網等信息技術快速發展的背景下，新一代智能制造對推動鋼鐵企業實現快速市場響應、資源柔性配置、縮短產品研制周期、提升生產效率和產品質量、促進源頭減少和能源高效轉化，乃至整個行業轉型升級，即敏捷化、精益化 、綠色化發展均具有十分重要的時代意義。
鋼鐵工業是典型的流程制造工業，鋼鐵企業實施智能制造需以智能工廠為載體，以關鍵制造環節智能化為核心，以端到端數據流為基礎，以網通互聯為支撐。在智能工廠建設層面，按照《鋼鐵工業智能制造體系架構白皮書》指引，應以工藝過程在線閉環控制、全流程界面協同優化等關鍵技術突破為先決條件，重點關注一體化計劃調度、全流程質量管控、生產能環協同調配和資產全生命周期管理的建設，實現冶金全流程物質流、能量流和信息流協同優化，從而形成高效能、低耗散、自組織、動態有序、連續運行的生產模式。
考慮到鋼鐵流程工業智能工廠建設的復雜性和實施難度，為給鋼鐵行業智能工廠實施提供一套可執行的參考模型，按照功能架構、技術架構兩大板塊，形成以智能工廠評估標準和鋼鐵行業業務需求為牽引的面向新一代智能制造的鋼鐵行業智能工廠體系架構。
2.1 功能架構
在功能架構上，依據智能工廠評估通則和智能制造能力成熟度模型，智能工廠應包括智能設計、智能生產、智能運營、智能物流，層級范圍為企業層、車間層、單元層和設備層。根據智能工廠評估標準中對智能工廠業務范圍和層級的定義，圍繞產品全生命周期，將鋼鐵行業智能工廠劃分為智能設計、智能生產、智能運營、智能服務四個部分。
展開 MBSE建模語言學習：ARCADIA和SysML方法在自適應巡航控制系統架構建模中的對比
為了充分發揮MBSE的作用，必須具備專門用于建模的系統工程方法論，包括適當的流程、方法和工具。系統建模語言（System Modeling Language, SysML）一直是許多企業MBSE項目的關鍵推動力量，SysML能夠通過從各種視角，展示系統的不同視圖。但采用SysML實現MBSE的過程并不輕松，常見的障礙包括：
SysML基于的是軟件工程特性，對于不具備軟件工程背景的、跨行業的工程師難于掌握。使用SysML開發一個系統架構模型，對許多人來說仍然很有挑戰。
SysML缺少模型結構元素和行為元素之間適當的集成，易導致不一致性，從而增加系統開發的復雜度。
針對上述問題，架構分析和設計集成方法（Architecture Analysis and Design Integrated Approach, ARCADIA）方法應運而生。它是一種以系統架構為中心、以基于模型的工程活動為基礎的系統和軟件架構工程方法。而Capella/系統建模工作臺（System Modeling Workbench, SMW）是基于ARCADIA方法的系統架構建模工具。ARCADIA方法深受SysML的啟發，旨在簡化和豐富SysML。如果應用得當，ARCADIA方法可以有效地開發系統架構模型，解決傳統SysML應用所面臨的挑戰。
一、架構定義: ARCADIA/Capella vs.SysML
1. 利益攸關者（Stakeholders）需求分析
從利益攸關者需要轉換來的需求，通常在需求庫中管理。ARCADIA和SysML方法之間的主要區別之一是，ARCADIA側重于功能驅動的建模，而SysML通常使用需求驅動的建模。
展開 abaqus輸電塔線體系建模及地震動分析
教學需求：
?1.使用abaqus軟件建立輸電塔-線體系的有限元模型；
2.對建立的有限元模型進行地震動IDA分析；
3.了解鋼材損傷本構和失效準則的定義，并能在abaqus中實現輸出。
要求：工程師對建立輸電塔線體系具有豐富的經驗，而不是其他結構。（價格可商量）
abaqus輸電塔線體系建模及地震動分析
教學需求：
?1.使用abaqus軟件建立輸電塔-線體系的有限元模型；
2.對建立的有限元模型進行地震動IDA分析；
3.了解鋼材損傷本構和失效準則的定義，并能在abaqus中實現輸出。
要求：工程師對建立輸電塔線體系具有豐富的經驗，而不是其他結構。（價格可商量）
基于DoDAF的有人/無人機協同作戰體系結構建模
1 基于DoDAF的體系結構建模方法
1.1 DoDAF概述
自2003年,自動化指揮系統(command、control、communication、computer、intelligence、surveillance and reconnaissance, C4ISR)架構規范2.0版重新改寫為DoDAF 1.0版后,得益于該架構的適用性不再受限在C4ISR范圍,而是擴大至所有任務領域,使得DoDAF在軍事系統得到了廣泛應用[24-25],并逐漸成為武器裝備需求描述的建模標準[26]。2010年,頒布了最新的DoDAF 2.02版本,相比于早年的1.0版和1.5版,2.02版的核心從架構產品轉移到架構數據,并將核心架構數據模型替換為DM2[27]。DM2主要提供邏輯數據模型、物理交換規范和概念數據模型,根據用戶需求收集組織數據,并以此數據群為牽引,開發與數據映射的產品模型,為實現體系結構數據的集成和描述系統內部之間信息的語義一致性奠定了基礎[28]。
DoDAF 2.02版是一種頂層的框架,在該框架中定義了一種表示聯盟體系結構的方法——視圖模型。視圖模型有8個,如圖1所示。
展開 一座懸吊-斜拉組合體系橋建模
一座懸吊-斜拉組合體系橋建模
單元類型：BEAM4 link10（纜索) mass21(附加質量慣距)
材料：
塔/柱/加勁梁/橫隔板
MP,EX,1,3.5e10
MP,PRXY,1,0.167
mp,dens,1,2600
mp,ALPX,1,0.00001
主纜、吊索、斜索
MP,EX,2,2.0e11
MP,PRXY,2,0.3
mp,dens,2,7850
mp,ALPX,2,0.000012
鋼臂
MP,EX,3,2.0e14
MP,PRXY,3,0.000002
主梁1
MP,EX,4,3.5e10
MP,PRXY,4,0.167
mp,dens,4,2600
mp,ALPX,4,0.00001
主梁2
MP,EX,5,3.5e10
MP,PRXY,5,0.167
mp,dens,5,2600
mp,ALPX,5,0.00001
主梁單元
塔單元
柱單元
柱橫梁單元
主纜單元
斜拉索單元（中跨1#~10#）
斜拉索單元（邊跨1#~10#）
吊桿單元（1#~10#）
塔頂索鞍與塔耦合
約束及加載
z方向位移云圖
x方向應力云圖
展開 Digimat多尺度建模技術體系研究：復合材料仿真前沿進展
軟件概述與技術架構
Digimat是由e-Xstream engineering（現歸屬Hexagon Manufacturing Intelligence）開發的專業復合材料多尺度建模與仿真平臺。作為當前復合材料仿真領域的標桿軟件，Digimat采用獨特的多尺度方法學框架，實現了從微觀纖維/基體界面到宏觀結構性能的跨尺度預測。
核心技術特點：
l 材料-工藝-性能一體化建模：集成材料數據庫包含500+種常見增強纖維和樹脂基體；
l 多物理場耦合能力：支持力學-熱學-電學耦合分析；
l 工業接口豐富：與Abaqus、ANSYS、LS-DYNA等主流CAE軟件無縫對接。
2. 核心功能評測
2.1 微觀尺度表征能力
Digimat-MF模塊通過代表性體積單元(RVE)方法，精確預測復合材料的局部應力/應變場。
展開 
一座懸吊-斜拉組合體系橋建模(命令流) ￥1
一座懸吊-斜拉組合體系橋建模(命令流)
原帖鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/content/post/325170
象征性收費1元
復雜系統體系的建模與仿真——第1期“仿真大講堂”公益講座成功舉辦
1月24日，“仿真大講堂”第1期線上公益講座成功舉辦，本期報告題目為“復雜系統體系的建模與仿真—系統工程與仿真的融合”，由中國仿真學會制造系統仿真專業委員會主任委員、航天科工集團先進制造專家組副組長、復雜產品智能制造系統技術國家重點實驗室總技術負責人、“仿真大講堂”特邀專家朱文海老師主講。
在一個半小時時間里，朱文海老師圍繞“復雜系統體系的建模與仿真-系統工程與仿真的融合”的主題，從系統模型與仿真、系統工程基礎、建模與仿真基礎、MBSE剖析、建模與仿真的發展設想五個方面展開了深入淺出的講解，充分展示了朱老師在仿真理論方面深厚的學術素養及豐富的實戰應用經驗。報告還引用了大量的人文經典理論，比如“普拉克斯提斯之床”、“柏拉圖洞穴寓言”等，運用形象的比喻描述抽象的技術，可謂是金句頻出。整個課程對仿真行業發展的責任感體現得淋漓致盡。
朱文海老師主要研究方向為飛行器結構設計、并行工程、敏捷制造、虛擬采辦、智能制造等先進制造技術研究與應用。承擔了部委級重大、重點項目多項，在仿真、信息化、智能制造等領域積累了大量的經驗。曾獲國家科學進步二等獎1項、國防科學技術進步獎一等獎1項、二等獎7項，國家教育部科學技術進步獎二等獎1項。代表專著《從計算機集成制造到智能制造：循序漸進與突變》《制造業數字化轉型的系統方法論：局部服從整體》。
本期大講堂由中國工業合作協會仿真技術產業分會副秘書長、北京航天測控技術有限公司戰略規劃總體部經理付旺超主持。
本期講座報名人數850人，實時在線人數1232人。從仿真工程師到企業高管，從高校教師、科研院所專家到國央企仿真技術從業者，有的企業組織全體仿真技術人員一起觀看，有的人因為在返鄉的途中，索性在車上傾聽朱老師報告。
展開 MBSE架構圖：一種集成系統建模與多學科分析的MBSE開發框架
3
系統建模與流程
根據圖2給出的整體MBSE集成方案架構，將通過以下六個主要步驟完成整個建模與分析過程。此模型框架建模步驟包括：
1) 生成需求圖及系統架構；
圖3 創建需求和系統架構
a) 最初的需求規格可以是用DOORS/Excel進行描述，將早期的需求規格說明導入到Rhapsody/MagicDraw中，創建需求圖，在需求圖中包含相應指標的上下限以及需求目標。
圖4 建立需求圖
b) 基于需求生成系統架構，定義SysML原型，使用SysML的BDD圖對系統架構進行描述。
本方案中，將SysML進行了擴展來描述建模分析組件，這些組件運行在ModelCenter框架。下圖給出了配置屬性中定義的原型。MC_Component原型用于指定一個約束模塊(例如，分析塊)的可執行的分析模型的位置。MC_Variable 原型來創建SysML端口(例如，參數)和分析模型變量之間的映射。InOut枚舉來指定由MC_Variable原型實例化參數(輸入或輸出)的因果關系。在這個功能中，工程分析被用于自動檢查需求的一致性。為了達到這個目的，RequirementVerification模板可以應用于需求塊。
展開 新架構下服務建模，關鍵在這6步！
隨著AUTOSAR、SOA、以太網通訊等新技術、新理念的成熟化，面向軟件、硬件、網絡、電氣等多領域的電子電氣系統經歷了多代架構方法論的迭代。如何跟隨新技術和新理念的浪潮，構建起新型的汽車電子電氣架構平臺，以實現新老技術的快速更替和融合，優化協同系統架構的搭建將成為主機廠和供應商共同關注的重點。
經緯恒潤基于SystemWeaver平臺，按照SOA建模理念為客戶提供了新一代基于SOA的企業級電子電氣系統協同設計解決方案，可以有效支持服務和信號的混合架構建模。新型架構下的服務建模分為服務設計、服務系統部署、拓撲設計、服務接口部署、服務實例部署和服務設計檢查和集成六大部分。
01 服務設計
服務Service Interface將在服務設計庫中進行全局維護，系統中的軟件模塊將以引用的方式去調用服務接口。在設計服務接口之前 ，可在統一的數據類型庫中進行CppImplementationDatatype的定義和維護，之后將被服務接口引用。
CppImplementationDatatype是適配于C++的Implementation Datatype，常用的有Type Reference、Array、vector、Struct和String類型等。在SystemWeaver中，用戶將可以用便捷的方式進行數據類型的定義，其內置的校驗規則將有效支持數據的正確性和完整性。
圖1 數據類型維護
此后，將進一步進行服務接口的定義，用戶需要根據其功能進行詳細的接口設計，明確服務ID、大版本、小版本等基礎信息，并對該服務的使用和內部邏輯進行詳細描述。
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