[发明专利]基于HarmonySE和CBAM的架构权衡分析方法

说明书

本发明公开了一种基于HarmonySE和CBAM的架构权衡分析方法，包括：依据系统需求确定一定量满足系统需求的备选方案；梳理出若干个评估准则和所有评估准则的权重；针对各个评估准则拟定效用曲线，结合CBAM的思想，专家讨论拟定一定量不同场景对应的效用值，形成一组坐标点；采用数据拟合的方式，将离散的坐标点连续化，形成效用曲线；将备选方案规格化数值代入相应的效用曲线，得到每个备选方案在各评估准则对应的效用值；结合权重计算结果计算加权每个备选方案的效用值，对各备选方案进行综合评价，选出最优方案作为解决方案。本发明操作简单，所需数据量较少，拟合出的效用曲线可信度较高，具有积极的理论意义与应用价值。

技术领域

本发明涉及系统工程的权衡分析技术领域，具体而言涉及一种基于HarmonySE和CBAM的架构权衡分析方法。

背景技术

随着我国航空工业的快速发展，航空产品的研制方式由逆向仿制向自主创新转变，对国防军工以及民用飞机系统的新型需求日益增多。系统的规模和复杂程度也越来越高，尤其是跨学科、交叉学科系统的出现，使得传统的基于文本的系统工程难以满足现阶段复杂系统的研发要求。

在这种背景下，基于模型的系统工程(Model-Based Systems Engineering，MBSE)技术应运而生。MBSE运用可视化和图形化的建模语言来描述复杂系统，使得系统的设计过程变得更加容易。国际系统工程学会(INCOSE)在《系统工程愿景2025》中指出：系统工程的未来趋势是“基于模型的”(Model-Based)。目前国际系统工程界也处在对MBSE标准的研究把握，以及结合工程研究和应用探索的过程中。其中，IBM公司提出的HarmonySE方法是现阶段被广泛应用的一种MBSE建模方法。HarmonySE流程主要包括：需求分析、系统功能分析、架构权衡分析和架构设计四部分。架构权衡分析的目的是从满足需求的备选方案选出最优方案，作为后续设计的依据。如何在系统日益复杂的情况下选出最优方案成为了权衡分析人员面临的难题。

权衡分析由系统工程中“系统决策”的概念发展而来的，要求综合考虑利益相关方的需求，在备选方案中选择出最优方案。权衡分析要求贯穿设计的始终，在设计过程中，权衡分析的目的是选出最优子系统架构/部件，保证设计过程中的最优；设计完成后，也需要权衡分析，选择出最优架构，保证决策的最优。

HarmonySE流程的架构权衡分析的步骤为：定义评估准则、向评估准则分配权重、为各评估准则拟定效用曲线、向备选方案分配MOE和确定解决方案。重点环节是评估准则权重的确定和效用曲线的拟定。权重用来反映评估准则对评估对象影响程度的大小，体现了对利益相关方的需求权衡；效用曲线作为确定各解决方案各评估准则效用值的依据，其准确性直接影响权衡分析的好坏。

关于权重计算方法的研究，已有的研究成果很多。胡林平基于层次分析法(AHP)和灰度关联分析法(GRAP)，针对综合航空电子系统提出了一种安全性评估方法；李珩利用熵值法，结合二手车评估的相关理论方法，针对二手车成新率进行了相关研究；朱宁宁基于因子分析法针对四十家上市的电力企业提取了四类能反映公司经营绩效的公共因子，并对上述公司进行了综合排序。

关于效用曲线的在权衡分析领域应用中的研究，已经取得了一定的成果。国内外已经有一些效用曲线法应用的实例，赵净净将效用曲线法应用于民机航空电子系统的研发中，并给出了相关的案例，证明了效用曲线法在权衡分析领域发展的潜力；王国栋基于前人的经验，将指数型效用曲线应用到移动云计算卸载切换决策问题上，验证了效用理论在网络资源优化中的作用；Bruce Powel Douglass将效用曲线法用于跑步机的架构设计中，并给出了相关的应用实例。