[发明专利]适于飞行器机载系统架构设计的aMBSE方法

说明书

本发明公开了一种适于飞行器机载系统架构设计的aMBSE方法，包括：将利益相关者需求转化为系统需求，定义系统用例，进行用例规划；将确认的用例翻译成可执行的黑盒模型，通过模型的动态行为仿真验证模型与相关的系统需求；针对系统需求提出一系列符合要求的备选方案，寻求最优架构方案；将功能分析的系统级黑盒模型逐步展开为子系统级白盒模型，通过增量迭代的方式使相互独立的子系统集成为完整的系统架构。本发明在系统开发过程中增加小迭代，减少大迭代，在设计早期对模型进行测试，确定合理的架构设计思路，防止将早期设计中的问题带入验证阶段，降低了系统设计的复杂性，有效解决系统工程中需求变更问题。

技术领域

本发明涉及系统工程的架构设计技术领域，具体而言涉及一种适于飞行器机载系统架构 设计的aMBSE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。飞机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系统工程(Text-BasedSystem Engineering，TSE)难以满足现阶段复杂系统的研制要求。

目前，现代系统工程正在发生着从基于文档到基于模型的范式转变。在此背景下，2007 年国际系统工程协会(International Council on Systems Engineering,INCOSE)给出了基于模型 的系统工程(Model Based Systems Engineering,MBSE)的定义：“基于模型的系统工程是一 种在整个系统开发过程中持续贯穿整个生命周期的标准化建模工具，通过形式化的建模手段， 通过概念建模的形式支持系统需求分析，系统分析和设计，及后续的仿真和验证”。INCOSE发 布的2025年系统工程前景规划把MBSE作为系统工程推广和发展的重要方向。根据规划， 2010年开始对MBSE设计标准进行不断修正和规范，2020年前后形成较为成熟和规范的 MBSE理论，到2025年，将MBSE方法推广到各个工业设计领域，成为主流系统工程方 法。

现阶段，基于模型的系统工程方法已经在航空航天业逐渐崭露头角，美国国家航空航天 局(National Aeronautics and Space Administration，NASA)、波音、空客、洛克希德马丁、 欧洲导弹集团、轨道科学公司，国内例如中国商飞、中航工业等都已开始尝试将MBSE方 法应用到实际飞机及其系统设计过程中。

2011年9月，美国加利福尼亚州PARC研究中心承担的DARPA自适应运载器制造 计划子项目META实现交付，META项目开发了一套适用于MBSE不同阶段的语言和工具， 用以规范系统复杂度和可用性的评估标准，以及基于MBSE方法的系统设计的流程与平台 工具。2012年，NASA下属的兰利航天中心在用于执行实验任务的国际空间站外部装置 MISSE-X的需求分析和系统设计时应用了MBSE方法，期间采用No Magic公司的 MagicDraw平台建立基于MBSE方法、SysML语言的系统数字模型，并以Vitech公司开 发的CORE平台进行模型内部参数和外部需求的管理。

MBSE在国内的研究起步较晚，中航工业于2014年率先启动了MBSE的试点项目， 与国内北京航空航天大学等多家高校合作，将MBSE技术应用于在新型飞机或系统的研发过程中，提高系统和产品效率，优化系统工作流程和内容。而在航空产品的研发初期，新型飞机或系统的需求往往不完善，部分需求尚不明确或捕获困难，且需求变更频繁。MBSE技术面对系统需求变更都将从需求分析开始重新分析整个流程，容易出现排斥需求变更，系统架 构不稳定，导致工程返工、时间和成本超支，严重拖延了工程进展。