[发明专利]基于MBSE的顶层系统设计方案验证、优化和评估方法

说明书

本发明属于计算机仿真与建模技术领域，公开了一种基于MBSE的顶层系统设计方案验证、优化和评估方法，所述基于MBSE的顶层系统设计方案验证、优化和评估系统包括：系统设计数据获取模块、数据预处理模块、中央控制模块、设计方案建模与验证模块、设计方案转换模块、Petri网方案评估模块、联合仿真模块、设计方案优化模块、数据存储模块、更新显示模块。本发明采用标准系统建模语言照SysML构建系统设计模型并作为可追踪的信息集成框架，能够集成表达产品研发早期需求、功能、结构和行为方面的信息，抽象顶层系统特点以进行设计方案的合理性分析，建模过程更简单并且容易实现，能够更好地支持设计方案验证、优化和评估。

技术领域

本发明属于计算机仿真与建模技术领域，尤其涉及一种基于MBSE的顶层系统设计方案验证、优化和评估方法。

背景技术

目前，人们在设计新型号时，大多采取基于文本的系统工程(TSE)。这就是说，系统设计产生的大量信息以文本的形式记录和在不同人员、专业和部门之间传递。随着系统的日益复杂，基于文本的系统工程(TSE)逐渐无法应对挑战，产生了各种各样的问题，比如很容易产生理解不一致的问题。基于模型的系统工程(MBSE)就是在这一背景下被提出的，它是对系统工程活动中建模方法应用的正式认同，以使建模方法支持系统要求、设计、分析、验证和确认等活动，这些活动从概念性设计阶段开始持续贯穿到设计开发以及后来的所有生命周期阶段。通过采用基于模型的系统工程(MBSE)，可以有效缩短新型号研发周期，提高设计研发效率和质量，节约研发成本。

为了满足系统工程的实际需要，国际系统工程学会INCOSE和对象管理组织OMG提出了一种新的系统建模语言--SysML(Systems Modeling Language)。SysML是一种面向对象的标准建模语言，建立在对UML的重用和扩展的基础上，用于对系统的可视化建模在系统工程应用领域的延续和扩展，用于对复杂系统的集成体系结构进行可视化的说明、分析、设计及校验。

顶层模型设计人员可以首先使用SysML图进行建模，再利用SysML模型转换为对应的Petri网模型的规则，将SysML图转换为Petri网，利用Petri网的分析技术对模型进行分析验证，找出模型中的错误或缺陷，最终改进系统的设计方案。但是，现有顶层系统设计方案存在难以动态评估的问题。因此，亟需一种新的顶层系统设计方案验证、优化和评估方法。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有顶层系统设计方案存在难以动态评估的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于MBSE的顶层系统设计方案验证、优化和评估方法。

本发明是这样实现的，一种基于MBSE的顶层系统设计方案验证、优化和评估系统，所述基于MBSE的顶层系统设计方案验证、优化和评估系统包括：

系统设计数据获取模块、数据预处理模块、中央控制模块、设计方案建模与验证模块、设计方案转换模块、Petri网方案评估模块、联合仿真模块、设计方案优化模块、数据存储模块、更新显示模块。

系统设计数据获取模块，与中央控制模块连接，用于通过数据获取设备获取所述MBSE的顶层系统设计方案验证、优化和评估所需的数据；

数据预处理模块，与中央控制模块连接，用于通过数据预处理程序对获取的所述MBSE的顶层系统设计方案验证、优化和评估所需数据进行冗余处理；

中央控制模块，与系统设计数据获取模块、数据预处理模块、设计方案建模与验证模块、设计方案转换模块、Petri网方案评估模块、联合仿真模块、设计方案优化模块、数据存储模块、更新显示模块连接，用于通过中央处理器控制所述基于MBSE的顶层系统设计方案验证、优化和评估系统各模块的正常运行；