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文档简介
1、基于模型设计方法在航空领域的应用与实施方案建议2015.10.25理工学院, 博士,瑞典定义Systems Engineering (SE) is an engineering discipline whose responsibility is creating and executing an interdisciplinary process to ensure that the customer and stakeholder's needs are satisfied in a high quality, trustworthy, cost efficient and sch
2、edule compliant manner throughout a system's entire life cycle.Document-based Method (DB) is a methodology for specifying,designing, and deploying the information m enable document-centric applicationss and repositories thatM-Based Systems Engineering (MBSE) is a Systems Engineering paradigmthat
3、 emphasizes the application of rigorous visual ming principles and bestpractices to Systems Engineering activities throughout the System Development Life Cycle (SDLC)系统及对应的系统特性系统工程,基于模型设计与基于文档设计的比较Montgomery P R. M-Based System Integration (MBSI)Key Attributes of MBSE from the SystemIntegrator's
4、 PerspectiveJ. Procedia Computer Science, 2013, 16: 313-322.Scheeren I, Pereira C E. Combining M-Based Systems Engineering, Simulation and DomainEngineering in the Development of Industrial Automation Systems: Industrial Caseproduct portfolio of General Electric Inspection Technologies GmbH (GEIT)St
5、udyC/Object/Component/Service-Oriented Real-Time Distributed Computing (ISORC), 2014 IEEE 17th International Symposium on. IEEE, 2014: 40-47.设计者想法需求模型基于模型设计的优势全生命周期管理的基于模型设计特点.Young K G. Defense Space Application of M (MBSE)Closing the Culture ChasmsJ.-Based Systems Engineering基于模型设计的需求Steinkellner
6、S, Andersson H, Gavel H,. Ming and Simulation of Saab Gripens VehicleSAAB, 2010Systems, Challenges in Processes and Data UncertaintiesC/27th Congress of theInternational Councilof the Aeronautical Sciences, ICAS2010, September 19-24, Nice, France. 2010.JPL, 2010Bayer T J, Cooney L, Delp C L,. An ope
7、rations concept for integrated m-centricengineering at JPLC/Aerospace Conference, 2010 IEEE. IEEE, 2010: 1-14.DLR, 2013M-based Systems Engineering applied in Concurrent EngineeringUnited Technology, 2013Systems Engineering: Imperatives, Definitions, Technology & Talent基于模型设计的需求基于模型设计的需求当前系统工程应用及
8、系统设计SystemConceptFunctionalRisk当下系统工程应用ArchitectingDefinitionAnalysisManagementRequirements EngineeringInterfaceTradespace AnalysisDefinition§系统变化复杂性增加缩短生命周期的愿望 Systems of Systems(系统中的系统)大量的设计需求基于云的高性能运算大数据可视化数据显示基于网络的合作设计设计的架构越来越复杂航空国防系统 à 安全, 健康,等 §系统工程的研究方法SystemConceptFunctionalRi
9、skSEPracticeArchitectingDefinitionAnalysisManagementRequirements EngineeringInterfaceTradespace AnalysisDefinitionObserve & DescribeUnderstand & ExplainExtend & ImproveSystems TheoryProbability TheoryOrganizational TheoryBehavioral EconomicsDecision TheoryEconomicsPsychology关联理论系统工程的研究方法
10、SystemConceptFunctionalRiskSEPracticeArchitectingDefinitionAnalysisManagementRequirements EngineeringInterfaceTradespace AnalysisDefinition Ms& ToolsFalsificationSystems TheoryProbability TheoryOrganizational TheoryBehavioral EconomicsDecision TheoryEconomicsPsychology关联理论Empirical Charact.Impro
11、vement of MethodsTheoretical Explanatory系统工程中的模型系统模型使用建模§系统工程中模型具有如下功能§ 描述§ 说明§环境结构测量信息及标准系统结构系统行为制造过程 性能花费及周期计算物体及目标*系统模型系统工程中的模型作用§有助于交流The minterpreter can extract information about the object without havingfirst-hand knowledge of it, or without interacting with the mer
12、167;有助于加深记忆Helps humans overcome the cognitive limitations of short-term memory§有助于逻辑推理Through the application of mathematics, we can infer new information about themed object.Inference mechanisms include logic, algebra, differential/integralcalculus, probability theory, optimization,§有助于理
13、解We mthings that are too complicated to think through in memory模型转换的过程对应信息额外的设计观点转换模型Inference or Reasoning Abstraction, Refinement Augmentation, Integration通过增加人类感知而实现功能(i+1)st Mof Objectith Mof Object领域知识的模型向基于模型设计方法转化的点1.设计环境出发.如何解决在复杂系统设计过程中的并行工程及合作工程问题工业领域中基于模型设计的认可度问题安全性问题基于模型设计方法及网络应用2
14、.3.过去基于文档设计的影响复杂组织结构的划分相应的工业标准1.IEEE standard 14712000ISO 15288ISO 15926etail.htm?csnumber=29557 ISO/IEC 42010IEEE-1516/HLAIEEE-1730FMI Specification.6.7.ISO15288 转换过程相应的项目1.C2WT (Command and Control Wind Tunnel)DESTECS (Design Support and Tooling for Embedded Control Software)CRYSTALCERTI2.3
15、.4.相应的项目5.WSAF (Whole-of-System Analytical Framework)system-analytical-framework/6.MicaML7.INTO-CPS (Integrated Tool Chain for M Physical Systems)-based Design of Cyber-基于模型设计方法的模型及工具整合方案框架ProjectQualityManagerEngineerEconomic engineerSimulation EngineerTest engineerSystem EngineerMulti-domain syste
16、m designersMarketingEngineering Management PlatformOntologyPeople run a project aboutProj.2Proj.3Proj.1Share knowledgesimulationExecution HierarchyMand DataInformation MExecution HierarchyTime plan Human ResourseOrSelectRequirement.Design by industrial standards and designBusiness Process MProcedure
17、Share InformationSimulation Decription MStructure MMeta Mof Business Process MSystem DemandRequirement MFeature MFunctional MInterfaceM OperationDataM Test CaseM Function1Simulation Defination LanguageMeta M System mofData M1 Interface DesignTest Case1Resu Mata 1Varification .OpitimizationTest Case2
18、Automatically produce Execution StrategyAutomatically select or build mRun specifiedsimulation taskData libFMISimulation resultMeta mofDomain libphysical systemData Driven ServiceMat abSimu ink AMESimABMicaShare Mand DataCarmakerFuel systemPhysical System M& Data DrivenA.aA.bTask libScene libSit
19、uation libScenarios libPhysical system mHydralic lib.Control libSimulation Execution StrategyRun-Time Simulation MCo-simulationService libMapingRTI (HLA)OSLCEAST-ADL, or ARCADIA/CAPELLA , or SysML & UMLMapingService liblibSystem mBusiness Process MSimulation TargetSystem descriptioncomponent2com
20、ponent3Function2Fponent1RequirementService libBPM libJava platform/web technologyTask基于模型设计的成熟度模型(设计中)目前的一些数据情况AVIC AVICCRRCD DDVolvo truck Scania truck DD基于模型设计的过程模型对项目流程进行建模,时间,项目进 信息模型设度,人力管理。动态计基于模型设计的过程模型 建模工具应用基于模型设计的系统模型XML配置文件1.XML文件中的信息描述信息模型2. 信息模型输入5.模型生成及配置前端界面3. 参数配置界面4. 测例设计
21、界面测例的设计MsCarmakers &SimulinkHighwayRoadParam1AutobreakingParam2Carmakers &SimulinkSimulinkParam3Comp1Comp4Comp2Complex level 2Complex level 1SceneScenariostaskSituation建模方法面向对象建模方法:面向对象的建模方法可以将机电系统以物理结构的形式描述出来。机电系统的组件可以被看成描述对象。模 系统。型,如系统、多体系统,系统能被直接用于描述机电典型的面向对象建模方法有,商业软件AMESim,Simplorer,Sab
22、er,Flowmaster等均采用这种建模方法。面向过程建模方法:首先需要确定对应物理结构的数学表,并且通过计算将数学表转化成所需要的输入与对应输出的因果式传递函数关系,最终获得系统的准确模型,目前使用的Simulink即为这种方式。(器设计)系统设计过程中的建模方法与基于方程的建模方法 基于方程,非因果 基于数学计算过程,非因果mEMFparameter Real k = 1; Voltage v;Current i; AngularVelocity w; Pin p, n;Flange flange_b equationv = p.v - n.v; 0 = p.i + n.i; i = p
23、.i;w = der(flange_b.phi); k*w = v;flange_b.tau = -k*i; end EMF;系统设计过程中的建模方法与面向对象的建模方法 建模形式不同点面向对象方法在建模时不 需要得到准确的数学模型, 也不需要工程师将实际物 理公式通过数学表达转换 成传递函数形式。同时, 在模型重用性上面也比较 突出。面向对象建模形式面向过程建模形式集成模型技术:是通过单领域工具之间的接口,实现不同领域工具之间的协同,从而提供多领域建模与功能。模语言Mica在统一的多领域统模技术:通过使用多领域统平台中对不同系统进行建模并的形式。模型方法位移反馈信号力反馈位移模型机械多体模型Mica多领域建模模块机械多体模型模型自动化系统设计方案自动化设计系统设计方案自动化设计系统设计方案在系统工程设计与上急需解决问题l传统的总体室指标分解-专业科室分系统设计-试制集成测试的模式难以满足目前对研制效率的要求l 缺乏安全可靠的、可定制可扩展的、完全的基于模型方法的需求分析,
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