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基于统一模型的系统数字化设计与验证解决方案

方案概述 Overview 
结合企业工程积累与技术提升需求,以标准规范为基础,以知识技术化为手段,以架构设计为主线,以多层次数字化设计验证为内容,以基于模型的应用为目标,构建“标准规范、流程方法、知识模型、工具平台、典型应用”一体化系统工程解决方案,提供基于统一模型和接口的系统数字化设计与验证支撑,支持系统需求管理、逻辑架构设计验证以及物理架构设计验证,实现企业知识自动化、全流程一致化、构造即正确的应用目标,全面提升企业复杂产品的创新设计能力和研制效率。
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方案框架 Framework

标准规范
以国际上作为事实标准的模型表达规范(需 求建模标准SysML、系统建模规范Modelica)和接口集成标准(功能样机接口FMI、全生命周期开放 服务OSLC),及航天航空行业规范(接口数据表 IDS、接口控制文档ICD)为表达交互基础。
 
♦  流程方法
遵循INCOSE基于模型的系统工程方法,针对 系统、子系统以及单机多个层次对象,以架构设计和验证为主线,支持需求架构建模和验证、逻辑架构的设计和验证及物理架构的设计和验证。

♦  知识模型
针对系统模型,围绕逻辑架构设计,基于多领域统一建模规范Modelica,提供层次化、组件化、可重用、可 扩展、开放式的系统模型库,支持系统功能、行为、性能仿真及验证,覆盖航天动力学、控制、能源、推进、环 热控和航空液压、飞控、起落架等领域或对象。

♦  工具平台
针对航天航空业务需求,提供系统需求建模与管理、系统综合建模仿真与验证、系统架构大图设计与验证、系统半物理仿真验证等软件工具,以及以设计过程自动化与优化计算、全生命周期数据管理与协同工具为代表的数据、模型、工具集成与协同平台,支持航天航空系统数字化设计与验证。

♦  典型应用
基于同元MBSE标准规范、知识模型体系、平台工具链,结合企业研制需求,提供基于模型的系列应用,包 括需求驱动的系统正向创新设计、基于模型的快速方案论证与总体协同设计、模型驱动的信息物理系统(CPS) 集成验证、基于模型的健康管理以及面向企业的系统全生命周期模型工具集成与协同设计。

方案特色 Features
以统一标准、统一模型和统一接口为基础 
以SysML为需求架构模型标准、Modelica为逻辑架构模型标准、IDS或ICD为物理架构接口标准、FMI为功能样机接口标准、OSLC为全生命周期工具协同标准,提供需求、逻辑、物理分阶段的统一模型和接口。
 
●  以统一模式和统一架构为框架 
分别以SysML模型、Modelica模型、IDS/ICD接口模型为需求、逻辑、物理阶段底层统一模型、以MWorks.Sysplorer为统一计算引擎、以航天需求、逻辑、物理过程内容为可视化操作对象,形成同元MBSE支撑软件的统一模式和架构。 
 
●  通过知识模型化、模型软件化、软件自动化实现知识自动化 
采用多领域统一建模规范将专业知识、设计经验、产品数据表示为逻辑模型,由统一计算引擎将逻辑模型自动转换为C代码,实现知识、模型、软件的自动转换;基于功能样机接口标准,由统一计算引擎实现标准逻辑模型与各工程模型转换。 
 
●  提供需求落地、架构落地、验证落地、接口落地以及集成落地支持 
通过常用需求软件接口、任务建模工具及可仿真需求管理,支持航天专业化需求建模与管理;支持逻辑架构设计及能源系统物理架构设计;支持基于仿真的功能、行为和性能需求、逻辑和物理验证;支持逻辑架构和物理架构IDS设计与验证;提供企业数字化设计与验证一体化集成框架。

●  贴合企业业务需求,软件自主可控
采用统一模式和架构,以标准模型和统一计算引擎为支撑,提供贴合企业业务需求的、自主可控的需求、逻 辑、物理设计和验证解决方案。 
 
典型案例 Metrics
■  基于统一模型的航天器系统建模与验证 
围绕航天某院某航天器对象,开发了航天器动力学与控制、能源、环热控、推进、信息等专业逻辑模型,构建了航天器全系统数字功能样机,开展了逻辑架构系列专项仿真验证,以实现数航天器数字化模型“早、快、全、准”的集成仿真验证目标。
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■  基于模型的总体快速方案论证
为了满足航天某院对液体动力系统总体设计快速响应的需求,提供了基于模型的向导式系统方案论证平台,根据总体设计指标快速生成最优系统方案,以固化的动力系统总体论证流程,支持多种类型动力系统设计和分析。
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