上海安托-东方红卫星移动 MBSE 项目

背景
卫星互联网系统是一项涉及多目标、多约束的复杂系统,众多的学科相互耦合,大量的数据交互使得以文档为中心的传统系统工程越来越不适宜当前的设计任务。而基于模型的系统工程(Model-BasedSystemsEngineering,MBSE)方法,通过采用图形化建模语言来描述复杂系统,其形式化的建模方式用来支持系统需求、设计、分析、验证和确认活动。并且在从概念设计阶段持续贯穿开发和随后的全生命周期阶段,相比较于传统的基于文档方式,更着力于数字化驱动,并且逐步增强了规范和设计质量,系统规范和设计构件的重用以及开发团队之间的协同,可以有效的避免设计过程中产生的二义性。
挑战
•传统基于文档的系统工程,工程数据的重用及开发团队的协同困难;
•缺少从系统需求到系统实现、测试、到验证确认的追溯性;
•缺少统一的数据和描述,系统设计一致性难以保证;
•早期验证支持能力不足,往往中后期才发现问题,为时已晚。

解决方案
实现卫星互联网系统基于需求出发的正向设计过程。而在整个正向过程中,通过标准系统建模语言构建需求模型、功能模型、架构模型,实现需求、功能、逻辑到物理架构的分解和分配,通过模型执行实现系统需求和功能逻辑的“确认”和“验证”,并驱动仿真、产品设计、实现、测试、综合、验证和确认环节。需求在全生命周期中的管理、追溯、基于需求的架构设计以及仿真验证的集成与优化相关流程可以与物理产品端的CAD设计等业务共同构建完整的MBSE解决方案RFLP(需求、功能、逻辑、物理)的全流程。

东方红卫星移动 MBSE 项目01

项目成果
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提供需求全生命周期的状态与变更管控;需求追溯实现端到端设计元素的追踪展示。
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基于统一规范的需求管理平台,实现型号产品全生命周期研制相关需求数据的管控;
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通过建立需求及其相关设计元素之间的全局追溯,实现对需求自上而下开发过程的管控,做到对任何设计元素的有迹可循,避免在变更时因考虑不充分带来的损失。
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基于任务的体系建模,将任务逐步细化到物理资源的功能需求和设计指标等。
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实现由顶层需求到系统需求的分析输出,建立性能需求的约束和参数追踪,功能需求和接口需求的分解下发;
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具备清晰定义的标准化模块的模型管理,体系模型建立均基于DoDAF2.0的标准定义,并通过库实现模型的复用;
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多种视图支持体系各类活动的清晰描述。
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系统建模承接体系建模的需求和接口,开展系统功能和逻辑架构设计。
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承接体系建模输出的需求及模型元素等,开展系统层级的架构设计,保证了从任务需求开始的设计信息的连贯性和一致性;
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基于统一建模语言,使不同学科领域可以在统一数据源的基础上开展工作,降低部门及学科之间的沟通成本。
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提供仿真支持,对体系级的指标,系统级的架构和设计指标等进行快速验证。
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仿真流程实现了系统仿真功能和多个仿真工具的集成;
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轻量化网页端的仿真模板,能够达成多人,多地理位置的协同仿真。

东方红卫星移动 MBSE 项目02

客户收益/成效
搭建MBSE协同平台,完成产品需求管理与追溯过程、支持体系架构建模、支持系统架构建模、支持仿真流程管理等相关业务。
构建一套完整的星座原型系统模型,包含体系架构分析,系统功能、逻辑、解决方案分析,及性能指标的定义与集成仿真验证,总结出一整套建模规范及标准。

软件平台
需求管理软件
•TRM:用于需求条目化管理
•TRY:用于全局需求追溯
系统架构设计软件
•Magic:用于系统功能分析与架构设计,支持SysML、DoDAF、UAF等标准
•TWC:用于基于模型的协同设计
系统仿真软件
•SPDM:多异构仿真软件联合运行流程设计与仿真管理

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