上海安托-某商业航天公司 MBSE建模服务项目-CATIA Magic-系统工程与系统仿真-软服之家

背景
随着卫星研制任务稳步增加，并且从低轨通信卫星逐步涉足光学遥感、微波遥感卫星，从单星研制逐步向小批量研制转变，以文件为载体的技术协同研制的模式，在研制中存在技术状态分散、数据源不统一、协同效率比较低、研制中数据采集不及时等问题。而基于模型的系统工程方法能够以形式化的建模语言对系统进行多层次分解，针对系统各个侧面进行信息描述，并且建立各模型信息间的联系，形成自动关联可追溯的系统模型，能够有效地解决信息追溯与一致性保证的问题。同时，以图形为主的形式化模型替代了传统的文本文档，能够显著地减少系统信息元素间的矛盾，杜绝因理解歧义造成的系统开发更改损失。

挑战
•传统的卫星研制过程主要基于文档的形式，各类报告数量多，包括早期的纸质文档和后期的电子文档，其非形式化的特点导致信息间的不一致性，增加错误发生的风险；
•卫星研制过程中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
依据基于模型的卫星系统任务设计与验证流程，基于SysML开展多视图需求建模、模型驱动的需求分析、需求逻辑的自洽仿真运行、需求/指标跟踪及闭环管理技术等，打通系统—分系统—模块的“需求—行为—结构—参数”的系统架构设计主线，基于行为逻辑仿真开展需求验证，构建需求—设计—仿真—验证闭环，实现任务需求的正向生成、需求变更的快速迭代、任务全生命周期的需求追溯以及基于模型的需求验证。

项目成果
采用MBSE方法，以卫星的总体设计为例，对其过程进行研究，参考MagicGrid系统建模框架，设计了适合卫星任务的总体设计流程，通过图形化的SysML语言对卫星系统的需求、行为、结构和参数4个支柱进行分层次描述，完成了对系统需求、系统框架、逻辑架构和性能指标的分析工作。项目从顶层需求出发，对用户级需求进行功能与性能分解，分别得到满足卫星任务的系统逻辑模型和工程分析模型，并针对微重力保障需求在系统层级进行了闭环设计和验证。该方法能够在系统论证设计迭代过程中保证系统多方面信息与逻辑的一致性，能够有效支撑卫星工程论证与总体设计，是一套针对卫星工程总体设计行之有效的方法。
系统模型作为基于MBSE方法的卫星总体设计的核心，提供了卫星分析、设计、验证和确认的信息来源，通过设计信息的可追溯联系，任何需求和设计的更改都能在所有模型中反映，实现对卫星总体设计的快速验证，提高系统设计的正确性，提升总体与分系统之间的沟通效率。