背景
轨道交通领域动车组系统是一项涉及多目标、多约束的复杂系统，众多学科相互耦合，多种物理场相互制约。动车组及其运转系统已从分立式演变为高度综合式，其复杂性带来开发周期和成本的增，系统设计过程产生的庞大信息与数据开始变得难以管理和维护，需求管理体系与基于模型的系统设计成为了亟需解决的业务痛点。通过采用MBSE方法，自顶向下进行定义与分解，再从下到上进行集成与整合验证，以应对复杂系统与体系的设计；通过需求模型、结构模型和行为模型解决目标共识的问题。
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；
•基于文本的设计方案无法进行前期仿真与需求验证；
•方案架构设计与性能仿真验证存在信息壁垒，缺乏联合仿真能力。
解决方案
实现动车组基于模型的需求开发、需求管理以及需求验证的正向设计过程。在系统正向设计过程中，通过不同类型元素将需求区别描述，如功能需求、性能需求、接口需求等，并在模型中约束不同类型在设计中的实现方式，进而完成需求开发与系统实现架构的设计任务。同时建立需求与设计元素、需求与需求之间的追溯关系，同步到3DE进行需求管理。打通方案设计逻辑仿真与数字样机性能验证的联合仿真技术路线。
项目成果
•搭建涵盖需求开发与需求管理的需求工程体系，实现需求全生命周期的状态与变更管控。
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；
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。
•基于用户需求的系统建模，将整车功能逐步细化到系统架构和设计指标等。
实现由顶层需求到轨道交通标准架构的功能分解与指标分析，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；
具备清晰定义的标准化模块的模型管理，系统模型建立均基于SysML的标准定义，可实现模型的复用。
•基于客户实际业务需要，策划多专家针对不同设计方案分别打分的权衡分析方案。
•依据安托基于模型的可靠性安全性分析解决方案，开展动车组FMEA分析。
基于六性工作原理，结合动车组设计故障机理和历史型号外场数据，分析功能失效影响及危害性；
根据FMEA分析结果，提出系统安全性可靠性需求，反馈系统架构设计与可靠性指标分解。
•基于动车组典型运行场景，搭建控制逻辑与数字样机联合仿真框架。
联合仿真实现了系统仿真功能和多个仿真工具的集成，实现了方案控制逻辑与单机层实现逻辑双向验证；
通过模型框架继承与性能需求传递，进行性能参数仿真计算，实现需求早期验证。
苏公网安备 32059002002276号
