基于模型的系统工程ppt学习课件.ppt
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1、基于模型的系统工程,1,主要内容,一、对系统工程的进一步理解和认识二、MBSE的概念和特点三、MBSE的优势四、国外的研究与应用情况五、MBSE对中国航天和工程界的意义,2,一、对系统工程的进一步理解和认识,(一)系统工程包括技术过程和管理过程(二)系统工程、系统模型和系统建模(三)系统工程目前所面临的挑战,3,4,V型图:层层分解与层层验证,建模语言,建模方法,建模工具,管理过程,技术过程,5,技术沟通过程商务沟通过程,技术沟通过程的管理商务沟通过程的管理,6,(二)系统工程、系统模型和系统建模,模型就是建模者把建模对象中感兴趣的某些特征抽取出来并用某种符号所表示的产物。美国国防部系统工程研
2、究中心系统工程知识体系指南建模语言:抽象语法、具体语法。模型载体:纸张、计算机硬盘等。,7,对工程研制的认识,工程活动:造出满足人的需要的东西。工程研制是一个知识沟通的过程,也是一个建立系统建模的过程。任何工程系统的设计都要经历用户需求系统要求系统功能系统结构系统参数这样一个推导的过程。设计语言必须能够表示需求、系统要求、系统结构、系统行为、系统参数等。,8,系统模型,所谓工程系统模型就是以各种符号、线条、文字组成的、可以依据该模型把工程系统建造出来的模型。系统模型都是三层的,而且必须集成在一起。,9,Data,Data,系统工程师的桌面,抽取出的需求,文档,图表 1,图表 2,图表 3,数据
3、,功能列表,文档,追溯清单,分析和权衡研究,工程分析文档,任何更改都会影响其它的文档,物理部件,接口定义,源文档,打印出的报告、模型和规格,系统模型:牵一发而动全身,10,系统建模,工程系统的研制过程,就是建立工程系统模型的过程。工程系统模型是工程设计工作的成果和中心。从工程系统研制工作的不同种类、不同阶段来对建模工作进行划分,主要包括以下几类:构建模型(指用户构建需求模型,描述自己的需求)推导模型(从需求模型推导出逻辑模型,再推导出物理模型)修改模型(分析、优化、完善、改正)实现模型(依据模型做出实物)验证模型(对设计结果进行试验、仿真、验证)选择模型(分析、评价、权衡研究)等。因此可以说,
4、工程系统研制过程就是建立工程系统模型的过程。对研制工作的管理,就是对这些系统建模工作以及模型本身的管理。,11,系统工程:围绕系统模型的系统建模工作,系统模型,构建模型,选择模型,推导模型,修改模型,验证模型,实现模型,12,系统工程的主要做法,工程系统日渐复杂工程系统模型日渐复杂工程系统建模工作日渐复杂工程系统建模工作的管理难度日渐增大 我们所理解的系统工程:系统工程是一种方法,一种建立复杂工程系统的模型的方法(此处的系统建模是广义的),因此,系统工程方法包括了用于系统建模的语言、建模工具、建模方法、建模工作的组织管理(含工具)。系统工程过程:给出了一个从系统层过渡到元素层的规范化的方法,它
5、给出了一个解决问题的逻辑思路并把它固化了下来。研制程序、技术基线与技术评审:把这些建模工作在时间轴上“平摊”开来,就形成了研制程序。数学模型和仿真技术:减少对实物模型及实物试验的需求。建模工作的组织管理:项目管理,WBS、PERT、关键路径法、挣值管理等 。工具:计算机,对系统建模工作和建模工作的组织管理进行支撑。,13,(三)系统工程所面临的挑战,理解的难度在增大: 认知和理解是研制出系统的前提,目前对系统进行认知的太慢、成本太高,系统越发复杂系统的系统,沟通成本太高: NASA的经验,“系统工程95是沟通,5是工程”。,14,航天器设计过程中的沟通,15,二、MBSE的定义和特点,(一)M
6、BSE的三个支柱(在三个方面与TSE的区别)(二)MBSE的两个特点,16,MBSE的三个支柱,MBSE有三个支柱:建模语言,建模思路,建模工具。系统工程团队会使用特定的建模工具,标准化的建模语言来执行特定建模方法所要求的一系列设计任务,以创建出一个集成化的系统模型。,MBSE,建模语言,建模思路,建模工具,17,TSE和MBSE特点对比,18,系统模型从零散到集成,TSE:离散、凌乱的各种文档(纸质、电脑中),MBSE:集成的、关联的各种模型,19,1、系统建模语言,SysML 图示,结构 图示,行为 图示,参数图PD ,内部块图 IBD,块定义图 BDD,包图 PKG,需求图示,需求图RE
7、Q,序列图SD ,状态机图SMD ,活动图 AD,用例图 UC,20,以块定义图为例说明系统建模语言,21,活动图:表示各个块之间的控制流、物质流、能量流信息流,22,用顺序图表示各个系统之间的消息,23,模型元素的交叉关联,结构,行为,要求,参数,24,SysML的特点,可视化:通过框图、线条把那些通过文字或其它表达方法很难表达清楚的、隐晦的潜台词用简单直观的图形表达和暴露出来,准确而直观地描述复杂的含义,把“隐晦”的变成“可视”的,便于读者理解模型所表达的意思,从而提高了沟通的效率。形式化:克服了自然语言在表示工程系统和科学规律方面随意性的缺点,而且便于计算机处理。关联化:用户端用线条、箭
8、头、块的名字等实现了关联,在计算机底层,通过形式化的实现了关联,可以保证对系统模型进行修改时的联动、同步、一致性。,25,通俗的比方:类似Excel中的关联,26,现有的系统工程过程的产出,需求分析,分析任务和环境识别功能要求定义/推敲性能与设计的约束条件,需求回路,设计回路,验证回路,需求文件 操作概念,文档,功能分解 FFBD/EFBD图 产品分解结构,系统分解图N2,27,MBSE的系统工程过程的产出,需求分析,分析任务和环境识别功能要求定义/推敲性能与设计的约束条件,需求回路,设计回路,验证回路,包图 PKG,需求图REQ,用例图 UC,顺序图SD ,状态机图SMD ,活动图 AD,参
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