系统工程与电子技术 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (9): 2516-2525.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2021.09.19
焦洪臣*, 雷勇, 张宏宇, 张国斌, 王耀东
收稿日期:
2020-12-19
出版日期:
2021-08-20
发布日期:
2021-08-26
通讯作者:
焦洪臣
作者简介:
焦洪臣(1991—), 男, 工程师, 博士, 主要研究方向为遥感卫星总体设计|雷勇(1985—), 男, 高级工程师, 博士研究生, 主要研究方向为遥感卫星总体设计|张宏宇(1985—), 男, 高级工程师, 博士研究生, 主要研究方向为遥感卫星总体设计|张国斌(1971—), 男, 研究员, 博士研究生, 主要研究方向为航天器系统工程及项目管理|王耀东(1985—), 男, 高级工程师, 博士研究生, 主要研究方向为航天器项目管理
基金资助:
Hongchen JIAO*, Yong LEI, Hongyu ZHANG, Guobin ZHANG, Yaodong WANG
Received:
2020-12-19
Online:
2021-08-20
Published:
2021-08-26
Contact:
Hongchen JIAO
摘要:
航天器任务具有任务复杂、高风险、高成本、高可靠性、长周期等特点, 为了适应未来更加复杂的航天器任务研制需要, 在航天器设计与研制中引入了基于模型的系统工程(model-based system engineering, MBSE)方法。提出了基于模型的航天器研制流程和适应航天器研制过程需要的6类模型体系, 分别为需求模型、功能模型、工艺模型、架构模型、产品模型以及验证模型。以月球水资源探测为假想任务背景, 给出了MBSE建模过程及其模型, 充分体现了MBSE方法在航天器设计及其集成仿真验证方面的优势。
中图分类号:
焦洪臣, 雷勇, 张宏宇, 张国斌, 王耀东. 基于MBSE的航天器系统建模分析与设计研制方法探索[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(9): 2516-2525.
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表1
航天器MBSE的模型功能"
模型名称 | 实现功能 |
需求模型 | (1) 梳理利益相关者, 完成顶层任务需求捕获, 建立设计约束; (2) 配合模型精化, 形成顶层需求至系统需求、系统需求至分系统需求、分系统需求至组件需求的分解; (3) 实现需求追溯分析与满足度分析。 |
功能模型 | (1) 描述航天器任务功能性目标, 基于用例展开功能黑盒分析; (2) 描述航天器与大系统的接口关系, 建立需求与功能的可追溯关系; (3) 对关键功能进一步展开, 明确各分系统组成及功能活动。 |
架构模型 | (1) 描述系统内各分系统间的接口关系, 建立系统上下文联系; (2) 描述分系统动态行为、各工作模式间的切换关系、时序关系等; (3) 明确航天器系统的逻辑组成, 以及各分系统之间的信息交换关系。 |
产品模型 | (1) 描述分系统各组件的配套信息; (2) 建立产品性能指标参数与分系统设计约束的可追溯关系; (3) 建立各组件在分系统中的逻辑组成关系。 |
工艺模型 | (1) 定义产品在软件、电气、机械等层面的实施方式; (2) 明确产品制造工艺以及性能指标参数。 |
验证模型 | (1) 利用上述模型已建立的参数可追溯关系, 分析验证航天器系统、分系统设计对功能需求、性能参数、设计约束等的满足度; (2) 辅助地面测试验证或虚拟/数字化测试验证; (3) 航天器在轨运行任务模式仿真和使用培训。 |
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