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武器裝備體系論證平臺解決方案

概述

一體化聯合作戰環境下的武器裝備系統,面臨著龐大的系統規模和需求不穩定等多重困難,傳統的面向過程的結構化系統工程方法已經無法完成對系統的描述,必然要求工程思想和方法學的變革。
 
方案介紹
1. 面臨的挑戰
        現代武器裝備系統的開發對傳統的系統工程提出如下挑戰:
系統需求的規范化統一管理
    ♦  武器裝備系統的需求精確描述方法
    ♦  需求的分層、分解、分配
    ♦  需求的分析、一致性保證和驗證
    ♦  需求的溝通、挖掘、確認
    ♦  變更預測、變更管理和變更的影響分析
    ♦  需求在研發周期內的統一管理
• 支持復雜大系統研發的方法與技術
    ♦  復雜大系統研發的指導思想
    ♦  復雜大系統的高層概念描述方法和建模手段
    ♦  系統的快速原型建立與迭代開發
    ♦  系統的分析和系統設計的驗證能力
• 系統驗證、評估與優化
    ♦  系統的設計重用和設計優化
    ♦  系統的效能評估
    ♦  系統綜合集成與驗證方法
• 對團隊研發的協同能力
    ♦  團隊開發的組織和任務安排
    ♦  團隊開發人員與開發任務的協同工作
    ♦  統一的開發思想和方法
    ♦  統一的團隊和開發管理手段
 
2. 需求驅動、全程模型主導
        武器裝備系統的頂層設計過程是一個自頂向下、從抽象到具體的設計過程。在這個過程中,首先是從作戰概念設計出作戰體系結構概念模型,在其基礎上細化出抽象層次的系統體系結構概念模型;通過體系分析,進行邏輯上的體系結構分析和設計;隨著作戰需求的逐漸清晰和細化,設計出行為層次和性能層次的作戰和系統體系結構模型(在行為和性能層次,主要是系統體系結構),并且也在各個層次的體系結構可執行模型上進行驗證和評估。從長期來看,由于需求的不穩定性,上述由抽象到具體的過程應該是持續、反復進行的,在某一階段需求確定的前提下,進行三個層次的迭代研究。
 
 
        在需求確定后的每一個階段中,根據不同作戰概念,對作戰體系結構和系統體系結構模型進行設計和擴充,并通過可執行模型的運行和驗證來推演相應的作戰想定,保證確定的作戰需求被滿足、設計上沒有錯誤。從長期看,隨著作戰思想和方式的變化,會導致作戰需求的不斷變化,很多新的作戰方式和需求會被提出來,同時很多老的作戰方式也會遭到淘汰,只有形成科學的頂層設計過程,才能夠適應不斷變化的作戰方式。
 
3. 技術思路
        武器裝備體系論證平臺遵循基于模型的系統工程(MBSE)思路和DoDAF 方法論,技術思路如下所示:
 
4. 工具集成與功能介紹
        工具集成示意圖:
 
功能說明
• 需求獲取、管理與發布
        由DOORS、RPE 集成實現:
    ♦  解決“一致性”和文檔發布的問題
    ♦  需求采集,根據用戶定義生成的不同類型的Word需求模板;通過對模板應用,生成需求描述文檔;通過DOORS 本身自帶的Export to DOORS 模塊,高效、便捷的將模板中需
    ♦  求信息導入到DOORS 中
    ♦  在DOORS中建立需求模型,并進行需求的條目化拆分與分析
    ♦  DOORS實現需求管理
    ♦  RPE實現將DOORS中數據自動生成符合國軍標標準規范的電子文檔
• 體系快速原型與分析
        由SA 或Rhapsody 實現:
    ♦  快速體系原型由SA工具支持,通過使用基于活動的分析方法(DoDAF For ABM),快速實現武器裝備體系的架構原型,輔助體系需求分析
    ♦  基于體系的設計和分析,采用Rhapsody工具支持。通過使用其支持的DoDAF 2.0 框架,設計武器裝備體系的架構與外部的接口
    ♦  SA可與DOORS關聯,實現需求跟蹤,理解怎樣把上層需求,轉換為體系結構模型。接口方式:建立SA 設計工程與DOORS 的關聯,從而在DOORS 中自動建立SA 設計工程中對象索引(具體的對象內容仍在SA 中),將對象索引與需求條目關聯,即可實現二個工具的相互調用與內容定位
    ♦  DOORS可與Rhapsody集成,實現架構模型與需求的追溯
    ♦  SA可與Rhapsody集成,能夠將在SA中設計的體系模型信息導入到Rhapsody 中,避免重復工作,并實現數據的傳遞和繼承
• 體系結構設計和驗證
        由Rhapsody 實現,通過使用UPDM 框架,對戰場態勢進行體系級的架構設計和驗證,分解基于體系的能力視圖、作戰視圖、支撐作戰的系統視圖等工作產品,形成基礎體系數據。使用SysML/UML 建模語言,對體系分析中的各個作戰系統進行系統設計,根據描述搭建系統模型。
 
• 試驗設計
        由自研/ 定制化實現,通過試驗設計模塊設計仿真試驗的邏輯,并通過其支持的接口與仿真平臺集成,并驅動仿真平臺按照試驗設計的邏輯進行多批次的仿真。
• 仿真驗證
        由STAGE 和非標工具實現,通過使用自研/ 定制化工具將Rhapsody 中的系統模型進行提取,并轉換為STAGE 支持的仿真模型格式,同時,提取Rhapsody 中的體系分析數據,自動生成仿真腳本。STAGE 提取這些仿真模型和仿真腳本,并基于試驗設計的邏輯進行仿真,同時輸出仿真報告。
• 評估論證
        評估系統通過自研或定制化的方式,提取仿真過程中的試驗數據,選取擬合算法,進行綜合評估。系統總體部門或相關人員,根據評估結論開展論證工作。

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