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武器装备体系论证平台解决方案

概述

一体化联合作战环境下的武器装备系统,面临着庞大的系统规模和需求不稳定等多重困难,传统的面向过程的结构化系统工程方法已经无法完成对系统的描述,必然要求工程思想和方法学的变革。
 
方案介绍
1. 面临的挑战
        现代武器装备系统的开发对传统的系统工程提出如下挑战:
系统需求的规范化统一管理
    ♦  武器装备系统的需求精确描述方法
    ♦  需求的分层、分解、分配
    ♦  需求的分析、一致性保证和验证
    ♦  需求的沟通、挖掘、确认
    ♦  变更预测、变更管理和变更的影响分析
    ♦  需求在研发周期内的统一管理
• 支持复杂大系统研发的方法与技术
    ♦  复杂大系统研发的指导思想
    ♦  复杂大系统的高层概念描述方法和建模手段
    ♦  系统的快速原型建立与迭代开发
    ♦  系统的分析和系统设计的验证能力
• 系统验证、评估与优化
    ♦  系统的设计重用和设计优化
    ♦  系统的效能评估
    ♦  系统综合集成与验证方法
• 对团队研发的协同能力
    ♦  团队开发的组织和任务安排
    ♦  团队开发人员与开发任务的协同工作
    ♦  统一的开发思想和方法
    ♦  统一的团队和开发管理手段
 
2. 需求驱动、全程模型主导
        武器装备系统的顶层设计过程是一个自顶向下、从抽象到具体的设计过程。在这个过程中,首先是从作战概念设计出作战体系结构概念模型,在其基础上细化出抽象层次的系统体系结构概念模型;通过体系分析,进行逻辑上的体系结构分析和设计;随着作战需求的逐渐清晰和细化,设计出行为层次和性能层次的作战和系统体系结构模型(在行为和性能层次,主要是系统体系结构),并且也在各个层次的体系结构可执行模型上进行验证和评估。从长期来看,由于需求的不稳定性,上述由抽象到具体的过程应该是持续、反复进行的,在某一阶段需求确定的前提下,进行三个层次的迭代研究。
 
 
        在需求确定后的每一个阶段中,根据不同作战概念,对作战体系结构和系统体系结构模型进行设计和扩充,并通过可执行模型的运行和验证来推演相应的作战想定,保证确定的作战需求被满足、设计上没有错误。从长期看,随着作战思想和方式的变化,会导致作战需求的不断变化,很多新的作战方式和需求会被提出来,同时很多老的作战方式也会遭到淘汰,只有形成科学的顶层设计过程,才能够适应不断变化的作战方式。
 
3. 技术思路
        武器装备体系论证平台遵循基于模型的系统工程(MBSE)思路和DoDAF 方法论,技术思路如下所示:
 
4. 工具集成与功能介绍
        工具集成示意图:
 
功能说明
• 需求获取、管理与发布
        由DOORS、RPE 集成实现:
    ♦  解决“一致性”和文档发布的问题
    ♦  需求采集,根据用户定义生成的不同类型的Word需求模板;通过对模板应用,生成需求描述文档;通过DOORS 本身自带的Export to DOORS 模块,高效、便捷的将模板中需
    ♦  求信息导入到DOORS 中
    ♦  在DOORS中建立需求模型,并进行需求的条目化拆分与分析
    ♦  DOORS实现需求管理
    ♦  RPE实现将DOORS中数据自动生成符合国军标标准规范的电子文档
• 体系快速原型与分析
        由SA 或Rhapsody 实现:
    ♦  快速体系原型由SA工具支持,通过使用基于活动的分析方法(DoDAF For ABM),快速实现武器装备体系的架构原型,辅助体系需求分析
    ♦  基于体系的设计和分析,采用Rhapsody工具支持。通过使用其支持的DoDAF 2.0 框架,设计武器装备体系的架构与外部的接口
    ♦  SA可与DOORS关联,实现需求跟踪,理解怎样把上层需求,转换为体系结构模型。接口方式:建立SA 设计工程与DOORS 的关联,从而在DOORS 中自动建立SA 设计工程中对象索引(具体的对象内容仍在SA 中),将对象索引与需求条目关联,即可实现二个工具的相互调用与内容定位
    ♦  DOORS可与Rhapsody集成,实现架构模型与需求的追溯
    ♦  SA可与Rhapsody集成,能够将在SA中设计的体系模型信息导入到Rhapsody 中,避免重复工作,并实现数据的传递和继承
• 体系结构设计和验证
        由Rhapsody 实现,通过使用UPDM 框架,对战场态势进行体系级的架构设计和验证,分解基于体系的能力视图、作战视图、支撑作战的系统视图等工作产品,形成基础体系数据。使用SysML/UML 建模语言,对体系分析中的各个作战系统进行系统设计,根据描述搭建系统模型。
 
• 试验设计
        由自研/ 定制化实现,通过试验设计模块设计仿真试验的逻辑,并通过其支持的接口与仿真平台集成,并驱动仿真平台按照试验设计的逻辑进行多批次的仿真。
• 仿真验证
        由STAGE 和非标工具实现,通过使用自研/ 定制化工具将Rhapsody 中的系统模型进行提取,并转换为STAGE 支持的仿真模型格式,同时,提取Rhapsody 中的体系分析数据,自动生成仿真脚本。STAGE 提取这些仿真模型和仿真脚本,并基于试验设计的逻辑进行仿真,同时输出仿真报告。
• 评估论证
        评估系统通过自研或定制化的方式,提取仿真过程中的试验数据,选取拟合算法,进行综合评估。系统总体部门或相关人员,根据评估结论开展论证工作。

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