[發(fā)明專(zhuān)利]一種層次化系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)建模方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711081518.2
• 申請(qǐng)日: 2017-11-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107944095A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉繼紅;王樹(shù)德
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11562
• 代理人: 宋平

1.一種層次化系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)建模方法，其特征在于，包括如下步驟：

概念設(shè)計(jì)模型庫(kù)預(yù)定義的步驟：根據(jù)不同學(xué)科產(chǎn)品系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)構(gòu)建導(dǎo)入所使用的需求模型庫(kù)、功能模型庫(kù)、行為模型庫(kù)和結(jié)構(gòu)模型庫(kù)，采用SysML圖形化對(duì)模型庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一表達(dá)；

需求分類(lèi)建模的步驟：從系統(tǒng)的整體角度出發(fā)對(duì)系統(tǒng)需求進(jìn)行圖形化建模；

基于用例的功能需求分析的步驟：從用戶角度出發(fā)，通過(guò)用例分析識(shí)別產(chǎn)品的主要功能，定義系統(tǒng)邊界；

系統(tǒng)功能建模的步驟：設(shè)計(jì)人員針對(duì)特定情況分析確認(rèn)輸入、輸出流的類(lèi)型及數(shù)量，進(jìn)行整體功能識(shí)別與定義和基于流端口匹配的功能分解兩個(gè)基本過(guò)程，輸出僅包含原子功能的系統(tǒng)功能模型；

多種路徑的功能-行為-結(jié)構(gòu)映射的步驟：對(duì)得到的功能結(jié)構(gòu)推理出可實(shí)現(xiàn)原子功能的物理結(jié)構(gòu)，并建立結(jié)構(gòu)端口之間的聯(lián)系，形成完整的系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種層次化系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)建模方法，其特征在于，所述的根據(jù)不同學(xué)科產(chǎn)品系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)構(gòu)建導(dǎo)入所使用的需求模型庫(kù)的步驟為：

將采用自然語(yǔ)言描述的文檔式需求進(jìn)行模型化，在支持SysML語(yǔ)言的建模工具中直接構(gòu)建需求模型庫(kù)，將需求模型庫(kù)按照功能需求、操作需求、性能需求、接口需求以包的形式分類(lèi)存儲(chǔ)在單獨(dú)的特定格式的文件中，每個(gè)的需求元素通過(guò)兩個(gè)基本屬性“Id”和“Text”來(lái)表示。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種層次化系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)建模方法，其特征在于，所述的根據(jù)不同學(xué)科產(chǎn)品系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)構(gòu)建導(dǎo)入所使用的功能模型庫(kù)的步驟為：

將基本的原子功能分解為一個(gè)四元組，包括功能ID，輸入流f_in，功能元p，輸出流f_out，采用“功能元+流對(duì)象”的功能表達(dá)方式，將功能元細(xì)分為三層結(jié)構(gòu)表達(dá)，將流分為物料、能量和信號(hào)三大類(lèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種層次化系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)建模方法，其特征在于，所述的根據(jù)不同學(xué)科產(chǎn)品系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)構(gòu)建導(dǎo)入所使用的行為模型庫(kù)的步驟為：

將行為層分為預(yù)期行為和實(shí)際行為兩個(gè)方面，采用“物理規(guī)律+輸入輸出”的組合形式對(duì)預(yù)期行為進(jìn)行表示，將物理規(guī)律與結(jié)構(gòu)模型的約束屬性進(jìn)行對(duì)應(yīng)，將輸入輸出流與功能的輸入輸出對(duì)應(yīng)，通過(guò)方程對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)變量及變量之間的關(guān)系進(jìn)行表示；

所述的預(yù)期行為是從抽象層面上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的原理性問(wèn)題，將流對(duì)象的類(lèi)型和屬性變化視為其物理狀態(tài)的改變，且該變化遵循一定的物理規(guī)律，所述的實(shí)際行為是結(jié)構(gòu)模塊的物理行為。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種層次化系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)建模方法，其特征在于，所述的根據(jù)不同學(xué)科產(chǎn)品系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)構(gòu)建導(dǎo)入所使用的結(jié)構(gòu)模型庫(kù)步驟為：

對(duì)系統(tǒng)功能和行為模型進(jìn)行映射，輸出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，然后通過(guò)初步評(píng)估驗(yàn)證方案的合理性。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種層次化系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)建模方法，其特征在于，所述的基于流端口匹配的功能分解的步驟為：

對(duì)功能元進(jìn)行判斷，根據(jù)功能元的輸入輸出流對(duì)比結(jié)果，如果流的類(lèi)型、屬性中多于一項(xiàng)發(fā)生變化，就按照之前規(guī)范化定義的功能元及流對(duì)象的分層表示方法，將系統(tǒng)整體功能分解細(xì)化為三個(gè)抽象層次的功能模型。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種層次化系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)建模方法，其特征在于，所述的對(duì)得到的功能結(jié)構(gòu)推理出可實(shí)現(xiàn)原子功能的物理結(jié)構(gòu)，并建立結(jié)構(gòu)端口之間的聯(lián)系，形成完整的系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)方案的步驟為：

首先，對(duì)輸入的功能進(jìn)行原子功能判斷，判定符合映射條件后，進(jìn)行功能-結(jié)構(gòu)的直接映射，對(duì)原子功能的輸入輸出流的類(lèi)型及屬性與預(yù)定義物理結(jié)構(gòu)的端口進(jìn)行匹配操作，對(duì)于流的類(lèi)型相同，屬性沒(méi)有范圍沖突的則匹配成功，否則失敗，然后，將原子功能的輸入輸出流與預(yù)期行為中的流對(duì)象屬性進(jìn)行再次匹配，判定條件與上述相同，對(duì)于匹配成功的情況，將繼續(xù)以預(yù)期行為的物理效應(yīng)屬性與預(yù)定義結(jié)構(gòu)的約束屬性進(jìn)行第三次匹配，成功則結(jié)束，否則與未匹配到預(yù)期行為的原子功能一起進(jìn)入下一次匹配，如果能夠找到輸入輸出的物料流屬性變化與物理結(jié)構(gòu)的材料特性滿足功能需求，則依照此材料搜索物理結(jié)構(gòu)，如果此過(guò)程同樣失效，則進(jìn)行人工干預(yù)，依靠領(lǐng)域?qū)＜业脑O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)自主設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)該功能。