[發明專利]一種基于改進廣義有向圖的功能系統模型構建方法

有效

• 申請號: 201810399515.1
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108595855B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 王美慧;呂川;周棟;涂美霞;劉曦
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 秦力軍

本發明公開了一種基于改進廣義有向圖的功能系統模型構建方法，包括：根據用戶對產品的需求，對產品的系統功能進行層次化分解，得到包含功能父節點、功能子節點的功能分解結果；根據功能的可實現性，確定能夠清楚地描述產品有利作用發揮過程的全部功能要素；根據所確定的全部功能要素，建立能夠反映產品功能的若干個體功能數學模型；根據所述若干個體功能數學模型以及個體功能數學模型之間的關系，構建功能系統數學模型；根據所述功能分解結果和所述功能系統數學模型，建立功能系統的改進廣義有向圖模型。

技術領域

本發明是一種基于改進廣義有向圖的功能系統模型構建方法，具體地說，是一種借助于經改進的廣義有向圖的表達形式，來建立功能系統的表達模型的方法。

背景技術

復雜產品的內部往往存在多種關聯關系，部件之間通過硬件連接、功能關聯等對產品工作時的對外表現產生影響。為了更好地理解、管理和使用產品，有必要建立完善的產品系統模型。

與其他模型相比，功能模型能夠反映系統的運行原理以及系統對外表現產生的原因，包含了系統中的所有計算過程，一旦產品發生故障，課題通過詳細的產品的功能模型迅速確定故障原因，便于設計使用人員快速建立有效的解決方案。

現有的功能模型可以分為流結構功能模型和分層結構功能模型。其中，流結構功能模型能夠描述各級系統在總目標實現的過程中所起到的作用，但對于如何實現系統性目標缺乏解釋手段，且模型中用于區分功能的原語較少，對復雜多樣化系統功能建模問題的適用性較差。分層結構功能模型雖然給出了系統各功能層次的組成，但缺少功能間的作用關系，無法體現功能的作用過程。而且，現有的功能模型中都缺少能夠與產品物理設計結合起來的關聯性信息，對從產品功能設計到物理實現的轉化有一定的限制作用，同時也不利于功能模塊后續的獨立使用。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于改進廣義有向圖的功能系統模型構建方法，它主要是為建立在裝備設計階段的重構設計和使用階段的功能路徑重構時所需的功能模型提供了一種建模的方法

本發明的一種基于改進廣義有向圖的功能系統模型構建方法，包括：

根據用戶對產品的需求，對產品的系統功能進行層次化分解，得到包含功能父節點、功能子節點的功能分解結果；

根據功能的可實現性，確定能夠清楚地描述產品有利作用發揮過程的全部功能要素；

根據所確定的全部功能要素，建立能夠反映產品功能的若干個體功能數學模型；

根據所述若干個體功能數學模型以及個體功能數學模型之間的關系，構建功能系統數學模型；

根據所述功能分解結果和所述功能系統數學模型，建立功能系統的改進廣義有向圖模型。

優選地所述的全部功能要素包括：功能主體B，功能端口P，輸入/輸出I/O，約束條件C，傳遞媒介Me以及功能狀態S。

優選地，每個所述個體功能數學模型F＝{B,P,I/O,C,Me,S}。

優選地，所述功能系統數學模型F_sys＝{B，P，I/O，C，Me，S，R}，其中R是個體功能數學模型之間的關系。

優選地，所述改進廣義有向圖模型的廣義有向圖元素包括：一類節點、有向邊、二類節點和關系映射。

優選地，在所述改進廣義有向圖模型中，功能系統數學模型中的功能主體B對應于所述廣義有向圖元素中的一類節點；功能系統數學模型中的輸入/輸出、環境約束及傳遞媒介對應于所述廣義有向圖元素中的有向邊；功能系統數學模型中的功能端口對應于所述廣義有向圖元素中的二類節點；功能系統數學模型中的功能關系對應于所述廣義有向圖元素中關系映射。

優選地，所述的根據用戶對產品的需求對產品的系統功能進行層次化分解包括：