基于MBSE的復雜裝備系統(tǒng)設計：理論與實踐
定 價：98 元
叢書名：前沿技術書系·信息科學與工程叢書
- 作者：劉繼紅 等
- 出版時間：2024/10/1
- ISBN：9787121488344
- 出 版 社：電子工業(yè)出版社
- 中圖法分類：N945
- 頁碼：324
- 紙張：
- 版次：01
- 開本：16開
當前系統(tǒng)工程已逐漸轉向基于模型的方法，即通過模型來描述系統(tǒng)的結構和行為，而不僅僅是依賴傳統(tǒng)的文檔。國際系統(tǒng)工程協(xié)會創(chuàng)建了諸如系統(tǒng)建模語言（SysML）等標準，使基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）成為復雜系統(tǒng)設計和管理的強大工具。隨著數(shù)字化轉型的深入，MBSE技術已經(jīng)成為復雜裝備系統(tǒng)制造業(yè)數(shù)字化轉型的驅動力和關鍵業(yè)務抓手。本書從理論與軟件實踐兩個方面展現(xiàn)基于MBSE的復雜裝備系統(tǒng)設計場景。理論部分闡述復雜系統(tǒng)設計的建模、仿真、優(yōu)化、管理等方法，實踐部分結合自主知識產(chǎn)權的系統(tǒng)工程軟件（蘊象軟件）介紹工程案例的系統(tǒng)建模、驗證及需求管理的實現(xiàn)，及與第三方軟件集成應用的方法。全書由十一章組成，前五章介紹相關理論與方法，后六章介紹軟件及其工程實例應用。
劉繼紅，北京航空航天大學教授，計算機輔助設計與圖形學學報副主編，國家科技部"十二五”制造業(yè)信息化科技工程總體專家組成員，主要從事復雜產(chǎn)品數(shù)字化設計制造與管理、現(xiàn)代設計理論與方法、飛機裝配技術與裝備、知識管理與知識工程、制造業(yè)信息化戰(zhàn)略等研究與教學工作。獲得2008年天津市科技進步二等獎1項，中航工業(yè)集團2014年科技進步一等獎，英國Emrald出版集團2012年Highly Recommended Paper獎。主要著作有《復雜產(chǎn)品協(xié)同裝配設計與規(guī)劃》和《雙足步行機器人進化技術》。
理論篇
第1章 基于模型的系統(tǒng)工程概論 2
1.1 基于模型的系統(tǒng)工程的歷史背景 2
1.1.1 系統(tǒng) 2
1.1.2 系統(tǒng)工程 4
1.1.3 基于文檔的系統(tǒng)工程 5
1.1.4 基于模型的系統(tǒng)工程 6
1.2 MBSE定義 7
1.3 MBSE研究現(xiàn)狀 8
1.3.1 國外MBSE的研究與發(fā)展 8
1.3.2 國內(nèi)MBSE的研究與發(fā)展 10
1.4 MBSE關鍵技術 11
1.4.1 建模語言 11
1.4.2 建模方法論 14
1.4.3 建模工具 15
1.5 MBSE應用 16
1.5.1 MBSE在航空航天領域的應用 16
1.5.2 MBSE在其他領域的應用 19
1.5.3 前沿應用探索 20
參考文獻 21
第2章 系統(tǒng)設計建模 23
2.1 系統(tǒng)的設計理論與方法 23
2.1.1 系統(tǒng)化設計方法論 23
2.1.2 公理化設計理論 24
2.1.3 質(zhì)量功能展開方法論 26
2.1.4 發(fā)明問題解決理論 27
2.2 系統(tǒng)建模方法論 28
2.2.1 系統(tǒng)建模方法論之OOSEM 28
2.2.2 系統(tǒng)建模方法論之OPM 32
2.2.3 系統(tǒng)建模方法論之Harmony-SE 37
2.3 SysML系統(tǒng)建模語言基礎 41
2.3.1 需求圖 42
2.3.2 行為圖 45
2.3.3 結構圖 50
2.3.4 參數(shù)圖 55
參考文獻 56
第3章 系統(tǒng)仿真驗證 59
3.1 系統(tǒng)仿真驗證概述 59
3.1.1 系統(tǒng)仿真 59
3.1.2 系統(tǒng)仿真的過程與特點 62
3.1.3 系統(tǒng)仿真的發(fā)展與應用 64
3.2 聯(lián)合仿真建模驗證 65
3.2.1 系統(tǒng)仿真建模概述 65
3.2.2 控制系統(tǒng)仿真建模與求解 66
3.2.3 結構系統(tǒng)仿真建模與求解 73
3.3 多領域統(tǒng)一建模驗證 76
3.3.1 Modelica建模方法概述 76
3.3.2 連續(xù)物理系統(tǒng)仿真建模 79
3.3.3 離散物理系統(tǒng)仿真建模 86
參考文獻 87
第4章 系統(tǒng)多學科設計優(yōu)化 88
4.1 系統(tǒng)多學科設計優(yōu)化理論 88
4.2 靈敏度分析技術 91
4.2.1 單學科靈敏度分析技術 92
4.2.2 多學科靈敏度分析技術 93
4.3 多學科設計優(yōu)化算法與策略 96
4.3.1 多學科設計優(yōu)化算法 96
4.3.2 多學科設計優(yōu)化策略 99
參考文獻 109
第5章 工程化需求管理 111
5.1 需求表達 111
5.1.1 用戶需求獲取 111
5.1.2 規(guī)范化的需求條目 115
5.1.3 需求文檔編寫原則 118
5.2 需求追溯 122
5.2.1 需求追溯與可追溯性 122
5.2.2 可追溯性指標 126
5.3 需求變更 128
5.3.1 技術狀態(tài)管理概述 128
5.3.2 需求變更控制與管理 131
5.3.3 需求變更影響評估 135
參考文獻 138
實踐篇
第6章 國產(chǎn)基于模型的系統(tǒng)工程系列軟件及案例背景簡介 142
6.1 蘊象系統(tǒng)工程軟件（SysDeSim）簡介 142
6.2 SysDeSim.Arch軟件的集成配置方法 145
6.2.1 SysDeSim.Arch軟件與SysDeSim.Req軟件的集成配置 145
6.2.2 SysDeSim.Arch軟件與MATLAB軟件的集成配置 147
6.3 案例綜述 149
6.3.1 防區(qū)外打擊作戰(zhàn)樣式的體系架構建模 149
6.3.2 防區(qū)外打擊裝備的概念方案 151
6.3.3 基于MBSE的防區(qū)外打擊裝備設計過程 154
參考文獻 155
第7章 基于SysDeSim的系統(tǒng)總體設計與建模應用-問題域 156
7.1 問題域概述 156
7.2 黑盒視角問題域分析與建模 157
7.2.1 P-R初始階段：利益相關者需求建模 157
7.2.2 B-S初始階段：系統(tǒng)環(huán)境元素建模 162
7.2.3 B-B：用例與用例場景建模 164
7.2.4 B-S最終階段：系統(tǒng)環(huán)境元素的交互建模 168
7.2.5 B-P：系統(tǒng)效能指標建模 170
7.3 白盒視角問題域分析 172
7.3.1 W-F初始階段：功能分析 173
7.3.2 W-S：邏輯子系統(tǒng)交互及其通信建模 175
7.3.3 W-F最終階段：功能分配 180
7.3.4 W-P：分系統(tǒng)效能指標 181
7.3.5 P-R最終階段：利益相關者需求追溯分析 182
第8章 基于SysDeSim的系統(tǒng)總體設計與建模應用-解決域 184
8.1 解決域概述 184
8.2 系統(tǒng)結構建模 187
8.2.1 S-R初始階段：系統(tǒng)需求及其衍生關系建模 187
8.2.2 S-S初始階段：系統(tǒng)結構建模 191
8.2.3 S-SS：分系統(tǒng)結構建模 194
8.2.4 S-SB：分系統(tǒng)行為建模 198
8.3 系統(tǒng)結構配置 203
8.3.1 S-S最終階段：系統(tǒng)結構配置 203
8.3.2 S-R最終階段：系統(tǒng)配置方案與系統(tǒng)需求之間的細化關系建模 205
第9章 系統(tǒng)仿真驗證應用 207
9.1 系統(tǒng)參數(shù)仿真驗證 207
9.1.1 系統(tǒng)參數(shù)建模 207
9.1.2 基于MATLAB的系統(tǒng)參數(shù)仿真建模 212
9.1.3 系統(tǒng)參數(shù)仿真計算與驗證 217
9.2 系統(tǒng)行為仿真驗證 218
9.2.1 行為仿真UI建模 218
9.2.2 行為仿真分析 220
第10章 面向系統(tǒng)模型的多學科設計優(yōu)化應用 226
10.1 基于SysML模型的多學科設計優(yōu)化 226
10.1.1 多學科設計優(yōu)化問題定義 226
10.1.2 基于遺傳算法的多學科設計優(yōu)化求解流程 228
10.1.3 基于SysML模型的多學科設計優(yōu)化求解 230
10.2 基于多學科設計優(yōu)化工具的優(yōu)化求解 235
10.2.1 多學科設計優(yōu)化工具簡介 235
10.2.2 基于多學科設計優(yōu)化工具的優(yōu)化建模實例 238
10.2.3 基于不同優(yōu)化算法的求解結果分析 242
第11章 與系統(tǒng)模型結合的需求管理工具應用 253
11.1 需求表達 253
11.1.1 需求條目編寫 253
11.1.2 需求文檔生成 257
11.1.3 基于“五值”的指標體系 259
11.2 需求追溯 263
11.2.1 需求鏈接管理 263
11.2.2 需求鏈接分析 267
11.2.3 追溯鏈管理 269
11.3 需求變更 270
11.3.1 基線管理 270
11.3.2 基線集管理 275
11.3.3 需求變更與影響分析 281
附錄A 283
附錄B
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