劉富榮

(中國航發(fā)商用航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)研發(fā)中心，上海 201108)

基于模型的商用發(fā)動機(jī)機(jī)載軟件開發(fā)方法

劉富榮

(中國航發(fā)商用航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)研發(fā)中心，上海 201108)

隨著仿真技術(shù)和軟件工程的發(fā)展，基于模型設(shè)計(jì)(MBD)軟件開發(fā)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于國外商用航空發(fā)動機(jī)全權(quán)限電子控制軟件，以解決經(jīng)典軟件開發(fā)過程中的難題，但該技術(shù)在國內(nèi)剛剛起步。針對經(jīng)典軟件開發(fā)流程存在的諸多問題，基于模型的軟件設(shè)計(jì)方法，從人員組織、研制流程、工具使用三個(gè)方面對經(jīng)典開發(fā)流程進(jìn)行了優(yōu)化，解決了經(jīng)典軟件開發(fā)流程存在的弊端。介紹了軟件開發(fā)組織與研制流程的變革，定義了基于模型的軟件設(shè)計(jì)流程，描述了流程中各個(gè)工作階段涉及的人員、工作依據(jù)、活動、輸出，介紹了開發(fā)工具以及基于Matlab/Simulink的模型設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)證了該方法的正確性和可行性?？偨Y(jié)了基于模型的軟件設(shè)計(jì)優(yōu)勢、項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探討了該方法面臨的挑戰(zhàn)和后續(xù)工作重點(diǎn)。

航空航天；發(fā)動機(jī)； 機(jī)載軟件； 設(shè)計(jì)流程； 基于模型設(shè)計(jì)； 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

0 引言

航空發(fā)動機(jī)以電子設(shè)備與機(jī)載軟件為核心，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的控制和監(jiān)視。機(jī)載軟件具有大規(guī)模、高安全、研制周期長、成本高的特點(diǎn)。先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)機(jī)載軟件代碼量都超過30萬行，成本約百美元/行。為提高機(jī)載軟件質(zhì)量、縮短研制周期、降低研制成本，基于模型設(shè)計(jì)(model-based design，MBD)軟件等新興研制技術(shù)逐步應(yīng)用于經(jīng)典軟件研制體系中，成為當(dāng)前機(jī)載軟件開發(fā)的主流趨勢[1]。

經(jīng)典軟件開發(fā)流程由系統(tǒng)總體提出需求，并將其作為軟件開發(fā)的輸入；軟件專業(yè)設(shè)計(jì)人員根據(jù)該輸入進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)與編碼、編譯鏈接生成可執(zhí)行的代碼，并對可執(zhí)行的代碼進(jìn)行測試驗(yàn)證。這種流程的弊端體現(xiàn)在：首先，數(shù)據(jù)的傳遞依靠文本和語言交流，易造成需求、實(shí)現(xiàn)不一致；其次，測試在代碼完成后才開展，發(fā)現(xiàn)問題再修復(fù)導(dǎo)致研制周期變長；最后，需求提出者與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)者不同，需求傳遞過程中易造成理解差異，導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)與需求不一致。采用基于模型的軟件設(shè)計(jì)，從人員組織、研制流程、工具使用三個(gè)方面對經(jīng)典開發(fā)流程進(jìn)行了優(yōu)化，從不同層面規(guī)避了上述弊端[2]。

本文首先介紹了基于MBD的軟件設(shè)計(jì)方法，包括開發(fā)組織架構(gòu)、開發(fā)流程、開發(fā)工具，以及由此引入的設(shè)計(jì)約束等；然后詳述了該方法在機(jī)載軟件開發(fā)中的實(shí)施情況；最后總結(jié)了流程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，闡述了該方法面臨的挑戰(zhàn)和后續(xù)的工作重點(diǎn)。

1 開發(fā)組織架構(gòu)

國內(nèi)軟件工程普遍采用經(jīng)典軟件開發(fā)流程，開發(fā)組織的作用通常是：系統(tǒng)總體提出文本化軟件研制任務(wù)要求，軟件開發(fā)部門根據(jù)該要求進(jìn)行需求分析、設(shè)計(jì)與編碼。軟件驗(yàn)證、系統(tǒng)總體、部件設(shè)計(jì)等專業(yè)人員不直接參與軟件設(shè)計(jì)。

MBD設(shè)計(jì)流程將文本化的需求和設(shè)計(jì)演變成可仿真驗(yàn)證的模型與自動化代碼，使得開發(fā)組織演變?yōu)樘岢鰳I(yè)務(wù)需求、開發(fā)模型，最終由軟件工程專業(yè)人員將模型生成代碼并與手寫代碼集成的良性開發(fā)組織。該流程使得系統(tǒng)總體、部件設(shè)計(jì)專業(yè)作為需求提出者直接參與到軟件設(shè)計(jì)中，將其需求通過MBD模型轉(zhuǎn)化成軟件產(chǎn)品的一部分。MBD軟件開發(fā)組織如表1所示，其中，“√”表示參與該項(xiàng)職責(zé)的成員。

表1 MBD軟件開發(fā)組織

1.1 專業(yè)分工變化

組織架構(gòu)的變革導(dǎo)致專業(yè)間分工的變化。基于MBD的開發(fā)組織由軟件工程專業(yè)、系統(tǒng)與部件專業(yè)共同組成。軟件項(xiàng)目研制由軟件工程專業(yè)牽頭，系統(tǒng)和部件專業(yè)共同參與。

軟件工程專業(yè)主責(zé)軟件方案與項(xiàng)目策劃、流程標(biāo)準(zhǔn)的建立、工具的保障、軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與集成、驗(yàn)證、質(zhì)量保證、配置管理與交付。系統(tǒng)與部件專業(yè)主責(zé)與其專業(yè)相關(guān)的需求定義與驗(yàn)證、模型開發(fā)和驗(yàn)證，最終將模型交付軟件工程專業(yè)進(jìn)行代碼生成與集成調(diào)試。

1.2 組織挑戰(zhàn)

非軟件工程專業(yè)的人員參與到軟件設(shè)計(jì)中，給開發(fā)組織帶來一定的挑戰(zhàn)。

①組織能力：要求非軟件工程專業(yè)的設(shè)計(jì)人員具備一定的軟件設(shè)計(jì)能力。需對其定期開展設(shè)計(jì)流程與標(biāo)準(zhǔn)宣貫、方法指導(dǎo)與工具培訓(xùn)等。如對使用CAD建模與結(jié)構(gòu)分析的液壓專業(yè)人員開展軟件工程培訓(xùn)，使其掌握需求分析方法與需求管理工具的使用；理解設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與流程，并掌握Matlab/Simulink工具的使用方法等。

②流程與標(biāo)準(zhǔn)：為面向不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員，開發(fā)流程需足夠嚴(yán)苛以保證軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量，并能兼顧開發(fā)效率；要求開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容全面，可操作性強(qiáng)，能依靠工具落地。

③工具鏈：要求工具鏈高度集成化，最大程度實(shí)現(xiàn)流程流轉(zhuǎn)與標(biāo)準(zhǔn)檢查的自動化；將復(fù)雜操作封裝在后臺，盡量簡化面向設(shè)計(jì)人員的操作步驟。為強(qiáng)化需求和設(shè)計(jì)的驗(yàn)證，需開發(fā)被控對象模型并且要求驗(yàn)證場景盡量逼真，以達(dá)到需求和設(shè)計(jì)的驗(yàn)證要求。

2 開發(fā)過程

基于MBD的軟件開發(fā)過程包括需求分析、軟件設(shè)計(jì)、編碼實(shí)現(xiàn)、集成調(diào)試，MBD的軟件開發(fā)過程框圖如圖1所示[3]。

圖1 MBD的軟件開發(fā)過程框圖

2.1 需求分析

經(jīng)典軟件開發(fā)流程中的需求錯(cuò)誤往往在系統(tǒng)集成或測試階段才被發(fā)現(xiàn)?；贛BD的軟件開發(fā)流程，將后端驗(yàn)證工作提前，在需求階段僅進(jìn)行初步軟件設(shè)計(jì)并構(gòu)建仿真環(huán)境開展驗(yàn)證。

由系統(tǒng)總體牽頭，組織各專業(yè)依據(jù)系統(tǒng)方案與部件技術(shù)要求進(jìn)行需求分析。系統(tǒng)總體負(fù)責(zé)與被控對象本體相關(guān)的控制需求，如發(fā)動機(jī)穩(wěn)態(tài)控制等；部件專業(yè)負(fù)責(zé)與部件特性相關(guān)的需求，如傳感器信號處理、作動機(jī)構(gòu)閉環(huán)控制等；軟件專業(yè)則負(fù)責(zé)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲等需求的開發(fā)與驗(yàn)證。

各專業(yè)將算法與邏輯采用Matlab/Simulink建模并轉(zhuǎn)化成代碼，并將代碼在全數(shù)字仿真環(huán)境中驗(yàn)證。同時(shí)在需求管理工具DOORS中將算法與邏輯文本化并管理，建立需求管理屬性、追溯性關(guān)系，避免需求之間存在矛盾、重復(fù)、不可驗(yàn)證等。各專業(yè)對需求過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行評審，并將數(shù)據(jù)傳遞給軟件專業(yè)開展軟件設(shè)計(jì)。

2.2 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)與集成工程師依據(jù)需求、安全等級、目標(biāo)環(huán)境約束等，按照功能高內(nèi)聚與數(shù)據(jù)低耦合的原則設(shè)計(jì)軟件靜態(tài)與動態(tài)結(jié)構(gòu)、時(shí)序規(guī)劃與模塊定義[4]，模塊MBD與非MBD實(shí)現(xiàn)方式劃分如圖2所示。MBD實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)勢在于將軟件設(shè)計(jì)工作圖形化、可視化、可仿真化；劣勢在于生成的代碼效率低，可實(shí)現(xiàn)的功能有限。因此MBD與非MBD實(shí)現(xiàn)方式的劃分原則如下：①偏重于數(shù)值計(jì)算和邏輯計(jì)算的需求采用MBD方式實(shí)現(xiàn)，例如信號處理算法、控制律管理算法、故障診斷邏輯等；②非數(shù)值與邏輯計(jì)算的需求、與硬件資源密切相關(guān)的需求采用非MBD方式實(shí)現(xiàn)，例如信號采集、輸出信號管理、設(shè)備的自檢等[5]。

圖2 MBD與非MBD實(shí)現(xiàn)方式劃分圖

采用MBD實(shí)現(xiàn)的模塊，由設(shè)計(jì)與集成工程師構(gòu)建Matlab/Simulink模型框架，定義模型的輸入、輸出、調(diào)用關(guān)系。模塊框架本質(zhì)上為空模型，可動態(tài)驗(yàn)證模型間的一致性關(guān)系。非MBD方式的模塊以接口定義文件(.h)的形式定義靜態(tài)組織關(guān)系、接口形式、數(shù)據(jù)關(guān)系等，作為編碼實(shí)現(xiàn)與集成調(diào)試的依據(jù)[6]。

體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過DOORS文本化，并由設(shè)計(jì)與集成工程師建立與需求的追溯性關(guān)系，組織各專業(yè)對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評審，并在詳細(xì)設(shè)計(jì)過程中跟蹤、管控軟件體系結(jié)構(gòu)。接口文件、模型框架通過配置管理工具ClearCase統(tǒng)一協(xié)同開發(fā)環(huán)境發(fā)布，供詳細(xì)設(shè)計(jì)過程使用。

2.3 詳細(xì)設(shè)計(jì)

詳細(xì)設(shè)計(jì)分為手寫代碼設(shè)計(jì)與MBD模型設(shè)計(jì)。編碼工程師依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果開展手寫代碼設(shè)計(jì)，同時(shí)依據(jù)編碼過程的反饋逐步完善，并以文本形式呈現(xiàn)。各個(gè)專業(yè)模型設(shè)計(jì)工程師在MBD模型框架中開展MBD。MBD模型框架提供了各個(gè)模型之間的調(diào)用關(guān)系和接口管理，不包含具體邏輯。模型設(shè)計(jì)工程師根據(jù)分配給各個(gè)模型的功能需求，在MBD模型框架中完善具體邏輯。

模型設(shè)計(jì)工程師根據(jù)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分配給模型的需求，開展模型、用例設(shè)計(jì)、仿真驗(yàn)證；使用Matlab/Simulink Model Advisor對模型進(jìn)行靜態(tài)檢查，生成檢查報(bào)告與設(shè)計(jì)報(bào)告，設(shè)計(jì)過程的數(shù)據(jù)均在ClearCase受控，并由設(shè)計(jì)與集成工程師組織各專業(yè)評審。

2.4 編碼實(shí)現(xiàn)

編碼實(shí)現(xiàn)包括手工編碼與自動代碼的生成。編碼與實(shí)現(xiàn)工程師遵照編碼標(biāo)準(zhǔn)與手寫代碼詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔開展手工編碼，并不斷迭代詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔。自動代碼生成是由設(shè)計(jì)與集成工程師依據(jù)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與接口文件，配置模型及其數(shù)據(jù)自動生成代碼。

除代碼外，代碼生成過程還會生成代碼與模型的信息文件與追溯性關(guān)系。信息文件記錄了模型與代碼版本，編譯配置信息。再次生成代碼過程中，自動代碼生成工具自動比對當(dāng)前狀態(tài)與信息文件記錄狀態(tài)的差異，決定是否進(jìn)行代碼生成，在保證代碼與模型一致性的同時(shí)提高代碼生成效率。自動代碼不允許人為修改，調(diào)試過程中若發(fā)現(xiàn)問題，先變更模型再重新生成代碼。追溯性顆粒度為函數(shù)單元級，以C語言函數(shù)為單元與模型中的單元建立追溯性。

2.5 集成調(diào)試

集成調(diào)試由軟件設(shè)計(jì)與集成工程師牽頭、組織需求與編碼工程師，對標(biāo)軟件高層進(jìn)行需求分析。其分為軟件集成調(diào)試與軟硬件集成調(diào)試兩個(gè)階段，前者在全數(shù)字集成環(huán)境中進(jìn)行調(diào)試，后者在目標(biāo)集成環(huán)境中進(jìn)行調(diào)試[7]。兩種環(huán)境基本架構(gòu)一致，包括上位機(jī)調(diào)測軟件、被控對象模型、機(jī)載設(shè)備及其軟件。上位機(jī)調(diào)測軟件實(shí)現(xiàn)激勵(lì)注入與數(shù)據(jù)觀測與保存，機(jī)載設(shè)備與軟件根據(jù)輸入激勵(lì)實(shí)現(xiàn)被控對象的閉環(huán)控制[8]。

軟件集成與軟硬件集成工作的側(cè)重點(diǎn)不同。前者將手寫代碼與MBD自動代碼集成，并根據(jù)軟件高層需求開展功能調(diào)試，驗(yàn)證應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)滿足需求[9]；后者在此基礎(chǔ)上將應(yīng)用軟件與平臺軟件編譯鏈接加載到目標(biāo)控制器中，復(fù)用集成調(diào)試階段的用例開展軟件功能調(diào)試，通過比對軟件集成調(diào)試與軟硬件集成調(diào)試結(jié)果的一致性，定位并解決由于目標(biāo)平臺引入的電氣特性、硬件操作、時(shí)序調(diào)度等問題，驗(yàn)證軟硬件集成的正確性[10]。

3 開發(fā)工具

軟件開發(fā)工具包括需求管理工具DOORS、結(jié)構(gòu)化分析工具RTCase、配置管理工具ClearCase、質(zhì)量流程管理工具ClearQueas、模型設(shè)計(jì)工具M(jìn)atlab/Simulink、編碼工具Visual Studio 2010、編譯工具Score，以及自主開發(fā)的被控對象模型、全數(shù)字集成環(huán)境、目標(biāo)集成環(huán)境等。MBD流程工具鏈如圖3所示。

圖3 MBD流程工具鏈

Matlab/Simulink作為MBD流程的核心工具，提供了不同的工具包。為節(jié)約license數(shù)量，分配給不同人員的工具包也不同。Matlab、Simulink、Stateflow作為基礎(chǔ)工具，每一個(gè)項(xiàng)目成員均配備； Real-Time Workshop (RTW)用于代碼生成，只為軟件專業(yè)配置。

Matlab/Simulink提供了model reference引用機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)模型的協(xié)同開發(fā)。上層模型通過reference模塊引用下層模型，建立調(diào)用關(guān)系。每一次打開上層模型時(shí)，系統(tǒng)都會根據(jù)搜索路徑自動定位下層模型。其優(yōu)勢在于頂層模型與下層模型彼此獨(dú)立，在下層模型接口不變的情況下，不同層模型的開發(fā)工作互不干擾。

4 設(shè)計(jì)約束

Matlab/Simulink在工業(yè)界主要用于系統(tǒng)仿真，在機(jī)載軟件開發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用才剛起步。面對機(jī)載軟件的高安全性要求，中國航發(fā)商用航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)任公司(以下簡稱“中國航發(fā)商發(fā)”)制定了模型設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，約束Matlab/Simulink的使用，為項(xiàng)目組提供統(tǒng)一的模型設(shè)計(jì)指南與約束，確保模型與C代碼風(fēng)格統(tǒng)一，具有一定的可讀性與維護(hù)性。

模型設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以汽車行業(yè)MAAB(Matlab Automotive Adivisory Borad)、美國NASA Orion GN&C Matlab/Simulink Standards為雛形，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)踐迭代形成，并持續(xù)完善。標(biāo)準(zhǔn)對文本注釋、模型結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)風(fēng)格、可用庫、仿真配置項(xiàng)等進(jìn)行了約束。模型可用庫由Link型庫、Ref型庫、仿真配置項(xiàng)以及模型設(shè)計(jì)模板三部分組成，其中的元素默認(rèn)設(shè)置與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求一致。

Link型庫以Library形式呈現(xiàn)，通過庫鏈接定位其在庫中的位置；庫模塊更新后，其在被使用的位置自動更新。模型可用Link_Lib庫如圖4所示。其主要分為三部分：標(biāo)準(zhǔn)工具庫由Matlab/Simulink模塊裁剪而成，包括離散庫、非連續(xù)庫、邏輯與位操作庫、數(shù)學(xué)操作庫、端口和子系統(tǒng)庫、信號發(fā)生器庫、信號特征庫、狀態(tài)機(jī)庫；用戶自定義庫分為基礎(chǔ)函數(shù)庫、查表函數(shù)庫、控制算法庫；其他庫中包括注釋模塊庫、測試樁模塊庫。測試樁模塊庫通常用于調(diào)試，包括示波器、信號激勵(lì)源等；其不包含在軟件產(chǎn)品模型中，在庫中使用紅色標(biāo)志，起到警示作用。

圖4 可用Link_Lib庫

Ref型庫以獨(dú)立模型的形式供用戶使用，在被使用的位置通過雙擊reference模塊直接打開并定位。Ref型庫包括模型、數(shù)據(jù)定義文件、代碼生成配置文件，由Link型庫中的模塊或引用Ref型庫中其他模型形成。Ref型庫主要定義不同項(xiàng)目之間的通用算法或邏輯，較Link型庫層次更高。

面向不同的仿真需求，可用庫提供了8種不同的仿真配置項(xiàng)與模型設(shè)計(jì)模板。仿真配置項(xiàng)包括仿真迭代算法、仿真步長、診斷選項(xiàng)設(shè)置等。配置項(xiàng)通過reference的形式被模型引用，用戶不能修改。

模型發(fā)布時(shí)，配置管理的對象以模型為中心，包括模型與數(shù)據(jù)定義文件、用例與仿真工程、靜態(tài)檢查報(bào)告與設(shè)計(jì)報(bào)告。模型發(fā)布后應(yīng)能夠獨(dú)立仿真并生成代碼，若模型中調(diào)用了手寫代碼或反包裝的S-function，則應(yīng)將被調(diào)用文件一同發(fā)布。工具自動生成的文件不允許人為修改；若要修改，需先修訂模型后通過工具再次生成。表2給出了具體的模型發(fā)布文件要求。

表2 模型發(fā)布文件要求

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的條款分為強(qiáng)制項(xiàng)與建議項(xiàng)，強(qiáng)制項(xiàng)必須執(zhí)行，否則需說明理由；建議項(xiàng)為參考項(xiàng)，可根據(jù)實(shí)際情況決定是否遵守。Matlab/Simulink提供了靜態(tài)檢查工具包Model Advisor，對條款進(jìn)行自動化檢查。中航工業(yè)商發(fā)對Model Advisor工具包進(jìn)行了裁剪，并開發(fā)了新的檢查項(xiàng)，以最大程度實(shí)現(xiàn)條款自動化檢查。該檢查包并未覆蓋所有條款，對于未覆蓋到的條款采用人工方式檢查，并在檢查報(bào)告中給出結(jié)論。

5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

MBD開發(fā)流程的優(yōu)勢表現(xiàn)為：第一，將系統(tǒng)總體、部件設(shè)計(jì)專業(yè)加入到軟件設(shè)計(jì)過程中，將其需求通過MBD模型轉(zhuǎn)化為軟件產(chǎn)品，建立了良性開發(fā)組織；第二，將需求與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)由文本化形式轉(zhuǎn)化為模型，以模型作為溝通介質(zhì)，減少理解差異引入的錯(cuò)誤；第三，編碼過程由人工編碼變?yōu)橛赡Ｐ妥詣由纱a，避免由人為編碼習(xí)慣引入的錯(cuò)誤；第四，強(qiáng)化需求和設(shè)計(jì)的驗(yàn)證，將驗(yàn)證工作提前，盡早發(fā)現(xiàn)并解決問題。

項(xiàng)目實(shí)施過程中，積累了如下經(jīng)驗(yàn)。

①保持工具版本穩(wěn)定，避免在模型集成聯(lián)調(diào)時(shí)報(bào)錯(cuò)；確保同一基線中的模型運(yùn)行環(huán)境一致，生成代碼風(fēng)格一致。

②流程、標(biāo)準(zhǔn)、工具手冊需定義清晰，并定期開展培訓(xùn)。項(xiàng)目反饋的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)盡早落實(shí)到流程與標(biāo)準(zhǔn)中，并及時(shí)宣貫到位。

③指定特定人員維護(hù)模型可用庫，及時(shí)修正各個(gè)項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)的庫缺陷，避免同一問題在不同項(xiàng)目中反復(fù)出現(xiàn)。

基于MBD的軟件開發(fā)技術(shù)才起步，目前該方法仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。

①系統(tǒng)設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，界面定義模糊，軟件需求層級劃分及其驗(yàn)證手段和目標(biāo)不夠明確；

②技術(shù)狀態(tài)管控難度較大，集成人員無法獲取準(zhǔn)確的模型版本，模型與代碼的版本一致性難以保證；

③工具鏈集成程度不夠，依靠人為過渡的環(huán)節(jié)較多，對標(biāo)準(zhǔn)的自動化檢查力度不夠，工作效率較低。

6 結(jié)束語

中國航發(fā)商發(fā)經(jīng)過3年多的項(xiàng)目實(shí)踐，建立了MBD軟件開發(fā)流程，并通過工具鏈有力地支撐了流程的落地。該MBD軟件開發(fā)流程是有效、可行的，采用該方法有利于提升軟件質(zhì)量、加快軟件研制進(jìn)度。后續(xù)工作重點(diǎn)在工具鏈的定制開發(fā)以及適航要求的落實(shí)。

[1] 方偉,周彰毅.Scade在航空發(fā)動機(jī)Fadec軟件開發(fā)中的應(yīng)用[J].航空發(fā)動機(jī),2016,42(5):43-47.

[2] TAMBLYN A S,HENRY E J,KING E .A model-based design and testing approach for orion gn&c flight software development[C]//IEEE Aerospace Conference,2010:1-12.

[3] 馬恩,劉富榮,王鴻鈞.基于MBD的商用航空發(fā)動機(jī)控制軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)[J].航空計(jì)算技術(shù),2013(6):95-99.

[4] 王釗.功能模塊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[J].自動化儀表,2015,36(11):4-7.

[5] HART J,KING E.Orion gn&c architecture for increased spacecraft automation and autonomy capabilities[R].Honolulu:AIAA,2008.

[6] RAYMOND G,ESTRADA J R,GEN S. Best practices for developing do-178 compliant software using model-based design[C]//AIAA Guidance,Navigation,and Control and Co-located Conferences,2013.

[7] 祝軻卿,王俊席,吳晨楠,等.基于Targetlink的嵌入式系統(tǒng)控制軟件開發(fā)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2007,19(7):1476-1479.

[8] IMON C.Development of a modeling and simulation environment for real-time performance analysis of electric actuators in maneuvering flight[C]//USA:51st AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition,2013.

[9] KEISHI T,MINA S,YASUSHI A M.Applying model-based development(MBD) to embedded systems[C]//Structural Dynamics,and Materials Conference,2014.

[10]SCOTT A K.Model-based design strategies for real-time hardware-in-the-loop rocket system simulations[C]//USA:AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference,2012.

Model-Based Developing Approach for Airborne Software of Commercial Engine

LIU Furong

(R&D Center,AECC Commercial Aircraft Engine Co.,Ltd.,Shanghai 201108,China)

With the development of simulation technology and software engineering,the model-based design (MBD) approach for software has been applied to full rights electronic control software of foreign commercial aircraft engines,to solve the difficulties of classical software development process.But this technique is just getting started in China.Aiming at the problems existing in classic software development process,based on MBD,the classical software development process is optimized from three aspects,i.e.,personnel organization,development process and tools; and the disadvantages of classical software development process are resolved.The transform of development organization and development process is introduced; and model-based software design process has been defined; and the personnel,work basis,activity and output involved in each work phase of the process are described; the development tools and the model design standards based on Matlab/Simulink are introduced; and correctness and feasibility of the method are verified.The superiority of MBD for software and project practical experiences are summarized,and the challenges and follow-up priorities of this approach are discussed.

Aerospace; Engine; Airborne software; Design process; Model-based design(MBD); Design standard

劉富榮(1984—)，女，碩士，工程師，主要從事航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)、機(jī)載軟件開發(fā)及其適航技術(shù)的研究。 E-mail:lfr1204@163.com。

TH701；TP311

A

10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201706007

修改稿收到日期:2017-02-08