李德林, 畢文豪, 張 安, 范秋岑

(西北工業(yè)大學航空學院, 陜西 西安 710072)

0 引 言

過程是現代組織管理最基本的概念之一。國際標準化組織(International Organization for Standardization,ISO)在ISO 9000系列標準[1]中,將過程定義為:一組將輸入轉化為輸出的相互關聯(lián)或相互作用的活動。

系統(tǒng)工程是用于大型復雜系統(tǒng)的研制與開發(fā)的技術[2]。系統(tǒng)工程過程包括技術過程和管理過程兩個層面[3]。在技術過程層面主要是系統(tǒng)模型的構建、分析、優(yōu)化、驗證工作;在管理過程層面,包括對系統(tǒng)建模工作的計劃、組織、領導和控制。

民用飛機系統(tǒng)的研制設計,是一個巨大的系統(tǒng)工程過程。在系統(tǒng)構成層面,民機系統(tǒng)由眾多子系統(tǒng)構成,如飛行控制系統(tǒng)、艙壓控制系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)等。在知識領域層面,系統(tǒng)研制需要結構、材料、流體、控制等專業(yè)協(xié)作,而民機設計本身也往往是一個長周期的增量迭代活動,在設計周期內需要經歷論證、設計、建模、生產等多個研制階段,需要眾多設計、制造、供應部門持續(xù)參與。

因此,在整個型號工程期間內,民機系統(tǒng)研制過程種類眾多,涉及各過程的交互對象與內容十分繁雜。在設計過程中執(zhí)行高效的過程管理,是保證研制設計有序進行與及時反饋的重要支柱,在民用飛機研制系統(tǒng)工程中承擔著極為重要的責任[4]。

而在另一方面,傳統(tǒng)過程管理方法側重于以型號為單位的項目管理,面對新興基于模型的系統(tǒng)工程(model-based systems engineering,MBSE)理論體系的發(fā)展趨勢,缺少對模型及衍生體系的關注與追溯,無法切實迎合MBSE體系下異構模型管理的需要。

針對新興MBSE方法理論的發(fā)展,規(guī)劃了基于模型的民機研制整體框架,提出了基于模型的過程全壽命周期管理(model-based process lifecycle management,MBPLM)概念及方法,對民機研制全周期內所有存在及潛在過程進行歸納與分析,實現對異同構模型的管理與追溯?；贛BPLM方法,以艙內壓力控制系統(tǒng)建模過程為例,演示了在基于模型的研發(fā)框架下對民用飛機系統(tǒng)研制全周期的監(jiān)控與及時反饋。

1 基于模型的民機研制概述

1.1 民用飛機研制過程概述

傳統(tǒng)的工程設計過程通?？煞譃?個階段:明確任務階段、概念設計階段、具體化設計階段和詳細設計階段?，F代航空業(yè)代表性企業(yè)如空客、波音、龐巴迪等,在起止節(jié)點、粗細程度、劃分方法上對項目研制階段的劃分存在差異,但是不同的研制階段劃分并不影響設計過程的明確[5]。傳統(tǒng)設計過程中信息傳輸一般是基于文本的,工程的可視化比較困難。

MBSE技術由國際系統(tǒng)工程學會(International Council on Systems Engineering,INCOSE)在2007年正式提出[6]。與傳統(tǒng)系統(tǒng)工程方法相比,系統(tǒng)建模語言取代了過去的文本格式被引入到系統(tǒng)設計中,作為信息傳遞的一致性介質。同時,也形成了一系列與建模語言相適應的MBSE方法理論體系,如Harmony-SE、OOSEM、Arcadia等[7-14],定義了相應功能與技術過程,包括需求分析管理、系統(tǒng)模型構建、模型驗證等。

以廣泛應用于航空航天設計領域的Harmony-SE方法為例,如圖1所示。

圖1 Rational harmony-SE流程

該方法繼承了傳統(tǒng)復雜系統(tǒng)研發(fā)的“V型”流程特點,是一個增量迭代式的工作流。V流程左側是自頂向下的設計流,主要包括需求分析、系統(tǒng)功能分析、設計綜合3個階段。在這3個階段需要建立需求模型與系統(tǒng)用例模型、系統(tǒng)功能模型與架構模型,分別實現從利益方涉眾需求到系統(tǒng)需求的映射、需求模型到可執(zhí)行功能模型轉化以及具體系統(tǒng)架構的設計。V流程右側是自底向上的確認過程,對左側過程建立的模型、架構進行從單元到最終系統(tǒng)驗收的多層級測試驗證。

1.2 基于模型的民用飛機過程管理研究現狀

MBSE理論發(fā)展給民機研制提供了技術層面的可行革新,也對研制過程管理提出了新的挑戰(zhàn):一方面基于模型的研制面臨著越來越高要求下的復雜系統(tǒng)建模模型的集成、協(xié)調與控制管理要求[15],以及面向設計的決策、支持及風險控制與人因集成需要,同時也缺乏統(tǒng)一而普適的不同系統(tǒng)的建模規(guī)范與模型質量分析標準[16]。另一方面,傳統(tǒng)過程管理或項目管理方法無法解決新的系統(tǒng)工程需求[17],普遍缺少對模型的關注,尚且不能應對基于模型方法論的更新與變革;而且項目管理和系統(tǒng)工程架構、工具之間也很少集成[18-19]。

要合理應對這些挑戰(zhàn),往往需要系統(tǒng)的從研制整體框架出發(fā),在根本上將建模技術與過程管理關聯(lián)起來,實現從項目管理、技術實現低耦合的松散架構到統(tǒng)一規(guī)范、模型與方法的集成解決方案的轉變[18,20]。從工程實踐來看,波音利用基于模型技術通過建立集成的數字網絡系統(tǒng)架構模型與模型內部鏈接追溯,來解決系統(tǒng)集成管理問題以及供應商協(xié)同風險[15]?？湛驮谝郧暗牟⑿泄こ袒A上,以數字模型與工業(yè)數字模型兩類模型結合的方式集成產品設計與工業(yè)設計、產品全周期管理、相關資源等要素,推行飛機設計和制造的協(xié)同工程概念[21]。文獻[22]提出了模型全生命周期管理(model lifecycle management, MLM)以保證產品及系統(tǒng)模型的統(tǒng)一以及歷史控制。文獻[21,23]將基于產品全壽命周期管理(product lifecycle management, PLM)理念與MBSE技術相互結合,實現產品、過程、資源的協(xié)同與整合配置。文獻[24]將系統(tǒng)建模語言(systems modeling language, SysML)與過程集成和設計優(yōu)化框架集成起來,來幫助設計人員管理各種分析并將它們與系統(tǒng)設計問題相關聯(lián)。文獻[25]則利用基于模型技術構建了協(xié)同演化模型,在產品、過程和生產系統(tǒng)3個基本實體之外集成業(yè)務流程、企業(yè)戰(zhàn)略及人為因素視角以實現企業(yè)級協(xié)同管理。

以上研究對基于模型的復雜系統(tǒng)研制過程管理控制從各自側重點做出了相應探索,將MBSE技術應用在工程管理實踐或與成熟管理方法結合中,不再將過程視作單一元素進行管理。但對過程管理在民用飛機研制整體框架中的工程實現沒有進行框架級的探討。因此，旨在利用MBSE技術改進現有民用飛機研制整體框架,從而系統(tǒng)性、模塊化地實現民用飛機整機及系統(tǒng)研制過程中的過程控制,實現模型與過程的高度耦合管理。

2 基于模型的民用飛機研制框架設計

2.1 基于模型的民用飛機研制整體框架規(guī)劃

面向復雜系統(tǒng)工程的過程管理,是基于工程研制框架進行的。ISO/IEC 15288[26]從工程視角定義了由企業(yè)過程組、項目過程組、技術過程組、協(xié)議過程組4個過程組別構成的研制框架。該框架中系統(tǒng)生命周期過程管理過程隸屬于企業(yè)過程組,用來規(guī)范、管理全壽命周期過程、模型與步驟,并為項目過程組與技術過程組提供方針指導。

在基于模型的系統(tǒng)研制中,模型作為中間介質提供民機實體的需求信息以及產品成型的部分等效設計,作為重要的民機系統(tǒng)表征參與到研制的核心過程中[27-28]。因此,需要對傳統(tǒng)民用飛機研制的整體框架進行擴展與革新,提供滿足民用飛機在MBSE研制框架下模型設計及過程控制所需的基礎環(huán)境配置,其層次關系如圖2所示。

圖2 基于模型的民用飛機研制整體框架

圖2中定義的基于模型的民用飛機研制整體框架包含物理實體層、模型虛擬層、研制核心過程層、通用接口層、集成平臺層5個層次。遵循民機在基于模型的研制中雙V研制邏輯:即左側從實體捕獲系統(tǒng)信息的模型分析設計過程,右側是模型替代實體進行部分等效的虛擬驗證過程。在4個過程組中,技術過程組覆蓋需求捕獲、需求管理、場景分析等系統(tǒng)模型設計形成過程以及模型的虛擬仿真、邏輯驗證過程。項目過程組涉及計劃、評估、決策及風險管理、構型管理等管理相關過程?；谀Ｐ偷拿駲C研制設計階段即主要由上述兩個過程組構成。這些民機研制過程將通過通用接口層分配到相應的集成平臺,與設計人員進行交聯(lián),完成工程開發(fā)任務對接。

在模型虛擬層,設計模型是利用SysML等在系統(tǒng)設計初期對實體系統(tǒng)邏輯的捕獲表示;仿真模型則是深入到各學科領域系統(tǒng)及部件具體設計定型時建立的專業(yè)內可驗證的模型;過程模型是MBPLM的核心基礎,用來度量研制主要過程的內容與進展:通過捕獲過程模型的主要運行特征元素,可以對民機研制中的所有潛在異同構過程進行虛擬化表征,借助對相應的過程模型的監(jiān)控與分析,就可以實現對研制全壽命周期所有過程的管理。依據上述基于模型的民用飛機研制整體框架可以實現由“實體”到“模型”再到“實體”的V型映射,以及“模型設計-過程管理”平臺級的模塊化集成。

2.2 并行于MBSE的MBPLM平臺架構設計

在民用飛機研發(fā)中,MBPLM方法應當并行于MBSE研發(fā)過程進行。這是因為作為大規(guī)模復雜系統(tǒng)的民用飛機研制往往是一個增量迭代式的工作流,民用飛機研制中“需求-功能-設計-驗證”的順序往往是交錯反復的。設計的平臺架構如圖3所示。

圖3 并行于MBSE研發(fā)的MBPLM平臺架構設計模塊圖

該并行架構的優(yōu)勢在于,獨立于MBSE研發(fā)各過程之外,因此可以從研發(fā)外部系統(tǒng)性監(jiān)控與管理MBSE研發(fā)體系,同時可以將MBSE研發(fā)階段級過程模塊化,增強MBSE研發(fā)系統(tǒng)的彈性。對于MBSE理論體系新的發(fā)展允許以模塊為單位進行方法、流程等的變更與更新。而且并行的MBPLM架構設計還可以高效應對突發(fā)的研制需要與研發(fā)過程變更,滿足于研發(fā)全周期內以及后續(xù)改型的需求。

3 民用飛機基于MBSE的MBPLM方法

PLM是一種常見過程管理理念,以產品全壽命周期歷程實現為核心邏輯,提供產品全過程信息的創(chuàng)建、管理、分發(fā)和應用的一系列解決方案。但對于民機系統(tǒng)來說,各子系統(tǒng)間跨度很大,一個子系統(tǒng)也往往是多個成型產品的集合,很難運用單一的產品視角實現產品過程的監(jiān)控管理。

基于提出的MBPLM框架可以利用定義的標準化過程模型將多專業(yè)不同領域子系統(tǒng)及其研制過程統(tǒng)一聯(lián)系起來,實現全壽命周期的民機研制過程規(guī)范化管理。

3.1 民用飛機研發(fā)的MBPLM三維分析

在MBPLM框架下定義過程模型的目的,是為了將民機研發(fā)工程中各方面的資源(包括人、財、物、客、產、供、銷等因素)合理配置,以使之充分發(fā)揮效能,以達到工程最優(yōu)化實施。

從系統(tǒng)工程的研發(fā)體系角度來看,某目標過程出現,需要在邏輯上預先分析該過程在研發(fā)體系是否可以合理執(zhí)行;其次是該過程本身實現的可行性。確定目標過程被允許后,選擇合適的過程方法、流程步驟與研制資源等,以保證過程的高效的執(zhí)行;最后對過程的執(zhí)行情況進行評估與監(jiān)控,確定是否達到原定要求。

從過程運行主要特征的角度分析,過程模型應該能夠捕獲每一項過程的執(zhí)行所需的過程要素,主要涵蓋過程執(zhí)行的組織結構、基本流程與支持資源。針對不同過程,管理與控制的方法與流程不同,其執(zhí)行部門架構、依賴資源也相應存在差異。

而從管理的內容維度來看,MBPLM管理架構中需要覆蓋以下4項功能:研發(fā)系統(tǒng)輸入輸出控制、過程模型監(jiān)控與管理、研發(fā)風險管理、研發(fā)資源的迭代更新。研究中,將研發(fā)風險管理考慮為對過程組織結構、基本流程與研制資源的管理。在研制中是否存在過程風險被認為源于分配的研發(fā)組織是否可靠、研制的標準化流程是否合理以及是否具備充分的研發(fā)資源3個方面。這樣的風險管理方法,促使上述3類要素在平臺中被封裝成一個個虛擬資源,以便過程分析中量化、調用以及時刻更新。因此，基于模型的民用飛機研制全壽命周期過程管理三維分析模型如圖4所示。

圖4 基于模型的民用飛機研制全壽命過程管理三維分析

3.2 建立民用飛機研制的過程模型

過程模型是對在基于模型的民機整體架構下對研制過程的虛擬化形式,它表征了民機研制全壽命周期內所有過程的泛用性特點。過程模型概念并非首次提出,如業(yè)務流程管理(business process management, BPM)方法[29]在早期利用Petri網進行形式化描述,后來推出了專門的業(yè)務流程建模語言[30];國內商飛在新型號系統(tǒng)研發(fā)中,明確利用輸入-過程-輸出過程模型確定民用飛機系統(tǒng)在全壽命周期內的研發(fā)活動和任務[31]。本文中結合MBSE內涵,建立的過程模型包括過程語義結構與過程類兩部分。

3.2.1 過程模型的語義結構定義

在具體型號工程項目中,涉及的過程活動種類繁多,并且在研制進展中會不斷產生新的研制所需要的過程。雖然無法定義工程研制中將會出現的全部過程,但往往可以進行一定程度的預測與概括。

研制中所出現的過程,往往為了達成某一目的,或者說為了完成從一定輸入到輸出的轉化的目的而定義的。其基本邏輯是依據具體實體(如設備工具),按照一定的規(guī)則(規(guī)章制度、方法理論等),使輸入物(物料、文檔等)轉化為項目所期望的成果。

因此,在民機研制領域中過程模型將過程泛用性特征定義為如圖5所示的語義結構。

圖5 民機研制的過程模型語義結構

圖5過程模型涵蓋過程的直接交互對象,即該過程的輸入與輸出,而過程相關的執(zhí)行者與支持證據則作為過程自身結構屬性進行分析,其邏輯關系可表示為

(1)

(2)

3.2.2 過程模型的類定義

依據基于模型的民用飛機研制架構,結合民機以系統(tǒng)為單位的研制特點,分析民機研制工程中所有潛在的過程類別,進而定義基于模型的民機研制工程中過程模型的類,形成過程模型的適用邊界,民機研制的過程模型類定義如圖6所示。

圖6 民機研制中MBSE過程模型的類定義

從民用飛機系統(tǒng)模型設計邏輯出發(fā),民機研制通常分為整機級、系統(tǒng)級、子系統(tǒng)級3個階段。每個階段都需要完成各自層級的需求分析、功能建模與上下游接口設計,以及與上述技術過程相匹配的計劃、論證、評估、決策等項目過程。

另一方面,隨著研發(fā)過程的不斷推進,原有研制資源可能不足以滿足最新的階段性進展要求,需要額外進行資源的補充與更新;或者行業(yè)內產生的新標準、具有影響力的新技術、方法等理論成果需要引入;也有可能因為意外導致相關研制人員產生變動。從過程語義結構角度,將這類過程歸納為組織部門管理、流程管理與支持資源管理3類過程。

在整個研制壽命周期內,MBPLM架構下研發(fā)風險管理即通過對這3類過程的監(jiān)控與管理來實現。其中每一個過程通過,都代表從項目外引入了新的研發(fā)資源,或者更新了原有資源如研制部門組織、研制標準等的變更。這類過程的最終產出是一個個封裝完成的虛擬化資源,最終儲存在MBSE研發(fā)支持數據庫中,供設計、管理人員隨時查看與調用。對于單一的過程風險,通過過程分析將3種要素量化顯示在MBPLM平臺上,作為管理人員的主要參考指標,在過程執(zhí)行前進行合理性分析以實現風險排除。如果存在合理性分析未通過的過程,則表明其研制資源需要再次補充或者更替,即在對應過程類中增添新的過程。

3.3 民用飛機研制的MBPLM方法

根據MBPLM框架下的過程管理分析結果,依托圖2中定義的基于模型的民機研制整體框架與圖5和圖6中定義的過程模型,設計進行民機研制全壽命周期的管理辦法與流程。提出的MBPLM方法應能普遍適應所有潛在可能出現的不同類別的研發(fā)過程,同時滿足MBPLM三維模型所要求的內容維、邏輯維與語義維要求。其方法基本流程表示如圖7所示。

圖7 民用飛機研制的MBPLM方法基本流程

圖7中提出的MBPLM方法,在項目級需要首先構建完成過程管理的配置環(huán)境,除了基礎硬件環(huán)境外,應當構建實現過程管理語義結構的基本配置,即構建MBPLM組織團隊與職責分工、定義執(zhí)行過程管理的最基本的標準化流程、捕獲MBPLM中所依賴的支持資源。

同時,MBPLM需要對民用飛機的研發(fā)進行系統(tǒng)性分析,根據以往經驗與當前預測,對全研制周期中可能出現的研發(fā)過程進行詳細歸納與分類,建立民用飛機研發(fā)系統(tǒng)的過程類的基本架構。

圖7中在階段級,MBPLM方法需要捕獲即將進行的研制過程,對目標過程的語義結構元素進行分析評估。這一步驟中將執(zhí)行該過程的合理性與可行性分析,判斷過程是否可以順利執(zhí)行。分析通過后,對研發(fā)資源進行選擇優(yōu)化,選出最適合該過程的執(zhí)行團隊、基本流程與支持資源。研發(fā)過程的最終產物儲存到研發(fā)模型數據庫中,通過MBPLM平臺中的模型管理模塊建立該過程輸入到輸出的追溯關系。根據過程的執(zhí)行記錄與結果產物,MBPLM團隊評估該過程是否達到預期目的、所輸出的模型是否符合預期標準,若未達到,則啟動修正過程迭代進入上述步驟。

該方法不同于PLM/MLM的核心在于,認為過程是工程研發(fā)的核心要素,將過程以模型的視角進行分析,同時與MBSE架構及民機研制整體框架進行緊密集成。圍繞不同層級的研發(fā)過程,將人因與支持因素視作過程結構進行考察,以此執(zhí)行過程合理性與可行性分析,作為過程質量控制與評估的重點。

圖8是典型艙內壓力控制系統(tǒng)研制案例在MBPLM架構下運行的時序圖,演示了在民機系統(tǒng)研制過程中MBSE研制各模塊與并行的MBPLM架構過程管理的主要時序關系。在案例中主要以“需求-功能-架構”設計脈絡,詳細描述了MBPLM架構下工作流與模塊間協(xié)作順序。

圖8 典型民機艙內壓力控制系統(tǒng)MBPLM案例運行時序圖

3.4 基于模型的系統(tǒng)建模過程分析、執(zhí)行與評估

在建模過程執(zhí)行前,對該過程進行預先分析以及優(yōu)化選擇可以有效避免過程失敗、減少人力物力損耗。而在過程執(zhí)行完成后進行結果評估,則可以對過程完成情況及時掌握,為后續(xù)建模過程提供分析基礎。

在民機艙內壓力控制系統(tǒng)建模中,利用MBPLM方法對功能分析建模過程進行分析、選擇與評估,其活動流如圖9所示。

圖9 民機艙內壓力控制系統(tǒng)功能建模的過程分析活動流

圖9中,合理性分析與可行性分析可以在過程執(zhí)行之前檢驗艙壓控制系統(tǒng)功能建模過程是否能夠順利完成。

其中,合理性分析是檢查該過程在執(zhí)行之前是否具有完備的執(zhí)行要素。對于艙壓控制系統(tǒng)的功能建模過程,合理性分析需要提前對建?？赡苄枰{用的研制團隊、各類基本流程與研制資源進行封裝,作為研制資源置入MBSE研發(fā)支持數據庫。根據艙壓控制系統(tǒng)功能建模過程特點,篩選出符合要求、用于實現艙壓控制系統(tǒng)功能建模過程的語義元素資源，如圖10所示。滿足該過程執(zhí)行要求的3類資源會顯示的MBPLM平臺上,以供后續(xù)選擇。

圖10 功能建模過程合理性分析

(3)

可行性分析是檢查過程能否在現實操作中較好地實施已制定的計劃。建模實踐發(fā)現中,系統(tǒng)設計需求到系統(tǒng)功能模型的轉化之間可能存在信息丟失,尤其當需求模型與功能模型使用不同模型語言時,模型轉化會導致固定的信息損耗。因此,研究中將可行性分析考慮為是對模型傳遞信息的完善度與接口規(guī)范性的衡量，如圖11所示。

圖11 功能建模過程可行性分析

對于艙壓控制系統(tǒng)功能建模過程,可行性分析指標設計為

(4)

式中：Rall是需求模型中與艙壓控制系統(tǒng)功能建模建立追溯的需求信息數量;Rf為轉化為功能模型后保留的需求信息數量。

通過輸入簡單的系統(tǒng)模型樣例,對其進行功能建模并建立功能模型到需求模型間的追溯,即可以利用式(4)估算該過程執(zhí)行中的信息損耗。圖12是艙壓控制系統(tǒng)建模案例中各過程的可行性估算結果。圖9中在合理性與可行性分析通過后,利用預先置入數據庫的優(yōu)選準則來選取最優(yōu)的執(zhí)行者、執(zhí)行流程與支持資源配置。在過程執(zhí)行完成后,需要進一步對艙內壓力控制系統(tǒng)功能建模過程完成情況進行評估,評估主要考慮自身過程是否出現錯誤,以及過程產物是否滿足要求,即最終產出的艙壓控制系統(tǒng)功能模型應該滿足場景的完備性以及對絕大多數需求的覆蓋,如圖13所示。

圖12 艙壓控制系統(tǒng)功能建模過程性能評估

圖13 艙壓控制系統(tǒng)建模過程可行性檢查

3.5 基于模型的典型系統(tǒng)過程與異同構模型管理

在基于民用飛機整體研制框架中,MBPLM方法可實現過程模型與技術過程產生的系統(tǒng)模型的高度耦合,以便在過程監(jiān)控中實現異同構系統(tǒng)模型的管理。

在典型民機艙壓控制系統(tǒng)設計案例中,如圖8所示的艙壓控制系統(tǒng)建模過程需要經歷系統(tǒng)需求分析、系統(tǒng)功能分析建模與系統(tǒng)架構設計3個階段過程。在3個階段過程中設計人員會依據研制輸入設計產出相應模型成果,這些模型成果可能會以多種建模語言或結構化語言的格式存在,利用過程模型可以實現不同構型模型的輸出判斷與關聯(lián)檢測。圖14是過程模型對異同構系統(tǒng)模型的檢測與管理。

圖14 基于MBPLM的艙壓控制系統(tǒng)研制異同構模型管理

圖14中艙壓控制系統(tǒng)各過程輸出產物會通過接口輸入到MBPLM架構中的模型管理模塊,識別并判斷是否滿足既定的格式要求。在演示案例中,利益方需求模型與系統(tǒng)需求模型以字符分隔值(comma-separated values, CSV)格式儲存,系統(tǒng)功能模型與架構模型以可擴展標記語言(extensible markup language, XML)格式儲存SysML撰寫的模型文件。MBPLM模型管理模塊接收符合規(guī)范要求的模型文件后,會執(zhí)行需求追溯、需求覆蓋率統(tǒng)計、功能邏輯驗證等過程檢驗操作,以判斷輸出的異同構模型的質量水平。若輸出產物未滿足研制要求,則反饋意見至相應技術過程或發(fā)起額外的修正過程。

4 總 結

針對傳統(tǒng)研制工程過程管理在新興MBSE方法理論應用中的不足之處。本文提出了以研發(fā)過程為核心的民用飛機基于MBSE過程管理方法及流程,規(guī)劃了基于模型的民用飛機研制整體框架,由此設計了適用民機系統(tǒng)研制的并行MBPLM架構,并用民機艙內壓力控制系統(tǒng)典型案例演示了過程分析評估與異同構模型管理。

首先,分析了當前MBSE面臨的挑戰(zhàn)與傳統(tǒng)項目管理方法的不足。根據民用飛機研制工程分析了基于模型技術在民用飛機研發(fā)中的主要挑戰(zhàn)與實際需要,提出了基于模型的民用飛機研制整體框架與MBPLM概念,并給出了MBPLM并行架構設計。然后,在基于模型的民用飛機研制整體框架基礎上,分析了執(zhí)行民機研制過程管理的各項核心要求。在此基礎上,定義了過程虛擬化表示的過程模型基本內涵,給出了實現基于模型的全壽命周期過程管理的一種實現方法及其基本流程。最后,在典型民機系統(tǒng)艙壓控制系統(tǒng)研制設計中,以“利益方需求分析-系統(tǒng)需求分析-系統(tǒng)功能模型設計-系統(tǒng)架構模型設計”為主要設計脈絡,演示了系統(tǒng)級的主要過程管理時序、過程合理性與可行性分析以及過程中產生的異同構模型管理。對MBSE背景下民用飛機研制的過程管理方法與流程進行了具有實踐意義的探索,該方法可以支持研制工程全壽命周期下的全過程監(jiān)控與管理。