基于模型的飛機系統架構多視圖表達方法

康文文, 李浩敏

(上海飛機設計研究院, 上海 201210)

0 引 言

飛機系統是典型的復雜系統,從傳統的研制方法向“基于系統工程的正向設計方法”的轉變遇到了很多困難;其中一個典型困難是“缺乏有效的飛機系統架構設計表達方法”。

根據系統工程方法[1-6]的指導,飛機系統設計的關鍵步驟是“架構設計綜合”,需要對整機各系統進行架構集成和全局性的權衡分析;傳統進行飛機系統架構原理性設計的方法是采用二維畫圖工具,但飛機上有30多個大系統,140多個子系統,數千種設備[7],二維畫圖工具無法有效應對如此大規模的系統架構制圖,更加無法支持多系統架構的綜合性分析。

飛機系統架構設計的典型復雜特征是:

(1)多層級,包括飛機級、系統級、子系統級、設備級等;

(2)多系統集成,包括液壓系統、飛行控制系統、自動飛行系統、機輪剎車系統、電源系統等;

(3)多接口形式,系統設備間接口形式包括信號、物質、能量等;

(4)多專業合作,包括總體系統綜合專業和各系統專業等,不同專業對飛機系統架構設計的關注點不同。

限于這些復雜特征,單獨采用一張視圖無法有效描述飛機系統架構的設計結果;傳統設計方法中通常會采用多張離散的二維架構圖對全局系統架構進行描述,這種架構設計方法造成了很多問題,其中一些典型的問題包括:

(1)同一個系統的多張離散系統架構圖中的設計元素需要交叉參考,但由于設計元素眾多,多張架構圖之間很難保持協同;

(2)隨著設計的深入,每個系統的設計元素都在不斷增多,設備定義不斷細化分解,系統架構圖需要不斷更新,多張架構圖的更新難以保持協同;

(3)為開展某種綜合性的系統性能分析,比如整機液壓能耗分析時,需要從多個系統的架構圖中抽取設計信息,但基于離散的架構圖進行信息抽取時效率很低,且容易出錯;

(4)在開展全局性的安全性分析[8-9]時,需要基于清晰的整體系統行為邏輯和接口關系,但散落在數百張系統架構圖中的接口關系非常繁雜,極大降低了安全性評估的置信度;

(5)在多專業合作進行跨系統集成時,各系統專業普遍會為接口系統專業提供一張完整的 “系統架構大圖”,包含本系統的大部分設計特征比如能源形式、信號形式等,但由于“系統架構大圖”的信息量過于龐大且不支持篩選,進入到詳細設計階段后,各系統的大圖往往會復雜到無法使用。

多張離散的二維架構圖已經是“飛機復雜系統架構的多視圖設計表達方法”的雛形,但由于離散性,這些架構圖并不能有效應對飛機系統架構的多層級、多系統集成、多接口形式、多專業合作等困難特征;對離散二維架構圖的制作和應用最終都轉化為飛機系統架構綜合設計中巨大的工作量。

一個有效的“飛機復雜系統架構的多視圖設計表達方法”的內涵是:飛機復雜系統架構的功能、設備、接口等架構元素的定義和引用應該是統一的,而多系統集成架構的設計應該是由粗到細協同進行的,不同的架構元素之間應該是具備關聯關系的,在開展各項設計分析時,可以從統一和協同的系統架構中抽取必要元素以準確的生成目標分析視圖。

多視圖設計表達的創新點和價值在于,把復雜的飛機系統架構設計任務分解為多個圖層以降低每個圖層上的設計和分析難度,同時保持各圖層上架構元素定義的一致性,支持后期多個設計圖層的合并和系統架構的集成。

為支持飛機復雜系統架構多視圖設計表達方法的落實,需要采用基于模型的手段。

傳統的飛機系統架構建模方法主要是數值建模方法,包括Modelica或Simulink建模等;傳統建模方法的對象是系統物理架構,由具體設備和組件構成;傳統建模方法的強項在于系統性能的數值仿真,但并不能解決飛機總體專業的多系統設計表達問題;需要引入更加抽象和形式化的建模方法以支持飛機多系統架構集成的設計表達,使飛機總體專業在多系統綜合設計方面獲得明確的設計分析對象,即“整機系統架構框架模型和多系統架構集成細節模型”。

Andersson介紹了飛機系統建模的多種方法,包括系統建模語言(systems modeling language,SysML)建模和Modelica建模等[10]。Bergman針對能量優化飛機進行了系統架構的建模和權衡研究[11]。Lemazurier研究了將需求映射到系統功能架構的方法[12]。Mavris等人指出飛機新功能和系統新技術的發展導致飛機系統架構的快速演變,并研究了從飛機級功能直接推導出可行物理架構的方法,以支持進行半自動化的權衡分析[13]。浦樂等人針對SysML建模在導彈系統設計[14]、動車組系統設計[15]、飛機健康管理系統設計[16]、發動機控制系統[17]、綜合模塊化航電[18]、機載系統可靠性和安全性分析[19-20]中的應用進行了研究。這些研究從不同角度指出了基于模型開展系統設計的可行方法,但均沒有指出解決飛機系統架構高復雜性的處理機制,也沒有應用“多視圖”的架構設計理念,無法解決本文中的目標問題,即“飛機總體專業缺乏多系統架構集成設計和表達的方法”。

本文采用SysML建模語言[21],提出了“基于模型的飛機復雜系統架構多視圖設計表達方法”,可以有效應對飛機系統架構設計的多層級、多系統、多接口形式、多專業合作等特征,有效支持飛機系統的正向設計。

1 架構設計的難點和多視圖策略

1.1 飛機系統架構設計結果的復雜性

飛機系統架構設計結果往往具有很高的復雜性。比如,飛機地面減速功能的實現需要多個飛機系統的協作,地面減速的飛機級綜合系統架構如圖1所示。

如圖1所示,飛機級功能比如地面減速功能由多個飛機系統共同實現,體現為多系統間密切的信號交聯和能量交聯關系;飛機系統架構設計存在典型的多系統集成特征。

圖1 地面減速飛機級綜合系統架構

機輪剎車系統是地面減速飛機級綜合系統架構中的一個典型飛機系統,承擔著飛機著陸后的主要減速任務;如果飛機高速著陸后不能有效減速將會造成機毀人亡的情況。機輪剎車系統的系統級集成架構如圖2所示。為保持簡潔清晰,機輪剎車系統的集成架構圖中隱去了部分接口、設備等信息。

圖2 機輪剎車系統的系統級集成架構

如圖2所示,機輪剎車系統的系統級架構受到地面減速飛機級綜合系統架構的接口約束,飛機系統架構設計呈現典型的多層級特征;飛機機輪剎車系統集成架構中包含多種設備,其接口形式包括液壓接口、電源接口、信號接口等,飛機系統架構設計存在典型的多接口形式特征。

在飛機研制工程單位,飛機級的系統架構設計由總體系統綜合專業負責,各系統比如機輪剎車系統的架構設計由剎車專業負責;總體系統綜合專業需要對各系統專業的系統架構設計結果進行集成和權衡分析,各系統專業之間需要就接口的具體內容、形式、性能等進行協同設計;飛機系統架構設計呈現典型的多專業合作特征。

1.2 多視角飛機系統架構設計過程的復雜性

飛機系統架構設計通常包含功能架構和物理架構設計過程,以及針對功能架構和物理架構的多種設計分析過程;為保證過程清晰,通常會將飛機系統架構設計過程分為功能視角和物理視角。

功能視角設計是系統工程方法給出的重要指導,要求在開展目標系統的物理架構方案設計前進行充分的問題域分析,明確目標系統的功能內涵、功能邊界和應對各種運行場景的功能邏輯。物理視角設計是傳統飛機系統架構設計的重點,主要定義系統物理架構和相應設備的產品規范,支持系統設備采購或者新研。

每個視角中需要開展的飛機系統架構設計和分析工作和不同視角之間的設計數據交互如圖3所示。

圖3 多視角的飛機系統架構設計過程

如圖3所示,功能架構定義和物理架構定義的工作需要與接口分析、性能分析、安全性分析、能耗分析等工作充分協同;架構設計過程不同步驟的協同性要求與飛機系統架構設計的多層級、多系統集成、多接口形式等特征交織在一起,呈現出很高的復雜性。

1.3 飛機系統架構設計的難點

飛機系統架構設計過程和結果的復雜性,導致飛機系統架構設計中存在多個難點。

(1)單系統設計和分析已經比較困難

飛機的每個單系統比如機輪剎車系統,其復雜性和綜合程度已經很高。由于缺乏有效的架構設計表達和數據協同方法,不同角度的設計工作經常出現不同步的情況。

(2)跨系統綜合分析更加困難

在系統綜合設計中,不可避免會出現系統間設計不兼容的情況,由于缺乏有效的架構設計表達和數據協同方法,在多張離散的二維架構圖中發現錯誤和更正錯誤的難度越來越高,導致最終系統間存在很多細節的設計兼容性問題。

(3)規范的飛機系統架構設計過程難以落實

在缺乏有效架構設計表達方法和架構數據協同方法的情況下,多層級、多系統、多接口形式的飛機系統架構設計過程很快就會出現層級模糊、系統界面混亂、系統接口缺乏控制的情況。

1.4 飛機系統架構設計的多視圖策略

需要引入多視圖策略,以響應飛機系統架構設計眾多利益攸關方的共同訴求:

(1)需要從不同的角度以多視圖的形式對系統架構進行相對獨立的描述,且這些不同的視圖可以自動化關聯并集成在一起,以形成統一且完備的飛機系統架構;

(2)飛機系統架構的視圖應支持不斷的細化,同時保持架構設計元素之間的約束關系,包括分解關系、接口連接關系等;

(3)遵循規范的飛機系統架構設計過程,可以從統一且完備的飛機系統架構中按需生成特定的分析視圖,比如跨系統的液壓綜合架構視圖等。

對多視圖策略的應用,需要引入“多視圖建模方法”。在飛機系統架構設計過程的約束下,通過“多視圖建模方法”進行局部設計,再通過視圖自動化集成構建“統一且完備的飛機系統架構模型”;針對飛機系統架構模型,一方面采用多視圖方法繼續進行細化設計和建模,另一方面基于已有的架構模型抽取必要的元素,搭建分析視圖并開展架構設計分析。

通過多視圖架構建模方法將飛機復雜系統設計進行拆分,在保持架構元素統一定義和引用的基礎上,對多層級(飛機級、系統級、設備級)、多系統(液壓系統、機輪剎車系統等)、多接口形式的系統設計工作進行解耦,將每個視圖下的架構設計和建模工作都局限到某個特定層級、特定系統和特定接口形式,充分降低每個視圖下的系統架構設計的復雜性;通過降低每張視圖上架構設計的復雜性,形成更加清晰的設計邊界,支持多專業的有效合作,支持規范的飛機系統架構設計過程的落實。

2 基于模型的多視圖架構設計表達方法

2.1 SysML建模語言簡介

SysML建模語言中支持飛機系統架構建模的主要是“塊定義圖”和“內部塊圖”,以及與這兩種圖兼容的“塊”“接口”等架構建模元素。

“塊”是SysML語言的一個通用概念,用于對有內部結構的實體進行描述,包括系統、硬件設備、軟件或者其他物理對象等。“塊定義圖”可以用于捕獲“塊”之間的關系,包括“塊”的層級結構等。

“接口”是SysML語言中經常與“塊”一起使用的建模元素,用于對“塊”之間的接口關系進行明確,比如信號接口、物質接口和電氣接口等。

“內部塊圖”描述一個高層級“塊”的內部“組成部分”(由“塊”進行類型定義)之間的交聯關系,通過有方向的接口傳遞不同系統組成部分之間的交互,包括物質、信號和能量等。

“塊”可以代表目標系統,“系統塊”內部組成部分的不同形式的接口交聯關系,可以采用不同的內部塊圖進行表達,即多視圖表達;每張內部塊圖只表達相應視圖所關心的內容;系統內部的所有組成部分的所有交聯關系可以在同一個內部塊圖上進行集中呈現,即“多視圖集成”。

塊定義圖和“塊”“接口”等架構建模元素如圖4所示。

圖4 塊定義圖和架構建模元素示意圖

如圖4所示,“系統塊”可以被分解為“子系統1”和“組件1”,“子系統1”可以被分解為“組件2”和“組件3”;系統接口包括信號、物質和能量(電能)等形式。

內部塊圖和接口交聯關系的示意如圖5所示。

圖5 內部塊圖和接口交聯關系示意

如圖5所示,“系統塊”內部各組成部分的接口交聯關系可以通過“接口”之間的連接線進行描述;內部塊圖可以反映多層級的系統架構接口關系。

將SysML架構建模語言應用到飛機系統架構設計過程,可以實現基于模型的飛機復雜系統架構多視圖設計表達方法。

2.2 基于模型的多視圖設計表達方法

2.2.1 多視圖架構建模的基本規則

基于SysML模型實現飛機復雜系統架構的多視圖設計表達方法,基本規則主要包括:

(1)使用SysML架構建模元素“塊”描述飛機系統的功能、系統、軟件和硬件設備;

(2)使用塊定義圖上“塊”的分解關系描述飛機系統的功能分解、系統設備分解等;

(3)使用同一個“塊”的不同內部塊圖描述飛機系統架構的“多視圖獨立設計”;

(4)通過同一個“塊”的不同內部塊圖的合成機制實現飛機系統架構的“多視圖設計集成”;

(5)通過對飛機系統內部塊圖上的架構元素進行篩選,實現特定分析視圖的構建。

比如針對機輪剎車系統進行架構設計和建模,可以定義多個視圖,包括但不限于控制信號架構視圖、液壓供給架構視圖、輸入輸出信號架構視圖、狀態反饋信號架構視圖、電源供給架構視圖、軟硬件設備級架構視圖、集成架構視圖等。

2.2.2 飛機系統架構的多視圖建模過程

對多視角的飛機系統架構設計過程中的架構定義部分進行建模實現,并考慮各視角下的多視圖劃分原則,飛機復雜系統架構的多視圖建模過程如圖6所示。

圖6 飛機系統架構的多視圖建模過程

如圖6所示,在功能視角建模和物理視角建模中,首先要開展的是“統一功能定義和功能分解建模”和“統一設備定義和設備分解結構建模”,統一的架構元素分解結構定義是后續多層級、多系統、多接口形式系統架構有效集成的基礎。

2.2.3 多視圖劃分原則和具體建模方法

功能視角下的飛機系統功能架構設計是抽象層面的設計,只進行多層級的視圖劃分,即飛機級功能架構視圖和系統級功能架構視圖。

功能架構建模需要首先使用塊定義圖進行飛機級和系統級的統一功能定義和功能分解結構建模,如圖7所示。

圖7 統一功能定義和功能分解結構

如圖7所示,針對“功能飛機”,可以統一進行飛機級功能和系統級功能的清晰定義,通過塊定義圖可以清晰呈現飛機級功能和系統級功能之間的分解結構。

“功能飛機”的飛機級功能架構采用內部塊圖進行建模,如圖8所示。

圖8 飛機級功能架構

飛機級功能架構模型可以清晰描述飛機級功能之間的接口交聯關系。

飛機級功能架構中,“飛機級功能2”的系統級功能架構模型如圖9所示。

圖9 系統級功能架構

如圖9所示,系統級功能架構模型可以清晰描述某一個飛機級功能下的系統級功能之間的接口交聯關系;同時系統級功能的接口交聯關系需要受到飛機級功能接口的約束。

物理視角中,需要引入物理技術方案并進行功能到設備的分配,存在多種視圖劃分機制:

(1)以某項系統功能的完整實現為劃分原則;

(2)以接口形式的不同類別為劃分原則;

(3)以具體的設計分析目標為劃分原則;

(4)以軟件和硬件項為劃分原則。

以某項系統功能的完整實現為劃分原則時,在該視圖中對系統功能涉及到的所有物理設備和軟件及其之間的接口交聯關系進行初步定義;該視圖劃分原則通常在進行飛機系統初步物理架構設計時選用。初步物理架構設計時,需要首先進行統一的設備定義和分解結構建模,如圖10所示。

圖10 統一設備定義和分解結構

如圖10所示,通過塊定義圖可以清晰地呈現飛機系統物理設備的統一定義和分解結構。

“系統2”用于實現“飛機級功能2”以及相應的“系統級功能2、系統級功能3和系統級功能4”,其中“設備4”實現“系統級功能3”,“設備3”實現“系統級功能2”和“系統級功能4”,可以采用內部塊圖對“系統2”完整實現“飛機級功能2”的初步物理架構進行建模,如圖11所示。

圖11 系統2初步物理架構

如圖11所示,飛機系統的初步物理架構模型可以清晰描述相應飛機級和系統級功能的完整實現;具體的,功能由設備實現,而功能架構中的功能接口可以被初步物理架構上的物理接口進行實現。

以接口形式的不同類別為劃分原則時,在每張視圖中對特定形式的接口架構進行描述;該視圖劃分原則通常在進行飛機系統詳細物理架構設計時選用,尤其是在引入架構安全性設計特征比如冗余機制后。

在開展飛機系統的詳細物理架構設計時通常會引入冗余機制,系統設備間的接口會變得非常復雜,此時需要對物理架構進行不同接口形式的視圖劃分。

“系統2”詳細物理架構的信號接口視圖、物質接口視圖、電能接口視圖模型如圖12所示。

圖12 系統2的不同接口形式視圖

如圖12所示,在劃分不同的接口形式后,各接口形式視圖中的架構模型可以保持簡潔清晰的表達效果。

在完成詳細物理架構的多接口視圖建模后,實際上已經構建了“系統2”的詳細物理架構模型;對“系統2”詳細物理架構模型的架構元素進行重構,即可得到“系統2”的集成架構視圖,如圖13所示。

圖13 系統2詳細物理架構集成視圖

如圖13所示,在完成某系統的不同接口形式視圖的架構設計和建模后,可以對各接口形式的視圖進行“合并”,形成系統詳細物理架構的集成視圖。基于系統的集成架構視圖,可以開展系統的全局初步安全評估等設計分析工作。

以具體的設計分析目標為劃分原則時,在每張視圖中抽取與設計分析目標相關的系統架構元素;該視圖劃分原則通常在進行飛機系統的設計分析和多種架構的權衡分析時選用。

比如在針對“物理飛機”的“物質消耗”特性進行分析時,需要抽取“系統1”和“系統2”中的相關架構元素,構成“物質消耗分析視圖”,如圖14所示。

圖14 多系統物質消耗分析視圖

如圖14所示,在完成各飛機系統的詳細物理架構設計和建模后,可以針對特定的設計分析目標,抽取必要的架構元素重構為特定的分析視圖模型。該分析視圖可以被導入到專業仿真分析軟件中,作為仿真模型建立的框架約束。

以軟件和硬件項為劃分原則時,需要考慮具體的計算機設備、具體的總線類型等;該視圖劃分原則通常在進行飛機系統的最終設備級物理架構方案定義時選用,支持飛機系統產品規范的定義。

在完成飛機系統的詳細物理架構設計和分析后,可以為飛機系統定義軟件和硬件構型項,支持最終飛機系統物理架構方案的定義。

典型情況下,“系統2”的“設備3”由“控制計算機”實現,“設備4”由“作動器”實現,“設備3”的兩個功能(“系統級功能2”和“系統級功能4”)分別由“應用軟件1”和“應用軟件2”實現,“系統2”的軟硬件構型項定義模型如圖15所示。

圖15 系統2的軟硬件構型項定義

如圖15所示,飛機系統在完成詳細物理架構設計和分析后,可以通過軟硬件構型項定義模型描述飛機系統的配置方案。

基于系統構型項定義模型,可以進一步明確構型項之間的接口形式,比如“系統2”軟硬件架構模型的“總線端口”視圖如圖16所示。

圖16 系統2軟硬件架構總線端口視圖

如圖16所示,飛機系統的軟硬件架構視圖可以清晰描述軟硬件配置項之間的各種形式的端口連接關系,包括總線連接關系等。

在完成飛機系統架構的多視圖建模過程后,即得到飛機系統“統一且完備”的物理架構設計模型;基于統一的飛機系統架構模型,可以開展多種形式的系統架構集成視圖的構建和分析。

2.2.4 基于多視圖模型的多系統架構集成

基于多視圖的飛機系統架構模型,可以開展飛機級的多系統架構設計集成。

針對“物理飛機”,在完成各系統的詳細物理架構設計和建模后,可以構建飛機級的詳細物理架構集成視圖,如圖17所示。

圖17 飛機級詳細物理架構集成視圖

如圖17所示,飛機級詳細物理架構集成視圖模型可以清晰描述不同系統間的交聯關系,可以有效支持飛機級的多系統虛擬集成。

通過貫徹多視圖建模過程和多視圖劃分原則,多層級、多系統、多接口形式的飛機復雜系統架構設計可以在多張相互關聯和協調的簡潔視圖中被充分解耦并降低復雜性;各專業可以在“統一系統架構模型”的不同視圖中協同開展工作,明確的界面和清晰的接口,可以支持有效的多專業合作。

3 飛機機輪剎車系統的多視圖架構設計

根據飛機系統架構的多視圖建模過程,本節以飛機機輪剎車系統為例,給出基于模型的飛機復雜系統架構多視圖設計表達方法的應用實踐。

3.1 飛機機輪剎車系統簡介

機輪剎車系統與地面擾流板系統和發動機反推系統共同實現飛機級的“地面減速功能”,其中,機輪剎車系統的系統級功能包括人工剎車功能、自動剎車功能和防滑保護功能。

機輪剎車系統主要由駕駛艙操縱部件、剎車控制單元、液壓作動器以及壓力/溫度傳感器等組成。

3.2 機輪剎車系統的多視圖架構設計

根據“不同類別的接口形式”多視圖劃分原則,機輪剎車系統的物理架構設計過程如下。

(1)根據選定的技術方案,機輪剎車系統的統一設備定義和分解(部分)如圖18所示。

圖18 機輪剎車系統統一設備定義和分解

(2)根據多視圖劃分原則,機輪剎車系統的控制架構視圖模型如圖19所示。

圖19 剎車系統的控制架構視圖

剎車控制單元輸入輸出信號的架構視圖模型如圖20所示。

圖20 剎車控制單元輸入輸出信號架構視圖

3.3 機輪剎車的單系統集成和多系統集成

在完成機輪剎車系統的多視圖架構建模后,可以實現機輪剎車系統的系統級架構集成,如圖2所示。在完成機輪剎車系統和相關接口系統比如液壓系統和指示記錄系統的多視圖架構建模后,本質上就已經完成了“多系統集成架構”的設計;可以對飛機整機系統架構模型進行重構,形成飛機級機輪剎車系統的集成架構視圖,如圖1所示。

基于飛機級機輪剎車系統的集成架構模型,可以開展多項設計分析,比如多方案的整體架構權衡、機輪剎車系統的性能參數分析以及飛機級的架構安全性評估等。

3.4 機輪剎車系統的多視圖架構設計小結

通過對基于模型的飛機復雜系統架構多視圖設計表達方法的應用,飛機機輪剎車系統的架構設計過程呈現出以下特點:

(1)通過貫徹統一的架構元素定義和分解,飛機級、系統級、設備級、軟硬件級的架構可以不斷細化設計,可以充分保持多層級架構間的設計一致性;

(2)通過貫徹“自頂向下”的架構設計和建模過程,機輪剎車系統與液壓系統、起落架系統等可以協同開展設計和建模,并實時完成當前整機系統設計狀態的集成;

(3)通過統一的接口定義和多視圖劃分原則的應用,帶有冗余特性的機輪剎車系統的復雜接口可以被清晰一致且完備的設計和集成;

(4)各專業都可以在各自特定的視圖中進行機輪剎車系統架構不同特性的設計,并實時將設計結果通過“統一的機輪剎車系統架構模型”共享給其他專業,實現多專業間的合作。

實踐表明,多視圖架構建模方法可以極大降低飛機系統架構設計的工作量:

(1)在物理架構定型前,如果采用傳統基于文檔的設計方法,各專業需要開展大量的工作進行紙面設計協同(包括功能邏輯的交聯、接口的匹配等),效率很低且極易出錯;

(2)在引入多視圖架構建模方法后,系統間設計協調的時間可以得到充分的縮短,減少了“低效且瑣碎的工作量”,雖然增加了“通過建模開展協同設計的工作量”,但整體上是“充分降低了工作量”。

4 結 論

針對“飛機系統架構設計的復雜性”與“缺乏有效的飛機系統架構設計表達方法”之間的矛盾,本文提出了“基于模型的飛機復雜系統架構多視圖設計方法”,將SysML架構建模語言和多視圖策略引入到飛機系統架構設計中,該方法具有以下特點:

(1)利用SysML建模語言的特點,對多層級、多系統集成、多接口形式和多專業合作的飛機復雜系統架構設計進行解耦,將緊密關聯在一起的系統設計工作分解到多張架構視圖中,充分降低每張視圖的復雜性,進而降低相應設計分析工作的難度;

(2)將多視角的飛機系統架構設計過程與多視圖的建模規則進行了融合,自頂向下開展飛機系統多視圖架構建模的過程本質上就是開展多系統架構設計集成的過程,在完成多層級不斷細化的架構建模后,本質上就已經構建了整機協調的系統架構集成模型,并完成了飛機系統架構綜合設計。

具體的:① 通過貫徹統一的架構元素定義和分解,可以充分保持多層級架構間的設計一致性;② 通過貫徹“自頂向下”的架構設計和建模過程,飛機多系統之間可以協同開展設計和建模,并實時完成當前設計狀態的集成;③ 通過統一的接口定義和多視圖劃分原則的應用,帶有冗余特性的飛機系統的復雜接口可以被清晰一致且完備的設計和集成;④ 不同專業可以在各自的視圖中進行相應系統架構不同特性的設計,并實時將設計結果通過“統一的系統架構模型”共享給其他專業,實現多專業合作,在提高工作效率的同時確保系統綜合設計的高質量。

飛機復雜系統架構的設計在多視圖的靜態表達之外,還要開展充分的全局動態行為邏輯分析,以確認靜態架構設計的正確性;下一步研究工作是開展基于模型的飛機復雜系統行為設計和分析。