一种层次化系统集成设计建模方法技术方案

本发明专利技术涉及一种层次化系统集成设计建模方法，通过概念设计模型库预定义、需求分类建模、基于用例的功能需求分析、系统功能建模、多种路径的功能‑行为‑结构映射五个步骤实现了对系统概念设计模型的需求、功能、行为和结构信息的统一描述，本发明专利技术具有形式化、面向对象、图形化的优点，能够提高系统概念设计的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种层次化系统集成设计建模方法
本专利技术属于计算机辅助系统设计领域的研究内容，更具体地说，本专利技术涉及一种层次化系统集成设计建模方法。
技术介绍
复杂产品研发的系统化方法研究是将产品设计和系统工程相结合的产物，其发展已经由来已久，通常以设计过程进行一般描述作为起点，进而探究该过程中完成每项任务所要求的具体步骤形成详细的过程方法。典型的系统研发过程包括四个阶段：阐明任务，说明并定义设计任务；概念设计，定义产品系统的整体功能和子功能，形成功能结构；初步设计和详细设计，从而生成设计方案。虽然在不同的工程领域中，出现了很多与上述概念设计过程中任务有所差异的过程模型，比如机电系统工程中采用了自上而下的设计过程和自底向上的集成验证过程相结合的“V”模型。这是由于涉及多学科问题，比一般产品的设计过程要复杂，为降低研发失败的风险，复杂机电产品概念设计的重要性不言而喻。现有的概念设计描述模型存在表达多样性，目标单一性的特点，缺乏统一的描述模型能将设计中不同方面的特征信息(需求、功能、行为和结构等)结合在一起，形成集成的产品概念视角，并通过该系统模型的不断迭代、演化生成可行的概念设计方案，对可选方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层次化系统集成设计建模方法，其特征在于，包括如下步骤：概念设计模型库预定义的步骤：根据不同学科产品系统的设计任务构建导入所使用的需求模型库、功能模型库、行为模型库和结构模型库，采用SysML图形化对模型库进行统一表达；需求分类建模的步骤：从系统的整体角度出发对系统需求进行图形化建模；基于用例的功能需求分析的步骤：从用户角度出发，通过用例分析识别产品的主要功能，定义系统边界；系统功能建模的步骤：设计人员针对特定情况分析确认输入、输出流的类型及数量，进行整体功能识别与定义和基于流端口匹配的功能分解两个基本过程，输出仅包含原子功能的系统功能模型；多种路径的功能‑行为‑结构映射的步骤：对得到的功能...

【技术特征摘要】
1.一种层次化系统集成设计建模方法，其特征在于，包括如下步骤：概念设计模型库预定义的步骤：根据不同学科产品系统的设计任务构建导入所使用的需求模型库、功能模型库、行为模型库和结构模型库，采用SysML图形化对模型库进行统一表达；需求分类建模的步骤：从系统的整体角度出发对系统需求进行图形化建模；基于用例的功能需求分析的步骤：从用户角度出发，通过用例分析识别产品的主要功能，定义系统边界；系统功能建模的步骤：设计人员针对特定情况分析确认输入、输出流的类型及数量，进行整体功能识别与定义和基于流端口匹配的功能分解两个基本过程，输出仅包含原子功能的系统功能模型；多种路径的功能-行为-结构映射的步骤：对得到的功能结构推理出可实现原子功能的物理结构，并建立结构端口之间的联系，形成完整的系统概念设计方案。2.根据权利要求1所述的一种层次化系统集成设计建模方法，其特征在于，所述的根据不同学科产品系统的设计任务构建导入所使用的需求模型库的步骤为：将采用自然语言描述的文档式需求进行模型化，在支持SysML语言的建模工具中直接构建需求模型库，将需求模型库按照功能需求、操作需求、性能需求、接口需求以包的形式分类存储在单独的特定格式的文件中，每个的需求元素通过两个基本属性“Id”和“Text”来表示。3.根据权利要求2所述的一种层次化系统集成设计建模方法，其特征在于，所述的根据不同学科产品系统的设计任务构建导入所使用的功能模型库的步骤为：将基本的原子功能分解为一个四元组，包括功能ID，输入流f_in，功能元p，输出流f_out，采用“功能元+流对象”的功能表达方式，将功能元细分为三层结构表达，将流分为物料、能量和信号三大类。4.根据权利要求3所述的一种层次化系统集成设计建模方法，其特征在于，所述的根据不同学科产品系统的设计任务构建导入所使用的行为模型库的步骤为：将行为层分为预期行为和实际行为两个方面，采用“物理规律+输入输出”的组合形式对...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘继红，王树德，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11