一种基于MBSE的可靠性建模方法技术

本发明专利技术涉及一种基于MBSE的可靠性建模方法，具体步骤如下，第一步：建立可靠性数学模型：确定同一产品规定值的分配值、预计值与规定值之间约束关系，确定同一产品最低可接受值的分配值、评估值分别与最低可接受值之间约束关系，确定下级产品需求值与上级产品分配值之间约束关系，确定下级产品预计值与上级产品预计值之间约束关系，确定下级产品评估值与上级产品评估值之间约束关系；第二步：基于MBSE建立系统可靠性模型：1)建立系统架构模型；2)完成可靠性指标赋值；3)建立可靠性指标关系；4)建立可靠性指标模型。本发明专利技术将可靠性指标作为产品属性嵌入系统工程MBSE架构模型，提高可靠性模型准确性和可靠性指标变更追溯效率。性模型准确性和可靠性指标变更追溯效率。性模型准确性和可靠性指标变更追溯效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MBSE的可靠性建模方法


[0001]本专利技术属于可靠性工程
，具体涉及一种基于MBSE的可靠性建模方法。

技术介绍

[0002]系统是由相互作用和相互依赖的若干单元结合成的具有特定功能的有机整体。系统和单元是一种相对概念，是指系统、分系统、设备、组件、零部件、元器件(统称“产品”)中任何相对的两层。系统包含单元，但其层次高于单元。产品可以是任何层次的，也可以视为系统或单元。
[0003]可靠性是产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力，是产品重要的质量特性。可靠性工程是指为了确定和达到产品的可靠性要求所进行的一系列技术与管理活动。在产品开始研制时，使用方除提出功能、性能要求外，应同步提出产品可靠性指标要求。承制方在研制产品过程中，应通过各种可靠性工作项目，完成可靠性要求的分解、落实和检查，目的是确保产品在最终交付时达到规定的可靠性要求。可靠性工作项目包括制定可靠性工作计划、可靠性分配、制定可靠性设计准则、可靠性建模与预计、可靠性评估等，具体详见《装备可靠性工作通用要求》(GJB 450A
‑
2004)。
[0004]目前，在可靠性工程领域，大部分可靠性工作仍以基于文档的手工作业模式为主，即基于文档的系统工程(Text
‑
Based System Engineering，TSE)，主要通过文档报告落实可靠性工作项目。以可靠性建模与分配工作为例，在专门编制的文档报告中，采用可靠性框图建立产品可靠性模型，采用数据表完成产品可靠性分配，并以此文档报告作为可靠性指标传递和指导设计的依据，存在自动化程度低、不涵盖环境因素、变更追溯效率差等问题。随着系统规模的扩大、协同设计人员的增加，TSE模式变得越来越不适用。
[0005]相对于传统的TSE模式，在基于模型的系统工程(Model
‑
based Systems Engineering，MBSE)的模式下，可应用标准化、规范化的系统设计语言(如SysML)，建立需求图(REQ)、模块定义图(BDD)、内部模块图(IBD)、参数图(PAR)、用例图(UC)、活动图(ACT)、状态机图(STM)、时序图(SD)、包图(PKG)等系统架构模型(视图)，用以表征产品的结构、功能、行为、参数等特性，具有节省成本、提高效率、保证工作质量、提高产品竞争力等显著优势。
[0006]现有的基于模型的系统工程(Model
‑
based Systems Engineering，MBSE)的模式下，主要为结构、功能和行为设计，还不存在可靠性设计。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供了一种基于MBSE的可靠性建模方法，将可靠性指标作为产品特定属性嵌入系统工程MBSE架构模型，有效提高可靠性模型准确性和可靠性指标变更追溯效率。
[0008]本专利技术的技术方案是，一种基于MBSE的可靠性建模方法的具体步骤如下：
[0009]第一步：建立可靠性数学模型：建立可靠性数学模型的内容如下，
[0010]S1、确定各级产品可靠性指标：产品可靠性指标包括需求值、分配值、预计值和评
估值；所述需求值包括规定值和最低可接受值，产品系统的可靠性指标作为需求值；
[0011]S2、确定可靠性指标约束关系：同一产品可靠性指标约束关系为：规定值的分配值应不小于规定值，预计值应不小于规定值，最低可接受值的分配值应不小于最低可接受值，评估值应不小于最低可接受值，
[0012]上下层产品可靠性指标约束关系为：将上层产品分配给下层产品的指标作为下层产品的需求值，将下层产品需求值按照可靠性模型关系计算得到的上层产品分配值，将下层产品预计值按照可靠性模型关系计算得到的上层产品预计值，将下层产品评估值按照可靠性模型关系计算得到的上层产品评估值；
[0013]第二步：基于MBSE建立系统可靠性模型：
[0014]S1、建立系统架构模型：在模块定义图(BDD)中，采用模块(block)表征具有功能或硬件独立的产品，采用有向箭头表示产品之间的从属关系，构建系统架构模型；
[0015]S2、完成可靠性指标赋值：在模块定义图(BDD)中，使用值类型(Value Type)存储需求值、分配值、预计值和评估值；为产品block添加Value Property，并将Value Property与Value Type绑定，即将Value Type表达的四类值赋值给产品block；
[0016]S3、建立可靠性指标关系：在模块定义图BDD中，使用Constraint Block表示可靠性指标之间的约束关系，约束关系包括同一产品可靠性指标约束关系和上下级可靠性指标约束关系；
[0017]S4、建立可靠性指标模型：
[0018]在参数图PAR中，将产品block的value Property、Constraint Property以框图表示，为每个Constraint Property建立Proxy Port端口，每个Proxy Port表示Constraint Property的一个输入或输出参数；将ProxyPort与相应的value Property绑定，表示产品block的value Property满足Constraint Property规定的约束关系；当上下层次产品的value Property通过Constraint Property建立约束关系后，便建成了产品可靠性指标模型，
[0019]第一步S1中所述确定各级产品可靠性指标的具体步骤是，
[0020]产品分配值：将需求值按照产品系统的层次自上而下逐层分配，获得每层产品的需求值，再从产品系统的底层开始，向上逐层计算分配值，从而获得每层产品的分配值；
[0021]确定产品预计值：首先确定底层产品的可靠性指标，该可靠性指标作为底层产品的预计值，再从产品系统的底层产品预计值开始，向上逐层计算预计值，从而获得每层产品的预计值；
[0022]确定产品评估值：根据可靠性试验获得底层产品的评估值，再从产品系统的底层产品评估值开始，向上逐层计算评估值，从而获得每层产品的评估值。
[0023]所述约束关系具体表示如下：
[0024]规定值的分配值>＝规定值；
[0025]规定值的预计值>＝规定值；
[0026]最低可接受值的分配值>＝最低可接受值；
[0027]最低可接受值的评估值>＝最低可接受值。
[0028]所述上下层产品可靠性指标约束关系中存在跨级约束关系，即上级指标分配值、预计值和评估值既记录上下级指标间的约束关系，又记录下级指标综合形成的上级指标
值。
[0029]本专利技术的有益效果是，1)本专利技术提出了产品可靠性指标类型分类方法，从维度一分为规定值和最低可接受值，从维度二分为需求值、分配值、预计值、评估值；2)本专利技术提出了可靠性指标关系，包括同一产品的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MBSE的可靠性建模方法，其特征是：该建模方法的具体步骤如下：第一步：建立可靠性数学模型：建立可靠性数学模型的内容如下，S1、确定各级产品可靠性指标：产品可靠性指标包括需求值、分配值、预计值和评估值；所述需求值包括规定值和最低可接受值，产品系统的可靠性指标作为需求值；S2、确定可靠性指标约束关系：同一产品可靠性指标约束关系为：规定值的分配值应不小于规定值，预计值应不小于规定值，最低可接受值的分配值应不小于最低可接受值，评估值应不小于最低可接受值，上下层产品可靠性指标约束关系为：将上层产品分配给下层产品的指标作为下层产品的需求值，将下层产品需求值按照可靠性模型关系计算得到的上层产品分配值，将下层产品预计值按照可靠性模型关系计算得到的上层产品预计值，将下层产品评估值按照可靠性模型关系计算得到的上层产品评估值；第二步：基于MBSE建立系统可靠性模型：S1、建立系统架构模型：在模块定义图(BDD)中，采用模块(block)表征具有功能或硬件独立的产品，采用有向箭头表示产品之间的从属关系，构建系统架构模型；S2、完成可靠性指标赋值：在模块定义图(BDD)中，使用值类型(Value Type)存储需求值、分配值、预计值和评估值；为产品block添加Value Property，并将Value Property与Value Type绑定，即将Value Type表达的四类值赋值给产品block；S3、建立可靠性指标关系：在模块定义图BDD中，使用Constraint Block表示可靠性指标之间的约束关系，约束关系包括同一产品可靠性指标约束关系和上下级可靠性指标约束关系；S4、建立可靠性指标模型：在参数图PAR中，将产品block的value Property、Constraint Property以框图表示，为每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：李士强，谢志斌，朱恋蝶，张虹，
申请(专利权)人：北京机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：