基於模型的系統工程（MBSE）及MWORKS實踐

第1章  引論    1
1.1  覆雜系統的發展趨勢    2
1.2  系統工程與基於模型的系統工程（MBSE）    4
1.3  MBSE的概念與內涵    6
1.4  MBSE典型應用場景    8
1.5  MBSE國內外實踐情況    10
第2章  MBSE語言、工具和方法    14
2.1  MBSE語言概述    15
2.1.1  SysML    16
2.1.2  Modelica    17
2.2  MBSE工具概述    19
2.2.1  系統設計建模軟件    19
2.2.2  系統仿真建模軟件    23
2.2.3  MWORKS平台簡介    23
2.3  MBSE方法概述    28
2.4  MBSE方法應用實踐的關鍵問題    29
2.4.1  共性問題    29
2.4.2  通用流程與工程行業的結合問題    30
2.4.3  通用語言與專業知識的結合問題    31
2.4.4  通用工具與專業工具的結合問題    31
2.4.5  多階段與多專業協同的結合問題    32
第3章  MWORKS.Sysbuilder系統設計建模功能    33
3.1  概述    34
3.2  模型組織結構管理    36
3.2.1  包定義    36
3.2.2  包圖    37
3.3  模型導入、導出    39
3.4  需求定義    44
3.4.1  需求條目    44
3.4.2  場景分析    44
3.4.3  系統需求分析    48
3.5  系統功能分析    50
3.5.1  序列圖    50
3.5.2  活動圖    55
3.5.3  狀態機圖    60
3.6  系統組成設計    65
3.6.1  模塊定義    65
3.6.2  模塊定義圖    66
3.6.3  內部屬性定義    66
3.6.4  內部模塊圖    68
3.7  設計驗證    69
3.7.1  約束定義    69
3.7.2  參數圖    70
3.7.3  約束設計    72
3.7.4  參數計算    72
3.8  分析評估    73
3.8.1  追溯性分析與需求覆蓋    73
3.8.2  架構多方案權衡    74
3.8.3  參數計算    77
3.9  表格視圖與關系矩陣    77
3.10  鏈接Modelica模型    81
3.11  生成Modelica模型    82
3.12  報告生成    84
第4章  設計與仿真一體化的新一代MBSE方法    86
4.1  設計與仿真一體化的MBSE技術體系    87
4.2  新一代MBSE方法的技術特點    89
4.3  MBSE方法的“三階段六過程”    94
4.3.1  流程模型    94
4.3.2  第一階段：使命任務定義與需求分析    97
4.3.3  第二階段：系統架構定義與可行性論證    99
4.3.4  第三階段：運行方案仿真與綜合評估    100
4.4  多領域統一模型體系    102
4.5  設計與仿真一體化的MBSE工具平台    104
4.6  MBSE協同設計論證標準規範體系    105
第5章  使命任務定義與需求分析    107
5.1  概述    108
5.2  使命任務定義    109
5.2.1  使命任務定義的輸入和主要活動    109
5.2.2  利益相關方識別與利益相關方期望識別    111
5.2.3  任務場景設計與建模    113
5.2.4  利益相關方需求收集    117
5.3  需求分析    119
5.3.1  功能需求分析    120
5.3.2  功能需求分解與分配    123
5.3.3  資源約束分析    125
第6章  系統架構定義與可行性論證    127
6.1  概述    128
6.2  系統架構定義    128
6.2.1  功能建模    129
6.2.2  架構建模    134
6.2.3  系統接口設計    136
6.3  分系統方案設計    139
6.3.1  分系統方案設計概述    139
6.3.2  分系統專項設計    140
6.3.3  分系統方案評估    142
6.4  可行性論證    143
6.4.1  需求追溯性分析與需求覆蓋性分析    143
6.4.2  約束模型驗證    144
第7章  運行方案仿真與綜合評估    146
7.1  概述    147
7.2  運行方案仿真    147
7.2.1  系統仿真建模    148
7.2.2  SysML與Modelica模型聯合仿真    150
7.3  綜合評估    151
7.3.1  系統指標分析評估    152
7.3.2  多方案權衡    153
第8章  應用案例    159
8.1  概述    160
8.2  使命任務定義與需求分析    160
8.2.1  使命任務定義    160
8.2.2  需求分析    161
8.3  系統架構定義與可行性論證    163
8.3.1  功能分析    163
8.3.2  系統架構定義    166
8.3.3  功能分配與接口交互定義    166
8.3.4  分系統方案設計    170
8.3.5  可行性論證    172
8.4  運行方案仿真與綜合評估    175
8.4.1  設計模型與仿真模型的轉換    175
8.4.2  仿真模型集成驗證    177
8.4.3  多方案權衡    178
第9章  可覆用模型管理與協同    186
9.1  概述    187
9.2  模型庫架構設計    187
9.3  模型評估    189
9.4  模型管理    191
9.5  面向多團隊協同的數字化模型交付    193
第10章  MBSE未來發展趨勢    194
10.1  概述    195
10.2  新一代系統工程的發展趨勢    195
10.3  系統建模語言的能力擴展    197
10.4  MBSE新方法與新應用    198
10.5  MBSE與人工智能的結合    199
附錄A  SysML圖元    201
參考資料    235