國產基于模型的系統工程軟件MBSE軟件ModelCoder
基于模型的系統工程(MBSE)作為未來工業研發數字化的重要發展方向之一,埃登威旗下迪捷軟件是以清華大學康碩教授團隊加上后期加入的前華為技術團隊人員組成,主要方向是就是專注于**行業的國產自主MBSE軟件,在**關鍵領域,基于模型的軟件工程或者軟件開發已逐漸進入了我國的裝備研制過程中。使用SimuLink或者SCADE等嵌入式軟件建模工具對算法或者控制邏輯進行可視化建模,然后生成高可靠的二進制代碼逐漸成為了**關鍵領域的主流軟件開發方式。由我司自主開發的ModelCoder是一款支持多種嵌入式系統建模并可以自動生成高**可靠的C代碼的軟件設計和開發工具。ModelCoder支持同步數據流以及狀態機等嵌入式模型,其從模型生成代碼的過程經過了形式化驗證,保證生成過程的正確無誤性,能夠用于飛機的飛控,飛機的航電,核電的DCS等多個**關鍵領域的嵌入式軟件的設計和開發。
目前我們已經合作過的單位有:
中國航K工業集團有限公司
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成都F機設計研究所
西安航K計算技術研究所
西安自動F行控制研究所
洛陽電光S備研究所
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中國航T科技集團有限公司
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四川航T技術研究院
上海航T技術研究院
上海航T控制技術研究所
上海衛X工程研究所
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中國航T科工集團有限公司
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航天X院
航天X江集團
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中國船B工業集團有限公司
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中國船B工業系統工程研究院
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中國電Z科技集團有限公司
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第X研究所
第5XX研究所
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中國電Z信息產業集團有限公司
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武漢中原D子集團有限公司
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中國核工Y集團有限公司
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中國He動力研究設計院
廣東H電集團
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中國航K發動機集團有限公司
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中國航F商用航K發動機有限責任公司
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高校合作
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清華大學
武漢理工大學
重慶交通學院
新疆農業職業技術學院
中國礦業大學
華南理工大學
北京交通大學
湖南大學
合肥工業大學
中國科學技術大學
西安電子科技大學
中山大學
山東科技大學
遼寧工程技術大學
河南工業大學
天津理工大學
成都電子科技大學
中國人民解放軍裝甲兵工程學院
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其他客戶
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華為
北京星地恒通
重慶慧爾科技
蘇州勝利科技有限公司
天津華寧電子
大連微龍軟件有限公司
廣州國筆科技公司
北京國威集成技術有限公司
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1. 什么是MBSE國產基于模型的系統工程軟件MBSE軟件ModelCoder
基于模型的系統工程(MBSE)是相對于傳統基于文檔的系統設計而言的,傳統設計方式中,系統方案設計階段多數通過撰寫方案設計文檔來對系統進行定義,如下圖所示:
MBSE(基于模型的系統工程) = 用數字化建模代替寫文檔進行系統方案設計,把設計文檔中描述系統結構、功能、性能、規格需求的名詞、動詞、形容詞、參數全部轉化為數字化模型表達。
以下例子可幫助直觀理解如何從文檔轉換到數字化模型:
1) 名詞(描述系統結構)
基于文本的設計:
“該系統由發動機、通信系統、控制系統、生命保障系統等子系統構成”
MBSE中的數字化模型表達:
2) 動詞(描述系統行為)
基于文本的設計:
“系統的啟動過程為:首先啟動發動機,然后依次檢查控制系統、生命保障系統、通信系統狀態,如一切正常,則進入工作狀態;如發現異常,則由操作人員進行故障排查。”
MBSE中的數字化模型表達:
3) 參數(對系統規格、系統性能等的定量描述)
基于文本的系統設計:
“需求A:系統總重量不能超過100kg。”
MBSE中的數字化模型表達:國產基于模型的系統工程軟件MBSE軟件ModelCoder
4) 形容詞(需要被量化)
形容詞是文檔中的特殊產物,在模型中不存在對應內容。
原因在于形容詞是模糊描述,無法明確表達,也意味著無法準確驗證。因此,理論上,在系統設計和需求規格描述中,不應該使用形容詞。否則可能導致下圖中的后果:
2. 為什么要做MBSE
1) 當前的挑戰
在當前航空、航天、汽車等行業,對工業產品易用性、舒適性、**性等方面要求的提高,導致當前工業產品電氣化、智能化程度越來越高,產品復雜度的量級不斷躍升。
基于文本的系統設計方式存在天然局限,導致其越來越難以應對當前的復雜產品設計挑戰,比如:
基于自然語言描述的設計文檔一致性差,溝通效率低且容易出現歧義;
自然語言容易引入形容詞等模糊描述,很難保證準確性
文本描述的設計元素之間無法實現追溯分析,當出現設計變更時很難對變更影響進行準確評估
基于文本的設計方案無法進行前期仿真驗證
設計方案無法與詳細設計階段的數字化模型(如CAD)關聯...
而MBSE技術的出現為應對這些問題提供了有效的應對手段。
2) MBSE帶來的價值
一項新技術*終的價值體現,一般有:
節省成本,省錢
提高效率,省時間
保證產品質量,提高產品競爭力
產品質量提升→產品問題減少→研發周期&運維成本降低→省錢&省時間
產品競爭力提高→銷量提升→企業利潤提高
基于上述幾個角度,我們分別從幾個系統設計活動– 需求分析&驗證、系統設計、系統驗證,來具體分析MBSE到底可以為企業帶來哪些價值:
(紅色代表文本無法實現而MBSE能夠實現的功能,藍色代表MBSE相對文本的優勢功能)
3. 怎么做MBSE?示例
MBSE是系統設計工作通過數字化設計手段的實現,因此在工作流程上與傳統系統工程并無太大差異,仍然分為需求分析、系統設計、系統驗證、需求確認四個步驟。
具體實現方式案例如下:
1) 需求分析
實現需求條目化分類,并對特殊需求(性能需求)進行量化描述:
需求類型示例
需求量化描述
2) 系統設計
依照特定的系統設計邏輯方法,完成系統功能、結構設計,以及參數化表征,并將設計內容與需求進行關聯,確保追溯關系完整。
系統設計
系統設計與需求的關聯追溯
3) 系統驗證
基于數字化系統設計模型進行系統仿真,根據設計需求進行系統驗證工作
系統模型仿真驗證國產基于模型的系統工程軟件MBSE軟件ModelCoder
4) 需求確認
將設計參數值與量化的需求約束進行驗證
需求確認
4. 掌握MBSE需要學習哪些內容
MBSE的三大支撐:方法論、系統設計語言、系統建模工具。
1) MBSE方法論
MBSE方法論是設計師進行系統設計活動的指南,不同行業、不同產品在實際產品研發方面都有其特殊的地方,因此在方法論方面會有不同的選擇。
以下提供了當前MBSE方法論方面能夠查找到的部分公開資料,可作為企業在實踐MBSE項目時的參考。
企業在實際項目中選擇哪一種方法論、對方法論做哪些特定的裁剪,需要基于企業當前研發流程的實際需求來分析和確定,而不能直接照搬某個“理論模型”。
關于MBSE方法論,2008年有相關研究匯總了當時的相關理論 - "Survey of Model-BasedSystems Engineering (MBSE) Methodologies", 報告中涵蓋了以下6類不同的MBSE方法論:
INCOSE Object-Oriented SystemsEngineering Method (OOSEM)
IBM Rational Telelogic Harmony-SE
IBM Rational Unified Process for Systems Engineering (RUP-SE)
Vitech Model-Based Systems Engineering (MBSE) Methodology
JPL State Analysis (SA) Methodology | JPL State Analysis (SA)
Dori Object-Process Methodology (OPM)
在此之后,作為補充,http://www.omgwiki.org/MBSE中的“Methodology and Metrics”文章里又增加了幾類MBSE方法論的介紹,包含:
Weilkiens Systems Modeling Process (SYSMOD)
Fernandez Process Pipelines in OO Architectures (PPOOA)
An Ontology for State Analysis: Formalizing the Mapping to SysML
ISO-15288, OOSEM and Model-Based Submarine Design
Alstom ASAP Methodology
Pattern-Based Systems Engineering (PBSE)
Arcadia, a model-basedengineering method
以上這些僅僅為MBSE方法論的部分內容,在此之外,仍有一些公司或研究者針對特定應用場景提出了自己的方法論。比如,當前在國內工程界應用廣泛的MagicDraw工具,其母公司NoMagic(現被達索析統公司收購)也獨立提出自己的MagicGrid方法論。
2) 系統設計語言
系統設計語言是描述系統設計的標準"語法",當前MBSE領域主流的系統設計語言是OMG維護和發布的SysML – System Modeling Language,該語言基于UML發展而來,并專門針對系統設計領域特點進行了擴展。
(SysML雖為主流MBSE建模語言,但仍有部分軟件工具通過非SysML語言進行模型描述,此處不做展開。)
SysML是一種圖形化設計語言,共包含9類圖,如下所示:
9類圖分別用來描述系統設計過程中的需求、系統結構、系統行為和系統參數:
3) 系統建模工具
目前國內工程領域主要的MBSE工具為NoMagic(達索) MagicDraw和IBM Rhapsody,其他如Sparx Systems的Enterprise Architecture, 達索CATIA RFLP, Siemens PLM, ANSYS Scade等也有部分應用。
更多國產基于模型的系統工程軟件MBSE軟件ModelCoder信息請直接致電埃登威上海021-55581219其他產品:微量氧分析儀,藥品殘氧儀,露點儀,熱導氣體分析儀,GE流量計,OX-1氧傳感器,頂空分析儀,紅外氣體分析儀,高溫濕度儀,西門子U23分析儀,ppb微量水分析儀,OXY.IQ氧分析儀,煙氣濕度儀,燃氣熱值儀,Kaye溫度驗證儀,L&W白度,儀激光氧分析儀,壓縮空氣露點儀,干燥機露點儀,激光氣體分析儀,便攜式露點儀,便攜式微量氧分析儀西門子氧電池\oxy-12\ultramat-23代表U23氧模塊價格|PID傳感器 |總代理|代表處|授權代理商|辦事處|分公司|全資子公司|價格|品牌|批發|選型|維修|校準