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MBSE方法论之MagicGrid

1、MagicGrid方法论概述

MagicGrid是一种基于模型的系统工程(Model Based Systems Engineering,MBSE)方法论,它是No Magic公司(现已被达索公司收购)基于INCOSE OOSEM方法和工程实践提出的适用于复杂产品开发的方法论。如图1所示,该方法按照产品不同的研制阶段需要关注的问题将设计过程分为问题域(产品需求分析)、解决方案域(产品方案设计)及实现域。在不同域内部,将分析过程细分为需求、行为、结构及度量指标、专业工程五个支柱,以便更全的表达产品应具备的属性。通过不断的设计迭代,实现复杂产品的正向设计及完整的追溯过程。软件MagicDraw可依据MagicGrid方法论,提供设计向导、流程模板,通过实践,帮助MBSE在研发各阶段落地实施。

MBSE方法论之MagicGrid - 第1张
图1 MagiGrid方法论框架

2、域与抽象层级

MagicGrid方法论按照产品不同的研制阶段需要关注的问题将设计过程分为问题域(产品需求分析)、方案域(产品方案设计)及实现域。

1)问题域

问题域包含如下两个抽象层级:

  • 操作层。该层的目标是理解所有的利益相关者对系统(作为黑盒)的操作使用。
  • 功能层。该层的目标是通过定义系统功能、识别逻辑接口和明确度量指标,将利益相关者的需求转化为可验证的系统需求。

2)方案域

方案域包含如下两个抽象层级:

  • 解决方案层。该层的目标是构建多学科(机械、电器、流体、电子和软件)联合的解决方案。
  • 详细设计层。解决方案的详细设计由每个学科完成,其目标是提供实施规范。

3)实现域

实现域包含实现层。该层的工作是开发组成解决方案的资产(硬件、软件等)。

3、五大支柱

为了确保各个层级分析的完整性和一致性,MagicGrid方法论在不同抽象层级内部又将分析过程细分为需求、行为、结构、度量指标和专业工程五个支柱,以便全面的表达产品应具备的属性。

  • 1) 需求
  • 定义利益相关者需求、系统需求和物理需求。
  • 2) 行为
  • 定义功能及其接口,同时考虑静态和动态方面,从流程到物理接口(总线消息和信号,电气,流体,机械)。
  • 3) 结构
  • 将系统分解为可分配功能的子系统,以构成系统架构,直至定义出解决方案架构为止。
  • 4) 度量指标
  • 对解决方案的设计参数的度量指标进行定义,以支持系统分析和权衡。
  • 5) 专业工程
  • 为了安全设计,对不良事件及其严重性进行定义,并对对失效模式及其其影响和发生的概率进行分析。

4、总结

MagicGrid方法论综合考虑了系统建模、仿真和优化。 首先从利益相关者的角度(有效性度量)定义要实现的目标,然后在子系统(性能度量)和组件(设计参数)层级进行分解和量化(基于模拟)。通过高层及设计到详细设计的多项权衡,解决方案得以逐步定义和评估。通过使用系统校准和降阶模型来闭合环路,从而对系统层的预期性能进行虚拟验证。在每个层级上都能够确保可追溯性,以便随时检查合规性并评估变更影响

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本文原创,作者:Modeler。
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