[发明专利]一种用于武器系统虚拟样机模型体系的架构设计系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及武器系统(航空、航天、船舶等)制造企业数字化协同设计与实验验证过程中的系统建模与仿真技术领域。更具体地，涉及一种用于武器系统虚拟样机模型体系的架构设计系统与方法。

背景技术

近些年，以系统建模和仿真技术为核心的虚拟样机(Virtual Prototype，VP)技术迅速发展，并且以各类CAx和DFx技术为代表的虚拟样机技术已在产品开发，尤其是复杂产品开发的各个领域和不同阶段取得许多研究成果与成功应用。尽管虚拟样机(Virtual Prototype，VP)概念早在上世纪八十年代提出，其内涵在不断发展，在各类文献中的描述框架和阐述重点并不统一，尤其是以武器系统为代表的复杂产品的虚拟样机的模型体系架构至今还没有相对一致的设计方法。由于缺少模型体系架构，不同的专业和不同的组织与角色出于不同的工程研制目标，在不同的环境和条件下，对于同一个武器系统虚拟样机的不同层级的产品存在不同的理解。武器系统虚拟样机模型组成和框架是军工集团企业实施基于虚拟样机的工程设计与仿真工作中最为基础的内容。

因此，需要提供一种用于武器系统虚拟样机模型体系的架构设计系统与方法，针对各个武器系统领域的共性问题提出武器系统虚拟样机的组成和顶层接口提出统一的相关要求。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于武器系统虚拟样机模型体系的架构设计系统与方法，对武器系统基于虚拟样机的总体、分系统并行协同设计与试验验证流程的设计提出统一框架，以此作为开展虚拟样机相关基础研究、研制模式试点实施和标准规范制定等工作的基础。。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于武器系统虚拟样机模型体系的架构设计方法，所述该方法包括：

S1、将所述武器系统虚拟样机分解为系统、分系统、设备、组件、部件 和零件各层级虚拟样机，并针对各层级虚拟样机对应的实物产品按工程应用情况进行数字集合描述；

S2、对所述步骤S1中的各层级虚拟样机，进行视图分解；

S3、对所述步骤S1中的设备级、组件级、部件级和零件级虚拟样机，在所述步骤S2视图分解的基础上进行专业分解；

S4、基于所述步骤S2中视图分解分别向总体视图传递一体化定义、多粒度过程模型和关键性能参数，以各个虚拟样机下的总体视图为接口，向下游虚拟样机总体视图传递分解的指标和需求，向上游虚拟样机总体视图反馈设计和验证结果，架构武器系统虚拟样机协同体系。

优选的，所述步骤S1中所述各层级虚拟样机对应的实物产品均由一个产品虚拟样机与之对应；

所述产品虚拟样机包括一个产品系统虚拟样机和若干个产品子级虚拟样机。

优选的，所述步骤S2中按照功能、性能和构造方面将各层虚拟样机分解为

功能视图，与各层级实物产品在生命周期内面临的任务相对应，面向的是各层级实物产品生命周期的各类任务和活动；

构造视图，与和各层级实物产品的产品物理组成或软件逻辑组成相对应的，面向的是各层级实物产品设计和定义；

性能视图，与各层级实物产品相关的学科、专业相对应的，面向的是各层级实物产品分析、仿真和试验验证。

优选的，所述

功能视图进一步包括体系对抗子过程，操作或作战过程，装配过程，维修过程，保障过程；

构造视图进一步包括机械系统结构组成和接口，电气、电子、电路、通信、指控组成和接口，软件组成和接口；

性能视图进一步包括力学，电磁学、光学，信息、控制、机电液一体，系统工程、统计。

优选的，所述步骤S3中按照机械、电子和软件三方面将虚拟样机分解为

结构虚拟样机，为机械专业模型集合，主要从物理实现的角度，为产品的机械设计、分析、修改协调、装配而形成的模型集合；

电子虚拟样机，为电子专业模型集合，主要从产品的电子、电气、电路特 性角度出发，进行功能级、信号级模型的定义、构建和分析，反映电子线路、设备、系统组成、连接信息；

软件虚拟样机，为软件专业模型集合，主要从软件工程角度出发，用形式化的方式和标准语言描述、构建、验证软件产品在需求分析、初步设计、详细设计、测试方面的模型。

一种用于武器系统虚拟样机模型体系的架构设计系统，所述该系统包括：

武器系统虚拟样机层级分解模块，用于将所述武器系统虚拟样机分解为系统、分系统、设备、组件、部件和零件各层级虚拟样机，并针对各层级虚拟样机对应的实物产品按工程应用情况进行数字集合描述；