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最佳实践 | 基于模型的系统工程(MBSE)


如今,产品复杂度的不断增加对传统的系统研制手段提出了挑战。为了更好地满足复杂系统的研制要求,基于模型的系统工程(MBSE)、基于模型的软件工程(MBSwE)、以及仿真驱动产品研制等方法正在逐步替代传统的开发方式。
 ANSYS SCADE是一个基于模型的安全关键嵌入式软件开发环境,涵盖了需求管理、基于模型的设计、仿真、验证和可认证级代码的生成,能够与其他开发工具和平台进行交互操作,它被广泛地应用于航空航天、轨道交通、能源重工、汽车电子等领域。

近日,本着“让更多科研人员了解并参与到MBSE的实践中”的原则,一场来自航空工业光电所的首届SCADE建模竞赛如火如荼地展开,而ANSYS作为合作伙伴也有幸参与了全程。
 
光电所早在2006年就对SCADE软件展开了调研,并于2007年进行正式采购并开始应用。2013年在国产大型客机C919的平显项目中又选用了SCADE软件进行安全关键模块的软件研制,以期通过中国民用航空局(CAAC)关于机载软件适航标准(DO-178B)的认证,截至2017年,使用SCADE工具开发而通过DO-178B适航认证的飞机或设备已经超过100个了。之后,SCADE的应用更扩展到了光电所承担的多项设备的软件研制,并都取得了很好的效果。


本次SCADE建模竞赛活动,涵盖了启动仪式、内部培训、外部培训、笔试、机试、评分排名、总结颁奖等赛事环节,历时近5个月,而此次竞赛使用的正是SCADE Display软件。
ANSYS SCADE Display与SCADE Suite紧密集成,可提供适用于嵌入式人机界面 (HMI) 的多功能图形设计及其行为逻辑的综合性开发环境。目前,SCADE Display已经被航空航天、轨道交通、能源重工、汽车电子等领域企业用作 HMI显示软件原型制样及开发工具。SCADE Display不仅非常适用于关键嵌入式显示系统(多功能显示器、平视显示器、汽车群集、数字仪表以及控制面板等)的设计支持,而且可为驾驶员、飞行员、船员或测试及维护团队创建图表(电气图、液压图或车间模拟图),二维/三维模拟器显示。
赛前,组委会为参赛者准备了内容丰富的建模大赛技能培训。陆续举办了以“SCADE建模开发交流”、“民机软件SCADE Suite建模开发交流”、“软件问题与软件安全性探讨”、“航空等多领域建模案例分析”为主题的4期SCADE软件教学实践,保证参赛者都对SCADE产品的建模有较好的理解和掌握。

培训结束后,最终来自光电所7个部门共41人正式报名参加了此次竞赛,并跨部门混排组成了14支队伍参赛。ANSYS系统事业部多名高级工程师作为命题人和评委,也全程参与,并为选手们笔试、机试两轮竞赛的结果打分。在总结颁奖环节,ANSYS系统事业部中国区销售总监姜平出席颁奖典礼,为竞赛一等奖选手们颁奖。
值得一提的是,通过本次机试考试,光电所吸取了不少建议,结合所内的项目经验,提炼出了一套行之有效的SCADE建模规范。机试考试的重要量化评判标准之一,就是建模开发、验证的过程中,参赛者是否遵循了竞赛组织小组定义的建模规范。
通过本次建模竞赛,不仅贯彻落实了航空工业集团关于推进基于模型的系统工程(MBSE)的要求,也使各参赛成员加深了在工程实践的关键环节中可以重点使用模型的认识,同时也推动了ANSYS SCADE等产品与现有研制流程的结合,这对未来在更多项目中的扩展使用带来了便利。
ANSYS SBU(系统事业部)产品线概览
ANSYS SBU产品线主要覆盖了基于模型的系统工程(MBSE)、基于模型的软件工程(MBSwE)、光学仿真及虚拟现实等方面的应用。支持嵌入式系统分析和架构设计、支持系统功能安全分析、支持软件详细设计和代码自动生成、支持不同领域模型的系统仿真和数字孪生、支持光学及虚拟现实建模和仿真。整个工具链完整支持MBSE和MBSwE流程的落地,不同工具之间打通使得工具间的模型传递更加顺畅并提高不同阶段成果的复用。ANSYS SBU产品线为已经广泛应用于航空航天、轨道交通、能源重工、汽车电子等领域,为提供产品的研制效率、缩短研制周期、提高产品质量提供了有效的手段。
 
• SCADE Architect:支持SysML建模能力,可以利用SysML模型对系统行为及架构进行建模。并在SysML的基础进行了封装定制,扩展出了针对航空嵌入式系统设计解决方案、针对汽车嵌入式系统设计解决方案、AADL对系统非功能属性建模以及FACE解决方案。
• SCADE Suite:支持控制逻辑详细建模、仿真验证、代码自动生成。语法严谨、能保证模型和代码的一致性,代码生成器通过行业安全标准的认证,适用于高安全软件开发。
• SCADE Display:支持HMI详细设计、仿真研制、代码自动生成。支持生成OpenGL/OpenGL Safety/OpenGL ES代码,代码生成器通过行业安全标准认证,适用于高安全软件开发。
• SCADE ARINC 661:支持符合ARINC 661标准交互式座舱显示系统开发和验证的完整解决方案。
• SCADE Test:支持对SCADE模型进行验证,包括对SCADE模型进行覆盖率分析、自动化测试环境以及和目标测试平台工具的桥接。
• SCADE Lifecycle:支持和ALM/PLM(比如DOORS)平台进行桥接实现生命周期数据管理、文档自动生成等。
• ANSYS medini:专业的功能安全分析工具,支持ISO 26262、ARP 4761等行业安全标准模板。
• ANSYS Twin Builder:支持多领域3-D模型的系统仿真及数字孪生,支持对3-D模型进行降阶来满足精度和时间的要求。
• ANSYS SPEOS:光学建模和仿真
• ANSYS VRXPERIENCE:虚拟显示建模和仿真

 

近期,ANSYS系列网络直播也将推出相关主题内容,欢迎大家报名参加!
 
直播 | 2019/11/26 | ANSYS仿真技术之自动驾驶感知视界 - 摄像头与激光雷达


 

发布时间:2019年11月14日

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