基于模型的系統(tǒng)工程
?數(shù)字主線
數(shù)字主線主要實(shí)現(xiàn)型號(hào)研制方案及詳細(xì)設(shè)計(jì)內(nèi)的核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)貫通和數(shù)據(jù)可追溯,支撐方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、總裝集成測(cè)試、在軌測(cè)試與維護(hù)等業(yè)務(wù)過(guò)程數(shù)據(jù)鏈路貫通;
面向未來(lái),規(guī)劃涵蓋方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、總裝集成測(cè)試、在軌測(cè)試與維護(hù)全業(yè)務(wù)過(guò)程的數(shù)據(jù)鏈路貫通方案;立足當(dāng)下,著重實(shí)現(xiàn)型號(hào)研制全生命周期內(nèi)的核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)貫通和數(shù)據(jù)可追溯。
業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,航天器研制任務(wù)數(shù)量大幅增加,性能指標(biāo)要求不斷提高,系統(tǒng)的復(fù)雜性日益增加,給航天器的研制帶來(lái)了非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),傳統(tǒng)的以文檔為核心的系統(tǒng)工程方法已經(jīng)無(wú)法有效滿足航天器的研制需求,基于模型的系統(tǒng)工程(Model Based Systems Engineering,MBSE)已經(jīng)成為后續(xù)航天器的重要研制方式。然而,在基于MBSE進(jìn)行航天器正向研制時(shí),從需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)等各個(gè)階段均會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù),且各階段的數(shù)據(jù)之間存在繁雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系,如何有效管控MBSE中的數(shù)據(jù)且為后續(xù)研制過(guò)程提供有效支撐成為航天器研制中亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
因此,非常有必要利用數(shù)字主線(Digital Thread,DT)技術(shù),以業(yè)務(wù)為核心對(duì)航天器MBSE研制過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解耦、重構(gòu)和復(fù)用,建立各階段數(shù)據(jù)之間的全鏈條關(guān)聯(lián)關(guān)系,并與下游的工藝、制造、服務(wù)階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)接,最終構(gòu)建貫穿航天器全生命周期的數(shù)字鏈條,形成唯一的、權(quán)威的數(shù)據(jù)真相源,以便有效支撐基于MBSE的航天器研制過(guò)程中的數(shù)據(jù)管控,進(jìn)而提升航天器的研制效率和質(zhì)量。
解決方案
數(shù)字主線是一個(gè)可擴(kuò)展、可配置的企業(yè)級(jí)分析框架,基于數(shù)字系統(tǒng)模型的模板,無(wú)縫地加速企業(yè)數(shù)據(jù)——信息——知識(shí)系統(tǒng)中權(quán)威數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)的相互作用,通過(guò)提供訪問(wèn)、集成不同數(shù)據(jù),并將其轉(zhuǎn)換為可操作信息的能力,來(lái)為決策者提供產(chǎn)品全生命周期的信息。
通過(guò)提供訪問(wèn)、集成不同領(lǐng)域數(shù)據(jù),并將其轉(zhuǎn)換為可操作信息的能力,通過(guò)對(duì)分散在產(chǎn)品研制過(guò)程中各階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行解耦和重構(gòu),打通貫穿產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)字主線在橫向上可覆蓋需求、設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試、運(yùn)維全過(guò)程,在縱向上可貫穿架構(gòu)、機(jī)械、電子多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域,通過(guò)對(duì)虛、實(shí)數(shù)據(jù)的整合,形成完整的復(fù)雜裝備系統(tǒng)的全局唯一真相源、數(shù)據(jù)綜合視圖和整個(gè)價(jià)值鏈的數(shù)字織錦,跨越傳統(tǒng)的孤立功能視角來(lái)管理和追溯整個(gè)復(fù)雜裝備系統(tǒng)的生命周期過(guò)程。
總之,數(shù)字主線將設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和運(yùn)行等全生命周期各階段的數(shù)據(jù)匯集在一起,實(shí)現(xiàn)全生命周期及整個(gè)價(jià)值鏈的反饋,通過(guò)數(shù)字主線可以追溯到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的早期階段,并將豐富的數(shù)據(jù)傳播到生產(chǎn)、運(yùn)行和維護(hù)過(guò)程中,從而為設(shè)計(jì)、制造、裝配、供應(yīng)、維護(hù)和運(yùn)營(yíng)等全生命周期和價(jià)值鏈的各個(gè)利益相關(guān)者創(chuàng)造一個(gè)完整、可信的決策環(huán)境。

航天器數(shù)字主線解決方案基本思路
航天器數(shù)字主線構(gòu)建過(guò)程中應(yīng)考慮主體架構(gòu)和數(shù)據(jù)要素兩個(gè)方面,主體架構(gòu)指關(guān)聯(lián)研制過(guò)程、專業(yè)領(lǐng)域、項(xiàng)目管理等方面節(jié)點(diǎn)對(duì)象的集合與次序,數(shù)據(jù)要素指節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的模型、參數(shù)等虛、實(shí)數(shù)據(jù)。
在主體架構(gòu)方面,航天器數(shù)字主線應(yīng)關(guān)聯(lián)需求分析、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、總裝集成、系統(tǒng)測(cè)試、在軌運(yùn)行全過(guò)程,并關(guān)聯(lián)架構(gòu)、機(jī)械、能源、信息、熱控等全部專業(yè)領(lǐng)域,同時(shí)關(guān)聯(lián)項(xiàng)目計(jì)劃、產(chǎn)品保證、物資、供應(yīng)商等管理活動(dòng),航天器數(shù)字主線主體架構(gòu)并不是常規(guī)的從需求(Requirement)——功能(Function)——邏輯(Logical)——物理(Physical)——工藝(Plan)——制造(Process)——資源(Resource)一條線的概念。如果將航天器在基于系統(tǒng)工程研制過(guò)程產(chǎn)生的各領(lǐng)域數(shù)據(jù)視為結(jié)構(gòu)化的樹(shù)形數(shù)據(jù),數(shù)字主線就是在航天器研制數(shù)據(jù)“森林”里構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。
在數(shù)據(jù)要素方面,包含對(duì)應(yīng)活動(dòng)的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的模型、涉及的參數(shù),以及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)等。如需求分析節(jié)點(diǎn)包括需求條目、圖形化需求架構(gòu)和運(yùn)行方案模型等;系統(tǒng)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)包括系統(tǒng)邏輯組成、各分系統(tǒng)接口、分系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為等模型;系統(tǒng)驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)包括機(jī)械、能源、信息等專業(yè)功能性能模型;專業(yè)仿真節(jié)點(diǎn)包括空間環(huán)境、電磁兼容、力熱分析、可靠性安全性等模型。將數(shù)字主線作為一個(gè)綜合通信框架,對(duì)主體架構(gòu)、數(shù)據(jù)要素進(jìn)行組織和管理,即可建立航天器研制的系統(tǒng)整合數(shù)據(jù)視圖,實(shí)現(xiàn)對(duì)所有鏈接數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、管理和追溯。
基于上述描述,可以從構(gòu)建和應(yīng)用兩個(gè)維度去設(shè)計(jì)航天數(shù)字主線。構(gòu)建維度注重于構(gòu)建數(shù)字主線的數(shù)據(jù)底盤,通過(guò)讀取各型、各階段、各領(lǐng)域產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)維的當(dāng)前有效數(shù)據(jù),按照業(yè)務(wù)邏輯構(gòu)建數(shù)據(jù)索引,并將業(yè)務(wù)過(guò)程中的業(yè)務(wù)邏輯以模型化的形式展現(xiàn)出來(lái),構(gòu)成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)系網(wǎng)。
應(yīng)用維度注重對(duì)數(shù)字主線的業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐,面向特定業(yè)務(wù)需要,提供目標(biāo)領(lǐng)域的可信數(shù)據(jù);面向特定業(yè)務(wù)分析目的,提取關(guān)聯(lián)領(lǐng)域的可信數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)關(guān)系,借助必要的數(shù)據(jù)分析方法,得出隱藏在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)背后的結(jié)論,輔助進(jìn)行業(yè)務(wù)決策。
業(yè)務(wù)價(jià)值
提升“系統(tǒng)設(shè)計(jì)-產(chǎn)品設(shè)計(jì)-工藝設(shè)計(jì)-產(chǎn)品生產(chǎn)-交付”全鏈路效率與決策精準(zhǔn)度
降低全生命周期成本
研發(fā)周期壓縮
運(yùn)維成本優(yōu)化
敏捷響應(yīng)市場(chǎng)