数字工程被认为是系统工程在数字化时代的延伸,具有能有效缩短装备研制周期、提升产品质量、优化工程体系等优点,实现装备采办过程由“以文本为中心”向“以数据为中心”的范式转变。为全面系统地分析数字工程的发展概况和研究动态,通过对Web of Science数据库中“Digital Engineering”相关文献进行CiteSpace计量分析,分别从发文量、研究领域与文献分布、所属国家与机构分布、作者与机构合作知识图谱、共被引知识图谱、关键词共现等不同角度审视研究主题结构,结合可视化知识图谱对数字工程研究的现状、趋势和热点进行了分析。分析结果表明,数字工程研究具有多学科、跨领域的交叉特性,已跨入快速上升期;已初步形成多个数字工程研究团队,但核心作者较分散;美国、英国、德国等发达国家投入数字工程研究力度大且取得成果丰硕,而我国在数字工程研究的资助和战略部署方面亟待加强。此外,从研究趋势的演进来看,未来数字工程研究的重点将聚焦于基于模型的系统工程、Digital Twin等技术体系。最后,进行全文结论性总结,指出数字工程面临的挑战以及未来重点发展方向。
现代武器装备系统具有造价高、层级多等特点,其效能评估存在着评估成本高、层间效能影响关系模糊等难点。该文在基于模型的系统工程(model-based systems engineering,MBSE)方法论的基础上,构造了模型驱动的系统效能评估方法,将系统建...
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现代武器装备系统具有造价高、层级多等特点,其效能评估存在着评估成本高、层间效能影响关系模糊等难点。该文在基于模型的系统工程(model-based systems engineering,MBSE)方法论的基础上,构造了模型驱动的系统效能评估方法,将系统建模引入效能评估,通过模型的分析和仿真,支持效能数据的获取与计算。与传统方法相比,该方法实施成本低、针对性强,显著提高了系统设计优化和开发决策的效率。该方法与系统设计之间结合紧密,适用于武器装备系统发展建设的全生命周期各个阶段,并且可实现不同粒度系统层级的精细化效能评估。以舰艇损管系统(damage control system,DCS)为例,验证了该方法的有效性。
面向适航审定的飞行试验是验证民用飞机满足设计需求、表明适航条款符合性、形成审定证据的高风险、高成本的重要取证活动。定义和设计民机审定试飞场景是进行民机适航审定飞行试验的前提。由此提出了基于适航符合性证据链的审定试飞场景设计方法及流程。以"符合性证据链"为核心,规划了逻辑严密、可追溯的适航符合性证据。通过引入基于模型的系统工程(model-based systems engineering,MBSE)方法,实现了审定试飞场景符合性证据链构建过程的模型化。为提升可操作性,以适航要求"地面航向操纵性"为典型案例,演示了审定试飞场景需求分析、设计与需求确认的过程。最终设计得到的审定试飞场景能够支持民机适航审定飞行试验的开展。
针对传统的民机研制方法中面临的设计需求不完整、难以保证设计与需求一致性、设计方案难以更改等一系列问题,结合美国国防部架构框架(Department of Defense Architecture Framework,DoDAF)的多个视角,提出基于DoDAF的民机基于模型的...
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针对传统的民机研制方法中面临的设计需求不完整、难以保证设计与需求一致性、设计方案难以更改等一系列问题,结合美国国防部架构框架(Department of Defense Architecture Framework,DoDAF)的多个视角,提出基于DoDAF的民机基于模型的系统工程研制方法。该方法参考DoDAF中不同的视点从多角度对民机研制要求进行分解与细化,生成资源流动模型、活动模型以及系统接口模型等,开发出信息更加立体的飞机能力模型,指导民用飞机的设计,证明了基于DoDAF的民机研制方法能够从多视角的角度完整、全面地分解飞机能力要求,并将其转化为具体的设计要求,从而更好地指导民机研制,提高民机研制效率。
工程弹性系统(engineered resilient system,ERS)是美国国防部(department of defense,DOD)应对越来越不确定的任务和环境而提出的未来国防系统发展战略,对复杂系统的工程实践与系统弹性理论都带来新的挑战。首先,对ERS提出的背景和相...
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工程弹性系统(engineered resilient system,ERS)是美国国防部(department of defense,DOD)应对越来越不确定的任务和环境而提出的未来国防系统发展战略,对复杂系统的工程实践与系统弹性理论都带来新的挑战。首先,对ERS提出的背景和相关概念进行介绍,重点对美国国防领域对ERS的一些观点进行分析,包括ERS的关键属性、弹性工程与现役系统关系、ERS设计中考虑的因素和ERS与系统工程的关系等,并对美国DOD优先立项的ERS项目研究进展进行了的研究。其次,对弹性相关的学术研究进行了述评,包括不同领域中弹性的概念、系统弹性不同的评价方法以及系统弹性设计方法,以便于对ERS的发展有一个较为全面的了解和借鉴。最后,在ERS发展研究基础上,从理论和应用角度对ERS和系统弹性理论面临的挑战进行了讨论。
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