CN106682320B - 一种将架构模型转换为可靠性框图的转换系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将架构模型转换为可靠性框图的转换系统及其方法，该系统由用户界面模块、模型配置模块、模型解析模块、拓扑结构模块、框图布局模块、模型管理模块和数据管理模块组成。该方法通过搭建架构模型、配置架构模型、解析架构模型、生成可靠性框图树、生成组件模型连接关系以及绘制可靠性框图等步骤将架构模型顺利地转换为可靠性框图。本发明可以通过计算机程序来实现，自动将经过配置的架构模型转换为可靠性框图，节省了劳动力；利用本发明转换出的可靠性框图有机结合于架构模型，当架构模型被修改，可靠性框图也可以同步更新，解决了架构模型根据需要频繁修改时，对应的可靠性框图也要手动去频繁修改的问题。

Description

一种将架构模型转换为可靠性框图的转换系统及其方法

技术领域

本发明属于计算机仿真建模领域，具体涉及一种将架构模型转换为可靠性框图的转换系统及其方法。

背景技术

Modelica是国际仿真界于1997年提出的一种开放的全新多领域统一建模语言，它归纳和统一了先前多种建模语言，且融合了键合图的非因果建模思想、Java语言的面向对象技术和Matlab的数值与矩阵机制，因而具备极其强大的建模功能。面向对象性和非因果性是Modelica 语言最大的优点。面向对象的建模方法具有数据封装、分层、连接和继承等特征，易于减少错误的发生并容易实现模型的重用。所谓非因果性建模，就是以一种中性、自然的形式表达模型方程，从而不必更多的考虑计算顺序，避免了对模型方程的繁琐推导，从而提高了建模效率，并使部件模型易于被重复使用。Modelica语言采用陈述式、基于方程的非因果建模方法建立模型，通过定义接口，使模型接口标准化，因此采用Modelica建模可以使物理系统各子系统之间既能完全独立又可互相统一。

可靠性理论源于20世纪50年代。1956年，穆尔和C.E.香农研究了可靠性系统和冗余理论，奠定了可靠性理论的基础。可靠性框图是具有代表性的图形和计算工具，用于为系统可靠性建模。可靠性框图的结构定义了系统中各故障的逻辑交互作用，而不一定要定义各故障的逻辑连接和物理连接。每个方块可以代表一个组件故障、子系统故障或其它具有代表性的故障。可靠性框图直观的表现出产品在每次使用能完成任务的条件下，系统所有单元之间的相互依赖关系。可靠性框图反映的是各组合件之间的可靠性逻辑关系。

目前，Modelica已经被奥迪、宝马、戴姆勒、福特、丰田、大众、德国宇航中心、法国空客、德国西门子、法国电力公司、ABB等不同行业公司所采用，广泛应用于汽车 、航空 、能源 、电力 、电子 、机械 、化学 、控制 、流体等行业或领域以及嵌入式系统的建模与仿真。对于产品来说，可靠性问题和人身安全，经济效益密切相关。因此，研究产品的可靠性问题，显得十分重要，非常迫切，但是Modelica模型虽然能有效的反应系统的物理特性，却不便直接用于可靠性分析。可靠性框图是有效的可靠性分析工具，它显示系统中每个元件是如何工作的，以及每个元件是如何影响整体系统运行的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将Modelica的架构模型直接转换为可靠性框图的转换系统及其方法，满足了以Modelica模型为基础进行可靠性分析的需求。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种将架构模型转换为可靠性框图的转换系统，由用户界面模块、模型配置模块、模型解析模块、拓扑结构模块、框图布局模块、模型管理模块和数据管理模块组成；

所述用户界面模块负责供用户查看转换情况与输入必要数据；

所述模型管理模块负责提供操作Modelica架构模型的应用程序编程接口（API），包括查找模型接口、修改模型接口和增删模型接口等；

所述数据管理模块负责管理转换过程中产生的过程数据，并负责数据的持久化；

所述模型配置模块负责对待转换的架构模型进行必要的扩充，添加转换可靠性框图所必须的信息，并以annotation的形式在待转换的架构模型中进行注明，如注明组件模型属于哪个子系统，组件模型或子系统是否为备用件等；

所述模型解析模块负责提取被写入架构模型中的与可靠性相关的annotation，并对这些数据进行必要的处理，组织成树的数据结构；

所述拓扑结构模块负责根据所述模型解析模块获取的数据，生成一个与各模型组件对应的可靠性框的连接关系拓扑结构；

所述框图布局模块负责根据布局算法以及所述拓扑结构模块生成的拓扑结构，将可靠性框图绘制出来。

一种将架构模型转换为可靠性框图的转换方法，包括如下步骤：

步骤0、利用Modelica模型开发平台，搭建一个架构模型；所述模型管理模块将搭建好的架构模型导入到所述转换系统中；

步骤1、所述模型配置模块对待转换的架构模型进行配置，利用所述模型管理模块的接口在架构模型中以annotation的形式，标示出需要被加进可靠性框图的组件模型，并写明这些组件模型所属的子系统，以及这些组件模型在子系统中的地位；

组件模型在子系统中的地位分为备用地位和唯一地位，其中，属于备用地位的组件模型在可靠性框图中表现为并联，属于唯一地位的组件模型在可靠性框图中表现为串联；

步骤2、利用所述模型解析模块对配置好的架构模型进行解析，通过所述模型管理模块读取出与可靠性相关的annotation，对架构模型中的组件模型或子系统进行组织，组织成树的数据结构，称为可靠性框图树，所述可靠性框图树提交给所述数据管理模块管理；

所述可靠性框图树以待转换的架构模型为根，以子系统为子节点，以不可再划分的组件模型为叶子节点；

步骤3、所述拓扑结构模块从所述数据管理模块获取所述可靠性框图树，对所述可靠性框图树进行逐层递归处理，先得到第一层子组件模型与子系统的连接关系，然后对第一层连接关系中的子系统采用同样的算法获得第二层子系统与组件模型的连接关系；以此类推，直到整个连接关系图中没有可以再分的子系统为止；最后将得到的连接关系提交给所述数据管理模块管理；

步骤4、所述框图布局模块根据步骤3获得的连接关系，结合布局算法确定可靠性框图与连线在界面上的位置数据，并将这些数据存入所述数据管理模块，所述用户界面模块再根据这些位置数据，将可靠性框图绘制在视图上；

步骤5、结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、自动简便，本发明可以通过计算机程序来实现，自动将经过配置的架构模型转换为可靠性框图，节省了劳动力。

2、方便管理，可靠性框图有机结合于架构模型，当架构模型被修改，可靠性框图也可以同步更新，解决了架构模型根据需要频繁修改时，对应的可靠性框图也要手动去频繁修改的问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明转换系统的结构框图；

图2为本发明转换方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参见图1所示，一种将架构模型转换为可靠性框图的转换系统，由用户界面模块1、模型配置模块2、模型解析模块3、拓扑结构模块4、框图布局模块5、模型管理模块6和数据管理模块7组成；

所述用户界面模块1负责供用户查看转换情况与输入必要数据；

所述模型管理模块6负责提供操作Modelica架构模型的应用程序编程接口（API），包括查找模型接口、修改模型接口和增删模型接口等；

所述数据管理模块7负责管理转换过程中产生的过程数据，并负责数据的持久化；

所述模型配置模块2负责对待转换的架构模型进行必要的扩充，添加转换可靠性框图所必须的信息，并以annotation的形式在待转换的架构模型中进行注明，如注明组件模型属于哪个子系统，组件模型或子系统是否为备用件等；

所述模型解析模块3负责提取被写入架构模型中的与可靠性相关的annotation，并对这些数据进行必要的处理，组织成树的数据结构；

所述拓扑结构模块4负责根据所述模型解析模块3获取的数据，生成一个与各模型组件对应的可靠性框的连接关系拓扑结构；

所述框图布局模块5负责根据布局算法以及所述拓扑结构模块4生成的拓扑结构，将可靠性框图绘制出来。

参见图1和图2所示，一种将架构模型转换为可靠性框图的转换方法，包括如下步骤：

步骤0、利用Modelica模型开发平台，搭建一个架构模型；所述模型管理模块6将搭建好的架构模型导入到所述转换系统中；

步骤1、所述模型配置模块2对待转换的架构模型进行配置，利用所述模型管理模块6的接口在架构模型中以annotation的形式，标示出需要被加进可靠性框图的组件模型，并写明这些组件模型所属的子系统，以及这些组件模型在子系统中的地位；

组件模型在子系统中的地位分为备用地位和唯一地位，其中，属于备用地位的组件模型在可靠性框图中表现为并联，属于唯一地位的组件模型在可靠性框图中表现为串联；

步骤2、所述模型解析模块3对配置好的架构模型进行解析，通过所述模型管理模块6读取出与可靠性相关的annotation，对架构模型中的组件模型或子系统进行组织，组织成树的数据结构，称为可靠性框图树，所述可靠性框图树提交给所述数据管理模块7管理；

所述的可靠性框图树以待转换的架构模型为根，以子系统为子节点，以不可再划分的组件模型为叶子节点；

步骤3、所述拓扑结构模块4从所述数据管理模块7获取所述可靠性框图树，对所述可靠性框图树进行逐层递归处理，先得到第一层子组件模型与子系统的连接关系，然后对第一层连接关系中的子系统采用同样的算法获得第二层子系统与组件模型的连接关系；以此类推，直到整个连接关系图中没有可以再分的子系统为止；最后将得到的连接关系提交给所述数据管理模块7管理；

步骤4、所述框图布局模块5根据步骤3获得的连接关系，结合布局算法确定可靠性框图与连线在界面上的位置数据，并将这些数据存入所述数据管理模块7，所述用户界面模块1再根据这些位置数据，将可靠性框图绘制在视图上；

步骤5、结束。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种将架构模型转换为可靠性框图的转换系统，其特征在于：由用户界面模块（1）、模型配置模块（2）、模型解析模块（3）、拓扑结构模块（4）、框图布局模块（5）、模型管理模块（6）和数据管理模块（7）组成；

所述用户界面模块（1）负责供用户查看转换情况与输入必要数据；

所述模型管理模块（6）负责提供操作Modelica架构模型的应用程序编程接口，包括查找模型接口、修改模型接口和增删模型接口；

所述数据管理模块（7）负责管理转换过程中产生的过程数据，并负责数据的持久化；

所述模型配置模块（2）负责在待转换的架构模型中以annotation的形式，标示出需要被加进可靠性框图的组件模型，并写明这些组件模型所属的子系统，以及这些组件模型在子系统中的地位；所述的地位分为备用地位和唯一地位，其中，属于备用地位的组件模型在可靠性框图中表现为并联，属于唯一地位的组件模型在可靠性框图中表现为串联；

所述模型解析模块（3）负责提取被写入架构模型中的与可靠性相关的annotation，并对这些数据进行处理，组织成树的数据结构；

所述拓扑结构模块（4）负责根据所述模型解析模块（3）获取的数据，生成一个与各模型组件对应的可靠性框的连接关系拓扑结构；

所述框图布局模块（5）负责根据布局算法以及所述拓扑结构模块（4）生成的拓扑结构，将可靠性框图绘制出来。

2.一种利用如权利要求1所述的转换系统的转换方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤0、利用Modelica模型开发平台，搭建一个架构模型；所述模型管理模块（6）将搭建好的架构模型导入到所述转换系统中；

步骤1、所述模型配置模块（2）对待转换的架构模型进行配置，利用所述模型管理模块（6）的接口在架构模型中以annotation的形式，标示出需要被加进可靠性框图的组件模型，并写明这些组件模型所属的子系统，以及这些组件模型在子系统中的地位；

组件模型在子系统中的地位分为备用地位和唯一地位，其中，属于备用地位的组件模型在可靠性框图中表现为并联，属于唯一地位的组件模型在可靠性框图中表现为串联；

步骤2、所述模型解析模块（3）对配置好的架构模型进行解析，通过所述模型管理模块（6）读取出与可靠性相关的annotation，对架构模型中的组件模型或子系统进行组织，组织成树的数据结构，称为可靠性框图树，所述可靠性框图树提交给所述数据管理模块（7）管理；

所述的可靠性框图树以待转换的架构模型为根，以子系统为子节点，以不可再划分的组件模型为叶子节点；

步骤3、所述拓扑结构模块（4）从所述数据管理模块（7）获取所述可靠性框图树，对所述可靠性框图树进行逐层递归处理，先得到第一层子组件模型与子系统的连接关系，然后对第一层连接关系中的子系统采用同样的算法获得第二层子系统与组件模型的连接关系；以此类推，直到整个连接关系图中没有可以再分的子系统为止；最后将得到的连接关系提交给所述数据管理模块（7）管理；

步骤4、所述框图布局模块（5）根据步骤3获得的连接关系，结合布局算法确定可靠性框图与连线在界面上的位置数据，并将这些数据存入所述数据管理模块（7），所述用户界面模块（1）再根据这些位置数据，将可靠性框图绘制在视图上；

步骤5、结束。

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