CN111539128B - 一种结构模型电讯设计与结构设计快速关联的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种结构模型电讯设计与结构设计快速关联系统和方法，属于MBSE技术领域。本发明包括：电讯设计平台，用于完成电子装备物理模型的电讯设计，并能够从所述物理模型中选择结构设计模型信息和结构设计平台中预设的模板信息，导出为中间格式数据文件；所述结构设计模型信息包括物理组件、与结构设计相关的指标；所述模板用于设置结构设计模型中各物理组件的物理形态；结构设计平台，用于导入该中间格式数据文件，从中解析出物理模型的结构设计模型信息和结构设计平台中预设的模板，建立结构设计模型。本发明能够解决需求与指标关系无法清晰表达、设计无法与需求指标关联的问题。
Description
技术领域
本发明属于MBSE技术领域，具体涉及一种结构模型电讯设计与结构设计快速关联的系统和方法。
背景技术
在新一轮工业4.0革命、制造模式迅猛发展的背景下，电子装备需形成新的柔性研制能力以适应离散型产品定制的需求。对于雷达装备采用自顶向下(TOP-DOWN)的设计方法，应用基于模型的定义(MBD)实现设计、仿真、工艺和制造各阶段的三维模型全贯通后，产品仍存在质量、效率和成本方面的问题，基于文档的系统工程难以保证产品数据一致性、数据的可追溯性等需求。
目前雷达研发过程中，各专业设计分别采用不同的设计平台进行，例如，电讯设计人员采用电讯设计平台，结构设计采用结构设计平台。雷达研发需求依然是采用任务书等文档方式为主进行管理，系统与分系统、单机之间的需求与指标关系无法清晰表达，各级设计人员，如电讯系统设计人员、电讯分系统设计人员、结构设计人员，不能基于关联信息进行多种形式的更改影响分析；多专业设计，如电讯设计、结构设计无法通过需求指标得到关联。基于传统的项目-任务结合交付物文档的模式，难以站在系统角度对产品进行需求驱动的正向协同设计，传统雷达产品制造企业，目前正面临着研发周期长、试验成本高等问题。
泰雷兹集团(Thales)基于ARCADIA方法论通过以模型为载体进行研发模式变革，代替传统基于文件的研发模式。中航工业集团615所、602所、618所探索MBSE(Model BasedSystems Engineering，基于模型的系统工程)方法，建设集成产品设计平台(IPD)。目前国内在雷达电子设备结构模型根据需求快速关联设计方面还没有探索，未形成论证模型快速关联设计方法，因此急需开展基于需求的论证模型快速关联设计工作。
发明内容
本发明目的是提供一种结构模型电讯设计与结构设计快速关联的系统和方法，能够解决需求与指标关系无法清晰表达、设计无法与需求指标关联的问题。
具体地说，一方面，本发明提供了一种结构模型电讯设计与结构设计快速关联的系统，包括：
所述电讯设计平台，用于完成电子装备物理模型的电讯设计，并从所述物理模型中选择结构设计模型信息，所述结构设计模型信息包括结构组件参数、与结构相关的指标，将结构组件参数与所述结构相关的指标关联；指定结构设计平台中预设的模板，所述模板用于设置结构设计模型中各结构组件的物理形态；将结构组件参数与指标及其关联关系、所述模板的标记信息导出为中间格式数据文件，上传到所述数据管理平台中；
所述结构设计平台，用于导入该中间格式数据文件，从中提取结构设计模型信息，并导入所述指定结构设计平台中预设的模板，生成结构设计模型；
所述数据管理平台，用于进行数据交换和数据管理；从电讯设计平台导出的所述中间格式数据文件导入数据管理平台；从数据管理平台中导出中间格式数据文件；结构设计平台从数据管理平台中读取所述中间格式数据文件。
进一步的，所述结构设计平台将该平台中完成的结构设计模型的结构设计模型信息导出为新版本的中间格式数据文件，用于导入电讯设计平台后进行电子装备物理模型的电讯设计。
进一步的，在结构设计平台中变更结构设计模型信息后导出的新版本的中间格式数据文件，上传至数据管理平台，再导入到电讯设计平台后，电讯设计平台显示在结构设计平台中变更的结构设计模型信息。
进一步的，所述电讯设计平台基于开源工具Capella创建，结构设计平台采用PTC公司的Creo工具。
进一步的，所述数据管理平台采用PTC公司的PDS平台。
另一方面，本发明还提供一种结构模型电讯设计与结构设计快速关联的方法，采用上述的结构模型电讯设计与结构设计快速关联的系统实现，包括：
电讯设计平台完成电子装备物理模型的电讯设计；
电讯设计平台响应于所选择的电子装备物理模型的结构设计模型信息，将模型组件参数与指标进行关联，响应于所指定的结构设计平台中预设的模板，导出中间格式数据文件；
结构设计平台响应于导入的所述中间格式数据文件，从中解析出物理模型的结构设计模型信息和结构设计平台中预设的模板，建立结构设计模型。
进一步的，所述结构模型电讯设计与结构设计快速关联的方法还包括：
结构设计平台响应于修改结构设计模型相应的中间格式数据文件导入的参数值，导出新版本的中间格式数据文件，供电讯设计平台导入。
进一步的，所述电讯设计平台响应于导入的所述新版本的中间格式数据文件，所述电讯设计平台响应于导入的所述新版本的中间格式数据文件，显示所述修改，并进行告警。
本发明的结构模型电讯设计与结构设计快速关联的系统和方法的有益效果如下：
本发明面向雷达电子设备结构，在复杂项目研制中，以对象化、结构化的模型作为协同工作载体，在Creo工具客户端接收通过PDS平台传递的SMEX平台导出的中间格式数据文件，包括结构设计模型的结构组件参数、与结构设计相关的指标；从该中间格式数据文件提取结构模型相关数据后，将数据传递到模型参数中，快速生成新的结构设计模型。结构设计人员对结构设计模型进行修改完善后，根据需要将指定的模型参数导出为中间格式数据文件，通过PDS平台回传给电讯设计人员，用于在SMEX平台中打开。电子装备结构模型电讯设计与结构设计快速关联，可提升快速响应设计需求与变更的能力，同时保证结构论证模型结构与电讯设计信息统一。
本发明通过将物理模型从总到分向下传递，实现模型数据与结构设计模型关联，可实现结构设计模型组件参数与指标关联、指标追溯关系管理、结构设计模型与指标变更告警等功能。在复杂项目研制过程中，能提升快速响应用户需求与变更的能力，同时保证结构设计模型结构与电讯设计信息统一，研发人员方案排布时间缩短80％，整体结构研发效率提升60％。
附图说明
图1是本发明实施例的系统组成示意图。
图2是本发明实施例的处理流程图。
图3是本发明实施例的SMEX中天线阵面模型示意图。
具体实施方式
下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本发明的一个实施例，为一种雷达电子装备的结构模型电讯设计与结构设计快速关联的方法，系统组成如图1所示。
本实施例中，雷达电子装备的结构模型电讯设计与结构设计快速关联的系统采用现有雷达研发平台，包含电讯设计平台、Creo工具与PDS(全生命周期产品数据管理系统)平台。
其中，电讯设计平台采用SMEX平台，该SMEX平台是由中国电子科技集团公司第十四研究所基于完全开源的Capella工具创建的一种电讯设计平台，用于建立物理模型、分解雷达各模块结构设计指标和下达设计任务，通过SMEX平台可以将物理架构模型、相应的设计指标导出到中间格式数据文件中，如JSON或TXT等格式的文件。通过在SMEX平台、Creo工具、PDS平台之间进行接口开发，提供接口模块，实现中间格式数据文件在SMEX平台、PDS平台和Creo工具之间的传递，以及模型数据在PDS平台中的维护。可以理解，基于Capella工具开发相应接口模块的其他电讯设计平台也可以实现SMEX平台的上述功能。
Creo工具与PDS平台均为PTC公司提供的成熟的应用软件，结构设计人员通过Creo工具完成各模块结构设计，通过PDS平台进行数据交换与研发数据管理。
Creo工具是一款参数化模型设计工具，参数化模型是本方法的基础并为本方法提供数据支撑，将不同的设计对象归集整合，提供不同设计方案的模型模板，基于Creo工具定制化开发SMEX集成功能，提供定制化的人机交互界面，以参数化模板模型、配置文件为后台数据，在Creo工具客户端选择相应的中间格式数据文件(体现为中间格式数据文件在PDS平台中关联的物料号)，从而确定参数化模型模板、提取参数等内容。Creo工具能够根据从中间格式数据文件中提取的信息(模板名称、模型参数和参数值)调用模板的模型并自动生成结构设计模型。
PDS平台的数据管理包括模板数据管理和接口数据管理，具体而言，研发人员将SMEX平台导出的中间格式数据文件导入PDS平台，也可以从PDS平台中导出中间格式数据文件；Creo工具可从PDS平台中读取该中间格式数据文件并解析，在Creo模型中进行参数或指标变更后，再基于变更后的Creo模型导出中间格式数据文件，上传至PDS平台并与指定物料号关联，可供SMEX平台导入。PDS平台的数据交换，是实现基于需求的论证模型快速关联设计的有效路径。通过PDS平台，Creo工具可与SMEX平台进行数据交互，实现结构与电讯协同交互式设计。
可以理解，可以采用其他结构设计和数据管理软件替代Creo工具、PDS平台来实现上述功能。
本发明的结构模型电讯设计与结构设计快速关联的方法，分析物理模型向下传递方式，实现SMEX模型数据与Creo模型关联设计。采用本发明的结构模型电讯设计与结构设计快速关联的方法，可进行电讯设计指标传递、结构关联设计，实现电讯设计与结构设计高效协同工作。该方法的处理流程如图2所示，具体包括以下步骤：
一、电讯设计人员使用SMEX平台完成雷达设备物理架构设计。
电讯系统设计人员、电讯分系统设计人员和结构设计人员共同完成雷达系统的SMEX物理模型建模。SMEX物理模型向Creo工具传递的结构设计模型信息主要包括结构组件参数、与结构相关指标。如图3所示的物理模型中的结构组件为：一个天线阵面包含两个有源子阵，一个有源子阵包含两个天线单元；天线单元间间距为结构相关指标之一。
二、电讯分系统设计人员在SMEX平台中选择要传递给Creo工具的结构设计模型信息，将结构组件参数与指标进行关联并指定Creo模板。Creo模板是预先设置的，用于设置结构设计模型的物理形态，例如天线阵面是平板型还是球形。然后将结构组件参数与指标及其关联关系导出中间格式数据文件，例如JSON文件、TXT文件等，上传到PDS平台中。
三、结构设计人员在Creo工具客户端中指定并读取保存在PDS平台的中间格式数据文件。该中间格式数据文件中既包含SMEX平台传递的结构设计模型信息，和相应Creo模板的标记信息，基于此，结构设计人员使用Creo工具提取结构设计模型中结构参数数据(包括结构组件参数及其关联的指标)，并导入指定Creo模板对应的模型，生成结构设计模型，自动完成结构设计模型初始化，实现结构设计模型与电讯设计快速关联。
下面以天线阵面为例说明SMEX平台中物理架构模型向Creo工具传递的过程。在SMEX平台中构建天线阵面的物理架构模型，从物理架构模型导出中间格式数据文件并向Creo工具传递，传递的指标包括：
·天线单元间沿X轴方向的间距；
·天线单元间沿Y轴方向的间距；
·天线阵面行数；
·天线阵面列数。
基于上述物理架构模型和传递的指标，通过Creo工具的参数化模型设计的方式初始化生成天线阵面的三维结构模型。
电讯设计人员在SMEX平台对物理架构模型进行变更后，导出生成新版本的中间格式数据文件，并上传至PDS平台。结构设计人员在Creo工具客户端读取最新版本的中间格式数据文件，可实现结构设计模型与电讯设计的快速关联变更。在研发的方案论证阶段可能需要进行多次变更，导致电讯设计随时更改，产生多版本的中间格式数据文件。本方案可以对已经创建的结构设计模型进行多次中间格式数据文件导入，保证结构设计模型结构与电讯设计信息统一。
另一方面，通过SMEX平台生成物理架构模型后，结构设计人员在Creo工具客户端通过手动修改该模型的指标关联参数的方式修改结构设计模型，该过程中如果结构设计人员修改了中间格式数据文件导入的参数值，可以导出生成新版本的中间格式数据文件并上传至PDS平台。电讯设计人员将该新版本的中间格式数据文件导入SMEX平台，SMEX平台可显示该修改，并进行告警，从而保证结构设计模型结构与电讯设计信息统一，实现模型与指标变更告警。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。
Claims (8)
1.一种结构模型电讯设计与结构设计快速关联的系统，其特征在于，包括电讯设计平台、结构设计平台和数据管理平台：
所述电讯设计平台，用于完成电子装备物理模型的电讯设计，并从所述物理模型中选择结构设计模型信息，所述结构设计模型信息包括结构组件参数、与结构相关的指标，将结构组件参数与所述结构相关的指标关联；指定结构设计平台中预设的模板，所述模板用于设置结构设计模型中各结构组件的物理形态；将结构组件参数与指标及其关联关系、所述模板的标记信息导出为中间格式数据文件，上传到所述数据管理平台中；
所述结构设计平台，用于导入该中间格式数据文件，从中提取结构设计模型信息，并导入所述指定结构设计平台中预设的模板，生成结构设计模型；
所述数据管理平台，用于进行数据交换和数据管理；从电讯设计平台导出的所述中间格式数据文件导入数据管理平台；从数据管理平台中导出中间格式数据文件；结构设计平台从数据管理平台中读取所述中间格式数据文件。
2.根据权利要求1所述的结构模型电讯设计与结构设计快速关联的系统，其特征在于，所述结构设计平台将该平台中完成的结构设计模型的结构设计模型信息导出为新版本的中间格式数据文件，用于导入电讯设计平台后进行电子装备物理模型的电讯设计。
3.根据权利要求2所述的结构模型电讯设计与结构设计快速关联的系统，其特征在于，在结构设计平台中变更结构设计模型信息后导出的新版本的中间格式数据文件，上传至数据管理平台，再导入到电讯设计平台后，电讯设计平台显示在结构设计平台中变更的结构设计模型信息。
4.根据权利要求1所述的结构模型电讯设计与结构设计快速关联的系统，其特征在于，所述电讯设计平台基于开源工具Capella创建，结构设计平台采用PTC公司的Creo工具。
5.根据权利要求1所述的结构模型电讯设计与结构设计快速关联的系统，其特征在于，所述数据管理平台采用PTC公司的PDS平台。
6.一种结构模型电讯设计与结构设计快速关联的方法，其特征在于，采用如权利要求1～5任一所述的结构模型电讯设计与结构设计快速关联的系统实现，包括：
电讯设计平台完成电子装备物理模型的电讯设计；
电讯设计平台响应于所选择的电子装备物理模型的结构设计模型信息，将结构组件参数与指标进行关联，响应于所指定的结构设计平台中预设的模板，导出中间格式数据文件；
结构设计平台响应于导入的所述中间格式数据文件，从中提取结构设计模型信息，并导入所述指定的结构设计平台中预设的模板，生成结构设计模型。
7.根据权利要求6所述的结构模型电讯设计与结构设计快速关联的方法，其特征在于，还包括：
结构设计平台响应于修改结构设计模型相应的中间格式数据文件导入的参数值，导出新版本的中间格式数据文件，供电讯设计平台导入。
8.根据权利要求7所述的结构模型电讯设计与结构设计快速关联的方法，其特征在于，所述电讯设计平台响应于导入的所述新版本的中间格式数据文件，显示所述修改，并进行告警。
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