彭 坤，韩 冬，刘 霞，梁 鲁

(北京空间飞行器总体设计部，北京 100094)

0 引 言

载人月球探测工程是近地轨道空间站任务后又一载人航天领域重大工程,世界航天大国都着手新世纪载人月球探测总体方案研究[1-2]。载人月球探测工程飞行模式复杂[3]、航天器状态多、技术指标要求高,如果仍采用基于文档的系统工程方法会导致文档数量激增、技术状态一致性差、需求验证覆盖不全面、无法在方案阶段进行充分仿真验证等风险,急需进行系统工程方法革新以适应复杂航天任务的设计要求。

基于模型的系统工程[4](MBSE)方法由于其数据源同一性、模型间可关联、模型表达无歧义、从需求分析到产品设计的正向设计、设计初期模型可仿真验证等特点,已在航天领域[5-26]得到广泛应用。语言、工具和方法是MBSE的3大核心内容。目前MBSE应用较多的语言为系统建模语言SysML[5]和系统验证语言Modelica[6]两类,前者重点关注需求分析和系统构建,后者侧重于系统方案的仿真验证。基于SysML语言的软件工具主要为MagicDraw[7-9]和Rhapsody[10],基于Modelica语言的软件工具主要有Dymola[6]和MWorks[11]。而在MBSE方法方面还比较欠缺,特别是紧密结合型号任务的全流程应用方法。

在航天领域的MBSE应用方面,国外学者侧重利用SysML语言开展需求分析和方案设计优化。Wagner等[9]开展了“门户”(Gateway)空间站的MBSE应用,开展系统需求和功能接口设计。Bijan等[12]基于SysML中参数图对需求进行量化分析。Chadzynski等[8]和Bleakley等[13]都基于SysML语言规则开展系统方案的权衡优化分析,并全面考虑系统易遗漏的问题。……