荣誉提名:• 建模者和创新者受益于利益相关者的持续参与和重新参与。• 不要重新发明轮子。使用和重复使用现有的建模基础设施。• 简化建模的许可证访问和基础设施。• MBSE 创新和实施所需的资源(时间、金钱和人力)数量仍然难以估计。• 配置管理 (CM) 和数据管理 (DM) 是将 MBSE 用于更大或更分散的群体的障碍。模型管理计划可以提供帮助。
摘要MBSE和敏捷软件开发都是国防部使用的重要方法,可促进成本降低的开发,并以高优先级的努力(例如机器人和自主系统)快速发展。尽管有共同的目标,但是使用两种方法所需的专业知识通常在具有不同技能的不同组合(例如系统工程师和软件开发人员)之间分开。为了弥合MBSE和敏捷软件开发之间的差距,我们开发了工具链,可帮助将软件开发与SYSML模型同步。这些工具链利用了我们创建的基于XML的开发人员维护模型导入文件(MIF)架构。MIF基于机器人操作系统概念,可用于根据程序需求在将来创建其他工具链。
• 一种系统工程方法,侧重于创建和利用领域模型作为工程师之间信息交换的主要手段,而不是基于文档的信息交换。 • 最近,重点还开始涵盖与计算机模拟实验中的模型执行相关的方面,进一步克服了系统模型规范与相应模拟软件之间的差距。 • 作为这种演变的反映,“基于建模和模拟的系统工程 (M&SBSE)”这一术语也与“MBSE”一起开始使用,强调了该方法的范围和能力的扩大。
我们使用 No Magic 的 Cameo Systems Modeler 作为 SysML 建模工具,使用 RStudio 作为 R 语言开发环境。由于这些工具之间无法直接交换数据,因此不同工具之间的数据传输是通过 CSV 数据手动实现的,这是数据分析自动化的一个限制。我们决定通过 No Magic 的 Teamwork Cloud 交换数据,这是一个用于存储模型的中央存储库,如图 6 所示。我们使用元链导航来查询模型元素链。我们开发了一个 API 来将 SysML 数据导入 RStudio,并开发了可重用的函数来自动化数据整理、分析和可视化的过程。这允许进行敏捷的探索性系统架构分析。
根据项目管理协会的一项研究,约 47% 的不成功项目由于需求管理不善而未能实现其目标。在飞机设计过程中考虑需求并确保在所有设计阶段都符合需求对于获得良好且可行的飞机设计非常重要。但是,典型的飞机设计过程非常复杂,需要考虑许多要求。本文提出了一种新框架,通过在基于模型的系统工程和多学科设计分析与优化 (MDAO) 之间建立直接联系来实现设计过程中的需求。基于模型的需求直接在优化问题中实现,并根据需求验证方法制定 MDAO 工作流程。当需求或验证方法发生变化时,工作流程会相应自动更新。这样,可以根据优化或分析结果自动执行或检查需求合规性。自动生成的需求报告提供了有关需求合规性结果的信息。该框架已在软件原型中实现,并应用于翼盒设计,展示了框架的功能。借助该框架,从需求到产品设计的可追溯性得到改善,因为所有利益相关者都可以看到设计流程是如何制定的以及如何实现需求合规性。此外,可以获得满足所有利益相关者需求的优化设计。
作者注:我们要感谢项目管理飞机生存设备的团队(PM ASE)和我们的Capstone顾问Jeffrey DeMarest先生在MBSE项目的整个AVR-2B激光检测集(LDS)上的指导和支持。摘要:在诸如AVR-2B激光检测集之类的旧系统上使用基于模型的系统工程(MBSE)对于完全掌握系统细节至关重要。MBSE模型改善了陆军当前和未来飞机上AVR-2B的实施。从内部框图中的组件之间的内部连接到用例图中显示的战斗环境中的操作,所有MBSE图都会帮助所有涉及了解AVR-2B LDS的利益相关者。MBSE当然是新系统开发阶段的有用工具,并且对现有系统的了解越来越多。MBSE产生的九个图可以导致快速而有效的生存系统(例如AVR-2B)实施,这将是未来垂直升降机的资产,并随着空中敌人的威胁而增加。关键字:基于模型的系统工程(MBSE),AVR-2B,未来垂直升降机
CHEM 240 纳米科学 CHEM 250 表面和界面化学 CHEM 2XX 超分子材料化学 MBSE 210 材料结构与性质 MBSE 211 材料性质 MBSE 224 聚合物材料 PHYS 209 软物质物理学 PHYS 241 凝聚态物理学
免责声明:此处表达的观点是作者的观点,不反映美国空军学院,空军部或国防部的立场。作者注意:作者感谢Jordan Caldwell和整个Ghost Robotics团队以及Lonewolf Logistics的Wyatt Woolsey,为这个Capstone项目提供了极大的支持。摘要:本文介绍了基于模型的系统工程(MBSE)来建模Ghost Robotics Vision 60 60四足动物无人接地车(Q-ugv),并指导军事工程师和领导者的未来决策。系统的CATIA魔术系统用于与系统内部和外部交互作用,包括从这些过程和交互中汲取的功率。通过将此模型连接到基于MATLAB的程序,创建了Vision 60的整体模型,可以在设计阶段的早期进行修改,改进和更好地理解。我们工作的一种应用是帮助预测和分析从各种附件和内部流程中汲取的权力,以预测军事环境中的未来绩效。这项研究的结果提供了对未来电力系统设计的见解,尤其是在添加了机器人的附件,并证明了MBSE建模在军事环境中复杂系统的潜力。最后,本文验证了国防部(DOD)内MBSE的潜在实施,以在当前数字化转型中保持优于对手的优势地位。关键字:机器人技术,基于模型的系统工程,幽灵,Q-ugv,技术1。简介机器人在国防和工业中的使用变得无处不在。在使用的各种机器人中,四足动物无人接地车辆(Q-ugv)由于其多功能性和以安全有效的方式扩展人类能力的潜力而获得了知名度。例如,陆军已将Q-ugv用于清理建筑物和确定潜在威胁等任务。陆军机动卓越中心部署了Flir Packbot EOD机器人和通用动力任务系统(GDMS)进行侦察和炸弹处理(Grizzle,2018年)。执法机构还使用Q-UGV来寻找失踪人员或嫌疑人(Holt,2020)。这些机器人在灾难反应方案中也有潜力,可以使用它们来定位幸存者并评估损害(Kusaka,Miyawaki和Nakamura,2020年)。Q-ugv的其他应用包括指导视觉障碍的人(育儿,2023年),监视(Hougen等,2000)和伴侣(Banks等,2008; de Visser等,2022)。本文重点介绍了Ghost Robotics Vision 60 Q-UGV(图1)。Vision 60是中型的高耐用,敏捷且耐用的全天候无人机无人机,旨在在各种非结构化的城市和自然环境中用于防御,国土和企业应用。可以携带各种有效载荷,包括电光传感器,机器人臂以及致命和非致命武器。Vision 60由1,250 WH锂离子电池提供动力,宣传范围为10公里,尽管真实范围和运营时间高度依赖于任务配置文件(例如有效负载重量,配件的功率要求,移动速度)和环境因素。作为组织,包括特种作战部队,执法和公共安全,开始使用这些机器人,必须了解任务概况和环境影响范围和操作时间,因为这可能会影响机器人所需的机器人数量,也可以影响机器人对特定任务的实用性。
航空航天和国防 (A&D) 行业需要遵守严格的法规,这推动了从基于文档的系统工程向基于模型的工程的转变。然而,基于模型的系统工程 (MBSE) 的应用尚未在整个行业中制度化。MBSE 的数字范式加上更好的方法标准化、模型/数据交换和知识产权可以加速产品开发周期。它可以通过整理多个数字信息线程并连接不同的模型来帮助各种利益相关者查看概念。这种跨学科的连接和协作将确保最终产品的更高完整性。但是,除了财务挑战之外,向数字 MBSE 过渡还带来了几个挑战。它主要取决于数字基础设施的成熟度、公司是否准备好将旧模型和数据迁移到最新的基础设施。本白皮书提出了一个框架,帮助 A&D 公司从基于纸张的需求管理转向基于 MBSE 的数字需求管理。它还列出了在大型航空航天和国防项目中实施 MBSE 的潜在收益。