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基于 MBSE 的需求验证框架，用于支持 MDAO 流程
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。
启用MDAO的MDAO方法用于复杂系统的概念开发
在航空航天工程的动态领域中，各种设计和分析方法的整合对于应对不断增长的产品复杂性至关重要。基于模型的系统工程（MBSE）和多学科设计分析和优化（MDAO）旨在增强和加速生产过程。MBSE旨在全面描述感兴趣的系统及其能力系统，强调包括建筑，功能和行为方面在内的各种观点，而MDAO则有助于使用数学工具评估，探索和优化预先选择的设计解决方案。采用早期工程分析进行系统设计探索的要求增加了对MBSE和MDAO联合应用的需求。这两种方法的这种集成都促进了更有效，更明智的决策过程，从而提高了系统开发从构想到实施的总体有效性。本文通过提出用于CPulse Medical Drone的概念设计的用例来满足这种需求。它使用一种新颖的MBSE驱动方法来设计和实施MDAO流程，其中考虑了机翼设计优化问题。MDAO过程定义通过启用过程模型连接到MBSE产品模型，从而允许从MBSE模型自动提取MDAO问题规范。这种方法增强了MDAO系统的敏捷性和可重复性，以实现快速的适应和重新构造，以通过不同的设计迭代来满足不断变化的要求和约束。产品需求和模型参数在产品和启用过程模型之间共享，以确保整个产品开发的数字连续性，从系统工程分析和需求定义到评估和优化。为了证明这一点，引入了需求的变化，以表明设计决策的可追溯性以进行要求的更新。本文介绍的用例可扩展到其他工程项目，以统一MBSE和MDAO。
优化
我们不仅从技术的性能，而且还从Cislunar域独有的操作约束来优化分布式传感器优化问题方面显示了进度。代表这两个因素的模型已组装到软件包中，以实现基于模型的系统工程（MBSE）分析问题。为了在潜在模型的库中进行优化研究，我们进一步开发了可快速可配置的多学科分析和优化（MDAO）建模框架。MDAO框架使用面向对象的编程技术来标准化模型接口，并允许将它们集成到NASA的OpenMDAO软件包中扩展的统一优化环境中。在优化阶段，该MDAO系统利用遗传算法就所需的操作绩效指标提供了技术和设计的最佳选择。最终结果是一个模块化软件包，可用于在当前和未来的Cislunar技术和设计范围内执行优化。
风能系统多学科设计分析和优化路线图
摘要。本文描述了一项研究议程，以进一步鼓励将多学科设计分析和优化 (MDAO) 方法应用于风能系统。作为与国际能源署 (IEA) 风能系统工程任务 37 密切合作的一组研究人员：综合研究、设计和开发，我们已经确定了用户构建 MDAO 框架将遇到的挑战。该路线图包括 17 个研究问题和活动，这些研究问题和活动被认定属于三个研究方向：模型保真度、系统范围和工作流架构。可以预见，所有这些问题的合理答案将使 MDAO 更容易应用于风能领域。除了议程之外，这项工作还促进了系统工程在设计、分析和优化风力涡轮机和风力发电场中的应用，以补充现有的分区研究和设计范例。
以安全为中心的飞机系统概念设计系统架构框架
摘要：为了减少航空对环境的影响，飞机制造商开发了新型飞机配置并研究了先进的系统技术。这些新技术非常复杂，其特点是采用电力或混合电力推进系统。确保这些复杂架构的安全对于新飞机概念的认证和投入使用至关重要。系统架构中的新兴技术（例如使用基于模型的系统工程 (MBSE)）有助于处理这种复杂性。但是，MBSE 技术目前尚未与使用自动化多学科设计分析和优化 (MDAO) 技术的总体飞机概念设计集成。当前的 MDAO 框架未包含系统安全评估的各个方面。业界对基于模型的安全评估 (MBSA) 越来越感兴趣，以改进安全评估过程并让安全工程师详细了解系统组件的故障特征。本文提出了一个全面的框架来介绍概念设计和 MDAO 中安全评估的各个方面，同时还考虑了系统架构和安全评估过程的下游兼容性。所提出的方法包括 SAE ARP4761 安全评估流程的特定元素，并使其适应概念设计中的系统架构流程。所提出的框架还引入了一种新颖的安全基础
2022 年 12 月 12 日 海军 - 1 N23A-T001 数字工程
OUSD (R&E) 关键技术领域：通用作战要求 (GWR) 目标：开发一种创新工具，该工具可以从计算机辅助设计 (CAD) 几何图形中自主生成通用网格，并具有自适应全局和局部细化功能，用于耦合气动热结构分析和优化，从而实现基于虚拟现实 (VR) 的实时交互式设计。描述：多学科设计、分析和优化 (MDAO) 可以加速飞机开发的数字工程。高超音速飞机 MDAO 的核心组成部分是涉及高速空气动力学、结构动力学和热力学之间相互作用的多物理模拟。航空结构热模拟可以大幅减少地面和飞行中的测试，因为功能更强大的高性能计算 (HPC) 硬件可以提供更高的几何和物理复杂性分辨率 — — 例如，如果 1980 年代飞机的 10 厘米精度是标准，那么 1 毫米的几何精度和 1 微米的边界层分辨率现在已很常见。然而，这些不断增加的几何精度要求和物理复杂性对网格生成提出了巨大挑战 [参考文献 1–2]。根据 NASA CFD Vision 2030 [参考文献 3]，网格生成和自适应性仍然是计算流体动力学 (CFD) 工作流程中的重要瓶颈。一方面，自主和几何感知的网格生成技术仍然缺乏。生成