基于主模型的協(xié)同設(shè)計(jì)軟件架構(gòu)技術(shù)研究

肖 進(jìn)，孫樹森，杜可君

(北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京 100076)

基于主模型的協(xié)同設(shè)計(jì)軟件架構(gòu)技術(shù)研究

肖 進(jìn)，孫樹森，杜可君

(北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京 100076)

運(yùn)載火箭總體方案論證過(guò)程中，由于涉及專業(yè)多、專業(yè)間迭代交互頻繁、設(shè)計(jì)方案多變等特點(diǎn)，容易造成多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)時(shí)版本與技術(shù)狀態(tài)的不統(tǒng)一，需要研究針對(duì)運(yùn)載火箭產(chǎn)品的通用建模方法，并開發(fā)相應(yīng)的軟件系統(tǒng)；基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)源的協(xié)同設(shè)計(jì)理念，結(jié)合運(yùn)載火箭總體設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)模型特點(diǎn)，通過(guò)定義基礎(chǔ)信息模型、概念模型、參數(shù)模型、外部定義模型4種數(shù)據(jù)模型，提出了針對(duì)運(yùn)載火箭產(chǎn)品的通用主模型構(gòu)建方法；將此通用建模方法軟件化，搭建了基于主模型的協(xié)同設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)整體架構(gòu)；此架構(gòu)包含主模型管理系統(tǒng)、主模型建模工具及應(yīng)用客戶端三部分，實(shí)現(xiàn)了多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程中數(shù)據(jù)與版本的統(tǒng)一管理、技術(shù)狀態(tài)一致性分析、譜系追蹤、數(shù)據(jù)展示與應(yīng)用等功能；該主模型建模工具與客戶端軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，為運(yùn)載火箭的總體協(xié)同設(shè)計(jì)提供了工具支撐。

協(xié)同設(shè)計(jì)；軟件；主模型

0 引言

隨著國(guó)際航天發(fā)射領(lǐng)域的商業(yè)化競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷提升，新型號(hào)、新任務(wù)的層出不窮，在縮短研制周期、節(jié)約成本方面提出較高要求。雖然各類設(shè)計(jì)工具、軟件、系統(tǒng)在總體設(shè)計(jì)過(guò)程中被大量應(yīng)用，對(duì)提高總體設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)質(zhì)量發(fā)揮了積極作用。但由于設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜，需要使用的軟件種類和數(shù)量繁多，在現(xiàn)有設(shè)計(jì)體系中軟件間數(shù)據(jù)傳遞不暢、數(shù)據(jù)不具唯一性、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)共享性差、缺乏過(guò)程數(shù)據(jù)的管理與追溯等問(wèn)題也越來(lái)越突出。需要研究基于主模型的協(xié)同設(shè)計(jì)模式，并構(gòu)建相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。

國(guó)外相關(guān)企業(yè)已開展了統(tǒng)一模型技術(shù)研究并建立了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。GE公司結(jié)合知識(shí)工程，提出一種“自頂向下”的系統(tǒng)建模方法,在UG環(huán)境中建立了渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的“智能主模型”[1]；NASA在多學(xué)科先進(jìn)設(shè)計(jì)環(huán)境中，基于參數(shù)化CAD接口CAPRI，建立了下一代運(yùn)載器的參數(shù)化幾何模型[2]；洛馬公司與技術(shù)軟件(Technosoft)公司合作,在基于Parasolid內(nèi)核的建模環(huán)境AML中,構(gòu)建了交互式導(dǎo)彈設(shè)計(jì)模型[3]。國(guó)內(nèi)起步較晚，目前主要停留在理論與學(xué)術(shù)研究層面。龔春林等人提出了一種融合各學(xué)科模型的主模型建模技術(shù)。采用結(jié)構(gòu)—行為—功能三組元描述了多學(xué)科設(shè)計(jì)的概念模型,并指出MDO建模所要解決的耦合問(wèn)題[4]；孫翠蓮等人建立了主模型CAD/CAE集成框架，并在該框架下進(jìn)行了高速卷繞頭錠軸結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)[5]；周高明等人建立了導(dǎo)彈總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主模型和導(dǎo)彈參數(shù)化模型庫(kù)，創(chuàng)建了導(dǎo)彈總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程向?qū)?，能引?dǎo)用戶按步驟完成導(dǎo)彈總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[6]。

為了改變傳統(tǒng)的“基于文檔”的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)模式，達(dá)到規(guī)范專業(yè)間數(shù)據(jù)接口、實(shí)現(xiàn)協(xié)同過(guò)程技術(shù)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、全過(guò)程數(shù)據(jù)的可追溯、從而達(dá)到提高協(xié)同設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量的目的，本文參考LVL的“基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)源”的協(xié)同設(shè)計(jì)理念，結(jié)合運(yùn)載火箭型號(hào)總體設(shè)計(jì)特點(diǎn)，提出了基于主模型的協(xié)同設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)架構(gòu)，在有限范圍實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一有效的模型和數(shù)據(jù)訪問(wèn)通道，支持統(tǒng)一的數(shù)據(jù)來(lái)源、各專業(yè)工具間數(shù)據(jù)共享和各設(shè)計(jì)活動(dòng)之間的松耦合集成。

1 主模型框架設(shè)計(jì)

所謂主模型是對(duì)各專業(yè)參數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的提煉，形成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是總體、彈道、氣動(dòng)、姿控、結(jié)構(gòu)等多專業(yè)的設(shè)計(jì)信息的融合，可保證協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程中的信息一致性、實(shí)現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)的高度自動(dòng)化與智能化，提升協(xié)同設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。

主模型構(gòu)建了一個(gè)以參數(shù)化模型為基礎(chǔ)、具有自動(dòng)化處理數(shù)據(jù)功能、數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)的“統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心”，各專業(yè)設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)均通過(guò)該“統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心”進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并支持設(shè)計(jì)迭代工作的開展。

基于主模型的總體協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)用邏輯如圖1所示。

圖1 基于主模型的總體協(xié)同設(shè)計(jì)邏輯框架

該總體邏輯主要體現(xiàn)以下幾點(diǎn)：

1)以主模型為核心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的協(xié)同設(shè)計(jì)模式；

2)以各專業(yè)數(shù)據(jù)包為基本單元，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)譜系關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)版本追溯；

3)工程師可便捷地進(jìn)行個(gè)人相關(guān)信息處理、數(shù)據(jù)提取和更新；

4)通過(guò)適配器實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)工具的耦合集成；

5)基于完整的設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)包括數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)分析、譜系追蹤、綜合數(shù)據(jù)看板等在內(nèi)的數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用模式。

基于以上總體邏輯，主模型協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體框架如圖2所示。

圖2 主模型建模與管理總體框架

系統(tǒng)主要包括6個(gè)方面：

1)主模型建模工具。

創(chuàng)建主模型結(jié)構(gòu)目錄，實(shí)現(xiàn)通用主模型創(chuàng)建、檢查、管理、圖形化展示等。

2)主模型策劃。

為各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，主要內(nèi)容包括：結(jié)合設(shè)計(jì)型號(hào)裁剪(修改、刪除、添加)及實(shí)例化主模型，建設(shè)協(xié)同設(shè)計(jì)任務(wù)并組建協(xié)同設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。

3)基于主模型的總體協(xié)同設(shè)計(jì)。

實(shí)現(xiàn)各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括：協(xié)同設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理、技術(shù)狀態(tài)管理與數(shù)據(jù)集成接口。

4)集成應(yīng)用客戶端。

協(xié)同設(shè)計(jì)客戶端為統(tǒng)一用戶接口，主要包括：實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息獲取、提交、查閱等功能；實(shí)現(xiàn)上下游譜系傳遞消息通知功能；實(shí)現(xiàn)適配器等設(shè)計(jì)資源關(guān)聯(lián)集成功能。

5)數(shù)據(jù)展示與應(yīng)用。

基于設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)總體設(shè)計(jì)過(guò)程監(jiān)控，主要包括：數(shù)據(jù)檢索與瀏覽、數(shù)據(jù)檢察、數(shù)據(jù)譜系追蹤視圖、數(shù)據(jù)對(duì)比分析等。

6)系統(tǒng)管理。

系統(tǒng)管理人員參與進(jìn)行系統(tǒng)管理，包括數(shù)據(jù)管理、用戶管理、權(quán)限管理等。

2 運(yùn)載火箭主模型建模方法

針對(duì)運(yùn)載火箭總體設(shè)計(jì)特點(diǎn)，主模型可由基礎(chǔ)信息、概念模型、參數(shù)模型、外部定義模型4個(gè)方面組成。

2.1 基礎(chǔ)信息

基礎(chǔ)信息是對(duì)模型描述的對(duì)象進(jìn)行必要說(shuō)明的信息?；A(chǔ)信息中包括的內(nèi)容有型號(hào)的名稱、代號(hào)、技術(shù)狀態(tài)的說(shuō)明、專業(yè)列表、參數(shù)數(shù)據(jù)字典的定義等。

2.2 概念模型

概念模型是代替自然語(yǔ)言文檔等不規(guī)范的形式，描述運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)概念的形式化模型。概念模型的組成見(jiàn)圖3。

圖3 概念模型的組成

主模型中至少包括表達(dá)運(yùn)載火箭模塊組成的結(jié)構(gòu)概念模型和表達(dá)飛行過(guò)程的使命概念模型。各專業(yè)可以擴(kuò)充本專業(yè)的概念模型，比如動(dòng)力專業(yè)可以定義動(dòng)力系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的概念模型。

概念模型的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下。

表達(dá)方式：所有的概念模型是能用UML類圖表達(dá)的對(duì)象模型。

必備要素：結(jié)構(gòu)概念模型和使命概念模型具備模塊、構(gòu)型、使命這3種模型對(duì)象，它們?yōu)槎鄻?gòu)型、多使命的主模型組織結(jié)構(gòu)提供頂層架構(gòu)。

支持系列構(gòu)型定義：結(jié)構(gòu)概念模型利用模塊、構(gòu)型兩種對(duì)象層次支持在一個(gè)模型中定義采用通用模塊的多個(gè)系列構(gòu)型。

專業(yè)概念模型的擴(kuò)充方式：專業(yè)概念模型建模時(shí)，重用結(jié)構(gòu)概念模型和使命概念模型中已經(jīng)定義的對(duì)象，包括但不限于模塊、構(gòu)型、使命等，不能定義含義重復(fù)的對(duì)象，以消除數(shù)據(jù)冗余。

2.3 參數(shù)模型

參數(shù)模型用于描述“參數(shù)專業(yè)”產(chǎn)生的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)以0維、1維參數(shù)為主。參數(shù)化的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與概念模型統(tǒng)一描述運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)方案，二者關(guān)系密切。從建模角度，將參數(shù)模型獨(dú)立建模的主要考慮是為了滿足較大數(shù)據(jù)量，多維度的參數(shù)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)交換格式以及統(tǒng)一檢索、對(duì)比方法的問(wèn)題。

參數(shù)模型設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下。

維度：維度的定義為：0維參數(shù)的值是一個(gè)數(shù)值，1維參數(shù)的值是1維數(shù)組，2維參數(shù)的值是二維數(shù)組，以此類推。1維參數(shù)的典型例子是隨時(shí)間變化的時(shí)變參數(shù)，如彈道數(shù)據(jù)中的位置、速度等。2維參數(shù)的典型例子是隨攻角、馬赫數(shù)變化的氣動(dòng)參數(shù)，如升力系數(shù)等。參數(shù)模型的設(shè)計(jì)應(yīng)至少允許實(shí)現(xiàn)3維參數(shù)。

參數(shù)組：在模型的組織形式方面，將緊密關(guān)聯(lián)，總是一同產(chǎn)生、使用的參數(shù)組織成參數(shù)組。參數(shù)組中的各參數(shù)共享統(tǒng)一的維度定義。如彈道參數(shù)組中的各參數(shù)共享一致的時(shí)間維度。

參數(shù)字典：除定義參數(shù)模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)外，還需要給出實(shí)際使用的參數(shù)組的實(shí)例，規(guī)定參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)名稱和定義，起到參數(shù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的作用。這種標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)組實(shí)例稱為參數(shù)字典。

表1 參數(shù)組定義(參數(shù)字典)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

表2 參數(shù)組實(shí)例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2.4 概念模型與參數(shù)模型的關(guān)聯(lián)

概念模型與參數(shù)模型的關(guān)聯(lián)，即概念模型中的設(shè)計(jì)對(duì)象與參數(shù)組之間的一對(duì)多關(guān)聯(lián)，一個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)象可以關(guān)聯(lián)多個(gè)參數(shù)組，一個(gè)參數(shù)組只能關(guān)聯(lián)一個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)象。

概念模型都是對(duì)象模型。設(shè)計(jì)對(duì)象即概念模型中定義的類的對(duì)象。

表3 參數(shù)模型與概念模型關(guān)聯(lián)示例

在參數(shù)模型的具體實(shí)現(xiàn)中，應(yīng)要求為每個(gè)參數(shù)組實(shí)例指定其所屬的概念模型對(duì)象。

2.5 外部定義模型及其與概念模型的關(guān)聯(lián)

主模型對(duì)外部定義模型的文件格式不作限制，只考慮如何將外部定義模型中的實(shí)體與主模型中的概念模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)。外部定義模型中實(shí)體與概念模型的關(guān)聯(lián)方式與參數(shù)模型中參數(shù)組與概念模型的關(guān)聯(lián)方式類似，是設(shè)計(jì)對(duì)象與外部模型實(shí)體的一對(duì)多關(guān)聯(lián)。目前設(shè)想實(shí)現(xiàn)這種關(guān)聯(lián)有兩種方式，如圖4所示。

圖4 概念模型與外部定義模型的兩種關(guān)聯(lián)方式

3 協(xié)同設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 主模型建模工具實(shí)現(xiàn)

主模型建模工具主要完成典型運(yùn)載火箭主模型的結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)譜系關(guān)系建立，相關(guān)建模結(jié)果將作為后續(xù)協(xié)同設(shè)計(jì)實(shí)例初始化使用。建模工具的核心是對(duì)運(yùn)載火箭通用主模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義及邏輯關(guān)系描述。

主模型建模工具表現(xiàn)為單機(jī)版工具，輸出結(jié)果為XML形式的主模型組織結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以被主模型管理系統(tǒng)讀取。主要包括以下幾方面內(nèi)容：

在綠色思維下，可以反映出設(shè)計(jì)師的很多設(shè)計(jì)要點(diǎn)，在綠色理念下，以“綠色”作為設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，在這個(gè)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)師們進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，將自己的新奇創(chuàng)意與簡(jiǎn)潔構(gòu)想表現(xiàn)出來(lái)。一個(gè)好的綠色設(shè)計(jì)，除了之前提到的設(shè)計(jì)點(diǎn)，還要注重人性化設(shè)計(jì)，即注重產(chǎn)品能更好的滿足個(gè)人的需要，包括功能更加完善，使用起來(lái)更加安全、舒適，外觀更加美觀等。

3.1.1 運(yùn)載火箭構(gòu)型建模向?qū)?/p>

運(yùn)載火箭構(gòu)型建模向?qū)У闹饕康氖歉鶕?jù)用戶輸入的運(yùn)載火箭構(gòu)型參數(shù)，自動(dòng)生成表達(dá)一系列運(yùn)載火箭構(gòu)型的主模型目錄結(jié)構(gòu)。該向?qū)нm用于芯級(jí)任意級(jí)數(shù)，最多帶兩種助推器的運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)概念。

運(yùn)載火箭構(gòu)型建模向?qū)У幕具壿嬋鐖D5所示。

圖5 運(yùn)載火箭構(gòu)型建模向?qū)Щ具壿?/p>

運(yùn)載火箭構(gòu)型建模向?qū)У妮斎胼敵鋈缦拢?/p>

1)輸入：運(yùn)載火箭構(gòu)型選擇及構(gòu)型設(shè)計(jì)參數(shù)；

2)輸出：主模型數(shù)據(jù)包(不含)以上主目錄結(jié)構(gòu)；

3)構(gòu)型指定的輸入內(nèi)容包括：

b)芯級(jí)各級(jí)之間有無(wú)級(jí)間段，級(jí)間段是否二次分離；

c)助推器種類數(shù)量和每種個(gè)數(shù)；

d)助推器是否分離，是否同時(shí)分離；

e)有無(wú)整流罩/頭罩，整流罩/頭罩分離后的片數(shù)；

f)整流罩/頭罩在哪一級(jí)工作時(shí)分離；

g)有無(wú)末修艙/分導(dǎo)艙/上面級(jí)；

h)載荷是否為分導(dǎo)彈頭，如是，給出彈頭數(shù)量。

本向?qū)Ц鶕?jù)上述輸入，自動(dòng)生成運(yùn)載火箭主模型中的模塊和模塊組合子目錄，模塊組合包括飛行全過(guò)程所有階段的主體和主要?dú)埡　?/p>

數(shù)據(jù)包目錄結(jié)構(gòu)樹構(gòu)建基本界面如圖6所示。

圖6 目錄結(jié)構(gòu)樹構(gòu)建基本界面

3.1.2 專業(yè)數(shù)據(jù)包填充向?qū)?/p>

通過(guò)專業(yè)數(shù)據(jù)包與所屬對(duì)象的映射關(guān)系，自動(dòng)生成空白的專業(yè)數(shù)據(jù)包，實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭方案論證階段專業(yè)數(shù)據(jù)包的填充功能。

輸入：1)運(yùn)載火箭主模型目錄結(jié)構(gòu)；2)專業(yè)數(shù)據(jù)包所屬對(duì)象映射規(guī)則；

輸出：包含空白專業(yè)數(shù)據(jù)包的主模型結(jié)構(gòu)。

根據(jù)專業(yè)數(shù)據(jù)包映射規(guī)則，自動(dòng)生成包含專業(yè)映射的專業(yè)數(shù)據(jù)包，同時(shí)支持自由編輯數(shù)據(jù)包條目。

典型專業(yè)數(shù)據(jù)包及其所屬對(duì)象如表4所示。

在選定參與的專業(yè)范圍以后，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)以上規(guī)則將各數(shù)據(jù)包構(gòu)建在所在的對(duì)象下。

表4 專業(yè)數(shù)據(jù)包所屬對(duì)象映射關(guān)系

數(shù)據(jù)包構(gòu)建的基本界面如圖7所示。

圖7 數(shù)據(jù)包構(gòu)建示意界面

3.2 主模型客戶端實(shí)現(xiàn)

主模型客戶端的用戶是設(shè)計(jì)工程師，其在多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)具備如下特征：

1)減少對(duì)現(xiàn)有工作方式的沖擊，達(dá)到“日用而不自知”效果；

2)盡量少的處理工作量，將大量數(shù)據(jù)和邏輯處理工作放到后臺(tái)。

主模型客戶端的主要功能有：通知與消息、數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)展示與應(yīng)用。

3.2.1 通知與消息

協(xié)同設(shè)計(jì)消息提示來(lái)自于主模型驅(qū)動(dòng)。在客戶端用戶可接收相關(guān)信息所發(fā)送的通知及消息，并可以通過(guò)簡(jiǎn)單方式進(jìn)行回復(fù)反饋。具體的通知及消息來(lái)源包括但不限于：

1)協(xié)同數(shù)據(jù)管理員對(duì)協(xié)同數(shù)據(jù)區(qū)的處理(啟動(dòng)、撤銷、關(guān)閉等)；

2)上游數(shù)據(jù)包更新通知；

3)用戶訂閱的數(shù)據(jù)包更新消息；

用戶收到的通知及消息可鏈接到數(shù)據(jù)包信息。通知與消息的關(guān)閉在用戶做出適當(dāng)響應(yīng)的情況下關(guān)閉，如鼠標(biāo)點(diǎn)擊或更新自身數(shù)據(jù)版本后。

3.2.2 數(shù)據(jù)提取與應(yīng)用

數(shù)據(jù)提取基于可自定義配置的數(shù)據(jù)提取模板實(shí)現(xiàn)。其中，數(shù)據(jù)提取模板具有如下特點(diǎn)：

1)數(shù)據(jù)提取模板采用文件模板解析模式或解析程序模式；

2)模板與專業(yè)相關(guān)；

3)部分導(dǎo)出結(jié)果可直接應(yīng)用于專業(yè)工具的計(jì)算。

數(shù)據(jù)提取與應(yīng)用具有如下特點(diǎn)：1)自動(dòng)提取。

依照模板自動(dòng)從統(tǒng)一數(shù)據(jù)看板中提取設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)；

2)缺省模板。

專業(yè)人員使用數(shù)據(jù)提取功能時(shí)，可配置缺省模板，每次提取時(shí)無(wú)需額外操作；

3)模板選擇。

可依照不同的設(shè)計(jì)需求，選擇不同的數(shù)據(jù)提取模板進(jìn)行數(shù)據(jù)提取；

模板設(shè)計(jì)：

可自定義配置數(shù)據(jù)提取模板，滿足不同設(shè)計(jì)人員的數(shù)據(jù)提取需求。

3.2.3 數(shù)據(jù)展示與應(yīng)用

數(shù)據(jù)的展示與應(yīng)用是通過(guò)統(tǒng)一數(shù)據(jù)看板來(lái)實(shí)現(xiàn)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)看板的核心內(nèi)容是以主模型為基礎(chǔ)形成的方案快照，用于集中展示方案技術(shù)狀態(tài)。

方案快照是指主模型各數(shù)據(jù)包某版本下的集合，該集合描述了所對(duì)應(yīng)主模型的技術(shù)狀態(tài)。如果集合中所有數(shù)據(jù)包版本的譜系關(guān)系均完整，則構(gòu)成一個(gè)方案快照。方案快照的獲取方式基于數(shù)據(jù)包、數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)表單和數(shù)據(jù)包譜系關(guān)系，可自動(dòng)抽取，如圖8所示。

圖8 方案快照抽取邏輯

4 結(jié)論

本文基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)源的協(xié)同設(shè)計(jì)理念，結(jié)合運(yùn)載火箭型號(hào)總體設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)模型特點(diǎn)，提出了基于主模型的協(xié)同設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)整體架構(gòu)，系統(tǒng)包括主模型建模工具與主模型應(yīng)用客戶端兩部分，具有運(yùn)載火箭構(gòu)型建模向?qū)?、?shù)據(jù)包填充向?qū)?、消息與通知、數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)展示等主要功能，并給出了各功能模塊示意圖，可為運(yùn)載火箭的總體協(xié)同設(shè)計(jì)提供工具支撐。

[1] Peter, Raymond M, Kolonay, Rohinton K, Irani, et al. A Federated Integrated Intelligent Product Environment[R]. AIAA-2000-4902, NewYork, NY, USA: AIAA, 2000.

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Research on Software Architecture of Collaborative Design Based on Master Model

Xiao Jin, Sun Shusen, Du Kejun

(Beijing Institute of Aerospace Systems Engineering, Beijing 100076,China)

In process of launch vehicle overall project conceptual design, due to the characteristics such as multidisciplinary collaboration, frequent iteration and cross disciplinary interaction, and changeable design, the inconsistency between version and technical states among always happen. A general modeling method for launch vehicle is necessary and corresponding software system is desired. Based on the concept of uniform data source collaborative design, combined with the characteristic of launch vehicle system design and data model, through the definition of four kinds of model which included base information model, concept model, parameter model and external definition model, a modeling method of launch vehicle general master model construction is proposed. Further, by developing software to implement the modeling method, a general collaborative software system architecture based on master model is constructed, which included master model management system, master model modeling tool and the application client. It could achieve the version management, the technology consistency analysis, the data lineage tracing and data showing and application, etc. The implementation of modeling tool for master model and the client software system provides tool support for launch vehicle system design.

collaborative design; software; master model

2016-12-24；

2017-02-06。

肖 進(jìn)(1983-)，男，湖南常德人，博士，主要從事運(yùn)載火箭數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方向的研究。

1671-4598(2017)07-0146-04

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.07.037

TP3

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