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方案:基于DODAF/UAF 的体系架构设计与验证

方案:基于DODAF/UAF 的体系架构设计与验证

1.咨询简介

复杂的 任务需要联合多个装备系统构建一个体系架构,基于任务场景设计不同装备的协作关系和功能服务。本咨询可以帮助体系架构师和系统架构师基于DODAF和UAF参考架构和相关的方法论,使用有效的建模和仿真工具,建立体系架构设计和仿真验证的方法指南、模型框架和架构范例。

2.咨询目标

  • 构建复杂装备体系架构模型
  • 标定复杂装备系统的参数
  • 复杂装备系统系统的功能原型
  • 基于模型仿真复杂装备系统的作战效能

3.咨询计划:

阶段 咨询相关工作 交付物
构建复杂装备体系架构模型 复杂装备系统需求分析
参考 DODAF 和 UAF 架构框架
设计复杂装备体系的架构,包括:
•  功能架构
•  逻辑架构
•  物理架构
•  通信架构
建模复杂装备系统的体系架构模型,包括:
•  能力模型
•  作战任务模型
•  服务模型
•  资源模型
•  人力模型
•  数据模型
生成《复杂装备体系架构文档》
复杂装备需求分析文档
复杂装备系统架构模型
复杂装备系统架构文档
基于模型仿真复杂装备系统的作战效能 确定复杂装备作战任务场景
基于模型标定效能参数
开发效能计算逻辑
基于模型执行复杂装备作战场景
作战效能指标采集与计算
输出作战效能报告
复杂装备作战效能指标
复杂装备作战效能计算模型
复杂装备作战效能仿真记录
复杂装备作战效能报告
基于模型的子系统开发任务分解 基于模型分解各个子系统需求
•  子系统需求分配
•  子系统需求分析
•  子系统需求定义
子系统设计:
•  功能设计
•  软件设计
•  硬件设计
子系统开发任务定义
子系统需求模型
子系统设计模型
子系统需求文档
子系统设计文档

4.咨询方法与工具说明:

有效的体系架构设计离不开强大的建模和仿真工具,如下是推荐的工具列表:

工具 用途
1. 体系架构设计指南工具 iSpace(国产自研) 建立体系架构设计指南,包括:
•  工作角色
•  工作流程
•  交付物(模型和文档)
对模型进行跟踪和管理
2. 体系架构设计建模工具iSpace(国产自研)/EA •  基于 DODAF/UAF 进行体系架构设计
•  作战场景体系架构仿真
•  基于 Sys ML 进行系统架构设计
•  系统功能效能仿真
子系统需求分解模型
3. 基于模型的系统仿真工具Simulator 定义作战任务效能指标
定义作战任务效能计算逻辑
执行作战效能仿真
记录作战效能仿真结果,输出仿真报告。

下面分别介绍一下各个工具的用途和相关示例。

4.1 DoDAF/UAF 体系架构设计过程指南:

复杂体系架构设计本身就是一个复杂的系统工程,所以有必要对体系架构设计过程建模然后管理起来。 MBSE 平台 iSpace 支持对体系架构工程的工作流程、角色职责和工件跟踪关系建模。

如下是使用 MBSE 平台 iSpace 构建的 UAF 工作流程和工件跟踪视图:

图 . UAF 工作流程和工件跟踪

如下是使用 iSpace 建模的基于 DODAF 的工作流程界面截图:

图 . 基于 DODAF 的架构设计过程

复杂体系架构设计中会有很多模型,这些可以使用 MBSE 平台 iSpace 建立各种模型工件的跟踪视图,如下是 DODAF 工件跟踪视图:

图 .DODAF 工件跟踪视图

4.2 基于 DODAF/UAF 建立的体系架构模型

体系架构建模可以根据所采用的参考架构采用不同的建模语言:

  • 采用 UPDM 建模 DODAF 体系架构模型。
  • 采用 UAFML 建模 UAF 体系架构模型。
  • 采用 Sys ML 建模系统架构模型。
  • 采用 UML 建模软件架构模型。

而建模工具 iSpace 或者 EA 支持 UPDM 、 UAFML 、 Sys ML 和 UML ,建模者还可以根据自己的需要扩展建模语言。如下是使用 iSpace 建立的 DODAF 架构的高层作战概念模型 OV1 :

OV-1 :高层作战概念图

如下是使用建模工具 iSpace 建立的 DODAF 架构的 OV-5a 作战活动图:

OV-5a :作战活动图

如下是使用建模工具 iSpace 建立的 DODAF 架构的 SvcV-1: 服务分类模型:

SvcV-1: 服务分类模型

4.3 基于模型的作战任务或系统效能仿真

在建立了体系架构模型后,为了验证作战任务的资源可行性,可以基于体系架构模型进行作战任务仿真。

在建立了系统架构模型后,为了验证系统的功能和性能,可以基于系统架构模型进行系统效能仿真。

而仿真工具 Simulator 支持体系架构模型仿真和系统架构模型仿真。

如下是 使用 Simulator 对基于 DODAF 架构的作战任务进行仿真的界面截图:

可以验证为了完成作战任务场景各个装备之间的通信关系、各个子系统内部的功能逻辑的执行以及性能是否达标。

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