一种用于船舶设计的模型数据管理系统的制作方法

1.本技术涉及船舶设计模式领域，尤其涉及一种用于船舶设计的模型数据管理系统。


背景技术：

2.在当前的船舶设计模式中，存在着需求、功能、性能等多种模型，在设计的不同阶段产生不同的作用，各种模型接口种类多、难以统一，数据体系庞杂、难以贯通，无法实现跨系统跨阶段的模型修正与数据验证。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本技术提供了一种用于船舶设计的模型数据管理系统。
4.第一方面，本技术提供了一种用于船舶设计的模型数据管理系统，包括：需求模型集成模块、功能模型集成模块、性能模型集成模块和数据集成模块，其中，所述需求模型集成模块、所述功能模型集成模块和所述性能模型集成模块分别与所述数据集成模块连接。
5.优选地，所述需求模型集成模块包括：需求分配单元，所述需求分配单元与所述数据集成模块连接。
6.优选地，所述需求模型集成模块包括：需求确认单元，所述需求确认单元与所述数据集成模块连接。
7.优选地，所述需求模型集成模块包括：需求追溯单元，所述需求追溯单元与所述数据集成模块连接。
8.优选地，所述需求模型集成模块包括：需求变更单元，所述需求变更单元与所述数据集成模块连接。
9.优选地，所述功能模型集成模块包括：用例图存储单元和活动图存储单元，其中，所述用例图存储单元和所述活动图存储单元分别与所述数据集成模块连接。
10.优选地，所述功能模型集成模块包括：状态机图存储单元和顺序图存储单元，其中，所述状态机图存储单元和所述顺序图存储单元分别与所述数据集成模块连接。
11.优选地，所述功能模型集成模块包括：内部块图存储单元，其中，所述内部块图存储单元与所述数据集成模块连接。
12.优选地，所述功能模型集成模块包括：块定义图存储单元，其中，所述块定义图存储单元分别与所述数据集成模块连接。
13.优选地，所述功能模型集成模块包括：参数图存储单元，其中，所述参数图存储单元分别与所述数据集成模块连接。
14.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
15.本技术提供的一种用于船舶设计的模型数据管理系统采用统一的标准与封装将多维度、多领域、多层级的模型和数据集成在同一系统当中，覆盖需求、功能、性能模型的范
畴，贯通方案设计、技术设计、生产制造、维修保障的全生命周期流程，打破了既往模型数据相互孤立、重复建设、接口繁杂、难以耦合的问题，不仅便于协作单位之间的沟通与协调，提升了船舶设计效率与水平，而且实现了生产保障过程中对相关模型的追溯和修正，从而提升了船舶在全生命周期内的能力水平。
附图说明
16.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本技术实施例提供的一种用于船舶设计的模型数据管理系统的结构示意图；
19.图2为本技术实施例提供的一种用于船舶设计的模型数据管理系统中需求图的示意图；
20.图3为本技术实施例提供的一种用于船舶设计的模型数据管理系统中用例图的示意图；
21.图4为本技术实施例提供的一种用于船舶设计的模型数据管理系统中活动图的示意图；
22.图5为本技术实施例提供的一种用于船舶设计的模型数据管理系统中顺序图的示意图；
23.图6为本技术实施例提供的一种用于船舶设计的模型数据管理系统中状态机图的示意图；
24.图7为本技术实施例提供的一种用于船舶设计的模型数据管理系统中块定义图的示意图；
25.图8为本技术实施例提供的一种用于船舶设计的模型数据管理系统中内部块图的示意图；
26.图9为本技术实施例提供的一种用于船舶设计的模型数据管理系统中参数图的示意图。
具体实施方式
27.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.图1为本技术实施例提供的一种用于船舶设计的模型数据管理系统的结构示意图。
29.本技术提供了一种用于船舶设计的模型数据管理系统，包括：需求模型集成模块10、功能模型集成模块20、性能模型集成模块30和数据集成模块40，其中，所述需求模型集
成模块10、所述功能模型集成模块20和所述性能模型集成模块30分别与所述数据集成模块40连接。
30.在本技术实施例中，所述需求模型集成模块10包括：需求分配单元，所述需求分配单元与所述数据集成模块40连接。
31.具体地，需求模型集成模块10是基于enovia定制开发的需求模型管理系统，其主要功能包括：需求分配、需求确认、需求追溯、需求变更等。需求模型集成模块10用于操作的需求包括：功能需求、性能需求、运行工况及特殊需求、重量需求、尺寸需求、六性设计需求、环境条件需求、电磁兼容性需求、安全设计需求、防腐防漏设计需求、集成优化设计需求、自主可控需求、标准化需求、风险控制需求、人机工程设计需求、信息化需求、软件开发需求、接口需求、布置需求、人员编制需求、试验验证需求、自动化设计需求。
32.在本技术实施例中，所述需求模型集成模块10包括：需求确认单元，所述需求确认单元与所述数据集成模块40连接。
33.具体地，需求分配单元用于实现需求在需求提出方与需求接收方之间的协调过程，也就是指上级需求向下级分解分配的过程。需求确认单元用于实现需求在需求接收方与需求提出方之间的协调过程，也就是指下级需求反馈给上级进行确认或驳回的过程。
34.在本技术实施例中，所述需求模型集成模块10包括：需求追溯单元，所述需求追溯单元与所述数据集成模块40连接。
35.具体地，在需求追溯单元中，需求定义可分为上级需求分解得到的需求和衍生需求。对于分解而来的需求，其来源为上级需求，通过与上级系统或总体专业分配的需求建立追溯链接，实现需求的层级间追溯，对应的需求来源属性将自动识别上层需求编号；对于顶层需求，其来源为标准、用户需要、顶层文件等，将来源文件名手动填写至需求来源属性中，实现顶层需求的可溯源；衍生需求与设计方案相关，其需求来源属性填写“衍生需求”，并关联对应的系统设计方案说明。
36.在本技术实施例中，所述需求模型集成模块10包括：需求变更单元，所述需求变更单元与所述数据集成模块40连接。
37.具体地，需求变更单元的目的是对已确认的需求进行修改和确认，形成新的需求基线。
38.在本技术实施例中，所述功能模型集成模块20包括：用例图存储单元和活动图存储单元，其中，所述用例图存储单元和所述活动图存储单元分别与所述数据集成模块40连接。
39.在本技术实施例中，所述功能模型集成模块20包括：状态机图存储单元和顺序图存储单元，其中，所述状态机图存储单元和所述顺序图存储单元分别与所述数据集成模块40连接。
40.在本技术实施例中，所述功能模型集成模块20包括：内部块图存储单元，其中，所述内部块图存储单元与所述数据集成模块40连接。
41.在本技术实施例中，所述功能模型集成模块20包括：块定义图存储单元，其中，所述块定义图存储单元分别与所述数据集成模块40连接。
42.在本技术实施例中，所述功能模型集成模块20包括：参数图存储单元，其中，所述参数图存储单元分别与所述数据集成模块40连接。
43.具体地，用例图存储单元用于存储如图3所示的用例图，活动图存储单元用于存储如图4所示的活动图，状态机图存储单元用于存储如图5所示的状态机图，顺序图存储单元用于存储如图6所示的顺序图，内部块图存储单元用于存储如图7所示的内部块图，块定义图存储单元用于存储如图7所示的块定义图，参数图存储单元用于存储如图7所示的参数图
44.具体地，在功能模型集成模块20中，功能模型构建以sysml语言为基础，通过用例图、活动图、状态机图、顺序图、内部块图、块定义图、参数图来描述船舶运行的功能逻辑。其中用例图描述系统边界、所有的系统用例和外部参与者；黑盒活动图按用例描述系统主要活动流程，表现从一个活动到另一个活动的控制流，同时描述参与者触发和接收的事件；黑盒顺序图描述系统用例与外部参与者之间的交互和消息传递；黑盒内部块图描述系统用例与外部参与者之间的详细接口关系，用来定义系统的端口与接口；白盒块定义图描述系统的组成；白盒泳道图描述系统分解到下级系统的功能分解和分配过程，同时描述参与者触发和接收的事件；白盒顺序图描述系统的下级系统之间、下级系统与外部参与者的交互和消息传递；白盒内部块图描述系统的下级系统之间、下级系统与外部之间的详细接口关系；参数图用于表示一种或多种约束(特别是等式和不等式)如何与系统的属性绑定的一种特定的内部模块图；状态机图用于制定一种行为，主要关注模块的一系列状态，以及响应事件时，状态之间的可能转换。功能模型集成形式为基于sysml的功能逻辑模型，通过自主开发的mbse平台进行建模。
45.在本技术实施例中，在性能模型集成模块30中，性能模型应当说明所建立模型的预期行为和性能，具体包括输入输出变量的定量关系、操作模式和状态变化等内容，可以通过绘制状态表格用以解释说明相应的状态变化。性能模型集成是不同设备供应商提供的性能仿真模型进行统一标准的集成与管理，性能模型集成主要是对其接口进行约束。
46.在本技术实施例中，性能模型集成模块30的接口要求为：xx分系统模型支持的接口：fmi 2.0接口标准和s-function接口；xx分系统模型目标操作系统：win7及以上32/64位版本。xx分系统模型应创建模型的输入、输出变量和相应参数变量的列表，该列表应与目标用例和功能行为描述中的变量定义相一致。
47.在本技术实施例中，物理类接口主要功能是传递不同形式的能量，其描述应包含以下项目：接口类型(输入/输出)、来源/去向(来源于xx分系统，去向xx分系统)、传递能量类型(机械能/电能
…
)、关联物理量(扭矩/转速/功率/电压
…
)。
48.在本技术实施例中，信息类接口主要功能是接收控制信号，并将相关信息反馈到控制系统，其描述应包含以下项目：变量名、变量类型(输入/输出)、变量属性(控制/显示)、变量单位、变量描述、数据类型(布尔/整型/浮点)。
49.在本技术实施例中，在数据集成模块40中，船舶全生命周期的数据主要分为仿真设计数据与试验运行数据。其中仿真设计数据，主要覆盖设计过程中需求、功能、性能模型虚拟仿真验证所产生的运行数据，展示不同参数设置下仿真结果，其格式统一为.xls/.txt格式；而试验运行数据是对船舶生产使用过程中的运行数据进行统计，其格式统一为.xls/.txt格式，与仿真数据实现对应，修正相关仿真模型。当开展数据验证与模型修正时，采用matlab定制开发的数据处理应用，对两者的绝对误差、相对误差进行统计与可视化展示，并根据仿真模型的情况对修正参数进行计算。
50.本技术提供的一种用于船舶设计的模型数据管理系统采用统一的标准与封装将
多维度、多领域、多层级的模型和数据集成在同一系统当中，覆盖需求、功能、性能模型的范畴，贯通方案设计、技术设计、生产制造、维修保障的全生命周期流程，打破了既往模型数据相互孤立、重复建设、接口繁杂、难以耦合的问题，不仅便于协作单位之间的沟通与协调，提升了船舶设计效率与水平，而且实现了生产保障过程中对相关模型的追溯和修正，从而提升了船舶在全生命周期内的能力水平。
51.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
52.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种用于船舶设计的模型数据管理系统，其特征在于，包括：需求模型集成模块、功能模型集成模块、性能模型集成模块和数据集成模块，其中，所述需求模型集成模块、所述功能模型集成模块和所述性能模型集成模块分别与所述数据集成模块连接。2.根据权利要求1所述的用于船舶设计的模型数据管理系统，其特征在于，所述需求模型集成模块包括：需求分配单元，所述需求分配单元与所述数据集成模块连接。3.根据权利要求1所述的用于船舶设计的模型数据管理系统，其特征在于，所述需求模型集成模块包括：需求确认单元，所述需求确认单元与所述数据集成模块连接。4.根据权利要求1所述的用于船舶设计的模型数据管理系统，其特征在于，所述需求模型集成模块包括：需求追溯单元，所述需求追溯单元与所述数据集成模块连接。5.根据权利要求1所述的用于船舶设计的模型数据管理系统，其特征在于，所述需求模型集成模块包括：需求变更单元，所述需求变更单元与所述数据集成模块连接。6.根据权利要求1所述的用于船舶设计的模型数据管理系统，其特征在于，所述功能模型集成模块包括：用例图存储单元和活动图存储单元，其中，所述用例图存储单元和所述活动图存储单元分别与所述数据集成模块连接。7.根据权利要求1所述的用于船舶设计的模型数据管理系统，其特征在于，所述功能模型集成模块包括：状态机图存储单元和顺序图存储单元，其中，所述状态机图存储单元和所述顺序图存储单元分别与所述数据集成模块连接。8.根据权利要求1所述的用于船舶设计的模型数据管理系统，其特征在于，所述功能模型集成模块包括：内部块图存储单元，其中，所述内部块图存储单元与所述数据集成模块连接。9.根据权利要求1所述的用于船舶设计的模型数据管理系统，其特征在于，所述功能模型集成模块包括：块定义图存储单元，其中，所述块定义图存储单元分别与所述数据集成模块连接。10.根据权利要求1所述的用于船舶设计的模型数据管理系统，其特征在于，所述功能模型集成模块包括：参数图存储单元，其中，所述参数图存储单元分别与所述数据集成模块连接。

技术总结
本申请涉及一种用于船舶设计的模型数据管理系统，包括：需求模型集成模块、功能模型集成模块、性能模型集成模块和数据集成模块，其中，所述需求模型集成模块、所述功能模型集成模块和所述性能模型集成模块分别与所述数据集成模块连接。本申请采用统一的标准与封装将多维度、多领域、多层级的模型和数据集成在同一系统当中，覆盖需求、功能、性能模型的范畴，贯通方案设计、技术设计、生产制造、维修保障的全生命周期流程，打破了既往模型数据相互孤立、重复建设、接口繁杂、难以耦合的问题，不仅便于协作单位之间的沟通与协调，提升了船舶设计效率与水平，而且实现了生产保障过程中对相关模型的追溯和修正，提升了船舶在全生命周期内的能力水平。内的能力水平。内的能力水平。


技术研发人员：李冠群 夏凯 张文金 潘炎 宫大鑫 胡迟 吴恒亮
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一九研究所
技术研发日：2023.06.01
技术公布日：2023/8/16