復雜工程系統接口設計管理工具（ICDSys）

復雜工程系統接口設計管理工具（ICDSys）

產品定位

目前復雜工程電子系統、航空電子系統研發用戶對接口數據設計大多使用的是接口控制文件（Interface Control Document，ICD）來管理。但ICD使用文檔描述這種管理方式，不僅文字工作量大，而且文字之間隱含的設計關聯性無法保證，設計、變更等協同無法實現，錯誤難以發現，給后期進一步的研制工作帶來潛在隱患。復雜工程系統接口管理工具ICDSys（以下簡稱ICDSys）是我公司基于*的MBSE理論并結合國內外成熟的接口設計經驗自主研發的面向大型綜合電子系統、航空電子系統研發用戶的企業級的接口數據設計、分析和管理工具。ICDSys支持樹形和詳表的設計方法，還提供圖形化的查看功能，可方便把控系統整體架構，提升了ICD設計效率。ICDSys具有開放的數據接口，可基于模型生成文檔和各類數據文件。采用R-N關聯模型技術，可實現ICD數據信號從產生到最終應用的全歷程追溯，顯著提高影響性分析和排故效率。基于模板庫的向導式設計，降低了設計師的專業門檻，并提高了ICD的設計質量。

產品簡介

1.     系統物理架構設計

在系統架構設計初期，需定義其物理架構圖。ICDSys工具提供了工具接口，繼承外部工具（例Rhapsody、Modelook等）的架構數據，自動生成系統的物理架構。ICDSys工具提供了物理架構圖的搭建，包含系統、子系統、設備、外部系統等相關信息，同時通過規范總線網絡或非總線通信連接，建立各個子系統/設備/參與者等模塊之間的關聯關系，完成對系統物理架構的描述。

圖 1 物理架構圖

在創建或者導入物理架構后，可以基于該架構分別進行信號接口設計、邏輯交互設計、接線接口設計。ICDSys工具提供了系統視圖、應用場景視圖和接線接口視圖分別管理信號接口數據、邏輯接口數據和設備接線接口數據。

2.     信號接口設計

信號接口設計是基于物理架構對設備接口模型進行設計。系統提供設備接口圖創建設備接口模型，主要描述某設備和其它設備消息/報文/信息單元/數據塊（以下統稱為消息）的收發關系。ICDSys支持用戶基于標準化消息表單設計消息數據，同時針對不同類型的消息提供相應的屬性設置，保證各類型消息設計的專業性和規范性。如下圖所示。

圖 2 設備接口設計界面

信號接口設計還提供軟件功能接口設計。包括軟件功能組成圖、軟件功能接口圖、軟件功能間消息幀圖。軟件功能組成圖的定義包括軟件功能、功能間虛擬通道、軟件功能與物理設備的配置。軟件功能接口圖即創建軟件功能接口模型，主要描述各軟件功能和其它軟件功能間的消息的收發關系。軟件功能間消息幀圖定義消息數據類型、消息傳遞數據信息。

圖 3 計算設備的軟件功能接口設計界面

3.     邏輯交互設計

邏輯交互設計是通過圖形化方式定義系統應用場景及應用場景內部實現過程。應用場景可直觀的呈現系統的功能需求，應用場景內部的實現過程描述了外部參與者、參與對象、參與對象間的信息傳遞關系以及信息間的時序和邏輯關系。

圖 4 邏輯交互設計界面

4.     接線接口設計

接線接口設計是通過設備接線圖定義設備接插件和設備間的連接線纜，同時通過接插件表單定義接插件的針號、針號關聯的信號名稱以及信號說明等信息，通過線纜表單定義線數、線號名稱、線號對應關聯的接插件針號、導線等信息。如下圖所示。

圖 5 設備接線設計界面

5.     數據分析

ICDSys支持設備FRN分析及信號歷程分析。FRN分析通過矩陣建立所選設備輸入信號與輸出信號的關聯關系，信號歷程分析通過信號歷程圖查看所選信號的上下游設備的輸入輸出信號。

圖 6數據分析

6.     數據校驗

ICDSys支持數據冗余性、數據完整性及數據非法性檢查，同時在日志區進行告警提示。數據冗余性檢查是基于配置規則，對表單數據重名進行檢查；數據完整性檢查是在數據設計過程中，對總線表、消息表、信號表等數據表單中的必要屬性（如數據名稱、數據長度等必填項）是否輸入完整進行檢查；數據非法性檢查是基于不同通信協議規則，對表單數據值進行檢查，如圖 7所示。

圖 7 數據非法性檢查界面

7.     數據檢索

ICDSys支持用戶對數據庫所有數據進行分類檢索，并支持用戶保存檢索結果實現數據匯總整理功能，檢索功能包括以下特色功能：

?   關鍵字檢索：支持用戶輸入關鍵字進行功能檢索

?   多條件搜索：支持用戶選擇大于20條以上的多項輸入條件進行檢索

?   檢索結果保存：用戶基于需求保存搜索結果，提升搜索效率

?   搜索結果視圖：支持團隊視圖和個人視圖兩種分類展示，實現搜索結果共享機制

?   樹形區檢索：提供樹形區快速檢索功能，在樹形區上方輸入框輸入關鍵字，按回車鍵，會自動定位到包含該關鍵字的節點，如圖8所示。

圖 8 樹形區檢索

8.     模型庫

ICDSys支持總線庫、端口庫、消息幀庫、信號庫的管理功能。如下圖所示。

圖 9 模型庫管理

ICDSys在總線庫中提供了1553B、AFDX、ARINC429、ARINC717、CAN、FC、Flexray、I2C、RS422、RS485、TTE和以太網總線；4G、WIFi 、數據鏈通信網絡；及DDS虛擬總線，同時支持在物理架構設計過程引用總線庫的總線數據進行總線設計。

ICDSys在端口庫中提供了對應總線庫的不同協議的總線端口、離散量/模擬量的電氣端口、燃油/滑油/氣路的機械端品、人機交互端口及其它端口等，同時支持在物理架構設計過程引用端口庫的端口數據進行端口設計。

ICDSys在消息庫中提供了不同協議消息的創建、編輯、查看和刪除功能。同時支持在設備接口圖中使用消息庫中消息進行快速設計。

ICDSys在信號庫中提供信號及信號參數的創建、編輯、查看和刪除功能。同時支持在消息表單中使用信號庫中消息進行快速設計。

9.     文檔生成

接口數據設計完成后，ICDSys軟件支持將接口數據生成特定模板格式的文檔。同時軟件支持文檔模板的編輯，通過在模板位置添加業務標簽，并建立業務標簽與模型數據的關聯關系，實現模板的設計和完善功能，進而實現對模板管理的相關操作，如下圖所示。

圖 10 ICDSys接口數據文檔生成

10.  數據導出及導入

接口數據設計完成后，ICDSys可導出XML格式標準文件和ICD工程文件。同時支持導出的XML文件導入，實現型號復用。ICDSys支持導出特定格式的XML文件，實現接口數據在后期仿真測試階段的應用，減少重復性勞動。

圖 11 ICDSys數據的導出與導入

11.  版本管理

ICDSys支持版本管理，通過提供版本設置、版本歷史查看、版本比較和版本恢復等功能實現版本的管理。

12.  協同設計

ICDSys支持多人在線同時進行編輯，且提供以下協同機制：

?   當多人打開同一型號的同一節點時，打開的獲取編輯權，關閉釋放編輯權；

?   在鎖定編輯權期間，其他客戶端只能以只讀權打開；

?   權限類別只在打開時判定，且持續到關閉重新打開前不做更改；

?   編輯權即對數據可進行增刪改查等操作，只讀權只可查看和瀏覽數據。

產品價值

通過部署復雜工程系統接口設計管理工具ICDSys，將系統架構和接口設計工作從傳統文檔編寫方式轉化為圖形化建模，避免了使用Word、Excel等設計方式帶來的效率低下、容易出錯的情況。在設計過程中提供了數據自動校驗和分析功能，保證了設計結果滿足接口協議標準，有效降低了人為因素帶來的錯誤影響。ICDSys具有開放的數據接口，通過繼承概要設計階段的架構數據，打通了MBSE中概要架構設計和詳細設計工具之間的數據接口，保證了設計過程數據的一致性和繼承性；通過導出Word、xml、頭文件等多種類型數據，避免了文檔更改對文檔修改帶來的影響，同時使接口設計階段與后期的軟件代碼編寫、測試等階段關聯，為后期工作提供便利，節省時間.

應用案例

ICDSys可被應用于航空、車輛、衛星、船舶等復雜工程系統中，目前已被應用于航空、船舶、綜合電子等多個領域的研究所中。這里通過實際項目實施案例，介紹ICDSys工具的應用。

1.     某航空研究所

在某航空研究所的接口數據設計管理項目，ICDSys主要承擔接口設計和管理功能。本項目通過解析上游架構數據及接口數據，導入ICDSys工具，實現上游架構數據和接口數據的繼承。繼承數據后，通過定義設備內部模塊及軟件應用架構數據，同時使用模型庫消息數據定義軟件應用接口數據，實現ICD接口數據的設計和管理。而當消息數據發生變更時，修改模型庫消息，可變更使用模型庫創建的所有消息數據，保證了數據的統一性和正確性。

圖 12某中航工業所ICDSys工具的應用

2.     某艦船研究所

在某艦船研究所的接口控制管理項目中，ICDSys主要承擔接口設計和管理功能，并有效的融入所內原有研發系統。流程上，ICDSys對接且受控于所內精益研發平臺。業務上，與所內系統架構設計工具、仿真測試工具進行數據交互，繼承和傳遞相關數據，保證團隊內研發的數據一致性。

圖 13某艦船研究所ICDSys工具的應用

3.     某研究中心

在某研究中心的接口數據設計管理項目中，ICDSys基于前期設計數據包括SCADE接口模型數據或AADL規范數據導入，基于樹形和詳表的設計方法，實現接口數據的設計、分析和管理功能。首先支持系統、設備、總線、消息和信號等接口數據設計，同時支持接口數據的分析和校驗功能。此外，如下圖所示，支持導出相應的接口文件和接口數據，以及支持可其它工具的數據接口，從而打通了從接口數據設計到硬件頭文件和其它工具接口的障礙。

圖 14某研究中心ICDSys工具的應用