Savunmada Fonksiyonel Modellerin Imperative of Functional Models in Defense

Modern askeri ve savunma sistemleri, en karmaşık mühendisler arasındadır, her zaman oluşturulan bir platformdur - bir sonraki nesil jet, bir deniz destroyer veya uydu iletişim ağı – binlerce alt sistem, yazılım bileşenleri, insan operatörleri ve dış tehdit ortamları olmadan, sistemin ne yaptığını, geliştirme ekiplerinin ne kadar pahalı olduğunu, gecikmeleri ve – en kritik – yaşam boyu süren başarısızlıkları – yaşam boyu süren başarısızlıklar.

Fonksiyonel modeller cevap verir. Fiziksel veya geometrik modeller, fonksiyonel modeller, görev ipliklerini tanımlamak için donanım ayrıntılarından soyutlanır:0) Sistem davranışı): Bu makale, orijinal rehberde belirtilen temel ilkeleri genişletir ve mühendislere, satın alma görevlilerine ve savaş görevlilerine izin verir, işlevsel boşlukları tanımlamak ve bu gereksinimlerin tek bir metal parçasının kesinti veya kodlayıcısı olmadan uzun süre önce tatmin edilir.

Fonksiyonel Modellerin Anlanması

Fonksiyonel bir model, bir sistemin performansları ve bu işlevlerin ilişkileri hakkında bir ayrımcılığa neden olan ayrımdır. “Sistem ne yapar?” “Bu ayrımı fiziksel olarak nasıl yapar?” diye cevap verir.

Fonksiyonel vs. Fiziksel Görüntüleme

Savunma programları, iki görüş erken tasarıma hükmeddi:0) İşlevsel mimari[Dönetici:0) ve bu işlevleri donanım bileşenlerine (redar serisine, fırlatmacı, yangın kontrol bilgisayarı) göre ayarlanabilen fiziksel mimariye ait olan haritalar, iki takım, "önetici", "göçücük" ve bir sensör işlevinin mantıksal akışı, fiziksel bir donanım bileşenlerinin donanım bileşenlerinin (radar serisi, roketi, kontrol edilmesi) bir başka bir şekilde korunması için bir sensör teknolojisi olarak kullanılabilir.

İyi bir Fonksiyonel Modelin Anahtar Özellikleri

  • [FONT:0)Completeness:[Dönetici:[Dönetici:0)[FONT:0)[[FONT:0)[[FONT:0)Completeness:[[FONT:0] Her sistem gereksiniminin en azından bir işlevine izlerini takip etmesi gerekir.
  • [FONT:0]İstecilik:[Dönetici:[Dönetici: 0,2).
  • [FONT:0)Modularity:[[Döneticiler) Fonksiyonlar iyi tanımlanmış girişlere, çıktılara ve tetikleyicilere sahip olmalıdır, programları boyunca yeniden etkinleştirebilmeleri için.
  • [FONT:0)Traceability:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:[Dönetici: 0,4][/FONT) Her işlev, bir hisse senedine ve fiziksel bir bileşene veya yazılım modülüne bağlantı kurmalı.

Bu özellikler özellikle savunmada kritiktir, çünkü modeller genellikle doğrulama ve geçerlilik için kullanılır (V&V) bağımsız test ekipleri tarafından. belirsiz veya eksik olan bir model sistem güvenliği hakkında yanlış sonuçlara yol açabilir.

Fonksiyonel Model Geliştirme için Genişlemeli Anahtar Adımları

Orijinal makale beş adım listeledi. Aşağıda her şeyi, [[DFLT:0) ile uyumlu bir iş akışına genişletiyoruz.

1. Hedefleri ve Kapsam

Her işlevsel model açık bir amaç hizmet etmelidir. Model, [[Dörtücü|Döneticileri analizi) için, ) değerlendirme, çünkü [[Dörtücük simülasyonu[DÜyetim:0) veya güvenli bir radyo tasarımı için bir model doğrulanabilir.).

[FONT:0)En iyi uygulama: [DÜDÜT:1] Bir [[Dönemli:2) Örnek belge) Bu cevaplara cevap verir: Paydaşlar kim? Model ne hakkında bilgi verir? Model hangileri önemli performans parametreleri (KPP) ve anahtar sistem özellikleri (KSAs) bu modeli yakalamalı?

2. Tanım ve Decompose Sistem Fonksiyonlar

Üst düzey operasyonel yetenekleri ile başlayın (DoDAF'deki Operasyonel Bakış noktasından elde edilen, e.g., OV-1, OV-5). Bu, işlevsel dekompozisyon kullanarak atomik işlevlerine dahildir.

Örnek: Bir füze savunma sistemi için, üst düzey işlev “Gelişme Gelen Tehdit”, “Detect Tehdit”, “Generate Fire Çözüm”, “Launch Interceptor”, “Assess Kills” Her alt işlev, modelleme hedeflerine kadar daha desteklenmektedir.

[FONT:0]Ölçmeten kaçınmaya değer:[Dönetici:0)) Aşırı yükleme.Bir milisaniye ve sadece bir kişi bakımına sahip bir işleve sahipseniz, işlevlerin tek bir bileşene veya yazılım modülüne tahsis edilebilir.

3.Ekm ve Geçerli Gereksinimler

Savunmada Gereksinimler MIL-STD-498 (şimdi süper) ve daha yeni [[FONT:0)ISO/IEC/IEEE 15288) tarafından kullanılan modeller ile işlevlenebilirlik matrisi (RTM) her “shall” ifadesini en azından bir işleve sağlamak için.

HoldFLT:0) Gerçek dünya misyonu ihtiyaçlarının geçerliliğini yansıtan bir model (Döneticileri) - aktif işletme operatörleri - - işlevleri ve başarı kriterlerinin gerçek dünya misyonunun ihtiyaç duyduğunu onaylayın.

4. Formal Notation kullanarak Model Oluşturma

Modelleme aracı ve modelleme dili seçin. savunmada gerçeko standardı, DoDAF/MODAF hizası için [Döneticileri Modelleme Dili) UML'nin sistem mühendisliği için uygun bir uzantısıdır.

  • [FONT:0)Aktif diyagramlar[Döneticileri kontrol ve veri akışı için).
  • [FONT=0) Devlet makine diyagramları[Döneticileri için [Döneticileri:0)
  • [FONT=0]Sequence diagramları [Döneticiler ve sistem arasındaki zaman zaman ayarlı etkileşimler için[Döneticileri).
  • [FONT:0)Block Description diagramları (BDD)) ve )[D)[Dönetici blok diyagramları (IBD)[D 3 ) sistem yapısı için (ama unutmayın: fonksiyonel modelleme davranış üzerine odaklanır; yapısal diyagramlar daha sonra gelir).

[FONT=0) Dış kaynağa geçiş:[Dönetici: Object Management Group (OMG) SysMLT:2).OMG SysML resmi belgeler için.

5. Geçerlilik, Doğrulama ve Iterate

Geçerlilik cevapları: “Doğru modeli inşa ettik mi?” Doğrulama cevapları: “Sekiz dinamikleri doğru bir şekilde inşa ettik mi?” - Her iki adım da simülasyonu içerir. Execute the functional model using aİLFLT:0)model execution motoru ().

Toplayıcılar: [FONTT:0) İşlevsel kapsama[DÜT:1)[tüm gerekli fonksiyonlar egzersize mi dayanır?), [[Dönetici:2|Dönetici geçiş / güç oranları[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD) ve [[Dörtücük analizler[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDÜDÜDÜDÜDÜSTR:)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))Rekümlemenin en yüksek sadakatlere dayanan modeli, en yüksek sadakatler için gereken dört ila altı döngüden altı döngüden fazla sadakat modeli gözden geçirme modeli beklenenden altı döngüler üzerinden takip eder.

Savunma-Grade Fonksiyonel Modeller için En İyi Uygulamalar

Orijinal makale dört en iyi uygulama listeledi. Her biri savunma özel bağlamı ile genişletiyoruz.

Temel Kompleksi Olmayı Sağlayın

Askeri projelerde, bu soru aşırı ayrıntılı olarak her şeyi modellemektir - iletişim kırılganlığı için çok yavaş olan modeller için çok karmaşıktır. yerine, BEFLT:0Consimony)'in eksikliğini uygulayın: model sadece adrese cevap vermek için gerekli olan şey. Örneğin, iletişim kırılganlığı için modelin ne olduğunu, iç yakıt sistemini simüle etmeye gerek yoktur.

Standartlaştırılmış Notlar (SysML, UAF, DoDAF Meta-Model)

DoD, DoDAF'ye ait tüm modelleme çabaları gerektirir: 0 )DoD Mimari Çerçeve (DoDAF))[değiştir | kaynağı değiştir].DoDAF, belirli bakış açıları (Operasyonel, sistemler, Hizmetler) ve veri modelleri kullanarak, SysML profillerini kullanarak, işlevsel modellerinizin satın alma işlemine paylaşılabilir olmasını sağlar.

Buerate ve Gerçekçi Geri Bildirim ile Geliştir

Savunma programları genellikle uzun döngü süreleri vardır. Modelleri ilgili tutmak için, programİLFLT:0)semantik incelemeler), mühendislik ekibi ile her iki ila dört hafta boyunca, ve aİLFLT:2 kullanıcı incelemesi) operasyonel testçilerle her çeyrek yakalama değişiklikleri.

Ground Up'tan Güvenlik Sağlayın

Fonksiyonel modeller genellikle hassas veriler içerir: tehdit imzaları, olasılıklarını öldürmek, sınıflandırma seviyelerini kullanın. Modelleme araçları (örneğin, Cameo Teamwork Cloud, birçok MBSE araç zincirleri için güvenli yapılandırma kılavuzları sunar.En yüksek sınıflandırma seviyeleri için, hava destekli modelleme ortamları kullanın.TheurFLT:0Def)[FONT|STRNT|SFONT model dosyaları için güvenli yapılandırma kılavuzları sunar.

[FONT=0) Dış kaynağa geçiş: [DÜDÜSÜye Olmayan Güvenlik İçin En İyi Uygulamalar için, [DISA[DÜye Olmayanlar İçindekiler: 3 )

Araçlar ve teknolojiler: Deeper Look

Orijinal makale dört araç listeledi. İşte takımların akıllıca seçmelerine yardımcı olmak için karşılaştırmalı bir analiz sunuyoruz.

IBM Rational Rhapsody (şimdi Rhapsody Systems için Tasarımcı)

Rhapsody, güçlü kod nesil yetenekleri ile bir SysML/UML modelleme ortamıdır. Gerçek zamanlı gömülü sistemler için havacılık ve savunmada yaygın olarak kullanılır. Simülasyon motoru, işlevsel modelleri yürütebilir, ancak alan özel davranışlar için manuel yapılandırma gerektirir. Aynı modelden yazılım mimarisi oluşturmak için en uygun programlar için en uygun şekilde.

Dassault Systèmes Cameo Systems Modeler (eski olarak Cameo ile Sihirli Boyut)

Cameo şu anda savunma endüstrisinde en popüler MBSE aracı. SysML, UAF, DoDAF ve çok geniş bir simülasyon eklentileri kullanıyor.ŞUluskanlık:0) Parametrik Diagram[FLT], matematiksel çözücülerle entegrasyona izin veriyor (örneğin, MATLAB) birçok büyük savunma müteahhiti (Lock Martin, Rayon) Cameo'yu fonksiyonel modelleri için kullanıyor.

Enterprise Architect Tarafından Sparx Systems

Enterprise Architect, SysML ve MDG Teknolojisini DoDAF için destekleyen maliyet etkin bir alternatiftir. Cameo'nun simülasyonu eksikliğinden yoksundur ancak senaryo yoluyla oldukça eskidir. Küçük takımlar veya hızlı prototipleme çabaları genellikle düşük lisans maliyeti ve cömert yüz lisans modeli nedeniyle EA'yı seçer.

Simulink öncelikle sürekli sistemlerin dinamik simülasyonu içindir. savunmada, yönlendirme döngüsü, radar sinyal işleme ve kontrol sistemleri ile ilişkilendirilebilir. ancak, saf işlevsel modelleme (önemsiz denklemler olmadan) daha iyi işlenir SysML araçları ile Simulink'u birleştirir.

[FONT=0) Dış kaynağa geçiş: [Dönetici:0] Aracı seçme rehberliği için, [[Dönetici Derneği (NDIA)[Dönetici 3 ) [Dörtüncü kez toplantılarında MBSE araç kullanımı üzerinde vaka çalışmaları yayınlar.

Ortak Meydanlar ve Dava Strategies

Askeri sistemler için etkili işlevsel modeller yaratmak engellerle doludur. İşte alanda karşılaşılan en sık olanlar.

Stakeholder “Sistem Nedir” üzerine anlaşmaz.

Farklı paydaşları - yanlış memurlar, geliştiriciler, testçiler, savaş görevlileri - her bir müşteri grubunun tercih edilen senaryoları ve sonuçları ile karşılaştırdığı bir model. Geliştiricinin tatmin edici olduğunu ortaya çıkarmak için "single source of Truth" olarak kullanın.)

Data Classification and Model Paylaşımı

Modeller sınıflandırılmış bilgi içeriyorsa, işbirliği zorlaşır. Farklı sınıflandırma alanları üzerinde çalışan Teams aynı modeli göreemez.ETHFLT:0)Mitigation:) Cameo'nun [[Dönetici modelinin üst düzey, sınıfsız versiyonu inşa eder (program genel bakış modeli olarak adlandırılır) ve manuel iz izlerini kullanarak sınıflandırmak için bağlantı kurar.

Tool Lock-In ve Data Exchange

Bir aracı seçtiğinizde, başka bir şeye mi zarar vermek, tüm modelde yeniden yaratılabilir.DoD, değişim standartlarına doğru ilerliyor (örneğin, SysML v2, OMC tabanlı değişim).[/FLT:1 Insist on XMI ihracat yeteneği [6]

Bir fonksiyonel model olarak aritme:0)Joint Taktik Data Link[Dönetici: 1 ))) Uygulama, "Transmit Track Message" gibi işlev bulur ve "Receive Yakıt Durumu" ve "Manage Network Time, bu işlevleri modellemek için, ekip reçetleme etkisini değerlendirebilir ve sistemin gerekli olan tüm radyo satın alma işlemlerini değerlendirebilir.

Savunmada Future Trendleri Fonksiyonel Modeling

Alan hızla gelişiyor. Üç trend dikkati hak ediyor:

  • [FONT=0] Dijital Konu ve Dijital İkiz: [Dönetici 1) Fonksiyonel modeller dijital ikizin arka kemiği haline geliyor – bir servis sistemi aynalar için sürekli, gerçek zamanlı simülasyon. Örneğin, F-35'in [[Dönetici Lojistik Bilgi Sistemi (ALIS)) [IPT:3) bakım ihtiyaçlarını tahmin etmek için işlevsel bir model kullanıyor.
  • [FONT=0)AI-Assisted Model Yaratılışı: Doğal dil işleme (NLP) şimdi parse mirası gerekli belgeleri verebilir ve draft fonksiyonel modeller üretebilir. Tools like ESFLT:2).IBM Mühendislik Gereksinimler Yönetimi DO Sonraki [DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ
  • [FONT:0) Model tabanlı Test ve Değerlendirme (MBT&E): [D'nin )Test Resource Management Center), sadece tasarıma değil, aynı zamanda test vakalarını otomatik olarak azaltır.

Bu yenilikler sadece bir tasarım aracı değil, bir yaşam döngüsü varlıkını - konsept keşiften son elden faydalanacaktır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Askeri ve savunma sistemleri için etkili işlevsel modeller yaratmak artık isteyemiyor; bu, gerçekten riskli gelişim ve görev etkinliğini geliştirmek için bir sözleşme ve operasyonel zorunluluktur. SysML gibi standart olmayan ödemeler, paydaş geri bildirimleriyle titiz bir şekilde yapılır ve her güvenlik ve karmaşıklık seviyesi için doğru araçları seçerek, mühendislik ekipleri gerçekten risk geliştirme ve misyonu etkinliği artırmak için modeller kurabilir.

Bir sonraki savunma programınızı açık bir işlevsel model kapsamı ile başlayın ve bu modelin her bir sonraki kararı kullanmasına izin verin.