ICS35.080 L 77 中华人民共和国国家标准 GB/T 36457—2018 复杂产品虚拟样机建模方法 Modeling method of complex product virtual prototype 2019-01-01实施 2018-06-07发布 国家市场监督管理总局 发布 中国国家标准化管理委员会 GB/T 36457—2018 目 次 前言 引言 IV 范围 1 2 规范性引用文件 3术语和定义 4 缩略语 5 虚拟样机建模体系框架 虚拟样机高层模型组成 6.1 概述 6.2 原子组件模型 6.3 复合组件模型 7 虚拟样机高层模型表示 7.1 概述 ... 7.2 信息模型描述 7.3 结构模型描述 7.3.1 图元语义 7.3.2 文本规范 7.3.3 数据类型： 7.4行为模型描述· 7.4.1 图元语义 11 7.4.2 文本规范· 12 7.4.3 事件类型 14 8 虚拟样机高层建模过程和构建准则 15 8.1 建模过程 15 8.2 构建准则· 15 8.2.1 准则1 15 8.2.2 准则2 15 8.2.3 准则3 8.2.4 准则4 16 8.2.5 准则5 16 8.2.6 准则6 16 8.2.7 准则7 16 8.2.8 准则8 16 参考文献 17 1 GB/T36457—2018 前言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草 本标准由全国信息技术标准化技术委员会（SAC/TC28）提出并归口。 术标准化研究院、北京航天智造科技发展有限公司。 本标准主要起草人：陶栾、周军华、李璐、施国强、王玫、张旸旸、谷牧、宋晓、李潭 Ⅲ GB/T364572018 引言 复杂产品虚拟样机因其复杂性，通常涉及多个不同领域，既有机械系统，又有电子、控制、软件等系 统，复杂产品往往具有复杂层次结构、复杂行为，同时还包括不同开发组织、单位之间的合作。为了对虚 进行协同仿真。复杂产品虚拟样机建模与仿真理论的核心思想是：采用基于端口的建模策略将虚拟样 机涉及的各种异构仿真模型描述为规范化的仿真组件，通过仿真组件模型的组合来实现多学科虚拟样 机的快速构建。各种学科机理性质异构、模型类型异构以及建模方法异构的模型都被封装成标准的仿 真组件模型；即使是采用各种商业软件开发的黑盒模型，也可以采用仿真软件集成的方式，通过工具适 配器将它们封装成标准的仿真组件模型，达到屏蔽模型异构性的目的 本标准提出的复杂产品虚拟样机建模方法是一种模型驱动（Model-driven）的复杂系统建模仿真方 法，基于元模型框架（M2F)的定义，对各要素进行归纳、整合或者等价替换，采用更加工程化的表现形 式来描述虚拟样机高层模型，用以解决在自前复杂产品多学科虚拟样机开发过程中多学科、多层次、多 组织（部门）协同建模和仿真的标准化问题 1V GB/T36457—2018 复杂产品虚拟样机建模方法 1范围 本标准规定了复杂产品虚拟样机建模的体系框架、高层模型组成、高层模型表示和高层建模过程与 构建准则的方法， 本标准适用于虚拟样机系统开发过程中系统高层模型的构建和设计。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T11457—2006信息技术软件工程术语 3术语和定义 GB/T11457一2006界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 复杂产品complexproducts 客户需求复杂、产品构成复杂、产品技术复杂、制造流程复杂、生产管理复杂的一类产品。 3.2 虚拟样机virtualprototype 与物理产品相对应的计算机数字模型集合。 注：虚拟样机从构造、功能和性能等方面定义、模拟、试验验证和评估物理产品，并且作为物理产品在研制、生产和使 用等生命周期内各项活动主要依据。 3.3 虚拟样机系统 virtual prototype system 以虚拟样机为主体进一步集成现实系统应用环境、目标对象等多学科模型构成的数字化仿真系统。 3.4 高层建模方法 highlevelmodelingmethod 一种基于不同领域异构模型搭建、描述复杂系统的建模理论与方法 注：高层建模方法以系统论为基础，通过组件化和层次化体现系统论的思想。 3.5 高层模型highlevelmodel 一种虚拟样机系统的顶层模型 注：高层模型对整个虚拟样机系统的组成和行为进行顶层宏观描述，包括系统的结构模型和行为模型 3.6 元模型 metamodel 一种定义模型的模型，用于表达某一模型的语言 1 GB/T36457—2018 3.7 元元模型 meta-metamodel 一种用于定义元模型的模型。 3.8 结构模型 structuremodel 从空间域上定义系统的组成。 3.9 行为模型 behavior model 从时间域上定义系统的行为，用于描述系统的运行过程中对外部事件触发和仿真逻辑时间的响应 过程。 注：区别于面向对象方法对行为的描述，这里的行为模型主要描述了随着逻辑时间推进和外部仿真事件的触发，系 统中各组件的调度和仿真运行过程。 3.10 端口port 原子模型的一类输入输出数据或事件的通道 注：端口由一个或多个端口项组成，端口在原子模型内部具有唯一标识。 3.11 端口项 portitem 原子模型或组件提供给输入输出的事件或数据的端口。 注：每个输入数据流、输出数据流、输人事件流、输出事件流只有一个端口项。端口项在原子模型或组件内部具有唯 标识。端口项主要用于建立与其他原子模型的接口连接关系。 3.12 原子组件模型atomicmodel 对虚拟样机系统中不可再分的最小功能模块的形式化描述模型 3.13 复合组件模型 composedmodel 由若干原子组件模型组成。 注：复合组件模型包含结构和行为的形式化描述模型。 3.14 仿真组件 simulation component 用于虚拟样机系统仿真的组件。 注：仿真组件包含原子组件模型和复合组件模型。 3.15 状态state 在生命周期内，复杂产品对象满足一定条件或等待某个事件时的状况或情形 注：每个状态都代表了对象行为在一段时间的累积。 3.16 多学科仿真 multidisciplinarycollaborativesimulation 建模仿真人员在一个协同、互操作的环境中方便、快捷和友好地采用各自领域的专业分析工具，对 构成系统的各子系统进行建模与仿真分析，或从不同技术视图进行功能、性能的单点分析，并透明地支 持它们参与整个系统的联合仿真，协作完成对系统仿真的一种复杂系统仿真分析方法。 2 GB/T 36457—2018 4缩略语 下列缩略语适用于本文件。 AM原子组件模型（AtomicModel) CM复合组件模型（ComposedModel) M2F元模型框架（MetaModelFramework） OMT对象模型模板（ObjectModelTemeplate) 5虚拟样机建模体系框架 复杂产品虚拟样机建模体系框架从复杂产品多学科虚拟样机的系统层次的角度定义了不同抽象层 次的元元模型、元模型以及高层模型。如图1所示，复杂产品虚拟样机建模体系框架被定义为一个四层 次的模型体系结构，且由高到低分为：元元模型、元模型、模型和实例，其中高层次模型定义了低层次模 型描述所需要的基本语言元素，低层次模型则是基于语言元素对高层次模型的实例化， 元关联 元端口 元约束 元元模型 Content Direction Time Pa11crm 实例化 元模型 映射 接口 连接 Associale Associate Ports Constraint 实例化 高层模型 复合纽件模型 原子组件模型 AM.CM Interface Interface - Mapping -Coupling 实例化 多学科龈拟样机 实例 虚拟样机实例 虚拟样机实例 图1复杂产品虚拟样机建模体系框架 通过采用层次化的模型结构，可以实现具体应用与模型抽象间的分离，以确保复杂产品虚拟样机涉 及的各种异构模型在模型抽象上的统一。从元元模型到元模型，进一步实例化为模型层中的原子组件 模型和复合组件模型。复杂产品虚拟样机是指对模型层中的复合组件模型的实例化。虚拟样机建模体 3