复杂工程系统接口设计管理工具（ICDSys）
产品定位
目前复杂工程电子系统、航空电子系统研发用户对接口数据设计大多使用的是接口控制文件（Interface Control Document，ICD）来管理。但ICD使用文档描述这种管理方式，不仅文字工作量大，而且文字之间隐含的设计关联性无法保证，设计、变更等协同无法实现，错误难以发现，给后期进一步的研制工作带来潜在隐患。复杂工程系统接口管理工具ICDSys（以下简称ICDSys）是我公司基于先进的MBSE理论并结合国内外成熟的接口设计经验自主研发的面向大型综合电子系统、航空电子系统研发用户的企业级的接口数据设计、分析和管理工具。ICDSys支持树形和详表的设计方法，还提供图形化的查看功能，可方便把控系统整体架构，提升了ICD设计效率。ICDSys具有开放的数据接口，可基于模型生成文档和各类数据文件。采用R-N关联模型技术，可实现ICD数据信号从产生到最终应用的全历程追溯，显著提高影响性分析和排故效率。基于模板库的向导式设计，降低了设计师的专业门槛，并提高了ICD的设计质量。
产品简介
1. 系统物理架构设计
在系统架构设计初期，需定义其物理架构图。ICDSys工具提供了工具接口，继承外部工具（例Rhapsody、Modelook等）的架构数据，自动生成系统的物理架构。ICDSys工具提供了物理架构图的搭建，包含系统、子系统、设备、外部系统等相关信息，同时通过规范总线网络或非总线通信连接，建立各个子系统/设备/参与者等模块之间的关联关系，完成对系统物理架构的描述。
图 1 物理架构图
在创建或者导入物理架构后，可以基于该架构分别进行信号接口设计、逻辑交互设计、接线接口设计。ICDSys工具提供了系统视图、应用场景视图和接线接口视图分别管理信号接口数据、逻辑接口数据和设备接线接口数据。
2. 信号接口设计
信号接口设计是基于物理架构对设备接口模型进行设计。系统提供设备接口图创建设备接口模型，主要描述某设备和其它设备消息/报文/信息单元/数据块（以下统称为消息）的收发关系。ICDSys支持用户基于标准化消息表单设计消息数据，同时针对不同类型的消息提供相应的属性设置，保证各类型消息设计的专业性和规范性。如下图所示。
图 2 设备接口设计界面
信号接口设计还提供软件功能接口设计。包括软件功能组成图、软件功能接口图、软件功能间消息帧图。软件功能组成图的定义包括软件功能、功能间虚拟通道、软件功能与物理设备的配置。软件功能接口图即创建软件功能接口模型，主要描述各软件功能和其它软件功能间的消息的收发关系。软件功能间消息帧图定义消息数据类型、消息传递数据信息。
图 3 计算设备的软件功能接口设计界面
3. 逻辑交互设计
逻辑交互设计是通过图形化方式定义系统应用场景及应用场景内部实现过程。应用场景可直观的呈现系统的功能需求，应用场景内部的实现过程描述了外部参与者、参与对象、参与对象间的信息传递关系以及信息间的时序和逻辑关系。
图 4 逻辑交互设计界面
4. 接线接口设计
接线接口设计是通过设备接线图定义设备接插件和设备间的连接线缆，同时通过接插件表单定义接插件的针号、针号关联的信号名称以及信号说明等信息，通过线缆表单定义线数、线号名称、线号对应关联的接插件针号、导线等信息。如下图所示。
图 5 设备接线设计界面
5. 数据分析
ICDSys支持设备FRN分析及信号历程分析。FRN分析通过矩阵建立所选设备输入信号与输出信号的关联关系，信号历程分析通过信号历程图查看所选信号的上下游设备的输入输出信号。
图 6数据分析
6. 数据校验
ICDSys支持数据冗余性、数据完整性及数据非法性检查，同时在日志区进行告警提示。数据冗余性检查是基于配置规则，对表单数据重名进行检查；数据完整性检查是在数据设计过程中，对总线表、消息表、信号表等数据表单中的必要属性（如数据名称、数据长度等必填项）是否输入完整进行检查；数据非法性检查是基于不同通信协议规则，对表单数据值进行检查，如图 7所示。
图 7 数据非法性检查界面
7. 数据检索
ICDSys支持用户对数据库所有数据进行分类检索，并支持用户保存检索结果实现数据汇总整理功能，检索功能包括以下特色功能：
Ø 关键字检索：支持用户输入关键字进行功能检索
Ø 多条件搜索：支持用户选择大于20条以上的多项输入条件进行检索
Ø 检索结果保存：用户基于需求保存搜索结果，提升搜索效率
Ø 搜索结果视图：支持团队视图和个人视图两种分类展示，实现搜索结果共享机制
Ø 树形区检索：提供树形区快速检索功能，在树形区上方输入框输入关键字，按回车键，会自动定位到包含该关键字的节点，如图8所示。
图 8 树形区检索
8. 模型库
ICDSys支持总线库、端口库、消息帧库、信号库的管理功能。如下图所示。
图 9 模型库管理
ICDSys在总线库中提供了1553B、AFDX、ARINC429、ARINC717、CAN、FC、Flexray、I2C、RS422、RS485、TTE和以太网总线；4G、WIFi 、数据链通信网络；及DDS虚拟总线，同时支持在物理架构设计过程引用总线库的总线数据进行总线设计。
ICDSys在端口库中提供了对应总线库的不同协议的总线端口、离散量/模拟量的电气端口、燃油/滑油/气路的机械端品、人机交互端口及其它端口等，同时支持在物理架构设计过程引用端口库的端口数据进行端口设计。
ICDSys在消息库中提供了不同协议消息的创建、编辑、查看和删除功能。同时支持在设备接口图中使用消息库中消息进行快速设计。
ICDSys在信号库中提供信号及信号参数的创建、编辑、查看和删除功能。同时支持在消息表单中使用信号库中消息进行快速设计。
9. 文档生成
接口数据设计完成后，ICDSys软件支持将接口数据生成特定模板格式的文档。同时软件支持文档模板的编辑，通过在模板指定位置添加业务标签，并建立业务标签与模型数据的关联关系，实现模板的设计和完善功能，进而实现对模板管理的相关操作，如下图所示。
图 10 ICDSys接口数据文档生成
10. 数据导出及导入
接口数据设计完成后，ICDSys可导出XML格式标准文件和ICD工程文件。同时支持导出的XML文件导入，实现型号复用。ICDSys支持导出特定格式的XML文件，实现接口数据在后期仿真测试阶段的应用，减少重复性劳动。
图 11 ICDSys数据的导出与导入
11. 版本管理
ICDSys支持版本管理，通过提供版本设置、版本历史查看、版本比较和版本恢复等功能实现版本的管理。
12. 协同设计
ICDSys支持多人在线同时进行编辑，且提供以下协同机制：
Ø 当多人打开同一型号的同一节点时，最先打开的获取编辑权，关闭释放编辑权；
Ø 在锁定编辑权期间，其他客户端只能以只读权打开；
Ø 权限类别只在打开时判定，且持续到关闭重新打开前不做更改；
Ø 编辑权即对数据可进行增删改查等操作，只读权只可查看和浏览数据。
产品价值
通过部署复杂工程系统接口设计管理工具ICDSys，将系统架构和接口设计工作从传统文档编写方式转化为图形化建模，避免了使用Word、Excel等设计方式带来的效率低下、容易出错的情况。在设计过程中提供了数据自动校验和分析功能，保证了设计结果满足接口协议标准，有效降低了人为因素带来的错误影响。ICDSys具有开放的数据接口，通过继承概要设计阶段的架构数据，打通了MBSE中概要架构设计和详细设计工具之间的数据接口，保证了设计过程数据的一致性和继承性；通过导出Word、xml、头文件等多种类型数据，避免了文档更改对文档修改带来的影响，同时使接口设计阶段与后期的软件代码编写、测试等阶段关联，为后期工作提供便利，节省时间。
应用案例
ICDSys可被应用于航空、车辆、卫星、船舶等复杂工程系统中，目前已被应用于航空、船舶、综合电子等多个领域的研究所中。这里通过实际项目实施案例，介绍ICDSys工具的应用。
1. 某航空研究所
在某航空研究所的接口数据设计管理项目，ICDSys主要承担接口设计和管理功能。本项目通过解析上游架构数据及接口数据，导入ICDSys工具，实现上游架构数据和接口数据的继承。继承数据后，通过定义设备内部模块及软件应用架构数据，同时使用模型库消息数据定义软件应用接口数据，实现ICD接口数据的设计和管理。而当消息数据发生变更时，修改模型库消息，可变更使用模型库创建的所有消息数据，保证了数据的统一性和正确性。
图 12某中航工业所ICDSys工具的应用
2. 某舰船研究所
在某舰船研究所的接口控制管理项目中，ICDSys主要承担接口设计和管理功能，并有效的融入所内原有研发系统。流程上，ICDSys对接且受控于所内精益研发平台。业务上，与所内系统架构设计工具、仿真测试工具进行数据交互，继承和传递相关数据，保证团队内研发的数据一致性。
图 13某舰船研究所ICDSys工具的应用
3. 某研究中心
在某研究中心的接口数据设计管理项目中，ICDSys基于前期设计数据包括SCADE接口模型数据或AADL规范数据导入，基于树形和详表的设计方法，实现接口数据的设计、分析和管理功能。首先支持系统、设备、总线、消息和信号等接口数据设计，同时支持接口数据的分析和校验功能。此外，如下图所示，支持导出相应的接口文件和接口数据，以及支持可其它工具的数据接口，从而打通了从接口数据设计到硬件头文件和其它工具接口的障碍。
图 14某研究中心ICDSys工具的应用
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