本顶点项目探讨了如何应用基于模型的系统工程原则来促进对休斯齐射模型的修改,以及一套基线系统工程制品的开发如何能助力未来发展。随着当今系统中软件的复杂性日益增加,基于模型的系统工程方法可以增进对软件功能的理解、辅助软件验证,并增强与利益相关方的沟通。该团队将基于模型的系统工程方法与敏捷开发方法论结合使用,利用基于模型的系统工程制品记录了现有模拟软件,随后定义并开发了新的软件用例。增强后的休斯齐射模型通过提供一套基线基于模型的系统工程视图,支持未来的软件和模型增强,有助于未来的学生、软件开发人员或建模者理解当前设计。它也使得未来的开发人员能够更好地为模型的下一次迭代规划和设计新功能。本顶点项目为未来的学生和教育者提供了关于如何利用基于模型的系统工程原则和敏捷方法论,采用基于模型的系统工程方法来开发新的或增强现有软件代码库的见解。它强调了基于模型的系统工程的优势,以及如何应用它将大型复杂系统或软件简化为功能和组成部分、改善工程师与利益相关方之间的沟通,并提供一套系统功能基线。

建模与仿真是评估能力以及整合新型与现有系统时降低成本与风险的有效工具。本顶点项目使用软件扩展了韦恩·P·休斯的“导弹战中舰艇齐射模型”,并使用基于模型的系统工程工具记录了扩展后的齐射模型设计。此版本齐射模型实现的重大改进包括:模拟多种舰船和武器类型、通过蒙特卡洛分析引入随机性,以及对战斗交战成本进行评估。

“敏捷”方法论和软件工具被用于本项目的规划和管理。顶点团队以两周为一个“冲刺”周期开发了更新后的齐射模型软件,利用用户故事和任务的概念来记录和实施所需功能。任务状态使用敏捷工具的故事板进行跟踪和更新。每周的站立“Scrum”会议用于讨论成果和障碍,以及为即将到来的任务规划和分工。

对基线休斯齐射模型实施了三大主要增强,以将这一数学化的海战模拟模型转变为更复杂、更具概率性的海战分析工具。第一个增强是增加了一个模块化库,将舰船、武器和成本规范与模拟逻辑本身分离。这使得用户能够轻松地实时修改海军数据,并确保所有用户都在其模型中使用相同的数据源。第二个增强是实现了蒙特卡洛模拟。此实现支持进行多次模拟运行,生成结果的概率分布、风险评估和不确定性分析。最后一个增强是实现了异构舰队编成。此扩展提供了更真实的战斗场景,支持成本效益分析,实现全面和战略性的力量规划,并有助于发现涌现行为。总的来说,这三项增强将原始的确定性模型转变为一个全面的概率分析工具,使用户能够基于真实的战斗模拟进行风险评估的同时,就舰队配置、部署策略和资源分配做出更明智的战略决策。

在Innoslate中生成了一套针对齐射模型所做增强和更新的模型,并已提供给未来的系统工程学生用于修改。这些模型是对现实的抽象,可以更容易地进行交互和理解。例如,齐射模型是对海战的抽象,而Innoslate模型套件则是对为支持齐射模型而开发的代码的抽象。结合为验证代码功能而编写的软件单元测试,Innoslate也被用于承载一个测试套件,以进一步验证和追踪需求。生成了测试执行报告,其中包含了预期结果和实际结果。

对休斯齐射模型的迭代和改进根据有据可查的场景进行了验证,以为新功能建立基线。测试参数被引入外部库,以验证新的、修改过的和重用的代码。这些参数用于验证外部库集成以及用于计算替代结果的自定义参数。验证完成后,该模型被用于执行蒙特卡洛模拟运行,以作为对模拟齐射交战成本结果的演示。

用于迭代休斯齐射模型的开发过程,旨在促进未来海军研究生院系统工程专业学生对基于模型的系统工程概念的教育。本顶点项目附带的模型套件提供了一套可用于修改基础齐射模型的用例和结构示例。测试验证矩阵和测试用例结果可追溯至需求文档,显示了已实现的功能,同时突出了那些尚未纳入的功能。此概念得到了后续一期系统工程学生团队的验证,他们扩展了该模型,以在齐射交战框架中纳入无人载具威胁。

更新后的齐射模型可以在基于模型的系统工程的实际应用中通过多种方式证明其益处。海军领导层可以使用该模型研究战备状态对交战结果的影响,并通过调整相关因素来应用该知识,以改善实战结果。潜在的影响包括用于培训人员的海军训练或条令的变更。利用实战数据对模型进行持续迭代,可以提高其鲁棒性,形成一个良性的反馈循环。顶点团队的最后一项观察是,未来的齐射模型迭代应邀请关键主题专家参与,以就所模拟冲突的真实成本提供指导。

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