巴西航空工業(yè)公司的 Legacy 500 是第一款使用了智能控制和電傳技術(shù)的中型商務(wù)噴氣飛機(jī)。這種技術(shù)取代了飛控系統(tǒng)（FCS）中的機(jī)械控制，使得更多的操控面可以同時(shí)執(zhí)行，從而使飛行更順暢，降低了飛行員的工作量，提高了安全性。

巴西航空工業(yè)公司使用 MATLAB和 Simulink加速 Legacy 500 飛控系統(tǒng)定義良好的低層級(jí)需求的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證，并提高了需求質(zhì)量。

“有了 Simulink，我們可以快速建立幾個(gè)解決方案的原型，測(cè)試它們，然后選出最好的一個(gè)，”巴西航空工業(yè)公司的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工程師 Rodrigo Fontes Souto 說(shuō)，“這樣的結(jié)果是，開(kāi)發(fā) FCS 的供應(yīng)商報(bào)告的問(wèn)題顯著減少。需要解決的問(wèn)題更少，我們有更多的時(shí)間來(lái)開(kāi)發(fā)新功能，能按時(shí)交付更成熟的產(chǎn)品，成本更低。”

巴西航空工業(yè)公司的Legacy 500

挑戰(zhàn)

巴西航空工業(yè)公司和客戶一起開(kāi)發(fā) Legacy 500 的高層級(jí)需求。他們使用客戶的輸入來(lái)生成飛機(jī)的無(wú)失誤的設(shè)計(jì)。工程團(tuán)隊(duì)面臨的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是把高層級(jí)的需求轉(zhuǎn)換成書寫良好的低層級(jí)需求，提供給開(kāi)發(fā) FCS 軟件的供應(yīng)商。

Legacy 450 和 Legacy 500 都是無(wú)失誤的設(shè)計(jì)，在技術(shù)和飛行特性上都有廣泛的創(chuàng)新，包括在中輕型和中型噴氣式飛機(jī)中從未使用過(guò)的最先進(jìn)的全數(shù)字控制系統(tǒng)。將成熟的產(chǎn)品按時(shí)投入到服務(wù)中的設(shè)計(jì)目標(biāo)和最后期限意味著設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)必須創(chuàng)建一個(gè)非常詳細(xì)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)計(jì)劃，并尋找能夠縮短開(kāi)發(fā)周期、降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的工具和合作伙伴。

在早期的設(shè)計(jì)中，沒(méi)有大量使用建模和仿真，很難確保低層級(jí)需求中的一致性。因此，在交付給供應(yīng)商后，有時(shí)需要重寫需求，這會(huì)浪費(fèi)時(shí)間，推高成本。

解決方案

巴西航空工業(yè)公司使用Simulink建模和仿真為 Legacy 500 飛控系統(tǒng) (FCS) 定義低層級(jí)需求。

建模小組使用Simulink建立 FCS 的詳細(xì)模型，以及飛行動(dòng)力學(xué)、飛行員輸入的模型。完整的模型包含了超過(guò)一百萬(wàn)個(gè)模塊和數(shù)十個(gè)組件，其中許多組件包含了超過(guò) 700 個(gè)輸入和 500 個(gè)輸出。

建模小組建立了功能測(cè)試用例，以確認(rèn)高層級(jí)需求得到滿足，并驗(yàn)證了低層級(jí)需求。

測(cè)試自動(dòng)化是開(kāi)發(fā)成功的另一個(gè)關(guān)鍵。該小組設(shè)立工作站，連續(xù)運(yùn)行超過(guò) 1500 個(gè)測(cè)試用例，編寫MATLAB腳本，以便在測(cè)試過(guò)程中自動(dòng)運(yùn)行任務(wù)。使用Simulink Coverage，工程師分析模型覆蓋率，并確定模型的未測(cè)試元素，改進(jìn)和擴(kuò)展他們的測(cè)試用例，直至達(dá)到 100% 的覆蓋率。

模型重用顯著節(jié)省了時(shí)間、提高質(zhì)量。Simulink Coder被用于從Simulink模型生成代碼，該模型在他們的飛行模擬器和系統(tǒng)級(jí)硬件在環(huán)測(cè)試環(huán)境中使用。

在內(nèi)部完成低層級(jí)需求的驗(yàn)證后，巴西航空工業(yè)公司向供應(yīng)商提交了書面需求。供應(yīng)商在執(zhí)行自己的驗(yàn)證后，使用Simulink和Embedded Coder按照 DO-178 級(jí)別 A 和其他航空標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

使用Simulink建模有助于我們團(tuán)隊(duì)的ARP 4754工作，特別是系統(tǒng)級(jí)需求的驗(yàn)證、開(kāi)發(fā)基于需求的測(cè)試、定義低層級(jí)的軟件需求。我們的供應(yīng)商使用Simulink和Embedded Coder生成DO-178級(jí)別A的飛行代碼。

——Rodrigo Fontes Souto, Embraer

Legacy 500 如期獲得了聯(lián)邦航空管理局（FAA）和巴西民用航空管理局的認(rèn)證，飛機(jī)目前正在生產(chǎn)中。

開(kāi)發(fā)時(shí)間縮短至少六個(gè)月?！拔覀児烙?jì)，與傳統(tǒng)方法相比，使用 Simulink 建模及仿真讓我們可以提前三個(gè)月向供應(yīng)商提交需求。”S outo 說(shuō)，“由于我們提交的需求是成熟的，供應(yīng)商的問(wèn)題和錯(cuò)誤更少，又節(jié)省了三個(gè)月的開(kāi)發(fā)時(shí)間?！?/p>

最小化需求問(wèn)題導(dǎo)致的延誤?！芭c傳統(tǒng)的方式進(jìn)行開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證需求的典型相比，我們組產(chǎn)生了兩倍的需求，每項(xiàng)需求的問(wèn)題少了 50 倍?！碑a(chǎn)品開(kāi)發(fā)工程師 Julio Graves 說(shuō)，“使用基于模型設(shè)計(jì)，與需求相關(guān)的最長(zhǎng)延遲是一天，而基于文檔的設(shè)計(jì)最短延遲是兩周?！?/p>

實(shí)時(shí)測(cè)試中重用模型。“我們使用 Simulink Coder 從用于需求驗(yàn)證的模型中生成代碼，用于實(shí)時(shí)測(cè)試?！碑a(chǎn)品開(kāi)發(fā)工程師 Miguel Teruel 說(shuō)，“我們計(jì)劃再次重用模型，通過(guò)使用 Embedded Coder 為不同的系統(tǒng)生成產(chǎn)品代碼的方式加速開(kāi)發(fā)過(guò)程。”