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系统设计与仿真平台是航天器集成设计的重要工具，是提高航天器系统设计能力的重要途径。
目前，我国航天器在系统设计能力方面与国外存在较大差距。国外NASA、ESA等机构都开发和采用了航天器系统设计和仿真平台，全面支持了航天器快速设计与各类复杂、大型的系统级设计分析仿真。如NASA开发的先进系统工程环境系统（Advanced Engi，neering Environment，AEE）和航天器仿真系统（Spacecraft simulation，SPASIM），就是典型的航天器系统设计与仿真平台。系统设计与仿真平台是航天器集成设计的重要工具，是提高航天器系统设计能力的重要途径。在国家有关部门的支持下，国内已研究开发了多类面向系统设计、验证和在轨支持的系统设计和仿真系统，具备了演示功能。但与工程实用尚有一定差距，且不能有效支撑全系统集成设计与仿真。
本文首先概括了系统级协同设计的需求，然后从系统工程思想引出协同设计各类要素，结合协同设计理念提出了系统级协同设计的方案。
平台需求
目前在系统级协同设计方面主要存在如下需求：一方面要求对设计流程进行规范化定义和管理，各设计岗位在不同研制阶段往往需要使用不同的设计分析软件和方法完成不同的工作，需要在整星研制流程中将有经验的设计师定义的设计流程固化。
第二，需要对分散的工程软件资源进行统一管理，各学科工程软件缺乏统一的管控机制，使得这些软件资源处于“孤岛”状态，利用率较低。
第三，需要对设计数据进行有效管理，各学科设计师往往花费大量时间来搜寻输入文件，各类设计参考等，这方面已经成为影响航天器设计效率的一个重要因素。
第四，各学科间需要进行协同设计，各个专业的设计人员使用本学科的设计分析工具，工具之间数据难以有效传递，重复建模多，效率低下，需要提供一种机制，将不同学科领域的设计分析过程有效地协同起来。
设计方案
1、协同设计要素
根据系统工程理念，系统级设计通常需要一个涵盖光、机、电、热、轨道、空间环境、可靠性等各专业配套齐全的设计师队伍；需要理顺设计工作流程，包括各设计项目间的关联关系、输入输出要求等；系统设计工作还需要遵循一定的标准，辅助工具应包括软件工具、经验公式、设计算法、数据库等。因此，需要整合上述协同设计要素，包括通用系统设计流程、系统设计活动、输入输出文件清单、工具软件框架和标准规范体系等。在本平台中，继承并扩充了系统协同设计要素，将协同设计要素细分为十二大项，包括业务描述，流程示意、标准方法，输入、输出、工具、设计禁忌、文件图纸范文、专业知识、工作周期、注意事项，工作演示等，如图1所不。
2、平台设计原则
1）流程松耦合
本平台将流程的最小粒度定位于设计活动，各类协同设计要素都对应于设计活动。充分借鉴“设计成熟度”理念，设计活动之间采用“松耦合”的方式实现，设计师可以在输入不完善的条件下开展设计工作，将串行工作变为并行；同时可避免ModelCenter等国外类似集成软件因设计输入不够而整个流程无法开展的问题。
2）设计资源服务化
本平台应用云服务的思想，将设计要素等采用云服务的方式进行资源整合，并以规范的方式提供服务，解决设计要素资源多、私有、杂乱等问题。
3）设计过程规范化
在本平台中，设计信息、设计模型在各个节点之间应传递通畅，采用协同机制减小设计师之间重复工作，将无序的并行设计变为有序；同时，面向总师或主任设计师，提供设计活动过程及结果的监督、查看与统计。
3、平台体系架构
平台体系架构如图2所示，由四个层次组成。最底层为基础数据层。包括各类支持设计的模型库、流程库、标准库和知识库，用于存储设计数据、知识经验等；第二层为工具接口层，包括各岗位的设计工具（自研和商用）和与其他各类系统专门开发的接口，如全生命周期数据管理（PLM）系统、接口数据管理系统等；第三层为服务总线层。在设计工具层处理基础数据的基础上。向外层提供标准服务；最上层为用户界面层，提供面向用户的设计空间，采用工作门户的思路，将用户的各类操作、所需资源所有信息整合到一个页面上，实现时采用B／S（浏览器／服务器）的方式实现。
4、平台功能组成
1）业务流程区
业务流程区为设计师面对的最主要的界面，在该界面上主要显示用户设计岗位的工作流程，包括各子流程（设计活动）的各类设计要素的展示、数据输入输出关系、子流程的状态等。用户点击某一子流程节点时，系统将展示与该流程节点相关的属性界面，包括业务描述、子流程示意图；提供对该节点设计所需的标准规范查看功能；提供设计所需的上游输入数据（包括输入的类型、状态、版本信息）汇总和查看功能；提供用户在该节点设计所需工具信息，并支持用户通过页面点击进行相关工具调用_提供用户在该节点设计完毕后进行输出数据提交的功能。通过业务流程区内的操作，设计师可以很方便的完成设计相关的各类操作。
2）流程引擎模块
流程引擎是系统的核心功能，流程引擎支持通用流程模板的定义和实例化复用，支持岗位流程的可视化展示，支持对其中各任务的业务描述、流程示意、设计输入输出、标准方法、工具、设计禁忌、文件图纸范文、专业知识、注意事项、工作演示等信息的快速配置。通过流程引擎，可以很方便的搭建各设计岗位并关联其活动的各类设计要素。
3）系统集成模块
系统集成模块应用通用数据库接口、WebService、EXE／DLL调用、页面嵌套等技术，支持设计工具、数据库、C／S和B／S系统的集成和调用；并将各学科设计分析工具封装发布，借鉴NASA AEE平台建设经验，采用统一的XML语言作为各类设计分析工具与PLM系统的数据交换器。
4）过程管理模块
支持对设计过程中产生的各类过程文件、数据表格以及各类模型（机械设计、电路设计，有限元分析模型等）进行规范化管理（上传、下载、多版本管理和权限控制）：支持对岗位输出文件和模型的协同设计，实现上下游设计活动的文件输入输出关联。
通过应用上述几个功能模块，平台基本实现了将航天器设计过程按岗位设计流程方式进行组织，利用协同设计手段，对研制全过程的设计、分析相关的数据进行统一存储和管理，对各类专业应用软件进行封装、集成和统一调用，使设计过程规范化，有效地组织各类设计资源。
航天器系统级协同设计平台充分借鉴和固化系统工程理论和经验，融入知识工程理念，进一步规范设计活动和设计要素（业务描述、流程示意、标准方法、输入、输出、工具、设计禁忌、文件图纸范文、专业知识、工作周期、注意事项、工作演示等）。实现型号研制协同方式从“结果协同”到“过程协同”的重要转变。同时，围绕各设计岗位快速协同设计需求，对各类专业设计分析软件工具和系统进行封装、集成和统一调用，最终实现系统设计全过程的集成。
目前，我国航天器在系统设计能力方面与国外存在较大差距。国外NASA、ESA等机构都开发和采用了航天器系统设计和仿真平台，全面支持了航天器快速设计与各类复杂、大型的系统级设计分析仿真。如NASA开发的先进系统工程环境系统（Advanced Engi，neering Environment，AEE）和航天器仿真系统（Spacecraft simulation，SPASIM），就是典型的航天器系统设计与仿真平台。系统设计与仿真平台是航天器集成设计的重要工具，是提高航天器系统设计能力的重要途径。在国家有关部门的支持下，国内已研究开发了多类面向系统设计、验证和在轨支持的系统设计和仿真系统，具备了演示功能。但与工程实用尚有一定差距，且不能有效支撑全系统集成设计与仿真。
本文首先概括了系统级协同设计的需求，然后从系统工程思想引出协同设计各类要素，结合协同设计理念提出了系统级协同设计的方案。
平台需求
目前在系统级协同设计方面主要存在如下需求：一方面要求对设计流程进行规范化定义和管理，各设计岗位在不同研制阶段往往需要使用不同的设计分析软件和方法完成不同的工作，需要在整星研制流程中将有经验的设计师定义的设计流程固化。
第二，需要对分散的工程软件资源进行统一管理，各学科工程软件缺乏统一的管控机制，使得这些软件资源处于“孤岛”状态，利用率较低。
第三，需要对设计数据进行有效管理，各学科设计师往往花费大量时间来搜寻输入文件，各类设计参考等，这方面已经成为影响航天器设计效率的一个重要因素。
第四，各学科间需要进行协同设计，各个专业的设计人员使用本学科的设计分析工具，工具之间数据难以有效传递，重复建模多，效率低下，需要提供一种机制，将不同学科领域的设计分析过程有效地协同起来。
设计方案
1、协同设计要素
根据系统工程理念，系统级设计通常需要一个涵盖光、机、电、热、轨道、空间环境、可靠性等各专业配套齐全的设计师队伍；需要理顺设计工作流程，包括各设计项目间的关联关系、输入输出要求等；系统设计工作还需要遵循一定的标准，辅助工具应包括软件工具、经验公式、设计算法、数据库等。因此，需要整合上述协同设计要素，包括通用系统设计流程、系统设计活动、输入输出文件清单、工具软件框架和标准规范体系等。在本平台中，继承并扩充了系统协同设计要素，将协同设计要素细分为十二大项，包括业务描述，流程示意、标准方法，输入、输出、工具、设计禁忌、文件图纸范文、专业知识、工作周期、注意事项，工作演示等，如图1所不。
2、平台设计原则
1）流程松耦合
本平台将流程的最小粒度定位于设计活动，各类协同设计要素都对应于设计活动。充分借鉴“设计成熟度”理念，设计活动之间采用“松耦合”的方式实现，设计师可以在输入不完善的条件下开展设计工作，将串行工作变为并行；同时可避免ModelCenter等国外类似集成软件因设计输入不够而整个流程无法开展的问题。
2）设计资源服务化
本平台应用云服务的思想，将设计要素等采用云服务的方式进行资源整合，并以规范的方式提供服务，解决设计要素资源多、私有、杂乱等问题。
3）设计过程规范化
在本平台中，设计信息、设计模型在各个节点之间应传递通畅，采用协同机制减小设计师之间重复工作，将无序的并行设计变为有序；同时，面向总师或主任设计师，提供设计活动过程及结果的监督、查看与统计。
3、平台体系架构
平台体系架构如图2所示，由四个层次组成。最底层为基础数据层。包括各类支持设计的模型库、流程库、标准库和知识库，用于存储设计数据、知识经验等；第二层为工具接口层，包括各岗位的设计工具（自研和商用）和与其他各类系统专门开发的接口，如全生命周期数据管理（PLM）系统、接口数据管理系统等；第三层为服务总线层。在设计工具层处理基础数据的基础上。向外层提供标准服务；最上层为用户界面层，提供面向用户的设计空间，采用工作门户的思路，将用户的各类操作、所需资源所有信息整合到一个页面上，实现时采用B／S（浏览器／服务器）的方式实现。
4、平台功能组成
1）业务流程区
业务流程区为设计师面对的最主要的界面，在该界面上主要显示用户设计岗位的工作流程，包括各子流程（设计活动）的各类设计要素的展示、数据输入输出关系、子流程的状态等。用户点击某一子流程节点时，系统将展示与该流程节点相关的属性界面，包括业务描述、子流程示意图；提供对该节点设计所需的标准规范查看功能；提供设计所需的上游输入数据（包括输入的类型、状态、版本信息）汇总和查看功能；提供用户在该节点设计所需工具信息，并支持用户通过页面点击进行相关工具调用_提供用户在该节点设计完毕后进行输出数据提交的功能。通过业务流程区内的操作，设计师可以很方便的完成设计相关的各类操作。
2）流程引擎模块
流程引擎是系统的核心功能，流程引擎支持通用流程模板的定义和实例化复用，支持岗位流程的可视化展示，支持对其中各任务的业务描述、流程示意、设计输入输出、标准方法、工具、设计禁忌、文件图纸范文、专业知识、注意事项、工作演示等信息的快速配置。通过流程引擎，可以很方便的搭建各设计岗位并关联其活动的各类设计要素。
3）系统集成模块
系统集成模块应用通用数据库接口、WebService、EXE／DLL调用、页面嵌套等技术，支持设计工具、数据库、C／S和B／S系统的集成和调用；并将各学科设计分析工具封装发布，借鉴NASA AEE平台建设经验，采用统一的XML语言作为各类设计分析工具与PLM系统的数据交换器。
4）过程管理模块
支持对设计过程中产生的各类过程文件、数据表格以及各类模型（机械设计、电路设计，有限元分析模型等）进行规范化管理（上传、下载、多版本管理和权限控制）：支持对岗位输出文件和模型的协同设计，实现上下游设计活动的文件输入输出关联。
通过应用上述几个功能模块，平台基本实现了将航天器设计过程按岗位设计流程方式进行组织，利用协同设计手段，对研制全过程的设计、分析相关的数据进行统一存储和管理，对各类专业应用软件进行封装、集成和统一调用，使设计过程规范化，有效地组织各类设计资源。
航天器系统级协同设计平台充分借鉴和固化系统工程理论和经验，融入知识工程理念，进一步规范设计活动和设计要素（业务描述、流程示意、标准方法、输入、输出、工具、设计禁忌、文件图纸范文、专业知识、工作周期、注意事项、工作演示等）。实现型号研制协同方式从“结果协同”到“过程协同”的重要转变。同时，围绕各设计岗位快速协同设计需求，对各类专业设计分析软件工具和系统进行封装、集成和统一调用，最终实现系统设计全过程的集成。