SysML 建模工具的调研
SysML 建模工具的调研 ppt课件
PPT课件
9
对于系统工程师，Rational Rhapsody Architect for Systems Engineers带来了采用 SysML/UML的需求分析 管理功能，包括了可用于商业案例的 Parametric Constraint Evaluation 模块。 Rational Rhapsody Designer for Systems Engineers还包括了设计验证模拟 功能。
PPT课件
12
Advantage:
Java建模软件MagicDraw的服务器软件。Teamwork Server允许多个用户同时使用相同的OO模型。UML模型 存放在服务器上，每一个使用MagicDraw标准版、专业版 或企业版的开发者都能各自锁定并处理模型的一个部分。 对该部分所做的修改可提交到服务器与团队共享。服务器 的工作机制有些类似源代码版本控制机制。
Rational Rhapsody Design Manager: 使您能够与整个工 程团队协作、共享、审查和管理设计与模型。
Rational Rhapsody Designer for Systems Engineers: 将 模拟和模型执行添加至 MBSE 环境，帮助启用对需求、 架构和行为的早期验证功能。
Rational Rhapsody Developer: 帮助您通过模拟、行为代
码生成和实时系统集成，开发和验证嵌入式软件应用程
序。
PPT课件
8
优点： 用于系统和软件应用程序的可视化模型驱动开发。 通过原型快速设计，及早纠正错误，降低成本。
基于SysML模型驱动的软件开发应用与研究的开题报告
基于SysML模型驱动的软件开发应用与研究的开题报告一、研究背景及意义SysML是一种基于UML的建模语言，主要支持系统工程领域的建模需求。
其模型可以表达系统的结构、行为和功能等，同时也能够建立与系统开发各个阶段的关联。
近年来随着信息技术的不断发展和应用，系统工程需要处理的问题也变得越来越复杂，使得传统的建模和开发方法已经无法满足工业和军事领域的需求。
因此，如何利用SysML模型驱动的方法来更快、更有效地将其应用于各种复杂系统的开发过程中，成为了当前研究的热点之一。
在现实生产环境中，大多数软件项目采用的是传统的开发方法，即软件开发过程中要求做好文档、源代码、测试数据等文档资料的维护。
这种方法的缺点是在大量的人力、财力、时间资源的投入下很难做到高效、及时、准确的需求分析、设计、开发和测试等工作。
而SysML模型驱动的开发方法则能够减少手动参与，通过自动生成文档，测序和源代码等，降低工作难度和开发过程的复杂性，提高开发效率和软件产品质量，从而能够在软件开发过程中，更快、更精确地实现需求沟通，开展各个阶段流程的自动化及标准化。
二、研究内容本研究计划通过对SysML模拟器的应用研究，深入探讨模型驱动的软件开发方法在实际项目中的应用及优势。
具体而言，其研究主要包括以下几个方面：1. SysML模型驱动方法的理论研究。
通过对模型驱动的方法、模型的构建及其表达语言，模型驱动软件开发的基本概念等进行研究，为后续开发实践提供理论支撑。
2. 基于SysML模型的案例分析。
选取实际的开发项目，将SysML建模工具与传统的软件开发方法进行比较，并分析其优缺点。
其中包括传统的水坝开发方法与基于SysML模型的积极开发方法在工程上的差异和影响。
3. 基于SysML的软件开发流程探索。
通过根据SysML建好的模型来自动生产代码、文档、测试数据等资源，进而实现对软件生命周期各个阶段的标准化流程的探索。
三、研究方法与步骤本研究采用的是实证研究方法，以SysML建模为工具，结合软件开发实践及计算机技术，对软件开发中基于SysML模型驱动方法的应用及其优势进行探究。
SysML一种新的系统建模语言
结果与讨论
通过应用SysML进行多域复杂机电产品系统的系统层建模，我们成功地描述 了系统的结构和行为。同时，利用仿真技术对模型进行了验证和优化，得到了良 好的仿真结果。从案例分析中我们可以看到，基于SysML的多域复杂机电产品系 统层建模与仿真集成方法能够有效地提高系统的设计质量和性能。
结论
本研究表明，基于SysML的多域复杂机电产品系统层建模与仿真集成方法能 够有效地描述多域复杂机电产品的结构和行为，并且能够提高系统的设计质量和 性能。然而，本研究仍存在一定的限制，例如 SysML语言的标准化程度和可扩展 性等问题，需要进一步加以研究。
参考内容
基本内容
随着复杂系统的不断发展，基于模型的系统工程（MBSE）正逐渐成为一种重 要的系统设计和分析方法。在此背景下，系统建模语言SysML发挥着越来越重要 的作用。本次演示将从介绍SysML的背景和重要性、系统建模语言、系统建模方 法、实例以及总结等方面，全面介绍基于模型的系统工程和系统建模语言SysML。
3、规则：SysML还定义了一系列规则，如分析、设计、实现等，用于约束模 型的发展和演变。
三、系统建模方法
使用SysML进行系统建模需要遵循一定的步骤和注意事项。以下是基于SysML 的系统建模主要步骤：
1、对系统进行需求分析和概念设计，明确系统的功能和性能要求；
2、根据需求分析结果，建立SysML模型，包括系统的结构、行为、数据等方 面；
1、制定合理的建模计划：在开始建模之前，需要制定合理的计划，明确建 模的目标、范围和方法，以避免模型复杂度过高和约束规则难以满足等问题。
2、选择合适的库和工具：选择合适的库和工具可以大大提高建模的效率和 质量，因此建议选择经过验证的库和工具，并根据实际需求进行定制化开发。
211110112_基于SysML的多学科设计建模与优化
第44卷 第8期 包 装 工 程2023年4月 PACKAGING ENGINEERING37收稿日期：2022–11–13作者简介：张强（1997—），男，博士生，主要研究方向为基于模型的系统工程（MBSE ）、数字主线。
通信作者：刘继红（1966—），男，博士，教授，主要研究方向为复杂产品数字化设计与制造、知识工程与知识管理、智基于SysML 的多学科设计建模与优化张强，刘继红（北京航空航天大学 机械工程及自动化学院，北京 100191）摘要：目的 基于系统建模语言SysML ，分析多学科设计建模与优化过程，在理解多学科设计与优化数学模型的基础上，构建系统设计优化模型。
方法 通过分析多学科设计优化的数学模型，利用SysML 语言对多学科优化对象模型进行元模型表征，将生成的SysML 模型进行模型转化，转换成XML 格式以便优化求解器进行求解。
结论 提出了一种用于多学科设计建模与优化的SysML 扩展优化建模方法。
通过SysML 系统建模语言的扩展版型，添加多学科优化相关的优化目标、优化约束、优化变量等优化元素的模型内容。
提出了SysML 优化信息的提取方法，以XML 为中间格式，将提取的优化模型与优化求解器进行集成。
通过系统设计与系统优化的集成求解为产品系统架构设计人员提供有效的决策支撑。
关键词：基于模型的系统工程（MBSE ）；SysML ；多学科设计优化；优化模型构建 中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)08-0037-11 DOI ：10.19554/ki.1001-3563.2023.08.004Modeling and Optimization of Multidisciplinary Design Based on SysMLZHANG Qiang , LIU Ji-hong(School of Mechanical Engineering & Automation-BUAA, Beijing 100191, China)ABSTRACT: The work aims to analyze the modeling and optimization process of multidisciplinary design based on sys-tem modeling language SysML, and build a design and optimization model of system based on the understanding the ma-thematical model of multidisciplinary design and optimization. By analyzing the mathematical model of multi-disciplinary design and optimization, the meta-model of multi-disciplinary optimization object model was characterized by SysML language, and the generated SysML model was transformed into XML format to be solved by the optimized solver. A SysML-extended optimization modeling method for multidisciplinary design modeling and optimization is put forward. Through the extended version of SysML system modeling language, model contents about optimization elements such as optimization objectives, optimization constraints and optimization variables related to multidisciplinary optimization are added. An extraction method of SysML optimization information is proposed. With XML as the intermediate format, the extracted optimization model is integrated with the optimization solver. The integrated solution of system design and system optimization provides effective decision support for product system architecture designers.KEY WORDS: model-based systems engineering (MBSE); SysML; multidisciplinary design and optimization; optimiza-tion model building随着科技水平的不断进步和经济的发展需求，工程系统的复杂性不断增大。
基于SysML的DoDAF产品设计研究
实现方法
1、模型转换：将DoDAF框架转换为SysML模型，包括作战视图、系统视图和 信息视图等三个部分的转换；
实现方法
2、代码实现：利用SysML建模工具进行模型编码，生成可执行的代码；
实现方法
3、测试：对生成的代码进行测试，确保其正确性和性能满足军事系统的需求。
相关研究
相关研究
DoDAF产品在军事系统工程领域有着广泛的应用前景。然而，当前DoDAF产品 在模型精度、标准化和复用性等方面仍存在一定的问题。同时，DoDAF产品在应 对动态环境和复杂任务时也面临着挑战。因此，本次演示旨在研究如何运用 SysML方法优化DoDAF产品设计，提高其建模能力和应用范围。
1、研究更精确的模型转换方法， 减少转换误差；
2、开发更高效的SysML建模工具， 提高建模效率；
2、开发更高效的SysML建模工具，提高建模效率；
3、研究其他系统工程建模方法，为DoDAF产品设计提供更多选择；
2、开发更高效的SysML建模工具，提高建模效率；
4、探讨如何将DoDAF产品应用于其他领域，扩大其应用范围。
谢谢观看
结论与展望
结论与展望
本次演示通过对DoDAF产品的研究，提出了运用SysML方法优化其设计的方案。 通过对该方案的实践，我们发现该方法能够有效提高DoDAF产品的建模能力和应 用范围。然而，仍存在一定的局限性，例如模型转换误差和工具功能不足等问题。 为了进一步改进DoDAF产品的设计，我们建议未来的研究方向可以包括以下几个 方面：
基于SysML的DoDAF产品设计研 究
目录
01 引言
03 SysML建模
02 相关研究 04 设计思路
基于SysML的嵌入式软件系统建模与验证方法研究
基于SysML的嵌入式软件系统建模与验证方法研究仵林博;陈小红;彭艳红;聂长海【摘要】嵌入式软件系统由于广泛采用分布式异构网络,使得软件系统复杂性呈现几何增长,因此需要在系统设计的论证阶段,对系统需求和设计方案进行正确性和充分性验证,进而发现系统性设计缺陷,避免可能引发或导致的严重系统性问题.为此,提出一种基于SysML的嵌入式软件系统结构与行为需求建模方法.通过对嵌入式软件系统的结构和逻辑行为进行层次化建模,并利用Modelica离散与连续融合的仿真特点,在系统需求论证阶段,基于建立的仿真模型对系统关键功能指标进行仿真,结果表明,该方法对系统需求论证具有可行性.【期刊名称】《计算机工程》【年(卷),期】2019(045)001【总页数】8页(P1-8)【关键词】SysML模型;系统建模;Modelica仿真;系统结构;嵌入式系统【作者】仵林博;陈小红;彭艳红;聂长海【作者单位】中国工程物理研究院计算机应用研究所,四川绵阳621999;华东师范大学计算机科学与软件工程学院,上海200062;中国工程物理研究院计算机应用研究所,四川绵阳621999;南京大学计算机科学与技术系,南京210023【正文语种】中文【中图分类】TP3910 概述随着网络和通信技术的快速发展,嵌入式系统从以单片微处理器为核心的简单嵌入式系统,逐渐发展成为通过外部总线、高速或低速网络连接起来的分布式系统[1],该系统称为网络化嵌入式软件系统。
与传统的软件系统相比,网络化嵌入式软件系统通常由很多节点组成,采用分布式网络互联,有些系统甚至内嵌在一个更大的系统中,形成规模更加庞大的网络结构。
随着系统规模的增加,系统交互复杂度越来越高,系统设计时不仅考虑内部节点之间存在各种交互行为,还要通过接口与周围环境中的节点进行交互通信,特别是不同节点的并发行为,这些行为之间需要同步完成特定功能。
从上述特点可以看出,网络化嵌入式软件系统在系统设计前期,即需求论证阶段,缺乏一套系统的建模与验证方法,需通过对嵌入式软件系统进行建模来验证系统功能正确性和业务逻辑一致性。
SysML汽车领域实践
SysML在汽车领域旳应用实践
内容提要
问题背景 SysCARS整体框架 SysCARS关键技术 评析
问题背景
逐渐出现旳问题
➢ 新型软硬件技术促使原则旳更新换代加紧 ➢ 复杂度日趋上升 ➢ 顾客体验要求上升 ➢ 产品迅速迭代
新型旳汽车控制系统制造，面临定制化要求日益突 出，顾客需求频繁变更，产品迭代与升级加速等一 系列问题。
定义系统边界
➢利用系统关联图（Context Diagram）描述 系统环境及与外部对象旳交互以拟定系统 边界
➢ 明确系统生命周期从制造到回收旳各个 阶段，为每个阶段创建一种块定义图 （BDD）
➢明确与系统交互旳外部元素及相应旳交互 关系
环境用例：从顾客角度看系统
➢环境用例图描述了系统预期提供旳服务 ➢在块定义图旳基础上对利益有关者旳需求
系统与外界交互接口描述
➢ 分析外部元素与系统交互时产生旳数据与控制流 ➢ 使用内部块图（Internal Block Diagram）描述系统
与外部交互旳界面 ➢ 每个系统可能相应多种内部块图，以实现其与不
同环境交互旳描述 ➢ 为以便了解与管理，可用多种内部块图描述系统
在同一环境下不同类别旳界面，如机械界面、电 子界面、数据处理总线等
SysCARS措施
整体思想
SysML部分图形：选用对行业有直接作用旳图
Valeo工作流：Valeo本身开发流程，用profile定义
商业化工具为基础旳工具环境：DOORS，Reqtify等
SysCARS (System Core Analysis for Robustness and Safety)
SysCARS措施
整体思想
以Valeo本身工作流为基础，针对系统开发旳不同 阶段，选用合适旳分析图形和工具，最终完毕系统设 计与开发。
基于NuSMV的SysML模型形式化验证
收稿日期:2018-11-25 修回日期:2019-03-26 网络出版时间:2019-06-26基金项目:国家自然科学基金(617722770);南京航空航天大学开放基金(kfjj 20171606)作者简介:邓刘梦(1995-),男,硕士研究生,CCF 会员(88983G ),研究方向为软件安全㊁嵌入式系统建模与分析㊁需求可追踪性㊂网络出版地址:http :// /kcms /detail /61.1450.TP.20190626.0829.038.html基于NuSMV 的SysML 模型形式化验证邓刘梦,葛晓瑜,宛伟健(南京航空航天大学计算机科学与技术学院,江苏南京211106)摘 要:航空航天道路交通等高安全领域的系统开发需要保证高安全㊁高可靠,对于该类系统的合理建模以及模型验证则尤为重要㊂当前模型驱动开发方法已经广泛应用于安全关键系统的开发过程中,它支持在早期就对系统进行安全分析和验证,有效地控制开发时间和成本,并降低系统出现风险的可能性㊂但与此同时,需求与设计模型之间仍然存在着沟壑,设计模型是否很好地满足用户所提出的需求在完成系统设计后仍需验证㊂针对系统建模语言缺乏精确形式化语义难以进行模型验证的问题,文中给出一套从SysML 设计模型到NuSMV 模型转换的语义规则,实现了一个自动转换程序,将SysML 模型文件转换成NuSMV 输入文件,进而利用NuSMV 实现SysML 模型的验证㊂最后通过一个铁路控制系统的案例证明了该方法的有效性㊂关键词:需求工程;模型转换;形式化验证;模型驱动开发中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1673-629X (2019)10-0153-04doi:10.3969/j.issn.1673-629X.2019.10.030Formal Verification of SysML Model Based on NuSMVDENG Liu -meng ,GE Xiao -yu ,WAN Wei -jian(School of Computer Science and Technology ,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics ,Nanjing 211106,China )Abstract :System development in aerospace road traffic and other high security areas needs to ensure high security and high reliability.It is especially important for the reasonable modeling and model verification of such systems.The model driven development (MDD )method has been widely used in the development of safety -critical systems ,which supports the safety analysis and verification of the system at an early stage ,effectively controlling development time and cost and reducing the possibility of system risk.At the same time ,there is still a gap between the textual requirement and the design model.Whether the design model can well meet the user ’s requirements still needs to be verified after the completion of the system design.Addressing the problem of the lack of precise formal se⁃mantics for the systems modeling language (SysML ),a set of semantic rules for the transformation from SysML design model to NuSMV model is given.An automatic conversion program is implemented to convert the SysML model file into NuSMV input file ,and then to verify the SysML model by NuSMV.In the end ,we prove the effectiveness of this method through the case of railway control system.Key words :requirement engineering ;model transformation ;formal verification ;model driven development0 引 言在过去多年,软件开发面临了多个挑战,新的需求和存在系统不断增长,系统也变得越来越复杂,以至于很难及时地对它们进行构建㊂为了解决这些问题,出现了很多新的方法,其中最突出的一个就是模型驱动开发㊂模型驱动开发代表了一套理论和工业化软件开发的方法框架,在软件开发全生命周期中系统的使用模型作为主要工件,主要是为了解决软件的两个根本危机:复杂性和变更能力㊂但与此同时,模型驱动开发也带来了一些问题:使用自然语言描述的需求与严格定义的模型之间的鸿沟无法很好地连通[1]㊂此外,对于SysML 描述的图形化模型,目前缺乏严格有效的分析和验证方法㊂针对以上存在的问题,文中给出了从SysML 模型到NuSMV 输入模型的转换规则,并实现自动化程序完成这一转换㊂接着利用NuSMV 模型检测的方法来验证SysML 模型的正确性㊂第29卷 第10期2019年10月 计算机技术与发展COMPUTER TECHNOLOGY AND DEVELOPMENT Vol.29 No.10Oct. 20191 SysML系统建模SysML是目前业界常用的系统体系结构建模语言,可用于由软硬件㊁数据和人综合而成的复杂系统的分析与设计㊂然而,为了保证一定的易读性,SysML 采用半形式化的描述方法来定义语义,使用自然语言描述约束和详细语义,力求在形式严格和易于理解间找到平衡[2]㊂在实际中,其图形化的建模方式十分简洁直观,关系链接与约束描述等方式也进一步缩小了模型驱动开发过程中需求描述与模型设计制品间的沟壑㊂但是,其牺牲的部分就是缺乏精确的语义,难以进行严格的语义分析以及正确性验证㊂SysML是一种图形化建模语言,是对象管理组织(object management group,OMG)在对UML2.0的子集进行重用和扩展的基础上提出的一种新建模语言[3]㊂它为软件体系结构建模提供了丰富的图标,涵盖了从系统需求到设计阶段的各项要求,广泛应用于航空航天软件开发过程㊂它致力于建模具有众多组件㊁难以描述㊁理解㊁预测㊁管理㊁设计以及更改的系统,并提供了表达个人需求及其组成的手段,已被学术界和工业界所广为接受,作为一种标准建模语言[4]㊂SysML为系统的结构模型㊁行为模型㊁需求模型和参数模型定义了语义㊂结构模型强调系统的层次以及对象之间的相互连接关系,包括类和装配㊂行为模型强调系统中对象的行为,包括它们的活动㊁交互和状态历史[5]㊂文中主要使用SysML的块定义图对系统的静态结构进行描述,使用状态机图对系统的动态迁移进行描述㊂SysML中,块(block)是系统描述的最小建模单位,可以用来描述每一个单独的组件,同时也是描述系统结构特征和行为特征的单元㊂SysML块以UML类图为基础,并扩展了UML复合结构的一些特征[6]㊂块定义图(block definition diagram)则是用于描述块信息的图㊂它描述了块的属性值㊁块的组成部分㊁块的操作以及对其他块的参考等[7]㊂而状态机图(state machine diagram)则是用来描述系统的状态迁移情况[8]㊂其中状态转移用来描述对象对事件的响应情况㊂关于SysML块定义图以及状态机图的实例将在下一节给出㊂2 NuSMV模型针对SysML模型进行验证,采用NuSMV作为验证工具㊂2.1 输入语言分析NuSMV模型中,系统被描述为模块化的层次结构,支持定义组件的重用[9]㊂其支持的数据类型主要有枚举类型㊁布尔类型和固定数组等㊂基本上,一个完整的NuSMV模型文件主要由两部分组成:系统模型和待验证的系统性质[10-11]㊂NuSMV系统模型部分主要用于描述系统的状态以及状态迁移关系,刻画出系统的静态结构与动态行为[12]㊂通过关键字MODULE来定义模块,通常每一个模块对应一个系统组件[13]㊂通过主模块中的SPEC 字段进行待验证需求性质描述,同时支持计算树逻辑(computation tree logic,CTL)和线性时序逻辑(linear-time temporal,LTL)的表达式[14-15]㊂2.2 SysML模型到NuSMV模型的转换本节根据SysML模型与NuSMV模型的特点[16],给出转化规则,并实现工具完成NuSMV模型实例的自动化生成㊂首先对SysML中的静态图进行转换,文中主要使用的是块定义图㊂规则1:模块名声明㊂描述:对于NuSMV中的模块名根据块定义图中的名称进行命名㊂规则2:静态变量声明㊂描述:对于块定义图中定义的属性都须在相应的模块中通过VAR关键字进行声明㊂规则3:变量初值㊂描述:对于块定义图中所有属性的初值都须在相应的模块中通过ASSIGN关键字进行声明㊂接下来对SysML中的动态行为模型进行转换㊂SysML中主要通过状态机图对系统的状态迁移进行刻画,系统中可能出现的状态迁移,都存在对应的状态机图[12]㊂从另一个侧面来看,状态图也可以理解为对块定义图动态的补充,故在转换中,应将其放入相应的模块中,而不是重新声明模块㊂规则4:状态机图声明㊂描述:对于状态机图转换不重新进行模块声明,将其状态迁移关系通过TRANS㊁next等关键字描述加入到从属的块定义图对应的模块中㊂例如:Car对应的状态机图,其描述的状态迁移关系都应该加入到MODULE car中㊂规则5:状态变量声明㊂描述:如果一个块定义图存在一个对应的状态机图,则应该在此块对应的模块中通过VAR声明一个state变量㊂规则6:状态变量赋值㊂描述:状态机图中state的取值是由去除初始状态和结束状态后所有状态值构成的枚举集合,其初始值应为状态机图中Initial节点指向的第一个状态,通过ASSGIN声明㊂例如:对于汽车car,通过一个状态机图描述其运㊃451㊃ 计算机技术与发展 第29卷行状态可能存在运行或者停止两种状态(见图1),那么MODULE car 中VAR 字段就需加入car _state :{stop ,running }声明,初始状态为stop ,通过ASSGIN init (car _state ):=stop 字段进行声明㊂图1 汽车运行状态机图实例规则7:状态迁移㊂描述:状态机图确定的状态转变使用next 进行描述,并通过case 来表达分支情况㊂例如:car _state 当前状态为stop 下一状态为running 和当前状态为running 下一状态为stop 表示如下:next (car _state ):=casecar _state =stop :{running };car _state =running :{stop };esac规则8:状态迁移条件㊂描述:如果状态机图中的状态迁移存在迁移条件,则需将该守卫条件加入到迁移描述字段中(见图2)㊂例如:在汽车启动前应确定车门是关闭的,否则无法启动㊂next (car _state ):=car _state =stop&door.closed =1:{running };图2 存在守卫条件的状态迁移实例3摇实验与案例分析根据前几节的理论分析,实现了一个SysML 模型到NuSMV 模型自动转换的工具㊂下面通过案例演示㊂案例的场景如下:在铁路控制系统中,在火车通过路口时需要关闭公路两侧的栅栏,保证在火车通过的过程中汽车无法驶入路口,避免发生火车汽车相撞的事故㊂首先通过SysML 建模工具建立该场景的模型如下:图3 铁路案例SysML 块定义图图3中块定义图描述了系统的静态结构信息,图4㊂图4 铁路案例SysML 状态机图在建模分别得到块定义图和状态机图后,利用工具将模型导出为XMI 文件格式以供后续转换使用㊂接着将得到的SysML 模型文件输入到自动转换工具中即可完成转换,得到铁路系统的SMV 文件(见图5)㊂图5 SysML 模型转换工具界面㊃551㊃ 第10期 邓刘梦等:基于NuSMV 的SysML 模型形式化验证得到设计模型的实例后,即可利用已有的NuSMV 工具来检测系统需求是否被设计模型所实现㊂首先给出一条安全需求:该系统模型不得出现汽车和火车同时驶入路口的情况,避免事故发生㊂接着在得到的SMV 文件中写入该需求性质LTL 表达式:LTLSPEC G !((Car _state =Car _in )&(Train _state =Train _in ))㊂最后在Windows 10下采用命令行形式运行NuSMV 工具检测该SMV 文件得到的结果如图6所示㊂图6 需求验证结果得到LTL 公式检测结果为false ,即该需求没有被满足㊂NuSMV 工具给出了反例,观察到在1.5状态时同时出现了汽车和火车均进入路口的情况㊂同时表明文中转换工具得到的SMV 文件可以很好地作为NuSMV 工具的输入,证明了该方法的有效性㊂4摇结束语针对SysML 模型缺乏精确语义而难以进行模型正确性验证的问题,给出了一个通过模型转换技术实现模型验证的解决方法㊂实现了一个从SysML 设计模型到NuSMV 模型自动转换的工具,最后利用转换得到的SMV 文件作为模型检测器的输入即可进行SysML 模型的验证㊂参考文献:[1] 刘军霞,熊选东,王松锋.基于随机Petri 网的SysML 状态 机图的验证[J ].计算机应用与软件,2013,30(6):202-208.[2] 夏 宇.基于NuSMV 和STPA 的RBC 交接场景安全分析方法研究[D ].北京:北京交通大学,2018.[3] SALMAN Y D ,HASHIM N L.Automatic test case genera⁃tion from UML state chart diagram :a survey [M ]//Ad⁃vanced computer and communication engineering technology [s.l.]:Springer International Publishing ,2016:123-134.[4] FRIEDENTHAL S ,MOORE A ,STEINER R.A practicalguide to sysML [M ].[s.l.]:[s.n.],2011:41-46.[5] 曹德建,黄志球,阚双龙,等.基于故障扩展SysML 活动图的软件安全性分析方法研究[J ].小型微型计算机系统,2015,36(9):2067-2074.[6] 王 栋.基于SysML 的武器装备体系结构建模与仿真方法研究[D ].长沙:国防科学技术大学,2009.[7] NEJATI S ,SABETZADEH M ,ARORA C ,et al.Automatedchange impact analysis between SysML models of require⁃ments and design [C ]//Proceedings of the 24th international symposium on foundations of software engineering.Seattle ,WA ,USA :ACM ,2016:242-253.[8] ANDRADE E ,MACIEL P ,CALLOU G ,et al.A methodolo⁃gy for mapping SysML activity diagram to time petri net for requirement validation of embedded real -time systems with energy constraints [C ]//International conference on digital society.Cancun ,Mexico :IEEE ,2009:266-271.[9] CIMATTI A ,CLARKE E ,GIUNCHIGLIA F ,et al.NUS⁃MV :a new symbolic model checker [J ].International Journal on Software Tools for Technology Transfer ,2000,2(4):410-425.[10]ARCAINI P ,GARGANTINI A ,RICCOBENE E.Asmeta⁃SMV :a way to link high -level ASM models to low -level NuSMV specifications [C ]//Proceedings of the second inter⁃national conference on abstract state machines ,alloy ,B and Z.Orford ,QC ,Canada :Springer -Verlag ,2010:61-74.[11]陈冬火,刘 全.基于符号执行和LTL 公式重写的测试用例产生方法[J ].计算机研究与发展,2013,50(12):2661-2675.[12]周玉平.基于UML -NuSMV 模型的列控系统需求阶段的安全分析[D ].北京:北京交通大学,2015.[13]何 洋,洪 玫,祁琳莹,等.基于模型检测工具NuSMV的功能测试用例生成方法[J ].计算机应用,2015,26(z 2):155-159.[14]王 曦,徐中伟,梅 萌.基于模型检测的软件安全性验证方法[J ].武汉大学学报:理学版,2010,56(2):156-160.[15]KAN Shuanglong ,HUANG Zhiqiu.Detecting safety -relatedcomponents in statecharts through traceability and model sli⁃cing [J ].Software :Practice and Experience ,2017,48(2):428-448.[16]俞晓锋,王立松.SysML 状态图合理性验证研究与实现[J ].电子科技,2014,27(5):127-131.㊃651㊃ 计算机技术与发展 第29卷。
基于SysML的模型驱动武器装备体系结构设计与分析
基于SysML的模型驱动武器装备体系结构设计与分析陆法;孙文虎;贾鹏【摘要】随着武器装备体系规模、复杂度的不断膨胀,模型驱动的体系结构设计方法成为解决复杂系统开发的研究热点.选择SysML(Systems Modeling Language)作为建模语言,提出了一种由三个基本步骤(能力需求分析、黑盒分析和白盒分析)组成的模型驱动体系设计方法, 探索了 SysML在体系层面建模的应用,并针对当前SysML建模工具在仿真可视化与系统分析等能力上的不足,将建模工具与仿真分析工具进行集成,共同完成武器装备体系结构的设计与仿真分析.%With increase of scale and complexity of Weapon System-of-Systems, model driven architecture design method has become a research hotspot of complex system development.This paper uses systems modeling language (SysML) and proposes a model driven architecture design method composed of capability requirement analysis, black-box analysis and white-box analysis.The application of SysML in architecture modeling is presented.Because the SysML tool is insufficient in simulation visualization and system analysis, the modeling tool is integrated with the simulation analysis tool in design and simulation analysis of weapon equipment architecture.【期刊名称】《指挥控制与仿真》【年(卷),期】2017(039)001【总页数】5页(P44-47,56)【关键词】基于模型的系统工程;武器装备体系结构;模型驱动方法;SysML【作者】陆法;孙文虎;贾鹏【作者单位】解放军后勤学院,北京 100858;解放军后勤学院,北京 100858;解放军后勤学院,北京 100858【正文语种】中文【中图分类】E917武器装备体系结构描述了武器装备体系组件的结构、组件之间的关系以及约束它们设计和发展进的原则和指导方针[1]。
SysML对C 4ISR系统建模的支持研究
图、 参数 图和 扩展 的块 图、 活动 图等模 型 对 Ｃ ＩＲ建模 的 支持 作 用 ， Ｓ 探讨 了其 对 ＣＩＲ建 ， 究 了基 于 Ｓ ｓ 研 ｙＭＬ的 系统 建模 分 析过 程 ， 结 果表 明该 文 方法对 于 ｃ ＩＲ的精 确语 义建模 合理 可行 。 ｓ 关键 词 ： 系统 建模 语 言 ； 精确 描述 ； 定量 分析
Ｓｓ ｙＭＬ对 Ｃ ＩＲ 系统 建 模 的 支 持 研 究 ４ Ｓ
张炜 钟 王 智 学 朱 卫 星 陈 剑 ， ， ，
（ 放 军理 工 大 学 １指 挥 自动 化 学 院 ；． 络 信 息 管 理 中 心 ， 苏 南 京 ２ ０ ０ ） 解 ． ２网 江 １０ ７
摘 要 ： 解 决 Ｃ ＩＲ 建 模 中 的语 义 表 达 精 确 性 和 完 整 性 问题 ， 出 了基 于 系统 建模 语 言 为 Ｓ 提 （ ｙＭＬ 的 Ｃ ＩＲ分析 与设 计 建模 方 法 。通 过 分 析 Ｓ ｓ Ｓｓ ） Ｓ ｙＭＬ的机 制 ， 究 了 Ｓｓ Ｌ新增 的 需 求 研 ｙＭ
Ｐ Ａ Ｕ ｉ ｒｉ ｆ ｃ ｎ ｅ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｎ ｎｉｇ １ ０ ７ Ｃ ｉａ Ｌ ｎｖ ｓ ｙｏ ｉ ｃ ｅ ｔ Ｓ ｅ ｅｈ ｏ ｇ ， ａｊ ０ ０ ， ｈｎ ） ｏ ｎ２
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｏｖ ｈ ｒ ｂ ｅ ｆ ａ ｃ ｒ ｃ ｎ ｎ ｅ ｒ ｌ ｙ ｏ ｅ ｎ ｉ ｐ ｃｆ ａｉｎ ｆｒ Ｃ Ｉ Ｒ ｓ ｒ ｃ ： ｏ ｓ ｌ ｅ ｔ ｅ ｐ ｏ ｌ ｍｓ ｏ ｃ ｕ ａ ｙ ａ ｄ ｉ ｔｇ ａ ｉ ｆ ｓ ｍａ ｔ ｓ ｅ ｉ ｃ ｔ ｏ Ｓ ｔ ｃ ｉ ｏ
Arcadia建模方法与SysML建模方法比较研究
0吧
中图分类号:TP311.51
文献标识码:A
OSID：
! Abstract] Compared to the traditional system engineering，the model-based systems engineering( MBSE) is more
understandable，detail，and efficient. The method based on the SysML( System idely used
92
2018年第3 期
魏 文 煜 ，等 Arcadia建模方法与SysML建模方法比较研究
不 同 的 视 角 ，综 合 评 估 系 统 ，以得到系统的最优解决 方案。
1 基于模型的系统工程背景简介
-个 复 杂 系 统 工 程 项 目 的 成 功 ，需 要 众 多 背 景 不同的人员参与其中。 比如，系统工程师主要解决 如 何 彻 底 地 理 解 客 户 的 需 要 ，并 将 客 户 的 需 要 转 化 成为系统的需求与功能' 根据系统需求与功能，以及 系 统 设 计 的 约 束 ，选 取 最 佳 的 解 决 方 案 ，确定系统给 出的架构。软件工程师关心的则是软件需要完成的 任 务 、功 能 及 软 件 的 约 束 。硬 件 工 程 师 考 虑 的 是 硬 件 的 运 行 环 境 ，子 硬 件 模 块 的 成 本 、质 量 、功耗等 硬件物理特性。用 户则关心系统如何帮助用户解 决 问 题 ，是 否 满 足 客 户的 需要 ，系统使用是否简洁 明了等直接感受。由于不同的角色关心的问题不 同 ，表 达 方 式 、文 化 背 景 差 异 大 ，因此需要一套有 效 的 方 法 将 系 统 通 过 不 同 的 视 角 ，以简洁明了的 形式展现给 相关人员，在 系 统 实 际 被 生 产 出 来 前 ， 各方面充分了 解需求 ，进 行 沟 通 ，并形成最佳的系 统解决方案。
揭开SysML神秘面纱(5)——约束系统的数学模型
揭开SysML神秘面纱（5）——约束系统的数学模型
参数图是一种独特的SysML图，用于说明系统的约束，这些约束一般以数学模型的方式表达。
需求中的性能需求，可以在参数图中体现。
通过把数学表达式（SysML中叫约束模块，ConstraintBlock）中的每个变量与模型的某个值绑定，即可向模型使用数学表达式。
通过这种方式，可以创建任意复杂的数学模型，然后把它和任意复杂的系统模型的各种组成部分绑定。
让我们回到盖浇饭系统，通过前几期的结构和行为建模，覆盖了系统的功能需求，但是系统的性能需求还没有得到分析和体现：表1：系统性能需求需求ID需求标题需求内容指标类型SyRs003盖浇饭单价系统提供的盖浇饭单价为20元价格SyRs007产量系统每天需生产100份以上盖浇饭数量SyRs008生产速度系统可在3小时内生产100份盖浇饭时间SyRs009员工工资系统支付员工工资为每月3000元价格SyRs010员工数量系统支持员工数量不超过五个数量SyRs011相关费用系统按20人同时就餐条件缴纳相关税费价格。
SysML状态图合理性验证研究与实现
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ａ ｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ＆Ａ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ １ ６ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｓ ｉ ｓ ａ ｖ ａ ｉ ｌ ｂｌ ａ ｅ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍ ｐ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ｍ ａ ｗ ｉ ｔ ｈ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ ｎ ｇ ｕ ａ ｇ ｅ ．Ａ ｎ ｄ
ｎ ｅ ｅ ｄ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ ａ ｕ ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈｅ ｓ ｔ ｎｄ ａ ａ ｒ ｄ Ｓ ｅ ｍａ ｎ ｔ ｉ ｃ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｎｄ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｍａ ｒ ｎｃ ｅ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｅｍｅ ｒ ｎ ｔ ｓ ． Ｏｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｈ ｎ ｄ， ｗｉ ａ ｈ ｔ ｈｅ ｔ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒｃ ａ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ， ｔ ｈ ｅ ｂ ｅ ｈ ａ ｖ ｉ ｏ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
基于设计结构矩阵和SysML的复杂产品研制流程建模与优化方法
基于设计结构矩阵和SysML的复杂产品研制流程建模与优化方法一、题目简介及研究背景1.1 题目简介1.2 研究背景二、设计结构矩阵简介2.1 设计结构矩阵定义2.2 设计结构矩阵应用2.3 设计结构矩阵优势与不足三、SysML简介3.1 SysML定义3.2 SysML应用3.3 SysML优势与不足四、复杂产品研制流程建模与优化方法4.1 建立复杂产品研制流程模型4.2 利用设计结构矩阵和SysML进行流程优化4.3 应用案例分析五、总结与展望5.1 已取得成果总结5.2 未来研究方向注：以上提纲仅供参考，具体内容的组织可以根据所需文章的情况作出适当的调整。
一、题目简介及研究背景1.1 题目简介复杂产品的研制过程中，会面临诸多问题，如产品结构复杂、开发周期长、成本高、生产难度大等。
在这种情况下，研究如何提高设计效率和降低成本就显得尤为重要。
本文将探讨设计结构矩阵和SysML在复杂产品研制流程建模与优化中的作用。
1.2 研究背景随着科技的不断发展和进步，人们对产品的需求也越来越高，这就要求产品的研发变得更加快速和高效。
因此，研究如何优化产品的研制流程和结构设计变得尤为重要。
设计结构矩阵和SysML是两种常用的工具，它们能够帮助工程师更好地优化产品的设计结构和研制流程，从而提高研发效率和降低成本。
本文将结合这两种工具，在复杂产品的研制过程中进行分析和探讨，旨在提高工程师对复杂产品研发的理解和能力。
同时，对于机械、电子、航空、军工等领域的产品研制有着重要的参考价值。
二、设计结构矩阵简介2.1 设计结构矩阵定义设计结构矩阵（Design Structure Matrix，DSM）是一种图形化工具，用于描述产品或项目的不同部分之间的依赖关系。
DSM通过将产品或项目的各个组成部分与其它部分之间的联系可视化，以便于工程师更好地理解和优化产品或项目结构。
DSM是一种矩阵，其行和列分别代表了产品或项目的组成部分。
基于SysML的系统设计-仿真模型可视化转换
基于SysML的系统设计-仿真模型可视化转换1. 引言- 系统设计模型在现代系统工程中发挥着至关重要的作用- 仿真模型的可视化转换是系统设计模型优化的关键技术- SysML是一种用于系统工程建模的语言，已被广泛应用于系统设计2. 相关工作- 系统设计模型建模的现有方法及其局限性- 仿真模型可视化转换的研究现状和存在问题- SysML在系统设计中的应用及其优势3. 设计思路- 基于SysML的系统设计-仿真模型可视化转换的设计思路- 利用SysML语言构建系统设计模型- 将SysML语言转换为仿真模型的视觉表示，实现可视化转换4. 实现方法- 对SysML语言进行语法分析和语义分析，生成系统设计模型- 利用图像处理技术和信息可视化技术将系统设计模型转化成可视化仿真模型- 通过数据交互和反馈机制，实现系统设计模型和可视化仿真模型的同步更新5. 实验结果- 以某一系统设计为例，进行系统设计-仿真模型可视化转换的实验- 展示转换后的系统设计模型和可视化仿真模型，并与原始系统设计模型进行对比- 分析实验结果，并说明改进空间和未来的应用前景6. 结论与展望- 总结本文所提出的基于SysML的系统设计-仿真模型可视化转换的实现方法和实验结果- 列举本研究工作的限制和局限性，并提出改进和完善的建议- 展望基于SysML的系统设计-仿真模型可视化转换在实际工程中的应用前景。
1. 引言随着科学技术和现代化管理的不断发展，各行各业对系统的需求不断增加，对于系统设计建模的要求也越来越高。
系统设计模型是指对系统总体构想、框架和组成部分进行抽象描述和细化表示的一种方法，是现代系统工程中不可或缺的环节之一。
系统设计模型有助于工程师和设计师在尽可能短的时间内理清系统的构思、分析复杂的交互问题、验证设计、优化可靠性、增强可维护性等方面，与此同时减少开发时间和成本。
在系统设计模型的基础上，还需要进行仿真模型的可视化转换，以实现对系统性能、可靠性、响应时间等方面的进一步探究和优化。
基于SysML的机电系统建模与设计方法研究
基于SysML的机电系统建模与设计方法研究介绍了一种支持复杂系统设计过程的建模方法，现代工业应用中主要挑战是在设计过程中进行相关数据的整合。
即使使用高层次的抽象来管理这个数据，并“作为一个整体”分析整个系统，设计师还需要保留系统所有低级别的信息，以便能够在今后进行优化和修改。
这里提出的解决方案是使用层次模型，在每一个不同层次抽象地描述系统，并安排其以这样一种方式尽可能容易地使每个层次与其他层次有关系。
标签：计算机辅助工程；系统建模语言；统一建模语言；面向对象1 引言面向对象（OO）的方法和工具，使程序员能够在短时间内建立复杂的软件系统，同时保证高级别的可维护性。
OO技术达到标准化出版的统一建模语言（UML）[1]，制造系统正变得越来越复杂，许多研究者的开发正努力寻找新的设计解决方案来管理这种复杂性。
在本文中，目标是用SysML[2]提供机电制造机械建模和设计的方法，作为整合与组织层次结构模型来描述系统所有方面的一个手段。
说明如何利用SysML 在不同模型之间建立明确的关系，以获得制造系统的理解和相关表示。
2 所提出方法概述2.1 模型的层次结构三个主要层次的模型对于建模和设计制造机是必要的：（1）细节层次。
是传统建模活动的结果，其中每个子系统的行为是准确地模拟使用最好的工具，这可能会产生高的计算需求，如有限元/多体模型（高维模型），因为它们对于捕捉子系统的内部动态可能是必要的。
（2）整体层次。
分析整体的全部动力学是必要的，通过接口与每个代表单个子系统的其他模型得到整体模型。
有时，在细节层次上开发的模型在这个层次上可以重复使用，并成为整体模型的一部分。
在高维子模型的情况下，以减少它们的低阶近似是可行的，这是足够忠实于再现的操作条件的子系统行为。
（3）高层次模型。
一旦模型的集合被安排在细节和全局的水平，我们得到这一个层次的模型。
为了管理这个结构，一个高层次的模型是必要的。
它将被用来描述一个功能和需求层次的系统，它也将包含需要驱动开发活动的来自整体和详细水平的所有信息。
基于模型的系统工程和系统建模语言SysML浅析
摘要 ： 着系统 的规模和复杂程度 的不 断提 高， 随 传统的基 于文档的 系统工程 必将产 生越 来越 多的各种 不同的文档， 信息的查找 、 理 解及 更改都 困难重重。模 型则以它直观 、 无歧 义、 模块化 、 可重用等优 点迅速 覆盖 了软 件、 电子 等工程领域 。为 了支持 基于模型的 系统工程 ＭＢ Ｅ， Ｓ 国际 系统工程 学会 Ｉ ＯＳ ＮＣ Ｅ以及 对 象管理组 织 ＯＭＧ在 对软件 工程统一模 型语 言 ＵＭＬ 行重用和扩展 的基础 进
Ａ ｂｓｒ ｃ ：Ａｓｔ ｙ ｔｍ ｉｅ ａ ｏ ｐｌｘｉｙ ｃ ｎｔｎ ｓｔ ｎｃｅ ｓ ，ｔ ｒｄｉ ｏｎ ｌｄ ｕｍ ｅ ｔ ｔａ ｔ ｈｅｓ ｓｅ ｓｚ ｎｄ ｃ ｍ ｅ ｔ ｏ ｉｕｅ Ｏ ｉ ｒ ａｅ ｈｅｔａ ｔ ａ ｏｃ ｉ ｎ —ｂａｅ ｙｓｅ ｓｅ ｉ ｅｉ ｉ ｏｄ ｅｍ ｏｒ ｓ ｄ ｓ ｔ ｍ ｎｇｎｅ ｒｎｇｗ ｌ ｐｒ ｕｃ ｌ ｅ ａ ｄ ｏ ｅ ｓ ｒｓｏｆｄｆｅ ｅ ｏｃ ｍ ｅ ｓ ｉｎｄ ｉｆ ｒ ａｉ ｎ ｍ ｒ ｏ ｔ ｉ ｒ ｎｔｄ ｕ ｎｔ，ｆ ｎ ｏ ｍ ｔｏｎ， ｄｅ ｓａ ｎ ｎ ｈａ ｇ ｓｈａ ｄ ｕｎ ｒｔｎｄｉｇ ａ ｄ ｃ ｎ ｅ ｉ ｒ ．Ｍ ｏｄ ｌｐａ ｅ ｔｉ ｉ ｕ ｔ ，ｕ ｍｂｉｕｏｕ ，ｍ ｏｄ ｅ ｌｃ ｓｉ ｓ ｎｔ ｉｉ ｖｅ ｎａ ｇ ｓ — ｕｌｒ ｅ ｓｂｌ ｔ ．ｒｐ ｄ ｃ ｖｅａ ｅ ｏ ｔ ａ ｅ ｌ ｃｒ ｉｓａ ｈｅ ｎｇｎｅ ｒｎｇｆｅｄ ． ｎ ｏ ｄｅ Ｏ ｓ ａ ，ｒ ｕ ａ ｅ ｅｃ ａ ｉ ｏ ｒｇ ｆｓ ｗ ｒ ，ｅｅ ｔｏｎ ｃ ｎｄ ｏｔ ｒｅ ｉ ｅ ｉ ｌｓ Ｉ ｒ ｒｔ ｕｐｐ ｔｍ ｏｄ ｌ ｏｆ ｉ ｏｒ ｅ—ｂａｅ ｙｓｅ ｓｅ ｉ ｅ ｎｇ ｓ ｄ ｓ ｔ ｍ ｎｇｎｅ言 Ｓｓ ， 推 ｙＭＬ 消除 了不 同模型语言在表达法及术语上的不 同， 范了符号和语 义。Ｓ ｓ 的广泛应用 规 ｙＭＬ 必将提 高 系统工程之间 以及 和其他学科之 间的有效沟通 ， 将有 力地推 动 系统工程理论和 实践的发展 。该文对 系统 工程 方法， 于 基
基于SysML的模型驱动复杂产品设计的信息集成框架研究
基于SysML的模型驱动复杂产品设计的信息集成框架研究刘玉生;袁文强;樊红日;曹悦【摘要】针对如何为复杂机电产品建立不同层次、不同物理域的设计信息及其与仿真信息间的关联这一重要问题,以系统建模语言SysML为基础,提出了支持模型驱动多域复杂产品多层次设计与仿真信息集成框架;建立了基于SysML扩展的核心集成信息模型,以支持系统设计与仿真集成及不同层次设计过程的信息集成。
以此为基础,重点研究了SysML和Simscape建模语言的元模型及其间的映射规则,以及基于三元图文法的系统层设计信息与仿真信息动态关联与集成的方法。
最后给出了实例进行分析验证。
%Aimming to build the association among different levels of design information and simulation information of different physical domains of the complex mechatronic products,a SysML-based framework of an integration of hierarchical design and simulation information was proposed for supporting the model-driven design of multi-domain complex mechatronic systems.An integration information model was established based on the extension mechanism of stereotype of SysML.After that,the meta-models of SysML and Simscape,a typical simulation modeling language,were explored and the mapping rules between them were also studied.The integration method between the system-level design and simulation information was proposed based on triangular graph grammar（TGG）.At last,some examples were shown to illustrate the proposed method and some discussion was also given.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2012(023)012【总页数】8页(P1438-1445)【关键词】模型驱动;复杂产品;SysML;系统设计;设计与仿真集成【作者】刘玉生;袁文强;樊红日;曹悦【作者单位】浙江大学CAD＆CG国家重点实验室,杭州310027;浙江大学CAD＆CG国家重点实验室,杭州310027;浙江大学CAD＆CG国家重点实验室,杭州310027;浙江大学CAD＆CG国家重点实验室,杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TP274.20 引言由于复杂机电产品系统涉及机械、电子、控制等多个领域，因此具有高度复杂性、动态性和不确定性等诸多特点［1］。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
缺点： 可以试用，但不是免费的。虽然工具功能很强大，但是购 买整套工具费用昂贵。
MagicDraw（ SysML Plugin）
MagicDraw 是一款建模和面向对象系统设计分析工具， 适用于商业分析师、软件分析员、程序员、质量评估工程 师、文档编制者以及企业管理者使用，支持团队开发的 UML建模和CASE工具。支持J2EE, C#, C++, CORBA IDL, .NET, XML Schema, WSDL, 数据库建模, DDL生成 和反向工程。
缺点： 软件本身不提供仿真。 如果仅仅只是建模可以使用community edition，但要使用 更多功能是收费。
Thank you!
UModel SysML Modeling Features: Supports all nine SysML diagrams Enables hyperlinks between diagrams, supporting documents, or Web pages Shared subprojects for team collaboration or reuse Elements can be assigned to diagram layers and selectively viewed or hidden Unlimited undo/redo encourages exploring new ideas XMI model interchange with other SysML tools SysML diagrams integrated with UML modeling for robust coverage of software project requirements SysML diagrams and elements included in automated project documentation
Disadvantage： $135-699 逆向工程中支持的语言有限
Rational Rhapsody family
IBM® Rational® Rhapsody® 软件产品系列为系统工程师 和软件开发人员提供协作式设计、开发和测试环境。 聚焦于是实时嵌入式系统开发
Rational Rhapsody Architect for Systems Engineers: 是 一个面向复杂系统工程项目的基于模型的系统工程 (MBSE) 环境。它有助于您使用 SysML 和 UML 分析系统 工程需求。 Rational Rhapsody Architect for Software: 一个集成嵌入 式软件开发环境，使用基于 UML 的建模功能来设计和开 发嵌入式软件并使其可视化。 Rational Rhapsody Design Manager: 使您能够与整个工 程团队协作、共享、审查和管理设计与模型。 Rational Rhapsody Designer for Systems Engineers: 将 模拟和模型执行添加至 MBSE 环境，帮助启用对需求、 架构和行为的早期验证功能。 Rational Rhapsody Developer: 帮助您通过模拟、行为代 码生成和实时系统集成，开发和验证嵌入式软件应用程 序。
优点： 用于系统和软件应用程序的可视化模型驱动开发。 通过原型快速设计，及早纠正错误，降低成本。 自动实施一致性检查，提升敏捷性，并通过协作提高重用 性，降低经常性和非经常性费用。 与扩展的设计团队共享、协作和审查由 Rational Rhapsody 或其他设计工具生成的工程生命周期工件。
Debugging, Compiling and Visualizing Executing Code Automation - Harness the Power Powerful Database Modeling Systems Engineering and Simulation Business Process Modeling Build upon UML 2.5 Effective Project Management
SysML 建模工具的调研
主讲人：李文婷
Enterprise Architect
Advantage:
High Value, End-To-End Modeling Speed, Stability and Performance Business Simulation End-to-End Traceability Model, Manage and Trace Requirements Manage Complexity Powerful Document Generation Generation and Reverse Engineering of Source Code Visualize your Applications Advanced Model Driven Architecture
缺点： 不支持仿真。 需要付费。
Visual Paradigm Community Edition
Visual Paradigm Community Edition is a FREE UML drawing tool for you to create professional-look UML diagrams easily and quickly through its award-winning diagramming interface. Visual Paradigm Community Edition supports not only UML but also ERD and SysML. Students and UML beginners like to learn and practice UML and modeling skills with Visual Paradigm Community Edition.
Advantage: Java建模软件MagicDraw的服务器软件。Teamwork Server允许多个用户同时使用相同的OO模型。UML模型 存放在服务器上，每一个使用MagicDraw标准版、专业版 或企业版的开发者都能各自锁定并处理模型的一个部分。 对该部分所做的修改可提交到服务器与团队共享。服务器 的工作机制有些类似源代码版本控制机制。 使用Teamwork Server的好处：更快的团队协作；简化设 置管理；可控制你的作品的访问级别；远程访问；无需始 终在线；
对于系统工程师，Rational Rhapsody Architect for Systems Engineers带来了采用 SysML/UML的需求分析 管理功能，包括了可用于商业案例的 Parametric Constraint Evaluation 模块。 Rational Rhapsody Designer for Systems Engineers还包括了设计验证模拟 功能。 对于软件开发人员， Rational Rhapsody Architect for Software提供了逆向工程和支持 C、C++、Java和 C# 的 代码框架生成功能。Rational Rhapsody Developer 可以 实现基于统一建模语言（UML®）和系统建模语言 （SysML）的模型驱动系统开发（MDSD），并提供支持 完整的 C、C++、Ada 和Java™ 开发语言的主机和目标 模拟环境，包括面向实时操作系统或资源受限目标（如微 控制器）的活动图的代码生成。
Disadvantage: 有试用版本，但是专业版需要另外花费。 不提供仿真。 本软件主要是UML建模，要实现SysM Altova products 能够可视化地在 UML 中设计应用程序模型并生成 Java、 C# 或 Visual 代码与项目文档，或将工程师现 有的程序逆向导入至 UML 图表,经过精心的设计调整后,通 过重新生成代码来完成整个过程。 可以从逆向工程的源代码中创建序列图；生成可定制项目 文档；允许外部操作与 Visual Studio和Eclipse 紧密集成 等。