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文檔簡介
從面向?qū)ο笠暯钦J(rèn)識基于模型的系統(tǒng)工程獲獎科研報告摘要:現(xiàn)階段軟件工程成功地進(jìn)行了由面向過程到面向?qū)ο蟮淖儞Q。而與此同時,系統(tǒng)工程遭遇了難以解決的麻煩現(xiàn)狀。MBSE是基于模型的系統(tǒng)工程,其對模型進(jìn)行加工利用,進(jìn)而使得其可以輔助分析、評估等工作。同時,這些輔助工作自始至終服務(wù)著設(shè)計的各個環(huán)節(jié)?;谀P偷南到y(tǒng)工程使用從UML發(fā)展過來的SysML構(gòu)建系統(tǒng)模型。
關(guān)鍵詞:面向?qū)ο?模型;系統(tǒng)工程;建模;轉(zhuǎn)變
引言:
現(xiàn)代社會的快速發(fā)展,促進(jìn)了信息工程的高速進(jìn)展?;谀P偷南到y(tǒng)工程(MBSE)作為全球進(jìn)行工業(yè)研發(fā)數(shù)字化的其中一個發(fā)展方向,各個行業(yè)都需要大量的信息技術(shù)工作人員。從目前來看,國內(nèi)掌握MBSE技術(shù)的人才數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于需求量。這是供不應(yīng)求的社會現(xiàn)狀,各行業(yè)MBSE實踐項目受制于人才短缺的現(xiàn)象十分顯著。而培養(yǎng)這一部分人才,就需要先指導(dǎo)其進(jìn)行基于模型的系統(tǒng)工程的認(rèn)識環(huán)節(jié)。
一、基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)發(fā)展現(xiàn)狀
在可預(yù)見的未來幾年內(nèi),隨著各行各業(yè)應(yīng)用需求的增加,將會出現(xiàn)越來越多的技術(shù)人員投入MBSE方向[1]。
這些技術(shù)人員的來源可能是原本各個研發(fā)崗位上的工程師,通過學(xué)習(xí)這方面的技術(shù)應(yīng)用到研發(fā)工作中,也可能是應(yīng)屆畢業(yè)生或其他技術(shù)方向從業(yè)者轉(zhuǎn)向MBSE領(lǐng)域。不管這些信息工程技術(shù)人員來自哪個方向,在其最先認(rèn)識基于模型的系統(tǒng)工程時,都需要知道這一塊內(nèi)容各個方面的概念和知識,進(jìn)而來實現(xiàn)入門。由此可見,對MBSE的認(rèn)識尤為重要。
二、面向?qū)ο笠暯堑母拍钆c途徑
面向?qū)ο蟮幕靖拍畎▽ο?、類、抽象、封裝、繼承、多態(tài)、接口、消息、組件、復(fù)用和模式等。
面向?qū)ο蟮囊暯强梢詭椭嚓P(guān)信息工程技術(shù)人員更全面的了解進(jìn)行的工作。首先對面向的對象展開分析,從特征等方面展開理解,各個角度都幫助了后續(xù)工作的展開。充分認(rèn)識事物是進(jìn)行實踐的基礎(chǔ),因此,從面向?qū)ο蟮囊暯浅霭l(fā),認(rèn)識基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)至關(guān)重要[2]。
三、從面向?qū)ο笠暯钦J(rèn)識基于模型的系統(tǒng)工程
基于模型的系統(tǒng)工程是相對于傳統(tǒng)的、基于文檔的系統(tǒng)設(shè)置而言的。在傳統(tǒng)設(shè)計方式中的系統(tǒng)方案設(shè)計階段,多數(shù)通過撰寫方案、設(shè)計文檔來對系統(tǒng)進(jìn)行定義。例如,在設(shè)計方面先后有需求分析方案設(shè)計,詳細(xì)設(shè)計工藝設(shè)計。在之后的驗證階段,有組件集成、分系統(tǒng)測試、產(chǎn)品測試、需求確認(rèn)等多個階段。其中設(shè)計階段為撰寫方案設(shè)計文檔提供了需求規(guī)格說明書、方案設(shè)計文檔和方案選型文檔。在驗證階段為撰寫文案設(shè)計文檔提供了需求確認(rèn)報告和產(chǎn)品測試報告等。以上過程促成了一份完整撰寫方案設(shè)計文檔的組成。
而基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)是用數(shù)字化建模代替寫文檔進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計。把設(shè)計文檔中描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、性能規(guī)格需求的名詞、動詞、形容詞、參數(shù)全部轉(zhuǎn)化為數(shù)字化模型表達(dá)。從面向?qū)ο笠暯钦J(rèn)識基于模型的系統(tǒng)工程,可以有效幫助我們認(rèn)識MBSE的各個環(huán)節(jié)。
例如,名詞用來描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在基于文本的設(shè)計中,多是如此表達(dá):該系統(tǒng)由發(fā)動機、通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、生命保障系統(tǒng)等子系統(tǒng)構(gòu)成。但從面向?qū)ο笠暯钦J(rèn)識基于模型的系統(tǒng)工程中,基于模型的系統(tǒng)工程的數(shù)字化模型表達(dá)簡潔直觀,可以采用樹枝狀的模型結(jié)構(gòu),進(jìn)行圖文并茂的表達(dá)。
動詞用來描述系統(tǒng)行為。在基于文本的設(shè)計中會這樣表達(dá):系統(tǒng)的啟動過程為首先啟動發(fā)動機,然后一次檢查控制系統(tǒng)、生命保障系統(tǒng)、通信系統(tǒng)狀態(tài),如一切正常,則進(jìn)入工作狀態(tài);如發(fā)現(xiàn)異常,那么就由操作人員進(jìn)行故障排查。而在從面向?qū)ο笠暯钦J(rèn)識基于模型的系統(tǒng)工程的過程中,數(shù)字化模型表達(dá)是各個方面相互影響的。首先啟動發(fā)動機,再進(jìn)行控制系統(tǒng)檢查,如沒有異常再進(jìn)行生命保障系統(tǒng)檢查,如若沒有異常則進(jìn)行通信系統(tǒng)檢查。若是其中一環(huán)出現(xiàn)了問題就進(jìn)行故障排查,可見從面向?qū)ο笠暯钦J(rèn)識基于模型的系統(tǒng)工程相比基于文本的設(shè)計更加直觀科學(xué)。
參數(shù)是對系統(tǒng)規(guī)格、系統(tǒng)性能等的定量描述。在基于文本的系統(tǒng)設(shè)計中,大多數(shù)表達(dá)效果如下,需求A:系統(tǒng)總重量不能超過100千克。但在基于模型的系統(tǒng)工程中,由面向?qū)ο笠暯钦归_,可以清晰地進(jìn)行數(shù)字化模型表達(dá)。大致分為三塊,一塊是系統(tǒng),一塊是重量約束,一塊是Mass。系統(tǒng)和Mass都對重量約束有影響作用[3]。
四、從面向?qū)ο笠暯钦J(rèn)識基于模型的系統(tǒng)工程的意義
當(dāng)前社會高速發(fā)展,工業(yè)產(chǎn)品層出不窮。在滿足基礎(chǔ)條件之后,人們對工業(yè)產(chǎn)品各個方面的要求也越來越高。這也在一定程度上促進(jìn)了各行各業(yè)的發(fā)展,憑借相關(guān)科學(xué)技術(shù)取得進(jìn)步。現(xiàn)階段由于傳統(tǒng)的、基于文本的系統(tǒng)設(shè)計方式具有一定的缺點,使得其較難面對日益復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計[4]。
例如,因為是文檔文字描述,系統(tǒng)設(shè)計方案一致性的效果較差,難以展開進(jìn)一步溝通。同時,容易產(chǎn)生理解錯意思的情況。并且語言文字具有局限性,形容詞的使用容易混淆重點。在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計進(jìn)行變化的時候,單純的語言文字無法敏銳地捕捉變化。因此,在指引下一步工作展開的階段效果不佳。還有相當(dāng)重要的一點是工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計在前期仿真驗證階段,基于文本的設(shè)計方案無法進(jìn)行。
而與此同時,基于模型的系統(tǒng)工程的出現(xiàn),為應(yīng)對這些不可避免的問題提供了有效的應(yīng)對手段。從面向?qū)ο笠暯钦J(rèn)識基于模型的系統(tǒng)工程,可以看出MBSE給人們生產(chǎn)生活帶來的意義與價值。
在需求分析和驗證階段,從面相對象視角出發(fā),MBSE做了質(zhì)量方面的保證,避免需求的錯誤處理或者遺漏,保證設(shè)計需求100%準(zhǔn)確實現(xiàn)。在提高方面階段,MBSE提高設(shè)計過程中需求驗證工作的效率。同時也提高產(chǎn)品驗收工作效率,避免需求的模糊描述造成項目驗收“扯皮”。在系統(tǒng)設(shè)計和驗證階段,基于模型的系統(tǒng)工程可以在一定程度上有效地提升效率,保證質(zhì)量。
五、結(jié)束語
隨著現(xiàn)代社會的高速發(fā)展,人們在進(jìn)行設(shè)計的過程中愈發(fā)認(rèn)識到基于模型的系統(tǒng)工程的重要性,進(jìn)而將其作
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