在MBSE的模型中，我們經(jīng)常看到屬性的定義中有“+-#~/^*”這些符號，它們可不是運算符，理解錯了要鬧笑話。請大家耐住性子看下去，只有理解了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建模中的“屬性”，才能記住這些符號的意義。

MBSE建模工作從哪里入手這個問題，往往都是剛開始對大家造成困惑的問題。如果從學習的角度，一般是從學習模型中各類元素的概念開始，先大概了解一遍MBSE模型中都有哪些元素、有什么用處、什么時候用。然后結(jié)合一個自己工作中的項目，把建模工作做一遍。如果按照正常的產(chǎn)品研發(fā)過程，一般按照“需求分析”—>“方案分析”—>“確定架構(gòu)”這個過程，可能會依次用到需求圖、用例圖、行為圖（活動圖、序列圖、狀態(tài)機圖）、包圖或模塊定義圖、內(nèi)部模塊圖、參數(shù)圖。但是我們拿來當作“作業(yè)”的項目，也可能已經(jīng)完成，也不妨直接從架構(gòu)建模開始，先把系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化，然后逐步完善系統(tǒng)的行為模型、需求模型。這樣從簡到繁的過程，也許是更有效的學習方法。

在上一篇文章中，介紹了表示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（系統(tǒng)的整體架構(gòu)，不是指機械結(jié)構(gòu)，機械結(jié)構(gòu)是專業(yè)模型，用CAD軟件建模）模型的元素“模塊”（Block）。我們在系統(tǒng)模型中，多次提到“元素”（Element）這個術(shù)語，這個術(shù)語也是UML標準中的一個概念。在UML\SysML模型概念中，“元素”是最基本的概念，模型中的其它概念都是從“元素”繼承的，是所有模型概念的根（Root）。所以，我們把每個模型概念都統(tǒng)稱為“元素”。那么繼續(xù)說“模塊”。“模塊”代表我們設計的產(chǎn)品，以及任何層級的產(chǎn)品。當我們說明這個產(chǎn)品的時候，用它有什么“特征”（Feature，也是UML標準中的元素）來說明它。這個“特征”分兩大類，一類表示它的結(jié)構(gòu)的，稱為“結(jié)構(gòu)特征”（StructuralFeature）；另一類稱為“行為特征”（BehavioralFeature）。“行為特征”可以理解為一個產(chǎn)品有什么功能，它是如何工作的。我們在后續(xù)的文章中繼續(xù)介紹“行為”這個概念，這里我們先說說“結(jié)構(gòu)特征”。

“屬性”（Property）的概念

“屬性”（Property）是一種元素，它表示類的一個屬性（attribute），或者一個關(guān)聯(lián)（Association）的成員端（memberEnd）；或者某些情況下同時都是。

先說說“Property”這個詞的翻譯，我們習慣把它翻譯為“屬性”，這個和“attribute”的翻譯相同。“attribute”不是UML中的一種元素，它只是普通的一個詞語；另外，“類”（Class）有“Attributes”這個屬性，也就是它的所有“Property”。所以UML類圖中，表示方框的“類”有分區(qū)的名稱是“attributes”。為了區(qū)分“Property”和“attribute”，有些書中把“Property”翻譯為“特性”。不過，在程序員中，已經(jīng)很習慣把“Property”稱為“屬性”。所以我們還是按習慣把“Property”翻譯為“屬性”。兩者區(qū)別不大。真要說相同和區(qū)別的話，如第一段中對“Property”的定義，就是當“Property”是一個類的“attribute”的時候，可以說兩者相同，指的是同一個概念；當“Property”僅僅是一個關(guān)聯(lián)關(guān)系兩端的成員（memberEnd）時，這時候不能叫“attribute”。

產(chǎn)品的組成是有層級關(guān)系的。結(jié)合產(chǎn)品的模型，“屬性”這個概念可以理解為下層產(chǎn)品的實例在上層產(chǎn)品實例中的名稱及其它定義。“屬性”可以指父級產(chǎn)品中具體的某一個下級產(chǎn)品，也可以指類型相同的一組產(chǎn)品。“屬性”的類型除了具體的產(chǎn)品，也可以只是一個數(shù)據(jù)類型。在SysML標準中，表示產(chǎn)品的“模塊”（Block）主要有四種類型的“屬性”。“部件”（parts）、“引用”（references）、“值屬性”（value properties）、“約束屬性”（constraint Properties）。“部件”的類型一定是另外一種“模塊”，而且聚合類型是“組合”；“引用”屬性的類型也必須是“模塊”，而且聚合類型是“共享”或無；“值屬性”的類型是“值類型”（ValueType）;“約束屬性”的類型必須是“約束模塊”（ConstraintBlock）。

“屬性”（Property）的語法

“模塊”的各種“屬性”可以顯示在包圖或模塊定義圖中模塊節(jié)點的“分區(qū)”（Compartment）中，以一個字符串的形式。這個字符串表示了定義“屬性”的語法。“屬性”完整的語法如下：

<property> ::= [<visibility>][‘/’] <name> [‘:’ <prop-type>] [‘[‘ <multiplicity-range> ‘]’][‘=’ <default>] [‘{‘<prop-modifier > [‘,’ <prop-modifier >]*’}’]

用中文把上面的語法翻譯一下如下：

<屬性>定義為:[<可見性>] [‘/’] <名稱> [‘: ’<屬性類型>] [‘[‘ <多重性范圍> ‘] ’] [‘=’ <默認值>] [‘{‘<屬性修飾語>[‘, ’<屬性修飾語>]*’}’]

上面語法中各部分說明如下：

<visibility>：可見性，表示屬性可以被訪問的范圍。有四種：

+：表示屬性是公共的（public），可以被任何模塊的行為訪問。在SysML標準中所有屬性都是公共的，所以在SysML圖中一般是不顯示可見性的。但是“模塊”既可以表示一個具體的硬件產(chǎn)品，也可以表示一個軟件的模塊。當對軟件進行建模的時候，也還是可以使用“可見性”這個概念。

-：屬性是私有的（private），僅僅被所屬模塊的行為訪問；

#：屬性是受保護的（protected），僅僅對模塊及其子類中可見；

~：相同包內(nèi)可見（package），也就是同一個包中的模塊都可以訪問這個屬性。

‘/’：導出屬性的符號。導出的屬性，意思是這個屬性是其它屬性通過計算得到的。例如正方形的“面積”屬性是“長”、“寬”屬性相乘“導出”的屬性。導出屬性的值一定是“只讀”的，在模塊的實例中不能被其它行為方法修改。

<name>：屬性的名稱。名稱也可以為空。為空的時候，可以用它的類型表示這個屬性。

<prop-type>：屬性的類型，另外一個“模塊”、“值類型”或其它能作為類型（Type）的元素。類型也可以為空，表示可以是任何類型。

<multiplicity-range>：多重性。多重性是指一個屬性在模型中的數(shù)量范圍。它的表示方法是“[lowerValue..upperValue]”，翻譯一下，既“[下限值..上限值]”。例如“[0..1]”表示最少0個、最多1個；“[4..*]”最少4個、最多不限；“[2]”上限、下限都是2，既必須2個；“[*]”不限個數(shù)，既0到多個。

=< default>：屬性的默認值；沒有賦過值的話，屬性就取這個值。可以沒有默認值。

<prop-modifier>：屬性的修飾語，可以理解為“屬性”的“屬性”。可能有多個修飾語，每個可能的是如下的值：

<prop-modifier>::= ‘readOnly’ | ‘union’ | ‘subsets’ <property-name> |’redefines’ <property-name>|‘ordered’ | ‘unordered’ | ‘unique’ | ‘nonunique’ | ‘seq’ | ‘sequence’|’id’|<prop-constraint>

     ‘readOnly’：表示屬性是只讀的。例如導出的屬性就是只讀的。

     ‘union’：表示屬性是另外的子集屬性的合集。

        ‘subsets’ <property-name>：表示這個屬性是另外一個集合屬性的子集。例如汽車“前輪”屬性是“輪子”屬性的子集，定義表示為“前輪:車輪{ subsets 輪子}”，表示2個前輪是汽車所有輪子屬性集合中的2個。

’redefines’ <property-name>：重定義了某個屬性。在上一篇文章中，我們介紹過“模塊”是一種可以“繼承”的“類”。作為“繼承類”的模塊自動擁有了“父類”的所有屬性，這些父類的屬性稱為“繼承”的屬性。在繼承的屬性前面用符號“^”標識。繼承的屬性是父類的屬性，不能直接修改它；如果要修改它的定義，必須新定義一個屬性“重定義”它。這里“redefines 父類屬性”就是這種意思。

        ‘ordered’：表示屬性是有順序的集合。

     ‘unordered’：表示屬性是沒有順序的集合。

        ‘unique’：表示是集合的屬性中，集合中每個成員都是唯一的。

        ‘nonunique’： 表示是集合的屬性中，集合中每個成員不一定是唯一的。

        ‘seq’或‘sequence’：表示屬性是一個有序的“袋”（bag）。換句話說，就是作為屬性的集合，集合中成員是有序的、但不唯一。集合的類型，“無序、唯一”稱為“組”（Set）；“有序、唯一”稱為“有序組”（OrderedSet）；“無序、不唯一”稱為“袋”（Bag）；“有序、不唯一”就稱為“序列”（Sequence）。

     ‘id’：屬性是作為模塊的ID屬性，就是唯一標識模塊實例的屬性。例如“產(chǎn)品編號”。

<prop-constraint>：屬性的約束，一般用“{約束表達式}”來表示約束。

通過上面的語法解釋，再總結(jié)一下“+-#~/^*”這一串符號的意義：

   “+-#~”：表示屬性的可見性，分表表示“公共的、私有的、受保護的、包內(nèi)可見”；

   “/”：表示屬性是導出的；

   “^”：表示屬性是繼承的；

   “*”：表示屬性的多重性，顯示在屬性定義“名稱:類型”后面的“[]”中。

除了以上UML定義的屬性的基本的語法之外，SysML為屬性擴展了方向特征（DirectedFeature）。方向特征有三種取值：“prov | reqd | provreqd”，翻譯為“提供|需求|提供且需求”。可以為除了流屬性以為的其它屬性添加這個特征（流屬性也有方向特征，“進|出|進出”）。“提供”（prov）表示屬性由擁有這個屬性的模塊提供（寫入）屬性值、被別的模塊使用（讀取）；“需求”（reqd）表示別的模塊提供（寫入）屬性值、當前這個模塊使用（讀取）；“提供且需求”（provreqd）表示上面兩種要求都有。

屬性這么復雜的語法讓每個人記住、直接輸入是太難了一些。在MBSES軟件中，只是輸入基本的部分：“屬性名稱:類型[多重性]”。其它語法部分通過屬性框輸入。屬性的修飾語部分也可以通過屬性框設置是否顯示（對應模塊元素屬性框中“節(jié)點屬性”—“特征屬性”）。

另外，可以為屬性添加構(gòu)造型，增加額外的特征。例如，對于數(shù)據(jù)有分布特征的屬性添加“分布屬性”構(gòu)造型，為屬性增加分布參數(shù)。

下圖顯示了屬性定義的示例。在示例中，“顯示器”模塊有三個通過關(guān)聯(lián)關(guān)系生成的部件屬性（screen、power-supplying和driver）。“24寸顯示器”繼承了“顯示器”模塊，所以自動有這三個部件屬性。“顯示器”的“產(chǎn)品編號”屬性的類型是一個字符串，它表示產(chǎn)品的唯一編號，是產(chǎn)品的ID。“顯示面積”屬性是一個導出的屬性，因為當顯示器的“屏幕尺寸”和“顯示比例”確定之后，顯示面積就可以計算出來，所以不能再賦值。“24寸顯示器”是從“顯示器”繼承的產(chǎn)品，它繼承了顯示器的所有屬性（繼承屬性前面都有“^”符號，繼承的屬性在子類中不能編輯）。但是為了進一步定義“顯示尺寸”這個屬性，重新定義一個相同名稱的屬性，并重定義父類的“顯示尺寸”屬性。重定義父類的“屏幕尺寸”屬性后，為這個屬性添加了一個“正態(tài)”分布屬性構(gòu)造型，并設置構(gòu)造型的“均值”和“標準差”屬性值。

模塊定義圖中的屬性

在模塊定義圖中（或包圖中），如上篇文章所講，“模塊”節(jié)點有20多種分區(qū)，其中大部分是顯示各種屬性的。

除了在分區(qū)中顯示屬性之外，在關(guān)聯(lián)關(guān)系的兩端也會顯示屬性節(jié)點。一般情況下在一個圖中不需要同時顯示。

模型之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系有三種，“引用關(guān)聯(lián)”、“共享關(guān)聯(lián)”和“組合關(guān)聯(lián)”。這三種關(guān)聯(lián)生成的屬性類型不同。“引用關(guān)聯(lián)”兩端的屬性都是“引用”屬性；“共享關(guān)聯(lián)”兩端的屬性也都是“引用”屬性，不過在關(guān)系末端（不是菱形箭頭的端）生成的引用屬性的聚合關(guān)系是“共享”；“組合關(guān)聯(lián)”在關(guān)系末端（不是實心菱形箭頭的端）生成的屬性是“組件”（part），聚合關(guān)系是“組合”。如果關(guān)聯(lián)是雙向的，則兩端都生成屬性；如果是單向的，僅僅在箭頭端生成屬性。這個屬性的類型，就是靠近關(guān)聯(lián)端的模塊。在這個關(guān)聯(lián)端屬性節(jié)點中，只是輸入屬性的名稱，不需要顯示類型。“共享關(guān)聯(lián)”和“組合關(guān)聯(lián)”在靠近菱形箭頭的這一端的屬性（雙向關(guān)聯(lián)時才會產(chǎn)生），默認的多重性是“[0..1]”，可以不顯示；另外一端的默認多重性是“[1]”，也可以不顯示。多重性是其它情況的話，都要輸入、顯示。

在下面這個圖中，顯示一個分區(qū)中的“值”屬性（“price”值屬性的值類型有一個單位“元”）、兩個關(guān)聯(lián)端的“部件”屬性。“hardDisk”屬性是一個“部件”屬性（由組合關(guān)聯(lián)產(chǎn)生），多重性是“[1..4]”（關(guān)聯(lián)端上的多重性不顯示[]，如果不是默認值1，需要通過屬性框?qū)傩陨稀⑾孪薏艜@示）。“monitor”屬性是一個“引用”屬性，多重性是“[1..2]”。它表示計算機可以有1~2個顯示器（顯示器也可以同時連接其它計算機，所以可以建模為共享聚合關(guān)系。）

內(nèi)部模塊圖中的屬性

僅僅在模塊節(jié)點的分區(qū)中顯示屬性，只是顯示屬性本身的定義。模塊的結(jié)構(gòu)定義，更重要的是各個屬性之間的關(guān)系。內(nèi)部模塊圖的作用和意義就是顯示一個模塊的屬性之間的連接關(guān)系。

在內(nèi)部模塊圖中主要顯示三種類型的屬性：部件屬性、引用屬性和值屬性。部件屬性外框是實線，引用屬性是虛線，值屬性也是實線的方框。

方框中顯示屬性的定義。屬性的“可見性”和各種修飾語也可以通過屬性節(jié)點的屬性設置是否顯示。屬性的“多重性”一般是顯示在節(jié)點右上角。

在內(nèi)部模塊圖中的屬性節(jié)點，除了可以顯示對應類型的模塊的各種分區(qū)之外，還可能會顯示一個“初始值”（initialValues）分區(qū)。初始值表示這個類型的模塊在實例化的時候，作為類型的模塊的各個屬性優(yōu)先取的默認值，也就是說它會取代屬性定義的“默認值”。添加初始值可以通過屬性節(jié)點的右鍵菜單“添加”—“屬性值”。

   在模塊的內(nèi)部模塊圖中中添加屬性，和在模塊定義圖中在模塊的分區(qū)中添加屬性效果是一樣的。在打開一個已有屬性的模塊的內(nèi)部模塊圖時（在模塊定義圖中，選擇模塊的右鍵菜單“打開內(nèi)部模塊圖”），如果這個模塊以前沒有內(nèi)部模塊圖，會自動新建一個內(nèi)部模塊圖，而且會顯示已有的部件屬性和引用屬性。如果在已有的內(nèi)部模塊圖顯示已有的屬性，可以把屬性元素從模型瀏覽器中拖拽到內(nèi)部模塊圖中；或者先建立一個屬性節(jié)點，然后通過屬性節(jié)點右鍵菜單“選擇已有屬性”來建立節(jié)點和已有屬性的關(guān)聯(lián)。

      屬性節(jié)點可以顯示內(nèi)部模塊圖代表模塊的直接屬性，也可以顯示間接的下層屬性。顯示間接的下層屬性的時候，屬性名稱用“.”分隔的多層屬性名稱，表示間接屬性的關(guān)系。也可以直接通過嵌套的屬性節(jié)點顯示多層的屬性。下圖顯示“host:主機”屬性中“mainboard:主板”屬性的兩種方式：

內(nèi)部模塊圖主要還是為了表示屬性之間的連接關(guān)系。屬性之間的連接關(guān)系，用一個“連接器”（Connector）來表示。“連接器”可以僅僅表示兩個部件之間有一個關(guān)聯(lián)關(guān)系，也可以表示物理的“連接器”部件。連接器上可能還傳遞“項目流”。“項目流”是特定類型的信息流，它是一種關(guān)系元素。項目流可以單獨在模塊定義圖中定義，也可以在連接器上直接定義（通過連接器節(jié)點的右鍵菜單“選擇項目流”，在選擇窗口中直接增加項目流）。連接器和連接器上的項目流兩端的類型和方向都必須是相容的。

如下圖所示，主板通過一個“連接器”連接到顯示器。在連接器靠近顯示器這一端也有個“連接器端”的元素，它的“多重性”是1，表示連接器連接的顯示器是1個（雖然整個計算機可能有兩個顯示器，但是一條連線只能連接其中的一個顯示器）。在連接器中傳遞的“項目流”的類型是“顯示信號”，它的方向從主板到顯示器。“顯示信號”是一個元素類型為“信號”（Signal）的信號，在后面的圖中有定義。

上面是表示部件屬性“mainboard:主板”和部件屬性“monitor:顯示器”之間通過一個連接器連接關(guān)系的模型。我們可以繼續(xù)細化這個模型，其中有幾個點需要細化。兩個部件連接的標準是啥？通過什么接口連接？作為連接器的連線是否也需要在模型中體現(xiàn)？假設我們的需求是通過一條符合HDMI2.0標準的連接線連接主板和顯示器。為了表達上述建模要求，在主板和顯示器上分別增加一個“端口”（Port），端口的類型是一對共軛的接口模塊“HDMI2.0接口標準”。我把還增加“HDIM2.0標準線”關(guān)聯(lián)模塊，并作為“計算機”模塊中的一個連接器屬性。用到的這些類型定義在下面的包圖中。

添加接口和連接器類型的內(nèi)部模塊圖如下所示。在“mainboard:主板”屬性中增加一個端口，類型為接口模塊“HDMI2.0”；屬性“monitor:顯示器”中增加一個端口，類型為共軛接口模塊“~HDMI2.0”。連接器的類型可以選擇為關(guān)聯(lián)模塊“HDMI2.0線”，兩者的方向以及兩端的類型必須是相同或兼容的。

文章來源：智睿思維MBSE