在MBSE的模型中，行為（Behavior）是一個重要的概念。前面我們主要介紹的模塊、模塊的屬性是系統的結構模型，描述系統是如何構成的，各部分之間有什么關系。而行為是系統的功能模型，或稱之為動態模型，它描述的是系統及其各組成部分是如何動態變化的。

“行為”（Behavior）的概念

“行為”（Behavior）是一種通用的動態模型元素。具體的行為元素主要包括“活動”（Activity）、“狀態機”（StateMachine）和“交互”（Interaction），它們分別以“活動圖”、“狀態機圖”和“序列圖”的方式說明一個行為的過程。這三種圖的具體說明我們將在后期的文章中進行說明，這里先講講通用行為的概念，以及行為和作為系統結構說明的元素“模塊”、需求說明的元素“需求”之間的關系。

“行為”是系統狀態隨時間變化過程的描述。“行為”代表系統的一種功能，它有輸入、輸出，它的功能就是把輸入轉換為輸出。在這個轉換過程中，可能伴隨系統本身狀態參數的變化。在設計一個系統的時候，很重要的工作就是設計系統有什么功能、怎么實現這些功能。所以，進行系統行為模型的分析是建模工作的關鍵內容之一。在對一個新產品進行建模的時候，一般是遵從“需求分析”—“功能分析”（行為分析）--“架構設計”這個大的基本過程。“需求分析”階段，通過建立系統“功能需求”元素（FunctionalRequirement，它是SysML標準中一個擴展的需求元素）確定功能目標。然后通過建立相應的行為元素及其圖形細化這些功能需求（功能需求只能通過一個行為元素來滿足）。最后在確定系統架構模型時，將這些行為分配給具體的“模塊”（作為模塊的“擁有行為”）。

“行為”元素可以放在模型中專用的一個包下面，也可以直接放在具體的某個“模塊”下面。

在UML語言中，“行為”也是一個“類”（Class）。相應的在SysML語言中，具體的行為元素（活動、交互和狀態機）都是類的擴展元素“模塊”(Block)。UML\SysML標準遵循了面向對象的設計概念，這世界上一切都是“對象”（Object）。“對象”是類的實例，也就是說世界上的一切對象都是某個類的實例。“行為”也是一個類，行為的一次“執行”就是這個類的實例。當然，行為是一種特殊的類，它有類的基本特征：可以有屬性和操作，而且它還多出來很多描述動態過程的東西（具體的行為元素描述動態過程的方法不同，具有的子元素不同）。可以說“行為”元素是在“類”的基礎上增加了描述動態過程的內容。

在SysML標準中，三種具體的行為元素“活動”、“狀態機”和“交互”都是“模塊”，所以它們可以像模塊一樣進行分解，把一個復雜的行為分解成小的、局部的或共用行為元素。這個過程也可以對應為設計分析中的“功能分解”過程。上層的行為元素和下層的行為元素都有各自的圖形，例如在一個上層“活動圖”中，通過一個“調用行為動作”，調用下層的活動元素（或其它行為元素）。

“行為”（Behavior）的語法

前面我們說了，“行為”代表一種功能，有輸入、輸出，好似軟件中的一個“函數”或“過程”（UML本來是用于軟件建模的，在UML中一個行為確實對應編程語言中的一個函數或過程）。在定義一個行為元素的時候（例如，在模塊的擁有行為分區或類目行為分區中增加一個行為），它遵從以下語法：

<name>‘(’[<parameter-list>]‘)’[‘:’ [<return-type-list>]][<behavior-constraint>]

用中文把上面的語法翻譯一下如下：

<名稱>‘(’ [<參數列表>] ‘)’ [‘:’ [<返回參數列表> ] ] [ <行為約束>]

上面語法中各部分說明如下：

<name>：行為的名稱，不能為空。行為元素也是有命名空間的，如果行為直接定義在一個包下面，這個包就是它的命名空間；如果定義在一個模塊下面，模塊的名稱就是它的命名空間。

< parameter-list>：輸入參數的列表，每個參數用“,”分隔。每個參數的語法如下：

<parameter>::=[<direction>] <parameter-name> ’:’<type-expression> [’[’<multiplicity-range>’]’] [’=’<default>][’{’ <parm-property> [’,’ <parm-property>]* ’}’]

對應中文，每個參數用“方向 名稱:類型[多重性]=默認值{參數屬性}”這樣的格式。

<direction>：’in’ | ’out’ | ’inout’ (默認’in’)，表示參數是傳入、傳出或同時是，“無”的話默認是傳入。

<parameter-name>：參數名稱。

<type-expression>：參數類型。

<multiplicity-range>：集合參數的話參數的數量最少、最多多少個。

= <default>：參數默認值。

<parm-property>：參數屬性，有以下選項：

         <param-prop> ::= ‘ordered’ |‘unordered’ | ‘unique’ | ‘nonunique’ | ‘seq’ | ‘sequence’

         ‘ordered’ | ‘unordered’：表示返回的集合參數中是否是有順序的；

         ‘unique’ | ‘nonunique’：表示集合中每個參數是否是唯一、不唯一的；

       ‘seq’| ‘sequence’：這兩個選項意義相同，‘seq’ 是 ‘sequence’的縮寫，表示參數是一個有序的“袋”（bag），既有序但不唯一。

此外，參數還有以下屬性：

isStreaming：是否是“流”。如果是流，則在行為執行期間，這個參數可能一直有數據傳入、傳出，而不僅僅是在調用或完成時。

isException：是否異常值，只用于是“傳出”的參數。如果“是”，則如果這個參數有值，則其它參數不會有值。

effect：影響，取值范圍為“生成、讀取、更新、刪除”中的一種。

< return-type-list>：返回參數列表，每個返回參數用“，”分隔，每個返回參數的語法定義如下：

         <return-type-mult-prop> :=

             <return-type> [‘[‘ <multiplicity-range> ‘]’] [‘{‘<param-prop-list> ‘}’] ]

對應中文，每個返回參數用“類型[多重性]參數屬性”這樣的格式。

<return-type>：返回類型。和輸入參數不同，返回參數沒有名稱，直接“類型”開頭；

<multiplicity-range>：多重性，表示這個參數是個集合的話，集合中每個參數最少、最多的個數；

<param-prop-list>：參數的屬性，有以下選項：

         <param-prop> ::= ‘ordered’ |‘unordered’ | ‘unique’ | ‘nonunique’ | ‘seq’ | ‘sequence’

         ‘ordered’ | ‘unordered’：表示返回的集合參數中是否是有順序的；

         ‘unique’ | ‘nonunique’：表示集合中每個參數是否是唯一的；

         ‘seq’ | ‘sequence’：這兩個選項意義相同，‘seq’ 是 ‘sequence’的縮寫，表示參數是一個有序的“袋”（bag），既有序但不唯一。

<behavior-constraint>：行為的約束，一般是“{}”中一個約束表達式。

另外，行為的屬性“isReentrant”(是否可重入)表示這個行為在執行的時候，是否可以再次被調用。

在行為的語法中，每個輸入、輸出參數既可以是單一值，也可以是一個集合。也就是一個參數的一次傳遞，可以傳遞一個值，也可以傳遞一組值。所以每個參數才有多重性、是否唯一、有序等等這個集合的屬性。

在表示行為的語法前面，可能會有表示具體行為類型的構造型，如果?活動?、?狀態機?或?交互?。

在MBSES（智睿思維基于模型的系統工程軟件）中，行為的參數可以通過一個彈出窗口進行定義。參數的屬性通過屬性框定義。但是也可以直接在模塊的行為分區中按照簡化的語法“名稱( 參數名稱: 參數類型) 返回參數類型”定義一個行為。

行為和模塊的關系

在前面的文章中，我們說過“模塊”有兩種有關行為的分區，“擁有行為”分區和“類目行為”分區。“擁有行為”是當前這個模塊中定義的行為，這些“擁有行為”是這個模塊的功能，這個模塊是這些行為執行時候的語境（也叫上下文，Context）。在一個行為執行的時候，除了可以使用和修改行為的輸入、輸出參數，還可以使用或改變作為上下文的這個模塊的各種屬性。例如，一個柴油發電機，具有一個“發電”的行為，在這個行為中，消耗作為輸入參數的“柴油”，輸出作為輸出參數的“交流電”，同時會發熱，改變發電機的溫度。

“類目行為”是當前這個模塊從開始工作到停止工作過程的一個行為過程描述。一般用一個狀態機來描述。例如一個設備的“開機”、“運行”、“待機”、“停機”這些狀態形成的一個設備工作過程狀態機作為設備的“類目行為”。

當一個模塊向其它模塊提供功能的時候，必須通過這個模塊的“行為特征”（BehavioralFeature）來提供，而不是直接提供行為的調用。模塊的“行為特征”有“操作”（Operation）和“接收”（Reception）兩種。但是在UML/SysML語言中，行為特征本身沒有說明行為過程的能力，它的行為過程說明必須通過一個具體的行為元素的圖形來說明。說明“操作”或“接收”具體行為過程的行為元素稱為它們的“方法”（Method），同時，這個“操作”或“接收”稱為對應行為元素的“定義”（specification）。一個行為元素也可以沒有對應的行為特征，這時候它只能被當前這個模塊的其它行為調用，不能被外部模塊調用。行為和它對應的“操作”或“接收”必須參數完全對應。

下面用一個三綜合試驗箱功能分析的例子說明“行為”的定義和應用。

首先定義一個“三綜合試驗箱”的模塊，這個試驗箱有“震動”、“加熱”、“加濕”、“冷卻”的功能，當然主要的功能還是進行“三綜合試驗”這個功能。這些功能我們都定義為它的“擁有行為”。同時定義了一個“開始三綜合試驗”的操作，這個操作的“方法”對應“三綜合試驗”行為，它們都有一個參數“試驗程序號”。當人工的方式開始試驗，或者通過遠程控制的方式調用這個操作開始試驗，則試驗箱根據“試驗程序號”參數開始對應的試驗程序。“三綜合試驗箱”模塊定義如下：

“三綜合試驗”行為的流程用一個活動圖來說明。首先根據“試驗程序號”找到對應的試驗程序。正式開始試驗前，設備要先進行預試驗步驟，把箱內溫度、濕度控制到試驗程序規定的起始條件。然后根據試驗程序中的定義，進行“震動”、“加熱”、“加濕”，“保持”一定時間，根據程序定義可能進行“冷卻”。這個過程可能是個循環過程，用一個“循環節點”來表示。活動圖如下所示：

文章來源：智睿思維MBSE