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關注創建者:王靖雯 創建時間:2023-06-02

MBSE工具的實例教程
目前市場上MBSE或SysML建模工具眾多(圖4),下面的討論主要涉及項目中使用頻率頭三名、特別是頭兩名的工具。
圖4 MBSE-SysML建模工具在國外項目中的使用頻度[5]
2
MBSE建模工具選擇過程
http://mbse.tools/網站給出了MBSE建模工具選型過程的一般步驟[6]:
1) 確定目標和需求;
2) 定義工具選型評價準則;
3) 為評價指標分配相對權重;
4) 識別候選建模工具;
5) 評測候選建模工具;
6) MBSE建模工具選型決策。
并給出MBSE建模工具常用的評價指標[7]:
1) 易用性Usability
2) 模型繪制功能Functional features: Drawing
3) 模型仿真和執行功能Functional features: Simulation & Execution
4) 符合標準及互操作性Standards Compliance & Interoperability
5) 技術支持和團隊建模協作Technical & Team Modeling Support
6) 綜合考慮軟件功能、質量和價格得出的建模工具價值Value
一些歐美SysML/UML建模專家給出了建模工具評價指標的權重分布(表1)。
展開 但是,毫無疑問的是,在進行設計流程中各元素跨多個層級的追溯與管理的時候,采用一款得心應手的工具無疑會事半功倍。
本文想談到的就是目前作者在用的Capella兼談對SE工具的一些看法。
1. Capella簡介
Capella是目前在工業界(特別是歐洲航空航天界)廣泛應用的一種開源MBSE工具。其最早由Thales于2007年開始開發,并于2015年轉交由PolarSys(Eclipse的一個工作組)組織繼續維護。其目的在于提供一種針對高安全性要求的復雜系統進行開發建模的圖形化環境。
目前,Capella的主要用戶包括Thales,Ariane Group, DassaultAviation,Rolls-Royce,SIEMENS等歐洲工業巨頭。總的來說,由于有Thales這種業內巨頭牽頭使用,Capella在歐洲工業界,特別是航空航天業內的使用是相當廣泛的。同時,由于系統工程軟件目前還處于一個群雄割據的階段,并沒有像CAD領域一樣天下鼎定,所以,Capella后續成為一種主流也是很有可能的。
(順便說一句,基于Eclipse開發的MBSE工具還遠不止于一個Capella,還包括ObeoDesigner等。其它非Eclipse開發的就更多了IBM的Rhapsody,Ansys的SCADE Architect等等。在我看來,現在根本談“主流的系統工程軟件”為時尚早,這個市場基本上還處于春秋混戰階段。至于誰能脫穎而出,這取決于誰能構造最完善的生態環境,這一點后面細說。)
2. Capella的優勢
說實話,我是不喜歡談一個工具是好工具或者差工具的,是不是好工具實際上取決于握著它的那之手。
展開 然后,需要一個軟件工具來創建和管理ARCADIA模型。第一個實驗是使用現有的UML工具完成的,比如Rational Software Modeler、Objecteering和Rhapsody,并在它們上面定義UML文件。在這些第一次嘗試時,商業工具根本不容易定制,特別是很難刪除未使用的命令或菜單。因此,Thales決定創建自己的工具,專門用于ARCADIA。ARCADIA定義實際上可以看作是Capella建模工具的規范。
如果我們試圖與另一種可能的解決方案進行比較,即使用標準建模語言(如SysML)和現有的商業工具(如Rhapsody),我們可以發現幾個重要的區別。SysML和Rhapsody(作為其他的商業SysML工具)是基于UML的,這對于那些沒有接觸到面向對象概念的系統工程師來說是一個缺點,這些面向對象的起源顯然是不熟悉軟件開發世界的系統工程師采用的障礙。
另一個大問題是,SysML只是一種語言,每個公司都需要制定一個適應的建模策略。但是,如何將該方法傳授給建模工具呢?每一個商業工具都聲稱它提供了一個API來構建特定的附加組件,但這顯然代表了大量的工作。IBM提供了一個帶有Harmony for SE工具包的原型,但在泰雷茲的實驗證明,這個工具包僅僅是一個概念證明,很難在實際項目中使用。例如,建模階段之間的自動轉換并不像Capella那樣是迭代和增量的,而僅僅是一次。
圖20 MBSE三大支柱的實現比較
結論:
基于ARCADIA方法的Capella工具自2008年開發后,目前已廣泛應用于全球多個領域的項目(國防、航空航天、航天、交通、身份和安全等)。
展開 將基于模型的系統工程(Model Based System Engineering, MBSE)方法應用于整車開發過程中,可解決傳統整車研發過程中的工程數據一致性、可驗證性、可追溯性的問題,降低整車產品開發難度、盡早發現和避免潛在風險,進而提升開發效率和降低開發成本以及后期維護成本。
MBSE在功能開發和驗證中的應用
咨詢服務
MBSE流程咨詢與實施:車載嵌入式軟件流程、需求管理、需求采集、需求分析、功能設計、架構設計、需求形式化驗證、功能驗證、架構驗證、需求發布和復用過程和工具咨詢及實施
MBSE相關培訓:用例分析、基于模型的需求分析、SysML/UML建模語言、基于Rhapsody的系統工程仿真等方法培訓
MBD流程咨詢及服務:嵌入式高性能多核異構平臺的前沿智能算法快速驗證咨詢,基于模型的嵌入式軟件國產化平臺快速驗證定制服務
相關工具
展開 面向特定任務和基于Excel的視圖,僅向每個用戶顯示他們需要查看的內容;MapleMBSE 在熟悉MBSE 方法的系統工程師與不熟悉MBSE方法的參與者之間建立一個橋梁,使MBSE 的方法應用于相關部門和人員,并貫穿于系統開發過程中
? 容易使用的基于Excel界面的系統工程工具,減少使用MBSE工具常犯的錯誤:MapleMBSE提供了一個直觀的、基于Excel界面的使用環境,可輕松輸入系統定義,即使用戶不是一個MBSE工具專家
? 主要的系統工程工具不具有的強大的電子表格功能:靈活的剪切和粘貼操作、數據驗證和重復驗證、基于Excel表的公式功能、可編輯幾乎所有的系統模型,而不僅僅是依賴項、使用雙向查詢路徑表達式 (QPE) 語言靈活地查詢模型元素、只需添加新行或列即可創建新的模型元素
? 減少錯誤和成本:簡化信息輸入,降低出錯風險,MapleMBSE允許您使用自然的語言和數字輸入,從而減少與MBSE工具復雜輸入機制相關的錯誤
? 提供模型視圖和數據集成的快速定制:由于每個系統工程項目各不相同,MapleMBSE允許面向不同用戶定制模型任務視圖
MapleMBSE促進整個企業應用MBSE
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在完成系統映射后,工程師會使用基于模型的系統工程(MBSE)工具(如Ansys ModelCenter軟件),確保在整個系統范圍內對每個組件進行優化。
,從而減少與MBSE工具復雜輸入機制相關的錯誤
? 提供模型視圖和數據集成的快速定制:由于每個系統工程項目各不相同,MapleMBSE允許面向不同用戶定制模型任務視圖
MapleMBSE促進整個企業應用MBSE
三、系統建模與 仿真平臺
建模工具是MBSE的第三大支柱,也是支撐MBSE的模型和方法能夠在工程中應用的基礎。國外商業化工具廠商在國外的實踐中分別推出了各自的商業化MBSE建模工具,比較有代表性的有IBM公司的Rhapsody、No Magic公司的Magicdraw等。
方法論與工具的實踐;中航工業第一飛機設計研究院采用 Rational DOORS進行需求管理,并按照 Harmony-SE 流程,采用Rhapsody工具完成空中交通防撞系統以及航電系統的系統分析、設計與建模。
建模語言、建模方法和建模工具作為MBSE的三大支柱,是MBSE能否有效落地的重要影響因素,尤其方法論尤甚,它是絕大部分人開始接觸MBSE的切入點。
因此,我們在選擇系統建模(MBSE)工具的時候,就無需糾結哪些工具是否支持SysML語言了,我們要做的只是應該基于本企業的歷史和現狀,來選擇適合本企業的工具就足夠了。
對于語言來說,最早的系統建模語言是UML語言。UML為“軟件”系統建立可視化模型,為“軟件”系統建立構件,為“軟件”系統建立文檔。
Mars2020 MBSE工具箱中定制模型生成的圖表的功能插件,該功能插件減少了飛行系統工程團隊在保障能夠提供了更廣泛的成員不同視圖文件的前提下,維護系統的典型“powerpoint”視圖的時間,這些事SysML或MBSE商業公司無法做到的。
圖4 MBSE-SysML建模工具在國外項目中的使用頻度[5]
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MBSE建模工具選擇過程
http://mbse.tools/網站給出了MBSE建模工具選型過程的一般步驟[6]:
1) 確定目標和需求;
2) 定義工具選型評價準則;
前文回顧:MBSE | 基于模型的系統工程系列之基礎篇
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從上一篇文章我們可以看到,系統工程的活動種類比較多,包括了技術過程的相關活動、技術管理過程相關的活動,以及項目使能過程相關的活動。
這些活動的概念和內容我們已經有了基本的了解,
接下來我們看一看,怎樣使用 MathWorks 提供的工具鏈執行這些活動。
大家知道,MathWorks 在 2019
在這一階段,各種不同類型的工具也將以無縫的方式互操作
,例如,管理工具將與MBSE建模工具交互,后者將與數學建模工具交互,等等。
在階段5中,所有與系統相關的知識、信息和數據都包含在模型中并為模型所擁有。圖3中的圖表表明,模型現在已經完全形成,并且獨立存在。雖然這里沒有顯示任何文檔,但是總會有一些文檔存在。