MBSE軟件
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-06-02
MBSE軟件的實例教程
Thales 之前的實驗證明，并非來自軟件的系統工程師對 UML（以及隨后的 SysML）提出的面向對象概念并不滿意。因此，Arcadia 主要是基于功能分析，然后將功能分配給組件。系統工程師已證明 DSML 的詞匯很容易理解。
Arcadia 最早是在 Thales 中定義的，源于實際項目中遇到的工程問題。然后需要一種能夠創建和管理 Arcadia 模型的軟件工具。第一個實驗是使用現有的 UML 工具（如 Rational Software Modeler、Objecteering 和 Rhapsody）完成的，并在它們之上定義 UML 概要文件。在這些第一次嘗試時，商業工具根本不容易定制，并且很難刪除未使用的命令或菜單。這就是為什么泰雷茲人決定創建自己的工具，專用于 Arcadia，受到基于 Eclipse 平臺的使能技術的出現的鼓舞，例如 EMF 等。因此 Arcadia 定義可以真正被視為 Capella 建模工具的規范。
如果我們嘗試與其他可能的解決方案進行比較，即使用標準建模語言（例如 SysML）和現有的商業工具（例如 Rhapsody），我們可以發現幾個重要差異。
SysML 和 Rhapsody（作為其他商業 SysML 工具）基于 UML，這對于沒有接觸過面向對象概念的系統工程師來說是不利的：操作的概念、泛化/專業化、塊定義圖中的類型/實例、 甚至活動圖中的“對象”流和“對象”節點。這些面向對象的起源顯然是不熟悉軟件開發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。那么，如何將方法傳授給建模工具呢？每個商業工具都聲稱提供了一個 API 來構建特定的附加組件，但這顯然是一項巨大的投資，需要軟件技能。
展開 圖- 2 基于模型的軟件開發過程
西門子的Polarion應用生命周期管理 (ALM，Application Lifecycle Management)平臺，是解決汽車軟件開發過程中各種問題的軟件全生命周期管理解決方案。如圖3所示，西門子Polarion ALM方案，是一套面向汽車軟件研發的整個生命周期的系統，能實現從軟件產品概念設計、軟件需求分析、軟件設計、軟件構建和發布管理、軟件測試管理、軟件項目管理（包括敏捷和混合項目）、軟件配置和變更管理、軟件風險和問題管理、軟件計劃和資源管理、審計度量管理等，直至軟件項目完成的全過程管理。
圖- 3 Polarion平臺的軟件管理流程
Polarion作為軟件生命周期管理的一體化工具，將軟件開發團隊和項目連接起來，使用單獨的、統一的需求、編碼、測試和發布解決方案，改進汽車軟件開發過程。
展開 源自Thales多年工程經驗的MBSE建模工具Capella，就在SysML基礎上進行了一系列工程化封裝，是當前市面上最實用的MBSE技術路線之一。Capella對SysML的封裝可以概括為四個方面，下面將逐一說明。
一、功能分析方面的封裝
原生的SysML對功能分析的支持并不直觀，甚至沒有“功能”和“功能層級”的概念。而我們知道，功能分析是系統工程的核心內容，是復雜系統分析設計的主線之一。因此，Capella著重在功能分析方面對SysML進行了封裝擴展。
使用SysML進行功能分析，最常見的方式就是基于“活動圖”及其中的“動作”開展。這種方式主要的局限包括以下幾點：
無法在同一個視圖中展現多層嵌套的功能；
不同層級的功能之間必須通過端口的層層代理才能建立接口關系；
缺少完整的功能樹視圖。
為解決這些問題，Capella在SysML的基礎上封裝了“功能”模型元素，以及“功能數據流”視圖和“功能分解”視圖。這些模型元素和視圖可以更好地支撐功能分析工作。
展開 當模型超出設計范圍時，軟件還支持高亮警示功能。
圖13. 重量視點樣例
HTML輸出
對于無法獲取Capella軟件的客戶或供應商，用戶可以通過Capella導出HTML格式文件。這種通用性文件的交流便可以避免由于軟件造成的信息壁壘，客戶及供應商可以讀取HTML文件進行溝通反饋。
圖14. 輸出HTML格式文件樣例
文章來源：適途科技
說到SE，就不能不提各種系統工程工業軟件。
雖然我并不認為在設計工作中引入了Sysml甚至系統工程軟件，就說明設計流程就轉為了基于系統工程的設計（就好比在沒有CAD軟件的時候，我們用手里的紙和筆一樣可以畫圖）。
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。
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Pierre 擁有超過25 年的工程經驗，涉足高級輔助駕駛系統（ADAS） 和 自動駕駛等不同領域，也包括基于模型的開發 (MBD)、基于模型的系統工程（MBSE）和軟件認證。他曾在 Ansys 和 Esterel-Technologies 擔任多個職位。他擁有法國國立高等工程技術學院 (ENSEEIHT) 的計算機科學碩士學位和圖盧茲理工大學的固體物理學碩士學位。
Ansys 2025 R1 包含聚焦于 MBSE 功能和數據管理的新功能，使數字化轉型更加容易：
Ansys ModelCenter? MBSE 軟件和SAM 升級了對 SysML v2 的支持，這不僅可通過在團隊之間建立更緊密的聯系實現更優化的產品設計以及顯著的時間節省，同時還可在整個工程組織間實現產品需求的可訪問性和可擴展性
ModelCenter 現已改進了 MBSE 的連接性
如今，我們已經有先進的駕駛輔助系統，無人駕駛，汽車電子電氣和網絡連接，所有這一切都已經被整合到汽車上，進而導致車載軟件的份額實現了飛速增長。
現代汽車，特別是高端的豪華汽車，車內已經包含近2億行代碼，超過45個互聯系統，這個軟件規模已經超過了飛機和電腦的操作系統代碼行數。
當兩年前FSDM工作開始時，FSSE團隊的很大一部分人不熟悉SysML和與之配套的建模軟件。6位MBSE專業人員加入到團隊引導設計實踐。首先，六名MBSE專業人員的工作人員用MSL的歷史數據填充了FSDM的飛行設計信息。在六個月的時間里，整體框架被確定，大量的模型被梳理并創建，并從這些生成初步文件。
圖6 mbse.tools/網站對Rhapsody的評價[10]
關于MBSE相關的軟件功能，應該說MagicDraw、Rhapsody各有千秋；綜合與標準的符合性、軟件易用性和價格等因素后，MagicDraw稍勝一籌。這一結果與OMG發布的MBSE建模工具項目滿意度結論一致（圖7）。
Capella to SysML Bridge: A Tooled-up Methodology for MBSE Interoperability，Nesrine BADACHE, ARTAL Technologies, nesrine.badache@artal.fr，Pascal ROQUES, PRFC, pascal.roques@prfc.fr
模型到模型的轉換是基于模型的系統工程
—前言—
我們知道，SysML是一種高度通用的系統建模語言，其9種視圖雖然具備高度的靈活性，但是往往也意味著無法在工程實踐中直接應用，必須進行一系列封裝。源自Thales多年工程經驗的MBSE建模工具Capella，就在SysML基礎上進行了一系列工程化封裝，是當前市面上最實用的MBSE技術路線之一。Capella對SysML的封裝可以概括為四個方面
Capella綜述
基于Capella的MBSE解決方案是由Thales于2005年至2010年開發的，是Thales商業領域中所有產品研制不斷迭代過程的產出，Thales在國防復雜產品領域進行了多年的成功實踐，具有很強的工程實際復合性。
相較于其他MBSE設計工具而言
說到SE，就不能不提各種系統工程工業軟件。
雖然我并不認為在設計工作中引入了Sysml甚至系統工程軟件，就說明設計流程就轉為了基于系統工程的設計（就好比在沒有CAD軟件的時候，我們用手里的紙和筆一樣可以畫圖）。
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
（5）培育自主可控生態，掌握核心發展競爭力
MBSE工具軟件在工業軟件領域屬于新興板塊，目前國內具備一些功能完善的MBSE建模工具。立足長遠，從工具語言的原生適用性、安全性和自主定制的可控性等方面，自主軟件都有著超越國外軟件的優勢。
