ARCADIA
關(guān)注創(chuàng)建者：一起學(xué)MBSE 創(chuàng)建時(shí)間：2023-06-07
ARCADIA的實(shí)例教程
圖19 Capella“大圖像”
SysML與ARCADIA/Capella的比較
如前所述，ARCADIA DSML受到UML/SysML和NAF標(biāo)準(zhǔn)的啟發(fā)，并與這些語(yǔ)言共享許多概念。但是，為了方便所有利益攸關(guān)者的使用，特別是通常不熟悉通用語(yǔ)言（UML或SysML）的利益攸關(guān)者，最好使用特定領(lǐng)域的建模語(yǔ)言。之前在Thales內(nèi)部的實(shí)驗(yàn)證明，不是來(lái)自軟件的系統(tǒng)工程師對(duì)UML（以及之后的SysML）提出的面向?qū)ο蟾拍畈环判摹Ｒ虼耍?em>ARCADIA主要基于功能分析，然后將功能分配給組件。事實(shí)證明，DSML的詞匯表很容易被系統(tǒng)工程師理解。
所以，基本上，ARCADIA是首先從Thales實(shí)際工程中遇到的工程問(wèn)題所定義。然后，需要一個(gè)軟件工具來(lái)創(chuàng)建和管理ARCADIA模型。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是使用現(xiàn)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(shí)，商業(yè)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(chuàng)建自己的工具，專(zhuān)門(mén)用于ARCADIA。ARCADIA定義實(shí)際上可以看作是Capella建模工具的規(guī)范。
展開(kāi) 03
ARCADIA的誕生歷史
為了應(yīng)對(duì)上述痛點(diǎn)，法國(guó)Thales集團(tuán)從2001年開(kāi)始進(jìn)行基于模型的嘗試，經(jīng)過(guò)近10年的探索，期間嘗試了UML/SysML等語(yǔ)言和NAF，UAF框架，以及一些商業(yè)建模工具，最后他們認(rèn)為：沒(méi)有一種建模語(yǔ)言可達(dá)到預(yù)期效果，配套工具過(guò)于通用且缺乏方法論指導(dǎo)進(jìn)而導(dǎo)致應(yīng)用困難。所以經(jīng)過(guò)一段時(shí)間決策，Thales決定完全自己構(gòu)建一套方法論，就是ARCADIA的前身，經(jīng)過(guò)數(shù)年的應(yīng)用迭代，到2008年，Thales又決定定義支持ARCADIA方法論的專(zhuān)用語(yǔ)言 (Domain Specific Language (DSL))，同時(shí)啟動(dòng)了建模工具Capella的開(kāi)發(fā)。又經(jīng)過(guò)2年，ARCADIA方法論逐步成型，Thales開(kāi)始在內(nèi)部推廣使用，直到2015年，Thales向全社會(huì)公開(kāi)了ARCADIA方法論，并開(kāi)源了Capella工具。之后以其開(kāi)放、開(kāi)源、完整的特點(diǎn)，迅速得到了歐洲多個(gè)行業(yè)應(yīng)用，不久也得到國(guó)內(nèi)一些科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注和試點(diǎn)應(yīng)用。2018 年ARCADIA被法國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化組織 AFNOR 注冊(cè)為Z67-140 標(biāo)準(zhǔn)。
展開(kāi) 本篇屬于基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)專(zhuān)題系列第03篇內(nèi)容，我們聊聊MBSE方法論之Arcadia相關(guān)內(nèi)容，個(gè)人認(rèn)為也是在汽車(chē)領(lǐng)域相對(duì)應(yīng)用最廣泛的方法論之一，非常值得學(xué)習(xí)。
閱讀之前強(qiáng)烈建議參考之前系列文章:
為什么MBSE是系統(tǒng)復(fù)雜性應(yīng)對(duì)之道
02 - MBSE系列: 方法論之OOSEM
在上一篇文章，我們聊到了MBSE方法論之OOSEM，包括其基本概念，建模語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)流程，邏輯架構(gòu)的重要性等。
今天我們接著來(lái)聊聊MBSE方法論之Arcadia，主要包括以下內(nèi)容:
Arcadia基本概念
Arcadia開(kāi)發(fā)活動(dòng)
Arcadia建模語(yǔ)言
01
Arcadia基本概念
Arcadia(Architecture Analysis and Design Integrated Approach)是法國(guó)泰雷茲(Thales)集團(tuán)針對(duì)MBSE專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的方法論，該集團(tuán)專(zhuān)注于航空航天，交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。
Arcadia近幾年被廣泛應(yīng)用到汽車(chē)行業(yè)，該方法論以架構(gòu)模型建立為核心，貫穿產(chǎn)品整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程，主要專(zhuān)注于以下幾點(diǎn):
需求分析
架構(gòu)構(gòu)建
架構(gòu)及時(shí)驗(yàn)證和確認(rèn)
其中，需求分析是SE重要步驟，為更好地捕捉用戶(hù)需求，Arcadia將需求分析分解為操作需求和系統(tǒng)需求分析兩個(gè)過(guò)程，為后續(xù)邏輯和物理架構(gòu)模型的建立提供基礎(chǔ)，并對(duì)解決方案進(jìn)行及時(shí)的驗(yàn)證和確認(rèn)。
展開(kāi) 針對(duì)上述問(wèn)題，架構(gòu)分析和設(shè)計(jì)集成方法（Architecture Analysis and Design Integrated Approach, ARCADIA）方法應(yīng)運(yùn)而生。它是一種以系統(tǒng)架構(gòu)為中心、以基于模型的工程活動(dòng)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)和軟件架構(gòu)工程方法。而Capella/系統(tǒng)建模工作臺(tái)（System Modeling Workbench, SMW）是基于ARCADIA方法的系統(tǒng)架構(gòu)建模工具。ARCADIA方法深受SysML的啟發(fā)，旨在簡(jiǎn)化和豐富SysML。如果應(yīng)用得當(dāng)，ARCADIA方法可以有效地開(kāi)發(fā)系統(tǒng)架構(gòu)模型，解決傳統(tǒng)SysML應(yīng)用所面臨的挑戰(zhàn)。
一、架構(gòu)定義: ARCADIA/Capella vs.SysML
1. 利益攸關(guān)者（Stakeholders）需求分析
從利益攸關(guān)者需要轉(zhuǎn)換來(lái)的需求，通常在需求庫(kù)中管理。ARCADIA和SysML方法之間的主要區(qū)別之一是，ARCADIA側(cè)重于功能驅(qū)動(dòng)的建模，而SysML通常使用需求驅(qū)動(dòng)的建模。
ARCADIA方法
由于采用功能驅(qū)動(dòng)的建模方法，ARCADIA側(cè)重對(duì)功能及其接口建模，并將需求與功能聯(lián)系起來(lái)。當(dāng)使用系統(tǒng)建模工作臺(tái)（system modeling workbench, SMW），即將Capella工具集成到Teamcenter這樣的集成PLM環(huán)境中時(shí)，創(chuàng)建的需求規(guī)范可以從同一用戶(hù)界面中直接鏈接到Capella的建模工件。或者，可以在SMW中創(chuàng)建新的需求，也可以從ReqIF（需求交換格式）標(biāo)準(zhǔn)的外部需求管理庫(kù)中導(dǎo)入。導(dǎo)入方法靈活、易操作。
圖1. 系統(tǒng)建模工作臺(tái)（SMW）中的需求管理
運(yùn)行分析（Operational Analysis, OA）
在ARCADIA方法的四個(gè)層級(jí)中，第一層級(jí)是運(yùn)行分析（OA）。
展開(kāi) 如果一個(gè)項(xiàng)目想要主要使用 SysML 也提供的工件（例如序列或狀態(tài)圖），Arcadia 可以通過(guò)方法指南進(jìn)行定制。
圖 1 - ARCADIA 等級(jí)總結(jié)
Capella 工作臺(tái)是一個(gè) Eclipse 應(yīng)用程序，它實(shí)現(xiàn)了 Arcadia 方法，提供了領(lǐng)域特定建模語(yǔ)言 (DSML) 和相關(guān)的工具集。
SysML（系統(tǒng)建模語(yǔ)言）
SysML? 是一種通用圖形建模語(yǔ)言，用于指定、分析、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證可能包括硬件、軟件、信息、人員、程序和設(shè)施的復(fù)雜系統(tǒng)。它是一個(gè)專(zhuān)門(mén)針對(duì)系統(tǒng)工程的 UML 配置文件。它在四個(gè)不同的支柱中定義了九種不同類(lèi)型的圖表：行為、結(jié)構(gòu)、需求和參數(shù)（參見(jiàn) 圖 2）。我們?cè)谙挛闹嘘P(guān)注三種重要類(lèi)型的圖：塊定義圖（bdd）、內(nèi)部塊圖（ibd）和活動(dòng)圖（act）。
圖 2 - SysML 的“四支柱”（OMG 網(wǎng)站）
比較要素
正如我們之前所解釋的，Arcadia DSML 的靈感來(lái)自 UML/SysML 和 NAF 標(biāo)準(zhǔn)，并且與這些語(yǔ)言共享許多概念。但是為了便于所有利益相關(guān)者（通常不熟悉通用通用語(yǔ)言（如 UML 或 SysML））的使用，首選領(lǐng)域特定建模語(yǔ)言。 Thales 之前的實(shí)驗(yàn)證明，并非來(lái)自軟件的系統(tǒng)工程師對(duì) UML（以及隨后的 SysML）提出的面向?qū)ο蟾拍畈⒉粷M(mǎn)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(tǒng)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(shí)際項(xiàng)目中遇到的工程問(wèn)題。然后需要一種能夠創(chuàng)建和管理 Arcadia 模型的軟件工具。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是使用現(xiàn)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。
展開(kāi) 
ARCADIA的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
ARCADIA的最新內(nèi)容
圖8 Arcadia方法論
除了上述列舉的方法論外，國(guó)外還有大量的其他維度的方法論，如Vitech的STRATA，Dori的OPM，NASA.JPL的SA（State Analysis），PTC的ASAP，Weilkiens的SYSMOD等等。
ARCADIA和SysML方法之間的主要區(qū)別之一是，ARCADIA側(cè)重于功能驅(qū)動(dòng)的建模，而SysML通常使用需求驅(qū)動(dòng)的建模。
ARCADIA方法
由于采用功能驅(qū)動(dòng)的建模方法，ARCADIA側(cè)重對(duì)功能及其接口建模，并將需求與功能聯(lián)系起來(lái)。
Arcadia方法論是法國(guó)泰雷斯（Thales）公司提出的，并因此形成了基于DSML（Domain Specific ModelingLanguage）語(yǔ)言、Arcadia方法論、Capella建模工具的目前世界上為數(shù)不多的全系統(tǒng)MBSE平臺(tái)解決方案之一。
對(duì)于工具來(lái)說(shuō)，Capella 提供了一整套建模環(huán)境使用戶(hù)可以完全按照 Arcadia 方法進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
用戶(hù)可以在SMW中基于Arcadia（Architecture Analysis and Design Integrated Approach）建模方法完成多領(lǐng)域模型的創(chuàng)建并確認(rèn)模型對(duì)需求的滿(mǎn)足情況，同時(shí)SMW提供了多視角分析對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行優(yōu)化分析。下圖是SMW的Arcadia建模方法的具體流程。
因此，Arcadia 主要是基于功能分析，然后將功能分配給組件。系統(tǒng)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(shí)際項(xiàng)目中遇到的工程問(wèn)題。然后需要一種能夠創(chuàng)建和管理 Arcadia 模型的軟件工具。
方法論導(dǎo)向
Capella使用的是Arcadia的方法論，因此在Capella工具中，用戶(hù)可以通過(guò)活動(dòng)瀏覽器進(jìn)入清晰的項(xiàng)目向?qū)Ы缑妫焖龠M(jìn)入運(yùn)行分析、系統(tǒng)分析、邏輯架構(gòu)、物理架構(gòu)設(shè)計(jì)階段。
因此，ARCADIA主要基于功能分析，然后將功能分配給組件。事實(shí)證明，DSML的詞匯表很容易被系統(tǒng)工程師理解。
所以，基本上，ARCADIA是首先從Thales實(shí)際工程中遇到的工程問(wèn)題所定義。然后，需要一個(gè)軟件工具來(lái)創(chuàng)建和管理ARCADIA模型。
閱讀之前強(qiáng)烈建議參考之前系列文章:
為什么MBSE是系統(tǒng)復(fù)雜性應(yīng)對(duì)之道
02 - MBSE系列: 方法論之OOSEM
03 - MBSE系列: 方法論之Arcadia
在上幾篇MBSE文章，我們聊到了MBSE基本概念及其重要性，以及不同方法論，包括汽車(chē)行業(yè)比較常見(jiàn)的OOSEM, Arcadia等。
今天我們接著來(lái)聊聊MBSE方法論之Arcadia，主要包括以下內(nèi)容:
Arcadia基本概念
Arcadia開(kāi)發(fā)活動(dòng)
Arcadia建模語(yǔ)言
01
Arcadia基本概念
MBSE方法論其實(shí)比較多，業(yè)界不同企業(yè)或組織提出了不同的方法論，比較常見(jiàn)的包括:
OOSEM
Arcadia
Harmony SE
State Analysis
Object Process Methodology (OPM)
MagicGrid
Vitech
但不管這些方法論如何變化，其本質(zhì)都是基于
