ARCADIA方法論的案例
解讀ARCADIA：MBSE方法論的卓越實踐
03
ARCADIA的誕生歷史
為了應對上述痛點，法國Thales集團從2001年開始進行基于模型的嘗試，經過近10年的探索，期間嘗試了UML/SysML等語言和NAF，UAF框架，以及一些商業建模工具，最后他們認為：沒有一種建模語言可達到預期效果，配套工具過于通用且缺乏方法論指導進而導致應用困難。所以經過一段時間決策，Thales決定完全自己構建一套方法論，就是ARCADIA的前身，經過數年的應用迭代，到2008年，Thales又決定定義支持ARCADIA方法論的專用語言 (Domain Specific Language (DSL))，同時啟動了建模工具Capella的開發。又經過2年，ARCADIA方法論逐步成型，Thales開始在內部推廣使用，直到2015年，Thales向全社會公開了ARCADIA方法論，并開源了Capella工具。之后以其開放、開源、完整的特點，迅速得到了歐洲多個行業應用，不久也得到國內一些科研機構的關注和試點應用。2018 年ARCADIA被法國國家標準化組織 AFNOR 注冊為Z67-140 標準。
展開 MBSE系列: 方法論之Arcadia
本篇屬于基于模型的系統工程(MBSE)專題系列第03篇內容，我們聊聊MBSE方法論之Arcadia相關內容，個人認為也是在汽車領域相對應用最廣泛的方法論之一，非常值得學習。
閱讀之前強烈建議參考之前系列文章:
為什么MBSE是系統復雜性應對之道
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，建模語言，開發流程，邏輯架構的重要性等。
今天我們接著來聊聊MBSE方法論之Arcadia，主要包括以下內容:
Arcadia基本概念
Arcadia開發活動
Arcadia建模語言
01
Arcadia基本概念
Arcadia(Architecture Analysis and Design Integrated Approach)是法國泰雷茲(Thales)集團針對MBSE專門開發的方法論，該集團專注于航空航天，交通運輸等領域。
Arcadia近幾年被廣泛應用到汽車行業，該方法論以架構模型建立為核心，貫穿產品整個開發過程，主要專注于以下幾點:
需求分析
架構構建
架構及時驗證和確認
其中，需求分析是SE重要步驟，為更好地捕捉用戶需求，Arcadia將需求分析分解為操作需求和系統需求分析兩個過程，為后續邏輯和物理架構模型的建立提供基礎，并對解決方案進行及時的驗證和確認。
展開 對系統建模（MBSE）語言的理解
4 總結
對于方法來說，只有語言沒有方法也很難去對系統進行建模的工作。Arcadia方法論是法國泰雷斯（Thales）公司提出的，并因此形成了基于DSML（Domain Specific ModelingLanguage）語言、Arcadia方法論、Capella建模工具的目前世界上為數不多的全系統MBSE平臺解決方案之一。
對于工具來說，Capella 提供了一整套建模環境使用戶可以完全按照 Arcadia 方法進行復雜系統設計。該工具自 2005 年開始被廣泛應用于 Thales 公司所設計的航電、軌交、航天以及雷達系統等。Capella工具的主要特點是基于圖形化建模，為工程師開發系統、軟件和硬件體系結構提供了豐富的方法指導和更高的效率。Capella 支持大約十多種不同類型的圖表類型，包括數據流圖、場景圖、狀態和模式圖、組件分解圖、功能分解圖等。例如，Thales 公司為波音、空客等公司研制的機載娛樂系統就是基于Arcadia方法和Capella工具的具體實踐。
圖3 基于Arcadia方法的四層架構定義
西門子的SMW系統建模工作臺（System Modeling Workbench），是復雜系統建模（功能模型、架構模型）解決方案，這個解決方案將Teamcenter產品組合與用于工程的SysML通用建模語言和Capella集成在一起，尤其是Capella 工具提供了一整套建模環境，使用戶可以完全按照 Arcadia 方法進行復雜系統功能架構設計。也就是說，使用這個工具無需學會SysML語言，只需要熟悉系統建模業務方法，和這個工具的簡單操作。
文章來源：imbse online
展開 自主可控的MBSE建模與仿真平臺（S-MASP）
二、MBSE方法論
2.1 常見的MBSE方法論
建模方法論是MBSE里重要的一環，也是大部分人員開始接觸MBSE的切入點。例如，2012年，中航工業與IBM開展合作引入HarmonySE方法論開始，航空工業集團內部掀起了一股學習MBSE的熱潮。其中大部分工程技術人員接觸MBSE都是從HarmonySE開始的。HarmonySE方法[4]是IBM Rhapsody工具及相關產品主推的方法論，以SysML模型為基礎，它核心強調需求分析及基于用例的功能分析，由系統的動態行為分析權衡得到系統的靜態架構（圖5）。
圖5 HarmonySE方法論
以SysML為核心的方法論除harmony SE外，推廣應用較多還有INCOSE提出的OOSEM
[5]
（Object-Oriented Systems Engineering Method）（圖6），Dassault的Magicdraw提出的MagicGrid（圖7）
[6]
。
圖6 OOSEM方法論
圖7 MagicGrid方法論
除了常見的以SysML為基礎模型的方法論外，還有其他以自定義模型為基礎的方法論，典型如Thales提出的Arcadia方法論[7]（圖8），相比之下，其更適用于復雜電子系統，更利于工程實踐。
圖8 Arcadia方法論
除了上述列舉的方法論外，國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。
展開 
MBSE建模案例：法馬通集團復雜核電設備MBSE應用案例
2 MBSE方法：Arcadia的應用和裁剪
法馬通集團實施MBSE選擇的是Arcadia方法論，它是一種由泰雷茲集團多年系統工程實踐經驗總結出來的、貼合工程實際情況，符合系統工程師思維的MBSE方法。它描述了整個系統設計中的詳細邏輯推理過程，從理解真正的客戶需求開始，定義系統架構以滿足需求，并在所有的工程相關方之間共享該架構。對系統架構進行早期的驗證，并制定后期的集成、驗證與確認的策略。
Arcadia方法是一種視點驅動的方法（如ISO/IEC 42010所描述），并區分問題域和解決方案域：問題域是理解需要和需求，包括運行分析和系統功能和非功能的需求分析兩個工程層級；解決方案域是系統架構設計，包括邏輯架構定義、物理架構定義。Arcadia方法特別適用于復雜的工程系統或包括多種軟硬件的裝備產品，特別擅長于協調多種強約束（成本、性能、安全性、復用性、重量等）下的架構設計。
▲圖-2 Arcadia工程層級
本文的研究對象是核島系統，是核電站的一種重要子系統。針對核島系統的需求建模和架構設計的需要，對Arcadia方法進行了裁剪。有效的剪裁Arcadia方法的關鍵因素是減輕工程團隊的主要任務量，在不影響項目進度的情況下開展更好、更快的架構設計，而且我們所建的模型能為未來的新型號設計帶來價值。
由于核島系統是個子系統，它的頂層需求一般是由總體分配下來的，需求比較明確，所以一般情況下可以剪裁掉Arcadia方法中的運行分析工程層級。本文主要關注系統分析和邏輯架構層級，最終根據核島系統的實際情況，確定出6個主要的工程任務：1. 識別狀態與轉移；2.
展開 MBSE開源軟件推薦 | 淺談Capella的11個特點
方法論導向
Capella使用的是Arcadia的方法論，因此在Capella工具中，用戶可以通過活動瀏覽器進入清晰的項目向導界面，快速進入運行分析、系統分析、邏輯架構、物理架構設計階段。
每個設計階段又包含了各式各樣的建模視圖，按照建模目的和過程進行羅列，實現各種不同功能，如功能分解圖、功能鏈路圖、功能數據流圖、場景圖、架構圖等。
圖2. 方法論導向介紹
在系統分析階段及后續階段，使用繼承功能可選擇性地繼承前一階段的模型元素（能力、功能、組件等），所繼承的元素作為下一階段的輸入可獨立修改，不影響原先的模型元素。
模型檢查
模型檢查功能提供用戶對已經創建的模型進行合規性檢驗，檢驗的內容包含了模型的集成性、設計性、完整性、可追溯性等。
圖3. 模型檢查選項表
檢查結果可在信息瀏覽器中查閱，這些信息輔助建模師對模型及其連接關系修改。工具自帶的修復工具也可對簡單的錯誤自動修復。
圖4. 模型檢查結果樣例
刪除預覽
刪除預覽提供了被刪除對象所涉及的上下級關系，它以模型結構樹的形式展現。紅色部分為被刪除元素，用戶直觀地可以看到哪些元素被徹底刪除了，且刪除后影響了哪些對象。
圖5.
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