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基于模型的系统工程

从广义上讲,系统工程是研究,设计和管理整个生命周期中的复杂物理或电子系统的工作。它着重于整个系统,通常涉及许多子学科,例如需求,可靠性,物流,设计,测试和维护。它不仅考虑系统本身,还考虑流程,优化和风险管理,并且需要复杂的项目管理技术。

在早期的几十年中,一个庞大但本地化的团队可能会考虑在一个非常特定且受控制的环境中的一组非常具体的对象,这些对象将交付给小型用户群,并可能由一个又一个本地化的专家团队进行维护,每个专家可能负责只是系统的一部分。即使对于这种受控和结构化的方案,也需要大量文档来定义系统需求,组件,工程过程,应用和遵守的标准以及要在系统上运行的测试。保持交叉引用,更新和集成该文档是一项主要任务。

推进计算并将基于图形模型的系统工程工作(基于模型的系统工程)提供了巨大的好处,允许工程师从存储库中存储和检索数据,将数据与存储库中还包含的文档相关联,并从模板开发主结构和变体,所有这些都减少了重新创建和重复工作的需要。该模型最初代表开发系统的组织,但后来逐渐反映出开发过程以及支持和指导该过程的因素。随着计算能力的提高以及更专业,更复杂的应用程序的出现,有可能用越来越多样化和详尽的模型元素以及它们之间越来越多样化和详尽的关系来表示系统的组件。工程师可以使用一系列属性,特征和参数来“加载”模型组件和关系,这些属性,特征和参数可以进行变化以反映不同的场景。系统必须应用或满足的标准可以作为约束,条件和规则在组件上自动执行。越来越多的开发过程(例如测试)可以由元素或模型特征表示,并且越来越多的过程可以由应用程序在模型上执行-例如自动生成代码以使系统正常运行,并在各种条件下对系统进行仿真。

如今,系统工程师可能会成为跨学科团队的成员,该团队必须在设计和建模系统时考虑多种因素-范围更广,种类繁多且不熟练的用户基础,范围更广的维护基础,系统与许多其他系统相互作用,该系统如何在许多不同的,有时甚至是极端的环境中运行,该系统对全球环境的影响-在其操作框架内以及在其使用前的生产和最终处置中-社会经济环境控制其可接受性和受欢迎程度,以及如何与不断扩大的竞争对手范围进行比较。要了解系统工程师的工作如何变得非常复杂,人们只需要考虑一个单一的发展,例如从相对较新的用于语音通话的固定站点固定电话手机到使用的现代移动智能手机的飞跃性发展。作为照相机,计算机,电影院,音乐中心,导航器以及音频,视频和文本通信器。

实际上,围绕用例的系统和产品正在开发项目,甚至正在开发行业,这些用例和系统越来越超出工程师的控制范围,这增加了产品,用户和制造商的风险-人们可能会想到将乘员安全气囊安装到许多产品上在全球范围内使用不同的汽车,或者开发了旨在传播到太阳系行星及其他行星的太空探测器。在这种情况下,风险参数急剧增加。

系统工程工具和方法论的进步使这种复杂性和更大的风险承担并得到了支持,但同时又使反映模型的复杂性和管理风险的难度和精力最小化。

有关更多信息,请参见“ SEBoK-系统工程知识体系指南”网站的“ 用模型表示系统”部分。

Enterprise Architect基于模型的系统工程

Enterprise Architect提供了一个基于模型的系统工程平台,该平台集成了系统工程师和基于模型的开发的许多高端功能以及这些内置功能。

特征

描述

也可以看看

SysML

Enterprise Architect与系统建模语言(SysML)版本1.1、1.2、1.3、1.4和1.5集成在一起。有关详细信息,请参阅系统建模语言(SysML)帮助主题。

Enterprise Architect提供了许多工程模型模板,可从中开发工程结构和概念的模型。这是SysML 1.5块定义图的图像。它是HSUV模型的一部分,可以在Enterprise Architect示例模型的“系统工程”部分中找到。

Example SysML Analysis diagram in Sparx Systems Enterprise Architect

系统建模语言(SysML)

符合标准

除了应用OMG为UML和SysML定义的标准外,基于Enterprise Architect模型的系统工程平台还符合以下国际标准:

  • 国际系统工程理事会(INCOSE)2012
  • 本体定义元模型(ODM)(OMG文档ptc / 2013-12-03 ,2014年2月发布)
  • 系统建模语言(SysML)(OMG文档正规/ 2017-05-01
  • 美国国防部体系结构框架(DoDAF)和英国国防部体系结构框架(MODAF)(UPDM)的Unified配置文件(OMG文件, formal / 2013-01-01

可执行代码生成

您可以使用Executable StateMachines从模型元素快速生成可执行软件代码。为可执行StateMachine生成的代码基于其language属性。这可能是Java,C,C ++,C#或JavaScript。无论使用哪种语言, Enterprise Architect生成适当的代码,并立即准备好进行构建和运行。在运行它之前,不需要任何手动干预。有关更多信息,请参见可执行StateMachines代码生成帮助主题。

可执行状态机的代码生成

HDL的模型到代码转换

您不仅可以生成可执行的软件代码,还可以从模型元素为系统硬件组件中的芯片和电路生成硬件描述语言和Ada。有关更多信息,请参见HDLStateMachine建模帮助主题。

HDL的StateMachine建模 生成源代码

参数模型仿真

Enterprise Architect提供了使用参数图建模助手创建参数图以及通过OpenModelica执行参数模型仿真的功能。能够通过模型仿真系统是一个巨大的优势,在这种情况下,实时测试将很危险(防御系统)或昂贵得无法承受(太空探测器)。

此图显示了在参数模型仿真中使用的内部框图。该图是“两个容器”示例的一部分,该示例可在Enterprise Architect “示例模型”的“系统工程> Modelica示例”部分中找到。

有关更多信息,请参见“ 参数图” ,“ 参数图建模助手”和“ 使用OpenModelica帮助进行参数仿真”主题。

参数模拟 参数图建模助手 参数图

系统间建模

除了开发系统模型之外,您还可以使用DoDAF和MODAF(UPDM)的Unified配置文件或Unified Architecture Framework(UAF)设计“系统对系统”的模型或系统架构。这些都可以通过SysML通过Systems Engineering Perspective进行访问。

UPDM

需求管理

Enterprise Architect拥有一套广泛的需求管理工具,可以应用于系统工程,与SysML需求建模工具紧密结合。请参阅SysML需求模型需求模型帮助主题。此图像显示SysML需求图的示例。

Example SysML Requirements diagram in Sparx Systems Enterprise Architect

需求模型 SysML需求建模

项目管理

Enterprise Architect具有广泛的项目管理和团队支持工具,可帮助您组织,支持和管理系统工程模型内容以及从事该项目的人员。除其他功能外,您还可以应用用户安全性,组织和监视资源,安排任务,应用版本控制并启用从简单消息传递到非正式主题讨论线程到正式评论的一系列讨论。有关更多信息,请参见项目管理团队支持帮助部分。

团队支持 项目管理 更换管理层

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