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SysModeler背景和简介


传统的基于文档的系统工程(DBSE,Document Based System Engineering)已越来越无法适应当今关键领域的复杂系统的研制要求,因此基于模型的系统工程(MBSE,Model Based System Engineering)应运而生。MBSE从需求阶段开始,即通过模型(而非文档)的不断演化、迭代递增驱动系统的研制过程,包括需求分析、功能分析、系统设计、确认及验证行为均由模型表达并由模型驱动。MBSE在国外的防务、航空航天等领域已有广泛应用。


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▲图1:DBSE和MBSE的对比图


SysModeler是支持基于模型的系统工程(MBSE)的系统建模和分析工具,不仅支持国际系统工程协会的标准建模语言SysML,还支持UML和AADL等语言。 SysML广泛地用于系统建模, 主要应用于安全关键领域, 如国防、 航天、航空、 轨交、 核电等领域。 SysModeler实现的SysML全面符合SysML的国际标准, 同时使系统建模无需关注软件实现的细节,更关注高层的功能划分、结构分解、行为规范和需求分析。 SysModeler为系统工程师提供功能块图(Block Diagram)来捕获总体系统结构, 进行系统分析和设计。


在功能块图(Block Diagram)中,可以进一步增加系统结构的细节,以达到自顶向下设计的目的,且同时支持传统软件建模常用的数据流(Flows)的概念。


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研究背景


  1. SysML标准的高度符合性;

  2. 使用了形式化验证相关技术来保证模型和代码的一致性;

  3. 开放中立的接口和标准, 可广泛地集成第三方工具。

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SysModeler 产品界面


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▲图2:SysModeler产品界面

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SysModeler的核心功能和组成


代码生成和仿真运行


对于SysML中定义的动态图,如状态图和顺序图等,SysModeler可以生成相关的C语言或者Java语言代码。通过模型可以产生高质量的代码,这种代码既可以作为系统模型验证的代码,也可以作为生产系统上的代码。这些代码可以动态运行,并以可视化的方式显示运行结果来方便调试模型,例如基于状态图的断点设置、在顺序图上捕捉不同对象之间的消息映射等等。通过模型级和代码级联合调试、验证,能够直观地尽早发现系统的设计错误或缺陷,从而较早地确定或降低项目风险。


实时诊断和分析


物理信息融合系统(CPS, Cyber Physical System)强调对物的实时、动态控制与信息服务。我们可以捕获模型的实时性需求,对模型的行为增加实时性的限制条件,从而对系统设计的实时性进行诊断和分析。SysModeler的实时框架可以使设计的模型与操作系统无关,通过实时框架,应用程序可以从一个实时操作系统移植到其他的操作系统。同时,可配置和可扩展功能能够很好的适应用户自己定制的操作系统和中间件。


文档自动生成


SysModeler可以自动生成符合军工研制过程标准的中文文档,而且模型和代码的一致性更保证了文档和代码的一致性,为安全关键领域的嵌入式系统早期开发、后期经验的累积提供了很好的平台。SysModeler可以通过定制模板,来生成适合具体工作要求的文档。


需求管理


在项目的整个生命周期中,捕获、跟踪与管理用户需求及需求变化的流程是项目成功的基础。SysModeler可以集成主流的需求管理平台(如IBM的DOORS),可以编辑、跟踪和管理需求管理平台中建立起来的所有需求,以保证产品结果符合客户定义的需求,且与Word、Excel和PDF有很好的集成。特别地,SysModeler可以建立系统设计和需求的相互对应,满足设计可追踪性的要求。


基于模型的测试


SysModeler支持基于模型的测试。SysModeler可以根据模型自动生成针对模型的测试用例集合,并具有较高的测试覆盖率,用于MC/DC分析,符合DO-178B标准。生成的测试用例可以输出给第三方的测试执行工具,如LDRA的Testbed等执行测试。


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