M-Design--多域产品系统建模平台的研究与实现

摘要

随着系统工程的发展，原有的N2，Data Flow Diagram等传统建模方法的缺陷与互不统一已经使其跟不上系统工程的需求。鉴于此，国际工程学会INCOSE与OMG组织在UML2.0的基础上进行了剔除、复用与扩充，提出了新的系统建模标准语言SysML。这是一种专门针对系统工程而创建的系统建模语言，它支持对复杂系统的说明、分析、设计与验证。现有的SysML建模支持平台均是在原有的UML平台的基础上增加了一些面向SysML建模的功能，其本质仍然是面向软件工程的，不能完全符合多域复杂系统建模的需要。因此本文提出了支持SysML语言的建模平台，用以满足系统工程师的需求。为了给未来的研究工作打下基础，平台还提供了一套完善的交互接口，研究人员可以开发各种扩展功能。
　　 本文设计了系统建模平台的整体架构模型，定义了各个模块的功能并提出了技术实现方案，主要工作如下：
　　 1.通过系统需求分析，了解了多域复杂系统建模的需求，并构建了支持SysML建模的元元模型，为多域多角度建模与可扩展性打下坚实基础。
　　 2.通过多域多角度建模需求分析，构建了支持多角度建模的元模型体系，实现了多角度建模功能，主要有需求建模、行为建模、结构建模与参数建模等，在元模型体系上增加了模型正确性的语义验证。
　　 3.增添了额外的辅助分析与便捷操作，提升了建模时的重用性与便捷性，减轻了使用者的负担。
　　 本文研发的支持多域复杂产品系统建模平台具有如下优点：通过解耦合方案将模块之间的依赖性降至最低，并使模型与其他部分完全解耦合，具有强大的扩展性；支持重用性设计，减轻设计人员负担；接口统一简洁，便于开发与扩展；系统运行时占用资源低，运行速度快且稳定；从使用者角度出发，提供快捷操作，降低高重复性类似操作所需的交互。

目录

文摘

英文文摘

图目录

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外现状

1.3 UML的局限性和SysML的优点

1.3.1 UML的局限性

1.3.2 SysML的优点

1.4关键技术

1.5 本文工作

第2章 SysML简介

2.1 引言

2.2 SysML与UML的关系

2.3 SysML相对于UML的扩展

2.4 元模型理论

2.5 本章小结

第3章 系统结构框架及需求分析

3.1 需求分析

3.2 MVC架构

3.2.1 模型-元元模型体系结构的建立

3.2.2 视图

3.3 交互

3.3.1 控制与模型的交互

3.3.2 控制与视图的交互

3.3.3 模型与视图的交互

3.4 本章小结

第4章 行为建模

4.1 引言

4.2 需求建模的必要性

4.2.1 需求建模

4.3 用例建模

4.4 活动建模

4.5 状态机建模

4.6 序列建模

4.7 本章小结

第5章 结构建模

5.1 引言

5.2 结构建模

5.2.1 结构属性建模

5.2.2 结构与结构之间的关系

5.3 结构内部建模

5.4 参数建模

5.5 本章小结

第6章 辅助功能的设计与实现

6.1 引言

6.2 对重用的支持

6.2.1 工程间的比较

6.2.2 模块化

6.2.3 替换

6.2.4 结构提取

6.3 辅助功能与分析

6.3.1 查找

6.3.2 回滚

6.3.3 独立性分析与被使用性分析

6.3.4 锁定

6.3.5 关系追踪

6.4 系统加速与潜在性改进

6.4.1 加速与性能提升

6.4.2 模型正确性与约束检测的延迟触发

6.4.3 回滚操作的潜在性改进

6.5 各种提供的便捷操作

6.6 本章小结

第7章 建模实例

7.1 需求与用例建模

7.2 结构建模

7.3 行为建模

7.4 参数建模

7.5 本章小结

第8章 总结与展望

8.1 本文工作总结

8.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢