Kompletny przewodnik po notacji tekstowej SysML v2

Język modelowania systemów wersja 2 (SysML v2) oznacza ogromny przeskok w inżynierii systemów. Przełamywając sztywne, oparte na UML ograniczenia graficzne SysML v1, SysML v2 wprowadzajęzykowo zorientowaną, tekstową składnię. Ta składnia traktuje strukturę, zachowanie, wymagania i analizę jako głęboko zintegrowane elementy tekstowe.

Ten kompletny przewodnik rozkłada podstawowe filary, koncepcje i składnię SysML v2, wykorzystując konkretny przykład projektuAutonomousDrone projektu.

1. Podstawowy paradygmat: Definicje wobec użyczeń

Najważniejszym koncepcyjnym elementem architektury w SysML v2 jest ostre rozróżnienie międzyDefinicjami (szkicami) iUżyciami (przypadkami kontekstowymi).

• Thedef słowa kluczowego: Wskazuje na ponownie używalną definicję, typ lub szkic elementu. Nie istnieje jako obiekt fizyczny, dopóki nie zostanie użyty.

• Brakdef słowa kluczowego: Wskazuje na użycie. Reprezentuje rzeczywiste wystąpienie lub instancję komponentu w określonym systemie nadrzędnym.

// DEFINICJA: Ponownie używalny szkic dowolnego akumulatora
part def Battery;

// UŻYCIE: Konkretna instancja akumulatora w naszym systemie drona
part powerSource : Battery;

To rozróżnienie pozwala inżynierom zdefiniować komponent raz i ponownie go używać w wielu podsystemach z różnymi nazwami, konfiguracjami i wewnętrznymi połączeniami.

2. Architektura strukturalna: Części, Elementy i Porty

SysML v2 dzieli architektury fizyczne lub logiczne na komponenty, rzeczy przepływające przez nie oraz interfejsy je łączące.

Części i Elementy

• part def (Block / Komponent): Definiuje komponent systemu strukturalny, fizyczny lub logiczny.

• item def (Element przepływu): Definiuje elementy niestałe – takie jak strumienie danych, ciecze, siły lub prąd elektryczny – które przepływają między częściami.

Porty i interfejsy

• definicja portu (Specyfikacja interfejsu): Definiuje granicę interfejsu, jawnie określając, jakie dane lub elementy mogą wejść (wejście) lub wyjść (wyjście).

Oto sposób deklarowania tych komponentów i ich zagnieżdżania w przestrzeni nazw systemu:

package DroneSystemExample {
    private import ScalarValues::*;
    private import SI::*;

    // Podstawowe szablony (definicje)
    item def Power; 

    port def PowerOutPort {
        out item powerElec : Power;
    }
    
    port def PowerInPort {
        in item powerElec : Power;
    }

    part def FlightController;
    part def PropulsionSystem;
    part def Battery;

    // Kontekst zintegrowanego systemu
    part def AutonomousDrone {
        // Atrybuty / właściwości wartości
        attribute enduranceActual : Real;

        // Użycie podczęści (instancjonowanie definicji)
        part flightController : FlightController;
        part propulsionSystem : PropulsionSystem;
        part powerSource : Battery;

        // Użycie portów (instancjonowanie interfejsów)
        port pBatteryOut : PowerOutPort;
        port pPropulsionIn : PowerInPort; 
    }
}

3. Słup wymagań (przestrzeń problemu)

W SysML v1 wymagania często były blokami tekstu odizolowanymi od matematyki inżynierskiej. W SysML v2 wymagania są pierwszoklasowymi definicjami tekstowymi zawierającymi metadane, opisowy tekst oraz silnie typowane atrybuty do automatycznej weryfikacji.

requirement def RangeRequirement {
    doc /* Dron musi utrzymywać ciągłą trwałość lotu co najmniej 45 minut. */
    attribute enduranceTarget : Real = 45.0; 
}

Śledzenie z spełnia

Aby zamknąć pętlę między przestrzenią problemu (wymagania) a przestrzenią rozwiązania (struktura), SysML v2 używa jawnych słów kluczowych relacji takich jak spełnia wprost w kontekście części:

part def AutonomousDrone {
    // Instancjonuje użycie wymagania w celu spełnienia mapowania definicji w sposób czysty
    satisfy requirement : RangeRequirement;
}

4. Słup zachowania (przestrzeń wykonania)

SysML v1 wymuszał jasne rozdzielenie między strukturą (Diagramy bloków wewnętrznych) a zachowaniem (Diagramy działań). SysML v2 całkowicie usuwa tę barierę, uczyniając działania i przepływy sterowania elementami strukturalnymi zgodnymi z kontekstem.

Sekwencyjne działania i przepływ sterowania

Używając działania kluczowe słowo, możesz deklarować funkcje, które akceptują dane wejściowe (wejście) i przekazują dane wyjściowe (wyjście). Przepływy sterowania są zapisywane liniowo przy użyciu następnie słowo kluczowe, eliminując potrzebę skomplikowanych schematów przepływu sterowania.

działanie executeMission {
    wejście targetCoordinates;
    wyjście missionStatus;
    
    działanie sTakeoff;
    następnie działanie sNavigate;
    następnie działanie sLand;
}

5. Przydział funkcji: łączenie zachowań z architekturą

Przydział odpowiada na podstawowe pytanie inżynierii systemów: Który komponent wykonuje którą funkcję?

SysML v2 obsługuje to sprawnie za pomocą wykonaj słowa kluczowego w bloku użycia części. Używając notacji kropkowej (.), możesz dotrzeć głęboko do zagnieżdżonych pętli działań, aby bezpośrednio przypisać operacje do sprzętu fizycznego.

część def AutonomousDrone {

    // Podczęści przydzielają zachowanie poprzez jawne 'wykonanie' przypisanych kroków
    część flightController : FlightController {
        wykonaj executeMission.sNavigate;
    }
    
    część propulsionSystem : PropulsionSystem {
        wykonaj executeMission.sTakeoff;
    }

    // Zdefiniowanie zagnieżdżonego zachowania
    działanie executeMission {
        działanie sTakeoff;
        następnie działanie sNavigate;
        następnie działanie sLand;
    }
}

Podsumowanie kluczowych słów

Pełny przykład SysML V2: Trzy filary