Окончательное руководство по текстовой нотации SysML v2

Язык системного моделирования версии 2 (SysML v2) означает масштабный сдвиг в инженерии систем. Отказавшись от жестких графических ограничений на основе UML версии SysML v1, SysML v2 вводитязыковую, текстовую синтаксическую структуру. Эта синтаксическая структура рассматривает структуру, поведение, требования и анализ как глубоко интегрированные текстовые элементы.

Это всестороннее руководство разбирает основные принципы, концепции и синтаксис SysML v2, используя конкретный примерАвтономныйДрон проектирования.

1. Основная концепция: определения против использования

Самым важным архитектурным понятием в SysML v2 является строгое разделение междуопределениями (чертежами) ииспользованием (контекстными экземплярами).

• Такdef ключевое слово: указывает на повторно используемое определение, тип или чертеж элемента. Оно не существует как физический объект до момента использования.

• Нетdef ключевое слово: указывает на использование. Оно представляет собой фактическое появление или экземпляр компонента в конкретной родительской системе.

// ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Повторно используемый чертеж для любого аккумулятора
part def Battery;

// ИСПОЛЬЗОВАНИЕ: Конкретный экземпляр аккумулятора внутри нашей системы дрона
part powerSource : Battery;

Это различие позволяет инженерам определить компонент один раз и повторно использовать его в нескольких подсистемах с разными именами, конфигурациями и внутренними соединениями.

2. Структурная архитектура: части, элементы и порты

SysML v2 делит физические или логические архитектуры на компоненты, вещи, которые через них проходят, и интерфейсы, их соединяющие.

Части и элементы

• part def (Блок / Компонент): определяет структурный, физический или логический компонент системы.

• item def (Элемент потока): Определяет нефиксированные элементы — такие как потоки данных, жидкости, сила или электричество, которые течь между частями.

Порты и интерфейсы

• порт опр (Спецификация интерфейса): Определяет границу интерфейса, явно указывая, какие данные или элементы могут входить (вход) или выходить (выход).

Вот как эти компоненты объявляются и вложены внутри пространства имен системы:

пакет DroneSystemExample {
    приватный импорт ScalarValues::*;
    приватный импорт SI::*;

    // Основные чертежи (определения)
    элемент опр Power; 

    порт опр PowerOutPort {
        выход элемент powerElec : Power;
    }
    
    порт опр PowerInPort {
        вход элемент powerElec : Power;
    }

    часть опр FlightController;
    часть опр PropulsionSystem;
    часть опр Battery;

    // Интегрированный контекст системы
    часть опр AutonomousDrone {
        // Атрибуты / свойства значений
        атрибут enduranceActual : Реальный;

        // Использование подчастей (инстанцирование определений)
        часть flightController : FlightController;
        часть propulsionSystem : PropulsionSystem;
        часть powerSource : Battery;

        // Использование портов (инстанцирование интерфейсов)
        порт pBatteryOut : PowerOutPort;
        порт pPropulsionIn : PowerInPort; 
    }
}

3. Структурный столп (проблемное пространство)

В SysML v1 требования часто представляли собой текстовые блоки, изолированные от инженерных вычислений. В SysML v2 требования являютсяпервоклассными текстовыми определениями содержащими метаданные, описательный текст и строго типизированные атрибуты для автоматической проверки.

требование опр RangeRequirement {
    doc /* Дрон должен поддерживать непрерывное время полета не менее 45 минут. */
    атрибут enduranceTarget : Реальный = 45.0; 
}

Следуемость с удовлетворять

Чтобы замкнуть цикл между проблемным пространством (требованиями) и пространством решения (структурой), SysML v2 использует явные ключевые слова отношений, такие как удовлетворять непосредственно внутри контекста части:

часть опр AutonomousDrone {
    // Инстанцирует использование требования для удовлетворения определения с чистым сопоставлением
    удовлетворять требование : RangeRequirement;
}

4. Столп поведения (пространство выполнения)

SysML v1 вынуждала чёткое разделение между структурой (внутренние блочные диаграммы) и поведением (диаграммы деятельности). SysML v2 полностью устраняет эту границу, делая действия и потоки управления встроенными, доступными в рамках структурных элементов.

Последовательные действия и поток управления

Используя действиеключевое слово, вы можете объявить функции, которые принимают входные данные (вход) и передают выходные данные (выход). Потоки управления записываются линейно с использованием ключевого слова затемключевое слово, что устраняет необходимость в сложных диаграммах управления потоком.

действие executeMission {
    вход targetCoordinates;
    выход missionStatus;
    
    действие sTakeoff;
    затем действие sNavigate;
    затем действие sLand;
}

5. Функциональное распределение: соединение поведения с архитектурой

Распределение отвечает на фундаментальный вопрос системной инженерии: Какой компонент выполняет какую функцию?

SysML v2 решает эту задачу чисто с использованием ключевого слова выполняетключевое слово в блоке использования компонентов. Используя нотацию точки (.), вы можете глубоко проникнуть в вложенные циклы действий, чтобы напрямую сопоставить операции с физическим оборудованием.

часть def AutonomousDrone {

    // Подкомпоненты распределяют поведение, явно 'выполняя' свои назначенные шаги
    часть flightController : FlightController {
        выполняет executeMission.sNavigate;
    }
    
    часть propulsionSystem : PropulsionSystem {
        выполняет executeMission.sTakeoff;
    }

    // Встроенное определение поведения
    действие executeMission {
        действие sTakeoff;
        затем действие sNavigate;
        затем действие sLand;
    }
}

Обзор основных ключевых слов

Полный пример SysML V2: Три кита