目 錄

第1章 什么是基于模型的系統(tǒng)工程 1

1.1 關(guān)鍵的系統(tǒng)工程活動 1

1.1.1 識別客戶需要 2

1.1.2 規(guī)定系統(tǒng)需求 2

1.1.3 評估可依賴性 3

1.1.4 評價備選架構(gòu)和技術(shù) 3

1.1.5 選擇特定架構(gòu)和技術(shù) 4

1.1.6 分配需求和接口到架構(gòu) 4

1.1.7 向下游工程轉(zhuǎn)交 4

1.1.8 將學(xué)科特定的設(shè)計綜合至系統(tǒng)組成 5

1.1.9 以整體驗證系統(tǒng) 5

1.1.10 系統(tǒng)確認(rèn) 8

1.2 系統(tǒng)工程數(shù)據(jù) 8

1.2.1 系統(tǒng)開發(fā)規(guī)劃 8

1.2.2 利益攸關(guān)者需求 9

1.2.3 系統(tǒng)需求 9

1.2.4 認(rèn)證規(guī)劃 9

1.2.5 子系統(tǒng)需求 9

1.2.6 學(xué)科特定的需求 9

1.2.7 安全性分析 10

1.2.8 可靠性分析 10

1.2.9 安保性分析 10

1.2.10 系統(tǒng)架構(gòu) 10

1.2.11 綜合測試規(guī)劃 11

1.2.12 綜合測試 11

1.2.13 驗證規(guī)劃 11

1.2.14 驗證試驗 12

1.2.15 確認(rèn)規(guī)劃 12

1.2.16 追溯矩陣 12

1.2.17 綜合測試結(jié)果 13

1.2.18 驗證結(jié)果 13

1.2.19 確認(rèn)結(jié)果 13

1.3 系統(tǒng)工程的生命周期 13

1.3.1 V模型生命周期 13

1.3.2 增量式 15

1.3.3 混合式 16

1.4 基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE) 17

1.4.1 建模的優(yōu)勢 17

1.4.2 用UML和SysML進行高精度建模 20

1.4.3 建模是敏捷系統(tǒng)工程的根本 20

1.4.4 在你的組織或項目中采納建模 21

1.4.5 建模規(guī)則 25

1.5 總結(jié) 27

參考文獻 27

第2章 什么是敏捷方法 29

2.1 敏捷宣言 30

2.2 敏捷方法的益處 32

2.2.1 提高工程數(shù)據(jù)的品質(zhì) 32

2.2.2 提高工程效率 32

2.2.3 盡早獲得投資的回報(ROI) 33

2.2.4 利益攸關(guān)者滿意 33

2.2.5 增強了項目控制 33

2.2.6 響應(yīng)變化 33

2.2.7 更早且更大幅度地降低項目風(fēng)險 33

2.3 將敏捷宣言應(yīng)用于系統(tǒng)工程 34

2.3.1 增量式地工作 34

2.3.2 動態(tài)地規(guī)劃 34

2.3.3 主動降低項目風(fēng)險 35

2.3.4 持續(xù)地驗證 36

2.3.5 連續(xù)地綜合 36

2.3.6 用例1：在空域中發(fā)現(xiàn)軌跡 36

2.3.7 用例2：進行定期的內(nèi)置測試(PBIT) 36

2.3.8 頻繁地確認(rèn) 37

2.3.9 建模是aMBSE的根本 37

2.4 針對系統(tǒng)工程的敏捷最佳實踐 37

2.4.1 工作產(chǎn)品的增量式開發(fā) 38

2.4.2 工作產(chǎn)品的持續(xù)驗證 38

2.4.3 可執(zhí)行的需求模型 39

2.4.4 鏈接到文本規(guī)范的基于模型的規(guī)范 41

2.4.5 連續(xù)的可依賴性評估 41

2.4.6 主動的項目風(fēng)險管理 42

2.4.7 向下游工程的基于模型的轉(zhuǎn)交 43

2.4.8 動態(tài)的規(guī)劃 43

2.5 匯總：Harmony aMBSE流程 45

2.5.1 啟動項目 47

2.5.2 定義利益攸關(guān)者需求 49

2.5.3 系統(tǒng)需求定義和分析 50

2.5.4 途徑1：基于流的用例分析 51

2.5.5 途徑2：基于場景的用例分析 51

2.5.6 途徑3：基于狀態(tài)的用例分析 52

2.5.7 架構(gòu)分析 53

2.5.8 架構(gòu)設(shè)計 55

2.5.9 進行迭代回顧 56

2.5.10 向下游工程轉(zhuǎn)交 57

2.5.11 控制項目 58

2.5.12 進行品質(zhì)保證審計 59

2.5.13 管理變更 59

2.6 總結(jié) 59

參考文獻 60

第3章 SysML介紹 61

3.1 SysML概覽 61

3.2 UML擴展機制 64

3.2.1 SysML模型元素 65

3.2.2 SysML圖 66

3.2.3 行為圖 67

3.2.4 需求圖 68

3.2.5 結(jié)構(gòu)圖 69

3.3 組織你的模型很重要 72

3.4 關(guān)鍵SysML視圖和核心語義 76

3.4.1 塊、關(guān)系、接口和端口 76

3.4.2 順序圖 86

3.4.3 活動、動作和活動圖 89

3.4.4 狀態(tài)機圖 94

3.5 最小SysML概要 103

3.6 總結(jié) 105

3.6.1 摘自UML 105

3.6.2 修改 105

3.6.3 新元素 106

參考文獻 106

第4章 敏捷的利益攸關(guān)者需求工程 107

4.1 目標(biāo) 107

4.2 利益攸關(guān)者需求工作流 107

4.2.1 牢記這是敏捷MBSE 109

4.2.2 什么是用例 109

4.2.3 用例圖 112

4.3 示例模型：T-Wrecks工業(yè)外骨骼 116

4.4 識別利益攸關(guān)者 117

4.4.1 駕駛員 118

4.4.2 機隊管理人員 118

4.4.3 維護人員 118

4.4.4 采購方 118

4.4.5 安裝人員 119

4.4.6 T-Wreckers測試團隊 119

4.4.7 制造工程師 119

4.5 生成利益攸關(guān)者需求 119

4.5.1 什么是需求 119

4.5.2 性能需求和其他QoS需求121

4.5.3 需求可視化 122

4.5.4 需求管理工具 124

4.5.5 組織利益攸關(guān)者需求規(guī)范 124

4.6 對利益攸關(guān)者用例場景建模 124

4.6.1 什么是用例場景 125

4.6.2 場景分析工作流 127

4.6.3 T-Wrecks利益攸關(guān)者用例場景 129

4.7 創(chuàng)建/更新確認(rèn)規(guī)劃 135

4.8 總結(jié) 136

4.8.1 識別利益攸關(guān)者 136

4.8.2 生成利益攸關(guān)者需求 136

4.8.3 對利益攸關(guān)者用例場景建模 136

4.8.4 創(chuàng)建/更新確認(rèn)規(guī)劃137

4.9 未完待續(xù) 137

參考文獻 137

第5章 敏捷的系統(tǒng)需求定義和分析 139

5.1 目標(biāo) 139

5.2 系統(tǒng)需求工作流 139

5.2.1 識別系統(tǒng)用例 140

5.2.2 生成/更新系統(tǒng)需求141

5.2.3 進行用例分析 141

5.2.4 創(chuàng)建邏輯數(shù)據(jù)模式 142

5.2.5 分析可依賴性 142

5.2.6 創(chuàng)建/更新系統(tǒng)驗證規(guī)劃142

5.3 識別系統(tǒng)用例 142

5.4 生成系統(tǒng)需求 143

5.5 分析用例 144

5.5.1 基于流的用例分析 144

5.5.2 基于場景的用例分析 160

5.5.3 基于狀態(tài)的用例分析 176

5.6 創(chuàng)建/更新邏輯數(shù)據(jù)模式 189

5.7 可依賴性分析 192

5.7.1 安全性分析 192

5.7.2 T-Wrecks初始可依賴性分析 201

5.8 創(chuàng)建/更新驗證規(guī)劃 204

5.9 總結(jié) 204

5.10 未完待續(xù) 205

參考文獻 205

第6章 敏捷的系統(tǒng)架構(gòu)分析與權(quán)衡研究 207

6.1 目標(biāo) 207

6.2 架構(gòu)分析工作流 208

6.2.1 識別關(guān)鍵的系統(tǒng)功能 209

6.2.2 定義備選解決方案 209

6.2.3 架構(gòu)權(quán)衡研究 209

6.2.4 將多個解決方案并入系統(tǒng)架構(gòu) 210

6.2.5 定義評估準(zhǔn)則 210

6.2.6 向準(zhǔn)則分配權(quán)重 210

6.2.7 為每個準(zhǔn)則定義效用曲線 211

6.2.8 向眾多備選解決方案分配MOE 211

6.2.9 確定解決方案 211

6.3 評估方法 211

6.3.1 簡單方法 211

6.3.2 高保真方法 213

6.4 識別關(guān)鍵的系統(tǒng)功能(和特性) 216

6.5 定義備選解決方案 218

6.5.1 Speed Demon備選解決方案 218

6.5.2 T-Wrecks備選解決方案 219

6.6 進行架構(gòu)權(quán)衡研究 222

6.6.1 定義評估準(zhǔn)則 222

6.6.2 向準(zhǔn)則分配權(quán)重 223

6.6.3 為每個準(zhǔn)則定義效用曲線 224

6.6.4 向備選解決方案分配MOE 226

6.6.5 確定解決方案 229

6.7 將多個解決方案并入系統(tǒng)架構(gòu) 229

6.8 總結(jié) 230

6.9 未完待續(xù) 230

參考文獻 230

第7章 敏捷的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計 231

7.1 目標(biāo) 231

7.1.1 什么是子系統(tǒng) 231

7.1.2 關(guān)鍵架構(gòu)視圖 232

7.2 架構(gòu)設(shè)計工作流 234

7.2.1 識別子系統(tǒng) 234

7.2.2 向子系統(tǒng)分配系統(tǒng)需求 234

7.2.3 向子系統(tǒng)分配用例 235

7.2.4 創(chuàng)建/更新邏輯數(shù)據(jù)模式235

7.2.5 創(chuàng)建/更新子系統(tǒng)需求235

7.2.6 開發(fā)控制律 235

7.2.7 分析可依賴性 235

7.2.8 進行評審 236

7.3 識別子系統(tǒng) 236

7.3.1 Speed Demon子系統(tǒng) 237

7.3.2 T-Wrecks子系統(tǒng) 245

7.4 向子系統(tǒng)分配系統(tǒng)需求 248

7.5 向子系統(tǒng)分配用例 249

7.5.1 自底向上分配 250

7.5.2 自頂向下分配 251

7.5.3 公共任務(wù) 253

7.5.4 Speed Demon子系統(tǒng)用例分配示例 254

7.5.5 T-Wrecks子系統(tǒng)用例分配示例 259

7.6 創(chuàng)建/更新邏輯數(shù)據(jù)模式 265

7.6.1 Speed Demon跑步機示例 266

7.6.2 T-Wrecks示例 267

7.7 創(chuàng)建/更新子系統(tǒng)需求 268

7.8 開發(fā)控制律 269

7.9 分析可依賴性 270

7.9.1 安全性分析 271

7.9.2 可靠性分析 271

7.9.3 安保性分析 271

7.10 總結(jié) 271

7.11 未完待續(xù) 272

參考文獻 272

第8章 向下游工程轉(zhuǎn)交 275

8.1 目標(biāo) 275

8.2 向下游工程轉(zhuǎn)交的工作流 275

8.2.1 收集子系統(tǒng)規(guī)范數(shù)據(jù) 275

8.2.2 創(chuàng)建共享模型 276

8.2.3 定義子系統(tǒng)物理接口 276

8.2.4 創(chuàng)建子系統(tǒng)模型 277

8.2.5 定義跨學(xué)科接口 277

8.2.6 將需求分配到工程學(xué)科 277

8.3 收集子系統(tǒng)規(guī)范數(shù)據(jù) 277

8.3.1 收集SysML模型數(shù)據(jù) 277

8.3.2 收集其他工程數(shù)據(jù) 278

8.4 創(chuàng)建共享模型 279

8.5 定義子系統(tǒng)物理接口 280

8.5.1 從邏輯規(guī)范中創(chuàng)建物理規(guī)范 281

8.5.2 Speed Demon接口示例 284

8.5.3 T-Wrecks接口示例 287

8.6 創(chuàng)建子系統(tǒng)模型 290

8.7 定義跨學(xué)科接口 291

8.7.1 Speed Demon示例：Control Unit子系統(tǒng)接口規(guī)范 291

8.7.2 T-Wrecks示例 293

8.8 將需求分配到工程學(xué)科 297

8.8.1 Speed Demon示例 298

8.8.2 T-Wrecks示例 299

8.9 下游工程開始 304

8.10 系統(tǒng)工程還在繼續(xù) 305

參考文獻 305

附錄A T-Wrecks利益攸關(guān)者需求 307

附錄B T-Wrecks系統(tǒng)需求 311