系統建模語言（SysML）

随着各行各业的快速发展，基于模型的系统工程（MBSE）的采用率急剧上升，研究表明，采用 MBSE 方法的组织可以减少多达 30% 的开发时间（资料来源：INCOSE）。系统建模语言（SysML）是这一转变的核心，它是一种综合建模语言，旨在支持系统的规范、分析、设计和开发。 验证 的复杂系统。本文将剖析 SysML 的细微差别，从九种图表类型（包括用例、模块定义和活动图）到模块、端口和接口等关键语言结构。通过研究 SysML 对系统设计的益处以及探索有效建模的基本工具和软件，我们旨在阐明 SysML 在现代航空航天、汽车和国防系统工程中的关键作用。此外，我们还将讨论 SysML 和 UML 之间的关系，丰富您对这些建模工具在当代工程实践中的理解。

关键要点

• SysML 支持系统需求的结构化表达。
• 九种图表类型可有效实现不同的建模功能。
• 关键结构有助于进行稳健的系统设计和抽象。
• 有多种工具可用于简化 SysML 模型开发。
• SysML 将 UML 功能扩展到系统工程领域。

基于模型的系统工程 MBSE 简介和 SysML 的作用

基于模型的系统工程（MBSE）代表了系统工程的范式转变，从以文档为中心的方法转变为以模型为中心的方法。这种演变有助于创建、分析和改进系统、 验证通过使用可视化模型，而不是传统的基于文本的文档，MBSE 可以对系统设计进行分析和验证。MBSE 增强了 沟通 通过提供系统组件及其相互依存关系的统一视图，减少模糊性，提高工程工作的整体质量，从而在利益相关者之间建立良好的关系。一项说明性统计表明，采用 MBSE 的组织报告称，用于文档的时间减少了 50%，协作效率提高了 30%。

系统建模语言（SysML）是实施 MBSE 的重要工具之一。

SysML 是专为满足系统工程需求而设计的，它包含了需求、行为、结构和参数关系建模功能。

凭借丰富的图表类型，SysML 使工程师能够连贯地描述复杂的系统。例如，为航天器设计的遥测系统可以利用 SysML 来描绘从数据采集到处理和传输等各个子系统之间的互动关系，直观地组织所有组件及其功能。

SysML 与各种工程工具的集成进一步优化了 MBSE 实践。特定的软件应用程序提供了建模、模拟和验证系统的框架，使团队能够在设计过程的早期发现问题。因此，电信公司通过在早期设计阶段纠正潜在缺陷，而不是在后期生产阶段纠正潜在缺陷，节省了大量成本。包括持续验证和迭代在内的系统化方法可有效缩短产品上市时间达 20%。

9 种 SysML 图表类型及其用途概述

关键 SysML 语言结构，包括块、端口和接口

块是 SysML 的基础元素，代表封装了属性和行为的模块化组件。一个块可以代表一个物理组件、一个软件模块，甚至一个系统本身。每个块都可以包含属性，这些属性通过值类型、关系和操作来定义。这种模块化表示方法提高了可重用性，并简化了系统集成，使工程师能够专注于整个系统中较小的、可管理的部分。例如，在汽车设计中，一个模块可能代表发动机，集成了性能指标和燃油效率属性，可在不同车型中重复使用。

接口在通过明确规定的合约定义区块间的交互方面发挥着至关重要的作用。它们概括了所需的交换，而不涉及实施的具体细节。通过建立接口，系统可以有效地调整设计和验证流程。统计分析表明，采用 SysML 接口的组织可减少 设计错误 由于通信和清晰度的提高，集成度最多可提高 30%。这凸显了在系统设计中正确定义接口以降低集成失败相关风险的重要性。

使用 SysML 进行系统规范和设计的好处

将 SysML 集成到系统规范和设计中，可大大提高产品开发各阶段利益相关者之间的清晰度和沟通能力。通过利用结构化方法，SysML 可以将复杂的系统交互和依赖关系可视化。这就加强了团队协作，减少了误解。例如，一项研究发现，由于提高了需求的可追溯性和利益相关者的一致性，使用 SysML 的项目减少了 30% 的返工。

The use of SysML also enhances verification and validation processes through rigorous modeling of system behaviors...

常见问题

相关阅读

• SysML 与敏捷方法的整合： sysML 可在敏捷框架内进行调整，以加强迭代开发流程。
• 用于需求可追溯性的 SysML： 利用 sysML 图表跟踪和管理整个系统生命周期的需求。
• 模型验证和确认技术： 方法，以确保模型符合规定要求并按预期运行。
• 安全分析中的 SysML： 应用 sysML 模型评估和改进系统的安全性和可靠性。
• 将 SysML 与硬件在环测试对接： 将 sysML 模型与物理系统集成，用于实时测试。
• 基于模型的系统工程 SysML： 解决作为大型综合解决方案进行互动的系统所面临的挑战和方法问题。
• SysML 和 数字孪生 发展： 使用 sysML 创建数字双胞胎，以反映和模拟真实世界的系统。
• SysML 工具中的自动化和脚本： 利用 sysML 建模工具的自动化功能，提高效率和一致性。

上述术语表

Model-Based Systems Engineering (MBSE): a methodology that uses models to support the specification, design, analysis, 验证， 和 验证 of complex systems, enhancing communication and understanding among stakeholders throughout the system lifecycle. It emphasizes the use of visual representations and formal modeling techniques.

Systems Modeling Language (SysML): a general-purpose modeling language designed for systems engineering, enabling the specification, analysis, design, verification, and validation of complex systems. It supports various modeling perspectives, including requirements, behavior, structure, and parametric relationships, facilitating 沟通 among stakeholders.

Unified Modeling Language (UML): 一种用于软件工程的标准化建模语言，通过各种图表类型（包括类图、用例图、序列图和活动图）来可视化、指定、构建和记录软件系统工件。它促进了利益相关者之间的沟通，并支持面向对象的设计。

Verification and Validation (V&V): 确保系统符合规范并实现其预期目的的过程，涉及两个不同的活动：验证检查产品是否符合设计规范，而确认评估其是否满足用户需求和要求。