SysML汽車領(lǐng)域?qū)嵺`

SysCARS方法：

SysML在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐內(nèi)容提要

問題背景

SysCARS整體框架

SysCARS關(guān)鍵技術(shù)

評(píng)析問題背景逐漸浮現(xiàn)的問題

新型軟硬件技術(shù)促使標(biāo)準(zhǔn)的更新?lián)Q代加快

復(fù)雜度日趨上升

用戶體驗(yàn)要求上升

產(chǎn)品快速迭代新型的汽車控制系統(tǒng)制造，面臨定制化要求日益突出，用戶需求頻繁變更，產(chǎn)品迭代與升級(jí)加速等一系列問題。問題背景從方法學(xué)角度而言，汽車控制系統(tǒng)的生產(chǎn)需要滿足如下要求：軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)流程規(guī)范易懂開發(fā)方法能靈活適應(yīng)變更生產(chǎn)與開發(fā)能滿足定制化需求

問題背景Valeo公司對(duì)問題的理解：開發(fā)流程需要完整的方法學(xué)指導(dǎo)方法學(xué)盡可能不與企業(yè)本身流程沖突SysML過于追求通用化而導(dǎo)致過于龐大的圖庫SysML本身缺乏特定的方法學(xué)生產(chǎn)與開發(fā)能滿足定制化需求

SysCARS方法

整體思想SysML部分圖形：選取對(duì)行業(yè)有直接作用的圖

Valeo工作流：Valeo自身開發(fā)流程，用profile定義

商業(yè)化工具為基礎(chǔ)的工具環(huán)境：DOORS，Reqtify等SysCARS(SystemCoreAnalysisforRobustnessandSafety)SysCARS方法

整體思想以Valeo自身工作流為基礎(chǔ)，針對(duì)系統(tǒng)開發(fā)的不同階段，選取合適的分析圖形和工具，最終完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)。示范性項(xiàng)目從2012年開始，2014年完成。發(fā)動(dòng)機(jī)和雨刷控制等系統(tǒng)SysCARS方法

工作基礎(chǔ)與基本環(huán)境構(gòu)建開發(fā)流程建立人員角色設(shè)定工具環(huán)境搭建SysML剪裁示范項(xiàng)目人員隨項(xiàng)目訓(xùn)練SysCARS方法開發(fā)流程建立：SystemDevelopmentandValidationProcess混合動(dòng)力車等新一代車型需求驅(qū)動(dòng)

聘行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)專家等組成流程設(shè)計(jì)隊(duì)伍SysCARS方法人員角色設(shè)定根據(jù)系統(tǒng)級(jí)建模的理論指導(dǎo)完成“人員—開發(fā)活動(dòng)”之間的映射關(guān)系

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范咨詢專家

需求分析工程師

系統(tǒng)架構(gòu)師產(chǎn)品經(jīng)理測試人員SysCARS方法工具環(huán)境搭搭建盡可能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)自動(dòng)化的的需求分析析和設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)境，并能能與SysML本身相關(guān)工工具無縫連連接易用成本企業(yè)文化與與習(xí)慣當(dāng)前主流的的SysML建模工具，，例如EA等，基本都都是以XMI為標(biāo)準(zhǔn)輸出出結(jié)構(gòu)。Artisan:AtegoRhapsody:IBMSysCARS方法SysML剪裁DSL方案（DomainSpecificLanguage領(lǐng)域定制語語言）保留SysML的核核心心內(nèi)內(nèi)容容，，以以此此為為基基礎(chǔ)礎(chǔ)擴(kuò)擴(kuò)展展工工具具以SysML幾個(gè)個(gè)核核心心圖圖形形為為基基礎(chǔ)礎(chǔ)，，根根據(jù)據(jù)這這些些圖圖的的特特點(diǎn)點(diǎn)，，開開發(fā)發(fā)相相應(yīng)應(yīng)的的工工具具來來支支撐撐SysML在Valeo公司司內(nèi)內(nèi)部部的的應(yīng)應(yīng)用用。。SysCARS方法法示范范項(xiàng)項(xiàng)目目不同同產(chǎn)產(chǎn)品品線線多多個(gè)個(gè)子子系系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行行了了試試驗(yàn)驗(yàn)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)電控系統(tǒng)雨刮等輔助設(shè)設(shè)備系統(tǒng)人員培訓(xùn)系統(tǒng)建模和軟軟件建模的基基礎(chǔ)內(nèi)容SysCARS方法流程跟項(xiàng)目實(shí)習(xí)SysCARS方法整體框架架環(huán)境分析用例認(rèn)定涉眾需求文檔檔界面分析系統(tǒng)功能與場景分析內(nèi)部功能認(rèn)定定義系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)物理模塊與結(jié)構(gòu)物理組件系統(tǒng)需求文檔系統(tǒng)設(shè)計(jì)文檔檔定義涉眾需求需求分析邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定義涉眾需求求抽取涉眾需求定義系統(tǒng)邊界界明確并描述環(huán)環(huán)境用例明確操作模式式建立涉眾需求求與操作用例例的相關(guān)元素素的追蹤抽取涉眾需求求抽取利益相關(guān)關(guān)者設(shè)想的預(yù)預(yù)期系統(tǒng)功能能，而非功能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)細(xì)節(jié)注重任務(wù)級(jí)的的性能需求抽取以支持后后期的方案選選擇原始需求存于于特定文檔或或數(shù)據(jù)庫需求分類：用用戶相關(guān)、系系統(tǒng)相關(guān)及組組件相關(guān)定義系統(tǒng)邊界界利用系統(tǒng)關(guān)聯(lián)圖（（ContextDiagram）描述系統(tǒng)環(huán)境及與與外部對(duì)象的的交互以確定定系統(tǒng)邊界明確系統(tǒng)生命周期期從制造到回回收的各個(gè)階階段，為每個(gè)個(gè)階段創(chuàng)建一一個(gè)塊定義圖圖（BDD）明確與系統(tǒng)交互的的外部元素及及對(duì)應(yīng)的交互互關(guān)系環(huán)境用例：從從用戶角度看看系統(tǒng)環(huán)境用例圖描描述了系統(tǒng)預(yù)預(yù)期提供的服服務(wù)在塊定義圖的的基礎(chǔ)上對(duì)利利益相關(guān)者的的需求進(jìn)行精精化詢問塊定義圖圖中每一個(gè)actor，獲取他們希希望系統(tǒng)提供供的服務(wù)一個(gè)用例由一一個(gè)外部事件件觸發(fā)，最終終返回一個(gè)結(jié)結(jié)果給用戶，可細(xì)分為一一組場景（Scenarios），場景可用用順序圖表示示。操作模式（Mode）一個(gè)模式可視視為系統(tǒng)所處處的一個(gè)狀態(tài)態(tài)為環(huán)境用例中中的場景建立立模式狀態(tài)圖圖，包括所有有狀態(tài)及狀態(tài)態(tài)間的轉(zhuǎn)換關(guān)關(guān)系模式狀態(tài)圖與與用例圖的創(chuàng)創(chuàng)建過程息息息相關(guān)且交錯(cuò)錯(cuò)進(jìn)行原始需求與用用例的追蹤確保所有原始需求求均被用例圖圖覆蓋將所有原始需求求與用例聯(lián)系系起來在鏈接信息基礎(chǔ)礎(chǔ)上進(jìn)行可跟跟蹤性分析經(jīng)典方法：審查建立追蹤矩陣陣FunctionalRequirementUseCaseUC-1

UC-2

UC-3

UC-4

FR-1

√FR-2

√

FR-3

√FR-4

√FR-5

√√FR-6

√追蹤矩陣階段性文檔生生成：涉眾需求求描述述文檔檔（StakeholdersNeedsDocument，SND）常見技技術(shù)實(shí)實(shí)現(xiàn)方方式是是根據(jù)據(jù)設(shè)定定好的的模板板，工工具生生成對(duì)對(duì)應(yīng)的的Word文檔。。至此第第一階階段任任務(wù)完完成需求分分析描述系系統(tǒng)與與外界界交互互的接接口生成系系統(tǒng)級(jí)級(jí)用例例明確系統(tǒng)級(jí)級(jí)操作作的狀狀態(tài)系統(tǒng)需需求追追蹤性性確認(rèn)認(rèn)系統(tǒng)與與外界界交互互接口口描述述分析外部元元素與與系統(tǒng)統(tǒng)交互互時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生的的數(shù)據(jù)據(jù)與控控制流流使用內(nèi)內(nèi)部塊塊圖（（InternalBlockDiagram）描述述系統(tǒng)統(tǒng)與外外部交交互的的界面面每個(gè)系系統(tǒng)可可能對(duì)對(duì)應(yīng)多多個(gè)內(nèi)內(nèi)部塊塊圖，，以實(shí)實(shí)現(xiàn)其其與不不同環(huán)環(huán)境交交互的的描述述為方便便理解解與管管理，，可用用多個(gè)個(gè)內(nèi)部部塊圖圖描述述系統(tǒng)統(tǒng)在同同一環(huán)環(huán)境下下不同同類別別的界界面，，如機(jī)機(jī)械界界面、、電子子界面面、數(shù)數(shù)據(jù)處處理總總線等等系統(tǒng)統(tǒng)級(jí)級(jí)用用例例將前前面面的的環(huán)環(huán)境境用用例例精精化化為為系系統(tǒng)統(tǒng)用用例例，，明明確確系系統(tǒng)統(tǒng)需需要要實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的的功功能能或或服服務(wù)務(wù)沿用用環(huán)環(huán)境境用用例例及及順順序序圖圖作作為為初初始始的的系系統(tǒng)統(tǒng)用用例例及及順順序序圖圖，，然然后后根根據(jù)據(jù)預(yù)預(yù)期期功功能能進(jìn)進(jìn)行行擴(kuò)擴(kuò)展展將系系統(tǒng)統(tǒng)用例例中中場場景景內(nèi)內(nèi)部部產(chǎn)產(chǎn)生生的的交互互定定義義為為事事件件明確系統(tǒng)統(tǒng)級(jí)操作作狀態(tài)利用狀態(tài)機(jī)（（StateMachine）描述系統(tǒng)在系系統(tǒng)場景中的預(yù)期期行為該階段生生成的狀狀態(tài)機(jī)不不一定只只是上一一階段中中模式狀態(tài)圖的的精化結(jié)結(jié)果，可可能會(huì)有有新的元元素及結(jié)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)級(jí)狀狀態(tài)圖的的生成是是一個(gè)迭迭代過程程，與系系統(tǒng)用例例的生成成過程交交替執(zhí)行行系統(tǒng)需求求追蹤確認(rèn)認(rèn)兩種追蹤性鏈接隱性鏈接接：圖內(nèi)組件之之間關(guān)聯(lián)聯(lián)顯性鏈接接：不同同層次之之間關(guān)聯(lián)聯(lián)系統(tǒng)間異異構(gòu)元素素之間關(guān)關(guān)聯(lián)階段性文文檔生成成：系統(tǒng)需求求文檔（（SystemRequirementsDocument）至此第二二階段任任務(wù)完成成架構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)識(shí)別各個(gè)個(gè)功能模模塊明確模塊塊與系統(tǒng)統(tǒng)狀態(tài)的的關(guān)系根據(jù)模塊塊設(shè)計(jì)物物理架構(gòu)構(gòu)完成模塊塊與物理理設(shè)計(jì)之之間的映映射關(guān)系系精化模塊塊和架構(gòu)構(gòu)度量評(píng)估估系統(tǒng)架架構(gòu)分析視角角從黑盒盒向白盒盒的轉(zhuǎn)換換識(shí)別功能能模塊將前面的的operation即系統(tǒng)的的操作分分解精化化為具體體功能模模塊用活動(dòng)圖圖描述功功能之間間的執(zhí)行行關(guān)系DataflowControlflow物理架構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)在理解了系系統(tǒng)模塊的的基礎(chǔ)上設(shè)設(shè)計(jì)物理硬硬件架構(gòu)用塊定義圖圖描述功能能之間的執(zhí)執(zhí)行關(guān)系知道有哪些些系統(tǒng)功能能，然后把把需要的物物理設(shè)備和和硬件識(shí)別別出來。物理架構(gòu)內(nèi)內(nèi)部設(shè)計(jì)對(duì)物理架構(gòu)構(gòu)進(jìn)一步精精化用內(nèi)部塊定定義圖描述述物理組件件之間關(guān)系系內(nèi)部場景的的定義功能與架構(gòu)構(gòu)內(nèi)部模塊塊的映射用描述場景景的方式描描述模塊間間關(guān)系活動(dòng)圖狀態(tài)圖順序圖需要關(guān)注的的是圖形直直接的關(guān)聯(lián)聯(lián)追蹤、度量量與文檔導(dǎo)導(dǎo)出同一類圖形形上下層之之間關(guān)系不同類別的的圖形之間間的邏輯關(guān)關(guān)聯(lián)關(guān)系矩陣等傳統(tǒng)統(tǒng)技術(shù)，Artisan工具度量：涉及仿真真等外部評(píng)評(píng)估活動(dòng)文檔導(dǎo)出：：系統(tǒng)設(shè)計(jì)文文檔（SystemDesignDocument,SDD）組件需求文文檔（ComponentNeedsDocument，CND）工作流驅(qū)動(dòng)動(dòng)的開發(fā)過過程SysML本身更側(cè)重重于語言和和描述，而而前述過程程是Valeo工作流驅(qū)動(dòng)動(dòng)的。SysML工具目前過過于復(fù)雜而而不利于普普通工程師師自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)化引導(dǎo)工工程人員工作流驅(qū)動(dòng)動(dòng)的開發(fā)過過程SysML本身更側(cè)重重于語言和和描述，而而前述過程程是Valeo工作流驅(qū)動(dòng)動(dòng)的。SysML工具目前過過于復(fù)雜而而不利于普普通工程師師自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)化引導(dǎo)工工程人員工作流驅(qū)動(dòng)動(dòng)的開發(fā)過過程步驟控制與與引導(dǎo)圖形的建立立文檔的導(dǎo)出