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本篇文章介绍了三种MBSE方法论,
和方法论所遵循的RFLP分析方法,并以水龙头为例进行了详细的介绍,希望对您的学习能有所帮助。
本文来自于微信公众号:系统说,由火龙果软件Luca编辑、推荐。 |
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文章大纲:
三种MBSE方法论介绍
三种方法论背后相同的“RFLP分析方法”
1.三种MBSE方法论介绍
目前,世界上主流的MBSE方法论有:IBM Harmony SE方法论、No Magic MagicGrid方法论、Thales
Acradia方法论。
这三种方法里,可能你没听说过Thales的Acradia方法论。但是如果你听说过Capella建模语言和工具,那么Acradia正是Thales公司为其设计的配套方法论。
1.1IBM Harmony SE
IBM Harmony SE是IBM公司提出的基于SysML的MBSE方法论。

从大的流程来看,整个流程分为三个部分:需求分析、功能分析、设计综合(架构分析与设计)。Harmony
SE 方法论遵循美国国防部系统工程流程,按照需求、功能、架构三个层次展开。
从小的细节来说,IBM Harmony SE方法强调对SysML活动图、顺序图、状态图三种行为图的依次建模,减弱了参数图的重要性。
2017年的时候,IBM公司将Harmony SE方法论升级为Harmony aMBSE方法论,但其实大同小异,只是更强调了敏捷迭代开发、灵活的建模顺序、以及数据模式建模。
1.2No Magic MagicGrid
No Magic MagicGrid是No Magic公司(于2018年被Dassault公司收购)提出的基于SysML的MBSE方法论。之所以叫MagicGrid,是因为整个方法论是以矩阵的形式展示的。

从大的流程来看,MagicGrid方法论纵向按照需求、行为、结构、参数(即SysML的四方面关键信息)分为四列,横向则分为问题域(包括白盒和黑盒)和解决域。流程从需求分析开始,依次定义系统的黑盒功能和结构、白盒功能和结构、系统的参数约束,最后提出系统的解决方案。
从小的细节来说,MagicGrid只强调活动图一种行为图的建模(虽然其工具支持三种),但是重视参数图的建模。
1.3Thales Acradia
Thales Acradia是Thales(泰雷斯)公司为Capella语言和工具创建的MBSE方法论。虽然Acradia没有使用国际标准的建模语言,而是使用了Thales自己定制开发的Capella语言。但是由于Thales公司本身丰富的航电系统研制背景,该方法也具有很高的实用性,所以也获得了很多拥趸。

从大的流程来看,Acradia方法论分为四部分:运行分析、功能和非功能分析、逻辑架构设计、物理架构设计。其中运行分析定义用户的要求,功能和非功能分析定义系统的功能和性能要求,逻辑架构设计和物理架构设计定义系统的实现方式。
2.三种方法论背后相同的“RFLP分析方法”
虽然上述三种方法看起来有种种差别,但是细心的读者可能已经隐隐地感受到,三者有着某种相通之处。如果我们把三个方法论的流程对齐,会发现它们都遵循一套需求-功能-逻辑-物理(RFLP)的分析过程。


事实上,RFLP分析方法是工程领域著名的正向设计方法之一,几乎所有日常所见产品的设计过程都遵循该过程,小到水杯、剪刀,大到汽车、飞机。RFLP分析方法一经提出,立刻由于其符合设计规律的思路以及简单易记的名字,为各种设计方法论所学习和借鉴。
具体来说,RFLP这四个流程要依次完成四个层次的分析。
需求分析:定义产品的需求,定义用户想要的产品和服务。
功能分析:定义并分解产品的功能,定义为满足客户需求,产品需要具有什么样的功能以及子功能。
逻辑设计:从逻辑的角度设计系统的架构,定义实现系统的逻辑组件及逻辑接口。
物理设计:从物理的角度实现系统的架构,定义最终实现系统的物理组件实体及物理接口。

举一个简单的例子来解释,以我们家里使用的水龙头为例:

需求分析:首先,我们假设“用户想要一个能控制水量和控制水温的水龙头”。若干条像这样的用户需求,构成了产品的需求集,定义了我们工程师研制产品的要实现的目标。

功能分析:根据上面用户提出的需求,我们识别出水龙头应该具有“控制水量”和“控制温度”两条功能。能够把输入的冷水和热水变为流量合适、温度合适的温水进行输出。

逻辑设计:控制水量和控制温度两条功能,是通过水龙头的架构实现的。在逻辑设计阶段,我们会定义水龙头的逻辑架构和逻辑组件。例如,我们定义了两个流量控制单元、一个冷热混合单元作为系统的架构组成。

物理设计:最终,我们根据逻辑设计中定义的逻辑架构和逻辑组件,定义最终实现系统的物理实体。例如图中就是我们常见的两种水龙头物理架构。
当然,真正的工程产品研发比这个要复杂很多,但其中的基本思路却是一致的。实践证明,小到水龙头、大到飞机,都可以使用这种思路进行分析和设计。
结语
对比IBM Harmony SE、No Magic MagicGrid、Thales Acradia三种MBSE方法论,我们发现它们背后都遵循着RFLP的分析思路,甚至可以认为是RFLP的不同变体。
掌握RFLP分析方法,便掌握了三种方法论背后一以贯之的本质,可以在三种方法论之间自由切换。 |