SysML汽車領(lǐng)域?qū)嵺`

1、SysCARS方法：SysML在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 問題背景問題背景n SysCARSSysCARS整體框架整體框架n SysCARSSysCARS關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)n 評析評析問題背景問題背景n逐漸浮現(xiàn)的問題逐漸浮現(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)品迭代與升級加速等一系列問題。問題背景問題背景從方法學(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：滿足如下要求：1. 軟硬件協(xié)同設(shè)計2. 流程規(guī)范易懂3. 開發(fā)方法

2、能靈活適應(yīng)變更4. 生產(chǎn)與開發(fā)能滿足定制化需求 問題背景問題背景Valeo公司對問題的理解：公司對問題的理解：1. 開發(fā)流程需要完整的方法學(xué)指導(dǎo)2. 方法學(xué)盡可能不與企業(yè)本身流程沖突3. SysML過于追求通用化而導(dǎo)致過于龐大的圖庫4. SysML本身缺乏特定的方法學(xué)5. 生產(chǎn)與開發(fā)能滿足定制化需求 SysCARS方法方法n 整體思想整體思想SysML部分圖形：選取對行業(yè)有直接作用的圖選取對行業(yè)有直接作用的圖 Valeo工作流：Valeo自身開發(fā)流程，用自身開發(fā)流程，用profile定義定義 商業(yè)化工具為基礎(chǔ)的工具環(huán)境：DOORS，Reqtify等等SysCARS (System Core A

3、nalysis for Robustness and Safety)SysCARS方法方法n 整體思想整體思想 以Valeo自身工作流為基礎(chǔ)，針對系統(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)計與開發(fā)。l 示范性項(xiàng)目從2012年開始，2014年完成。l 發(fā)動機(jī)和雨刷控制等系統(tǒng)SysCARS方法方法n 工作基礎(chǔ)與基本環(huán)境構(gòu)建工作基礎(chǔ)與基本環(huán)境構(gòu)建1. 開發(fā)流程建立2. 人員角色設(shè)定3. 工具環(huán)境搭建4. SysML剪裁5. 示范項(xiàng)目6. 人員隨項(xiàng)目訓(xùn)練SysCARS方法方法n開發(fā)流程開發(fā)流程建立：建立：System Development and Validation Proces

4、s 混合動力車等新一代車型需求驅(qū)動 聘行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)專家等組成流程設(shè)計隊(duì)伍SysCARS方法方法n人員角色設(shè)定人員角色設(shè)定根據(jù)系統(tǒng)級建模的理論指導(dǎo)完成“人員開發(fā)活動”之間的映射關(guān)系l 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范咨詢專家l 需求分析工程師l 系統(tǒng)架構(gòu)師l 產(chǎn)品經(jīng)理l 測試人員SysCARS方法方法n工具環(huán)境搭建工具環(huán)境搭建盡可能實(shí)現(xiàn)自動化的需求分析和設(shè)計環(huán)境，并能與SysML本身相關(guān)工具無縫連接易用成本企業(yè)文化與習(xí)慣當(dāng)前主流的SysML建模工具，例如EA等，基本都是以XMI為標(biāo)準(zhǔn)輸出結(jié)構(gòu)。Artisan: AtegoRhapsody: IBMSysCARS方法方法nSysML剪裁剪裁l DSL方案（Domain Spe

5、cific Language 領(lǐng)域定制語言）l 保留SysML的核心內(nèi)容，以此為基礎(chǔ)擴(kuò)展工具以SysML幾個核心圖形為基礎(chǔ)，根據(jù)這些圖的特點(diǎn)，開發(fā)相應(yīng)的工具來支撐SysML在Valeo公司內(nèi)部的應(yīng)用。SysCARS方法方法n示范項(xiàng)目示范項(xiàng)目不同產(chǎn)品線多個子系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)不同產(chǎn)品線多個子系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)l 發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)l 電控系統(tǒng)l 雨刮等輔助設(shè)備系統(tǒng)n人員培訓(xùn)人員培訓(xùn)l 系統(tǒng)建模和軟件建模的基礎(chǔ)內(nèi)容l SysCARS方法流程l 跟項(xiàng)目實(shí)習(xí)SysCARS方法整體框架環(huán)境分環(huán)境分析析用例認(rèn)用例認(rèn)定定涉眾需求文檔界面分析界面分析系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能與場景分與場景分析析內(nèi)部功內(nèi)部功能認(rèn)定能認(rèn)定定義系定義系

6、統(tǒng)邏輯統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)物理物理模塊模塊與結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)物理組件物理組件系統(tǒng)需求文檔系統(tǒng)設(shè)計文檔定義涉眾定義涉眾需求需求需求分析需求分析邏輯結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計物理結(jié)構(gòu)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計定義涉眾需求定義涉眾需求1. 抽取涉眾需求2. 定義系統(tǒng)邊界3. 明確并描述環(huán)境用例4. 明確操作模式 5. 建立涉眾需求與操作用例的相關(guān)元素的追蹤抽取涉眾需求抽取利益相關(guān)者設(shè)想的預(yù)期系統(tǒng)功能，而非功能實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié) 注重任務(wù)級的性能需求抽取以支持后期的方案選擇 原始需求存于特定文檔或數(shù)據(jù)庫 需求分類：用戶相關(guān)、系統(tǒng)相關(guān)及組件相關(guān)定義系統(tǒng)邊界利用系統(tǒng)關(guān)聯(lián)圖（Context Diagram）描述系統(tǒng)環(huán)境及與外部對象的交互以確定系

7、統(tǒng)邊界 明確系統(tǒng)生命周期從制造到回收的各個階段，為每個階段創(chuàng)建一個塊定義圖（BDD）明確與系統(tǒng)交互的外部元素及對應(yīng)的交互關(guān)系環(huán)境用例：從用戶角度看環(huán)境用例：從用戶角度看系統(tǒng)系統(tǒng)環(huán)境用例圖描述了系統(tǒng)預(yù)期提供的服務(wù)在塊定義圖的基礎(chǔ)上對利益相關(guān)者的需求進(jìn)行精化詢問塊定義圖中每一個actor，獲取他們希望系統(tǒng)提供的服務(wù)一個用例由一個外部事件觸發(fā)，最終返回一個結(jié)果給用戶，可細(xì)分為一組場景（Scenarios），場景可用順序圖表示。操作模式（Mode）一個模式可視為系統(tǒng)所處的一個狀態(tài)為環(huán)境用例中的場景建立模式狀態(tài)圖，包括所有狀態(tài)及狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系模式狀態(tài)圖與用例圖的創(chuàng)建過程息息相關(guān)且交錯進(jìn)行原始需求與用例

8、的追蹤原始需求與用例的追蹤 確保所有原始需求均被用例圖覆蓋 將所有原始需求與用例聯(lián)系起來 在鏈接信息基礎(chǔ)上進(jìn)行可跟蹤性分析經(jīng)典方法經(jīng)典方法：1. 審查2. 建立追蹤矩陣Functional RequirementUse CaseUC-1 UC-2 UC-3 UC-4 FR-1 FR-2 FR-3 FR-4 FR-5 FR-6 追蹤矩陣追蹤矩陣n階段性文檔生成階段性文檔生成：涉眾需求描述文檔（Stakeholders Needs Document，SND）常見技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式是根據(jù)設(shè)定好的模板，工具生成對應(yīng)的Word文檔。至此第一階段任務(wù)完成至此第一階段任務(wù)完成需求分析需求分析1. 描述系統(tǒng)與外界交

9、互的接口2. 生成系統(tǒng)級用例3. 明確系統(tǒng)級操作的狀態(tài)4. 系統(tǒng)需求追蹤性確認(rèn)系統(tǒng)與外界交互接口描述系統(tǒng)與外界交互接口描述分析外部元素與系統(tǒng)交互時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與控制流使用內(nèi)部塊圖（Internal Block Diagram）描述系統(tǒng)與外部交互的界面每個系統(tǒng)可能對應(yīng)多個內(nèi)部塊圖，以實(shí)現(xiàn)其與不同環(huán)境交互的描述為方便理解與管理，可用多個內(nèi)部塊圖描述系統(tǒng)在同一環(huán)境下不同類別的界面，如機(jī)械界面、電子界面、數(shù)據(jù)處理總線等系統(tǒng)級用例系統(tǒng)級用例將前面的環(huán)境用例精化為系統(tǒng)用例，明確系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能或服務(wù)沿用環(huán)境用例及順序圖作為初始的系統(tǒng)用例及順序圖，然后根據(jù)預(yù)期功能進(jìn)行擴(kuò)展將系統(tǒng)用例中場景內(nèi)部產(chǎn)生的交互定義為

10、事件明確系統(tǒng)級操作狀態(tài)明確系統(tǒng)級操作狀態(tài)利用狀態(tài)機(jī)（State Machine）描述系統(tǒng)在系統(tǒng)場景中的預(yù)期行為該階段生成的狀態(tài)機(jī)不一定只是上一階段中模式狀態(tài)圖的精化結(jié)果，可能會有新的元素及結(jié)構(gòu)系統(tǒng)級狀態(tài)圖的生成是一個迭代過程，與系統(tǒng)用例的生成過程交替執(zhí)行系統(tǒng)需求追蹤確認(rèn)兩種兩種追蹤追蹤性鏈接性鏈接隱性鏈接：圖內(nèi)組件之間關(guān)聯(lián)顯性鏈接：不同層次之間關(guān)聯(lián) 系統(tǒng)間異構(gòu)元素之間關(guān)聯(lián)n階段性文檔生成階段性文檔生成：系統(tǒng)需求文檔（System Requirements Document）至此第二階段任務(wù)完成至此第二階段任務(wù)完成架構(gòu)設(shè)計架構(gòu)設(shè)計1. 識別各個功能模塊2. 明確模塊與系統(tǒng)狀態(tài)的關(guān)系3. 根據(jù)模塊

11、設(shè)計物理架構(gòu)4. 完成模塊與物理設(shè)計之間的映射關(guān)系5. 精化模塊和架構(gòu)6. 度量評估系統(tǒng)架構(gòu)分析視角從黑盒向白盒的轉(zhuǎn)換分析視角從黑盒向白盒的轉(zhuǎn)換識別功能模塊識別功能模塊將前面的operation即系統(tǒng)的操作分解精化為具體功能模塊用活動圖描述功能之間的執(zhí)行關(guān)系Data flowControl flow物理架構(gòu)設(shè)計物理架構(gòu)設(shè)計在理解了系統(tǒng)模塊的基礎(chǔ)上設(shè)計物理硬件架構(gòu)用塊定義圖描述功能之間的執(zhí)行關(guān)系知道有哪些系統(tǒng)功能，然后把需要的物理設(shè)備和硬件識別出來。物理物理架構(gòu)內(nèi)部設(shè)計架構(gòu)內(nèi)部設(shè)計對物理架構(gòu)進(jìn)一步精化用內(nèi)部塊定義圖描述物理組件之間關(guān)系內(nèi)部場景的定義功能與架構(gòu)內(nèi)部模塊的映射功能與架構(gòu)內(nèi)部模塊的映射

12、用描述場景的方式描述模塊間關(guān)系用描述場景的方式描述模塊間關(guān)系l 活動圖l 狀態(tài)圖l 順序圖需要關(guān)注的是圖形直接的關(guān)聯(lián)追蹤、度量與文檔導(dǎo)出追蹤、度量與文檔導(dǎo)出同一類圖形上下層之間關(guān)系同一類圖形上下層之間關(guān)系l 不同類別的圖形之間的邏輯關(guān)聯(lián)關(guān)系l 矩陣等傳統(tǒng)技術(shù)， Artisan工具 度量度量：涉及仿真等外部評估活動 文檔導(dǎo)出：文檔導(dǎo)出：系統(tǒng)設(shè)計文檔（System Design Document, SDD） 組件需求文檔（Component Needs Document，CND）工作流驅(qū)動的開發(fā)過程工作流驅(qū)動的開發(fā)過程SysML本身更側(cè)重于語言和描述，而前述過程是本身更側(cè)重于語言和描述，而前述過程是Valeo工作流驅(qū)動的。工作流驅(qū)動的。n SysML工具目前過于復(fù)雜而不利于普通工程師n 自動化系統(tǒng)化引導(dǎo)工程人員工作流驅(qū)動的開發(fā)過程工作流驅(qū)動的開發(fā)過程SysML本身更側(cè)重于語言和描述，而前述過程是本身更側(cè)重于語言和描述，而前述過程是Valeo工作流驅(qū)動的。工作流驅(qū)動的。n SysML工具目前過于復(fù)雜而不利于普通工程師n 自動化系統(tǒng)