SysML汽车领域实践

SysCARS方法：SysML在汽车领域的的应用实践内容提要问题背景SysCARS整体框架SysCARS关键技术评析问题背景逐渐浮现的问问题新型软硬件技技术促使标准准的更新换代代加快复杂度日趋上上升用户体验要求求上升产品快速迭代代新型的汽车控控制系统制造造，面临定制制化要求日益益突出，用户户需求频繁变变更，产品迭迭代与升级加加速等一系列列问题。问题背景从方法学角度度而言，汽车车控制系统的的生产需要满满足如下要求求：软硬件协同设设计流程规范易懂懂开发方法能灵灵活适应变更更生产与开发能能满足定制化化需求问题背景Valeo公司对问题的的理解：开发流程需要要完整的方法法学指导方法学尽可能不与与企业本身流流程冲突SysML过于追求通用用化而导致过过于庞大的图图库SysML本身缺乏特定定的方法学生产与开发能能满足定制化化需求SysCARS方法整体思思想SysML部分图图形：：选取对对行业业有直直接作作用的的图Valeo工作流流：Valeo自身开开发流流程，，用profile定义商业化化工具具为基基础的的工具具环境境：DOORS，Reqtify等SysCARS(SystemCoreAnalysisforRobustnessandSafety)SysCARS方法整体思思想以Valeo自身工工作流流为基基础，，针对对系统统开发发的不不同阶阶段，，选取取合适适的分分析图图形和和工具具，最最终完完成系系统设设计与与开发发。示范性性项目目从2012年开始始，2014年完成成。发动机机和雨雨刷控控制等等系统统SysCARS方法工作基基础与与基本本环境境构建建开发流程建建立人员角角色设设定工具环环境搭搭建SysML剪裁示范项项目人员随随项目目训练练SysCARS方法开发流流程建立：：SystemDevelopmentandValidationProcess混合动动力车车等新新一代代车型型需求求驱动动聘行业业标准准专家家等组组成流流程设设计队队伍SysCARS方法人员角角色设设定根据系系统级级建模模的理理论指指导完完成““人员员—开发活活动””之间间的映映射关关系标准规规范咨咨询专专家需求分分析工工程师师系统架架构师师产品经经理测试人人员SysCARS方法工具环环境搭搭建尽可能能实现现自动动化的的需求求分析析和设设计环环境，，并能能与SysML本身相相关工工具无无缝连连接易用成本企业文文化与与习惯惯当前主主流的的SysML建模工工具，，例如如EA等，基基本都都是以以XMI为标准准输出出结构构。Artisan:AtegoRhapsody:IBMSysCARS方法SysML剪裁DSL方案（（DomainSpecificLanguage领域定定制语语言））保留SysML的核心心内容容，以以此为为基础础扩展展工具具以SysML几个核核心图图形为为基础础，根根据这这些图图的特特点，，开发发相应应的工工具来来支撑撑SysML在Valeo公司内内部的的应用用。SysCARS方法示范项项目不同产产品线线多个个子系系统进进行了了试验验发动机机控制制系统统电控系系统雨刮等等辅助助设备备系统统人员培培训系统建建模和和软件件建模模的基基础内内容SysCARS方法法流流程程跟项项目目实实习习SysCARS方法法整整体体框框架架环境分析用例认定涉众众需需求求文文档档界面分析系统功能与场景分析内部功能认定定义系统逻辑结构物理模块与结构物理组件系统统需求求文文档档系统统设设计计文文档档定义涉众需求需求分析逻辑结构设计物理结构设计定义义涉涉众众需需求求抽取取涉众众需求求定义义系系统统边边界界明确确并并描描述述环环境境用用例例明确确操操作作模模式式建立立涉涉众众需需求求与与操操作作用用例例的的相相关关元元素素的的追追踪踪抽取取涉涉众众需需求求抽取取利利益益相相关关者者设设想想的的预预期期系系统统功功能能，，而非非功功能能实实现现细细节节注重重任任务务级级的的性能能需需求求抽取取以以支支持持后后期期的的方方案案选选择择原始始需需求求存存于于特特定定文文档档或或数数据据库库需求求分分类类：：用用户户相相关关、、系系统统相相关关及及组组件件相相关关定义义系系统统边边界界利用用系统统关关联联图图（（ContextDiagram）描描述述系统统环环境境及及与与外外部部对对象象的的交交互互以以确确定定系系统统边边界界明确确系统统生生命命周周期期从从制制造造到到回回收收的的各各个个阶阶段段，，为为每每个个阶阶段段创创建建一一个个块块定定义义图图（（BDD）明确确与系系统统交交互互的的外外部部元元素素及及对对应应的的交交互互关关系系环境境用用例例：：从从用用户户角角度度看看系统统环境境用用例例图图描描述述了了系系统统预预期期提提供供的的服服务务在块块定定义义图图的的基基础础上上对对利利益益相相关关者者的的需需求求进进行行精精化化询问问块块定定义义图图中中每每一一个个actor，获获取取他他们们希希望望系系统统提提供供的的服服务务一个个用用例例由由一一个个外外部部事事件件触触发发，，最最终终返返回回一一个个结结果果给给用用户户，可可细细分分为为一一组场景景（（Scenarios），，场场景景可可用用顺顺序序图图表表示示。。操作作模模式式（（Mode）一个个模模式式可可视视为为系系统统所所处处的的一一个个状状态态为环境用用例中的的场景建建立模式式状态图图，包括括所有状状态及状状态间的的转换关关系模式状态态图与用用例图的的创建过过程息息息相关且且交错进进行原始需求求与用例例的追踪踪确保所有原始始需求均均被用例例图覆盖盖将所有原始始需求与与用例联联系起来来在链接信息息基础上上进行可可跟踪性性分析经典方法法：审查建立追踪踪矩阵FunctionalRequirementUseCaseUC-1

UC-2

UC-3

UC-4

FR-1

√FR-2

√

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√FR-5

√√FR-6

√追踪矩阵阵阶段性文文档生成成：涉众需求描描述文档档（StakeholdersNeedsDocument，SND）常见技术术实现方方式是根根据设定定好的模模板，工工具生成成对应的的Word文档。至此第一一阶段任任务完成成需求分析析描述系统统与外界界交互的的接口生成系统统级用例例明确系统级操操作的状状态系统需求求追踪性性确认系统与外外界交互互接口描描述分析外部元素素与系统统交互时时产生的的数据与与控制流流使用内部部块图（（InternalBlockDiagram）描述系系统与外外部交互互的界面面每个系统统可能对对应多个个内部块块图，以以实现其其与不同同环境交交互的描描述为方便理理解与管管理，可可用多个个内部块块图描述述系统在在同一环环境下不不同类别别的界面面，如机机械界面面、电子子界面、、数据处处理总线线等系统级用用例将前面的的环境用用例精化化为系统统用例，，明确系系统需要要实现的的功能或或服务沿用环境境用例及及顺序图图作为初初始的系系统用例例及顺序序图，然然后根据据预期功功能进行行扩展将系统用例中场场景内部部产生的的交互定义义为事件件明确系统统级操作作状态利用状态机（（StateMachine）描述系统在系系统场景中的预期期行为该阶段生生成的状状态机不不一定只只是上一一阶段中中模式状态图的的精化结结果，可可能会有有新的元元素及结结构系统级状状态图的的生成是是一个迭迭代过程程，与系系统用例例的生成成过程交交替执行行系统需求求追踪确认认两种追踪性链接隐性链接接：图内组件之之间关联联显性链接接：不同同层次之之间关联联系统间异构元元素之间关联联阶段性文档生生成：系统需求文档档（SystemRequirementsDocument）至此第二阶段段任务完成架构设计识别各个功能能模块明确模块与系系统状态的关关系根据模块设计计物理架构完成模块与物物理设计之间间的映射关系系精化模块和架架构度量评估系统统架构分析视角从黑黑盒向白盒的的转换识别功能模块块将前面的operation即系统的操作作分解精化为为具体功能模模块用活动图描述述功能之间的的执行关系DataflowControlflow物理架构设计计在理解了系统统模块的基础础上设计物理理硬件架构用块定义图描描述功能之间间的执行关系系知道有哪些系系统功能，然然后把需要的的物理设备和和硬件识别出出来。物理架构内内部设计对物理架构构进一步精精化用内部块定定义图描述述物理组件件之间关系系内部场景的的定义功能与架构构内部模块块的映射用描述场景景的方式描描述模块间间关系活动图状态图顺序图需要关注的的是图形直直接的关联联追踪、度量量与文档导导出同一类图形形上下层之之间关系不同类别的的图形之间间的逻辑关关联关系矩阵等传统统技术，Artis