SysML汽车领域实践

SysCARS方法：

SysML在汽车领域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题

新型软硬件技术促使标准的更新换代加快

复杂度日趋上升

用户体验要求上升

产品快速迭代新型的汽车控制系统制造，面临定制化要求日益突出，用户需求频繁变更，产品迭代与升级加速等一系列问题。问题背景从方法学角度而言，汽车控制系统的生产需要满足如下要求：软硬件协同设计流程规范易懂开发方法能灵活适应变更生产与开发能满足定制化需求

问题背景Valeo公司对问题的理解：开发流程需要完整的方法学指导方法学尽可能不与企业本身流程冲突SysML过于追求通用化而导致过于庞大的图库SysML本身缺乏特定的方法学生产与开发能满足定制化需求

SysCARS方法

整体思想SysML部分图形：选取对行业有直接作用的图

Valeo工作流：Valeo自身开发流程，用profile定义

商业化工具为基础的工具环境：DOORS，Reqtify等SysCARS(SystemCoreAnalysisforRobustnessandSafety)SysCARS方法

整体思想以Valeo自身工作流为基础，针对系统开发的不同阶段，选取合适的分析图形和工具，最终完成系统设计与开发。示范性项目从2012年开始，2014年完成。发动机和雨刷控制等系统SysCARS方法

工作基础与基本环境构建开发流程建立人员角色设定工具环境搭建SysML剪裁示范项目人员随项目训练SysCARS方法开发流程建立：SystemDevelopmentandValidationProcess混合动力车等新一代车型需求驱动

聘行业标准专家等组成流程设计队伍SysCARS方法人员角色设定根据系统级建模的理论指导完成“人员—开发活动”之间的映射关系

标准规范咨询专家

需求分析工程师

系统架构师产品经理测试人员SysCARS方法工具环境搭搭建尽可能实现现自动化的的需求分析析和设计环环境，并能能与SysML本身相关工工具无缝连连接易用成本企业文化与与习惯当前主流的的SysML建模工具，，例如EA等，基本都都是以XMI为标准输出出结构。Artisan:AtegoRhapsody:IBMSysCARS方法SysML剪裁DSL方案（DomainSpecificLanguage领域定制语语言）保留SysML的核核心心内内容容，，以以此此为为基基础础扩扩展展工工具具以SysML几个个核核心心图图形形为为基基础础，，根根据据这这些些图图的的特特点点，，开开发发相相应应的的工工具具来来支支撑撑SysML在Valeo公司司内内部部的的应应用用。。SysCARS方法法示范范项项目目不同同产产品品线线多多个个子子系系统统进进行行了了试试验验发动动机机控控制制系系统统电控系统雨刮等辅助设设备系统人员培训系统建模和软软件建模的基基础内容SysCARS方法流程跟项目实习SysCARS方法整体框架架环境分析用例认定涉众需求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需求文档系统设计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涉众需求求抽取涉众需求定义系统边界界明确并描述环环境用例明确操作模式式建立涉众需求求与操作用例例的相关元素素的追踪抽取涉众需求求抽取利益相关关者设想的预预期系统功能能，而非功能实现现细节注重任务级的的性能需求抽取以支持后后期的方案选选择原始需求存于于特定文档或或数据库需求分类：用用户相关、系系统相关及组组件相关定义系统边界界利用系统关联图（（ContextDiagram）描述系统环境及与与外部对象的的交互以确定定系统边界明确系统生命周期期从制造到回回收的各个阶阶段，为每个个阶段创建一一个块定义图图（BDD）明确与系统交互的的外部元素及及对应的交互互关系环境用例：从从用户角度看看系统环境用例图描描述了系统预预期提供的服服务在块定义图的的基础上对利利益相关者的的需求进行精精化询问块定义图图中每一个actor，获取他们希希望系统提供供的服务一个用例由一一个外部事件件触发，最终终返回一个结结果给用户，可细分为一一组场景（Scenarios），场景可用用顺序图表示示。操作模式（Mode）一个模式可视视为系统所处处的一个状态态为环境用例中中的场景建立立模式状态图图，包括所有有状态及状态态间的转换关关系模式状态图与与用例图的创创建过程息息息相关且交错错进行原始需求与用用例的追踪确保所有原始需求求均被用例图图覆盖将所有原始需求求与用例联系系起来在链接信息基础础上进行可跟跟踪性分析经典方法：审查建立追踪矩阵阵FunctionalRequirementUseCaseUC-1

UC-2

UC-3

UC-4

FR-1

√FR-2

√

FR-3

√FR-4

√FR-5

√√FR-6

√追踪矩阵阶段性文档生生成：涉众需求求描述述文档档（StakeholdersNeedsDocument，SND）常见技技术实实现方方式是是根据据设定定好的的模板板，工工具生生成对对应的的Word文档。。至此第第一阶阶段任任务完完成需求分分析描述系系统与与外界界交互互的接接口生成系系统级级用例例明确系统级级操作作的状状态系统需需求追追踪性性确认认系统与与外界界交互互接口口描述述分析外部元元素与与系统统交互互时产产生的的数据据与控控制流流使用内内部块块图（（InternalBlockDiagram）描述述系统统与外外部交交互的的界面面每个系系统可可能对对应多多个内内部块块图，，以实实现其其与不不同环环境交交互的的描述述为方便便理解解与管管理，，可用用多个个内部部块图图描述述系统统在同同一环环境下下不同同类别别的界界面，，如机机械界界面、、电子子界面面、数数据处处理总总线等等系统统级级用用例例将前前面面的的环环境境用用例例精精化化为为系系统统用用例例，，明明确确系系统统需需要要实实现现的的功功能能或或服服务务沿用用环环境境用用例例及及顺顺序序图图作作为为初初始始的的系系统统用用例例及及顺顺序序图图，，然然后后根根据据预预期期功功能能进进行行扩扩展展将系系统统用例例中中场场景景内内部部产产生生的的交互互定定义义为为事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异构元素素之间关关联阶段性文文档生成成：系统需求求文档（（SystemRequirementsDocument）至此第二二阶段任任务完成成架构设计计识别各个个功能模模块明确模块块与系统统状态的的关系根据模块块设计物物理架构构完成模块块与物理理设计之之间的映映射关系系精化模块块和架构构度量评估估系统架架构分析视角角从黑盒盒向白盒盒的转换换识别功能能模块将前面的的operation即系统的的操作分分解精化化为具体体功能模模块用活动图图描述功功能之间间的执行行关系DataflowControlflow物理架构设设计在理解了系系统模块的的基础上设设计物理硬硬件架构用块定义图图描述功能能之间的执执行关系知道有哪些些系统功能能，然后把把需要的物物理设备和和硬件识别别出来。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，Artisan工具度量：涉及仿真真等外部评评估活动文档导出：：系统设计文文档（SystemDesignDocument,SDD）组件需求文文档（ComponentNeedsDocument，CND）工作流驱动动的开发过过程SysML本身更侧重重于语言和和描述，而而前述过程程是Valeo工作流驱动动的。SysML工具目前过过于复杂而而不利于普普通工程师师自动化系统统化引导工工程人员工作流驱动动的开发过过程SysML本身更侧重重于语言和和描述，而而前述过程程是Valeo工作流驱动动的。SysML工具目前过过于复杂而而不利于普普通工程师师自动化系统统化引导工工程人员工作流驱动动的开发过过程步骤控制与与引导图形的建立立文档的导出