1.       概述

Vitech公司通過(guò)一系列的講座提供了一套基于模型的系統(tǒng)工程（Model Based Systems Engineering，MBSE）方法論，這些不同的講座在國(guó)際系統(tǒng)工程協(xié)會(huì)的各類研討會(huì)上展開(kāi)。雖然Vitech的MBSE方法論被認(rèn)為是“獨(dú)立于工具的（tool-independent）”,但是其涉及的內(nèi)容與所選用的工具集CORE還是有非常強(qiáng)的聯(lián)系。

2.       Vitech MBSE工作流程

如下圖所示，Vitech的MBSE方法論基于4個(gè)主要的并行的系統(tǒng)工程活動(dòng)，這些活動(dòng)相互聯(lián)系，并通過(guò)一個(gè)通用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)庫(kù)（System Design Repository）進(jìn)行維護(hù)。

Vitech MBSE Process

這些主要的系統(tǒng)工程活動(dòng)與相關(guān)的“域”相關(guān)聯(lián)。如下圖所示，系統(tǒng)工程活動(dòng)被認(rèn)為是某些特定過(guò)程域（Process Domain）的要素。

Vitech MBSE的主要系統(tǒng)工程域

在Vitech MBSE方法中，強(qiáng)調(diào)采用MBSE的系統(tǒng)定義語(yǔ)言（System Definition Language, SDL）來(lái)管理模型產(chǎn)品。者意味著在描述系統(tǒng)的圖表、實(shí)體中，需要統(tǒng)一的信息模型來(lái)管理模型產(chǎn)品的語(yǔ)法（結(jié)構(gòu)）和語(yǔ)義（含義）。系統(tǒng)定義語(yǔ)言具有很多用處，如為需求分析者、系統(tǒng)設(shè)計(jì)者和開(kāi)發(fā)者在技術(shù)交流時(shí)提供一個(gè)結(jié)構(gòu)化的、通用的、清晰的、適用于各種場(chǎng)景的語(yǔ)言，并且可以生成圖形、報(bào)表，進(jìn)行一致性檢查。

運(yùn)用Vitech MBSE方法需要注意以下幾個(gè)核心原則：

為了支持上述第4個(gè)原則，Vitech MBSE 采用了一個(gè)遞增式的系統(tǒng)工程過(guò)程，稱為“洋蔥模型（Onion Model）”。該模型允許在系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程中，在不斷增加的層次中存在完全臨時(shí)性的方案。

下圖顯示了洋蔥模型的概念示意圖。

Vitech MBSE Onion Model

在洋蔥模型中，每一個(gè)層次都進(jìn)行基本的系統(tǒng)工程并行活動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)工程人員成功地完成了某個(gè)層次的系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，相當(dāng)于“剝離了一層洋蔥”并開(kāi)始下一個(gè)層次的工作。在系統(tǒng)工程人員達(dá)到理想的設(shè)計(jì)層次后，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程就結(jié)束了。相比傳統(tǒng)的瀑布模型，洋蔥模型最主要的優(yōu)點(diǎn)在于它能夠在每一個(gè)層次都提供一個(gè)可供前期評(píng)審和驗(yàn)證的完整的解決方案，從而降低了設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)。

完整性和收斂性是洋蔥模型的核心原則。這要求系統(tǒng)工程人員在進(jìn)行下一層次的工作前必須完成上一層次的所有工作，并且要求向后的迭代不能超過(guò)一層。如果未經(jīng)驗(yàn)證，這些方案在任何一個(gè)層次都可以看到，當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)超過(guò)約束時(shí)，工作團(tuán)隊(duì)對(duì)其進(jìn)行檢查，并需要協(xié)調(diào)相應(yīng)的修改例如上一個(gè)層次中設(shè)計(jì)方案的修改。在整個(gè)過(guò)程中應(yīng)該盡早地發(fā)現(xiàn)這種約束，因?yàn)樵诘^(guò)程的后續(xù)層次進(jìn)行系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)將會(huì)對(duì)費(fèi)用和進(jìn)度造成很大影響。

下表提供了每個(gè)層次確定完整性的一些指南。

洋蔥模型中每個(gè)層次完成標(biāo)準(zhǔn)

如下圖所示，洋蔥模型中每一個(gè)層次主要包含了兩類系統(tǒng)工程活動(dòng)過(guò)程，一個(gè)是自頂向下的過(guò)程，一個(gè)是逆向工程。

Vitech MBSE 活動(dòng)過(guò)程

在上圖所示的活動(dòng)過(guò)程中，進(jìn)度（schedule）從左至右表示時(shí)間的遞進(jìn)，活動(dòng)框圖代表系統(tǒng)工程團(tuán)隊(duì)工作重心的移動(dòng)。由于在整個(gè)過(guò)程中允許并行工程，因此可能出現(xiàn)反復(fù)迭代的情況。

有研究人員認(rèn)為，完整地描述一個(gè)系統(tǒng)需要三種模型：（1）控制（功能行為）模型，（2）接口（I/O）模型，（3）物理體系結(jié)構(gòu)（組件）模型。性能需求/資源可以通過(guò)上述三種模型的部分或者組合來(lái)描述。

通過(guò)這三種模型，可以清楚一個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)工程過(guò)程在什么時(shí)候完成，也就是說(shuō)，完成所有系統(tǒng)組件的設(shè)計(jì)詳細(xì)說(shuō)明，并且系統(tǒng)的V&V計(jì)劃被完全定義和追蹤。

下表描述了Vitech MBSE 頂層系統(tǒng)工程活動(dòng)中源需求分析和體系結(jié)構(gòu)/綜合集成的目標(biāo)和子活動(dòng)。

Vitech MBSE用于支撐頂層活動(dòng)功能/行為分析的方法是基于可執(zhí)行圖形化語(yǔ)言Enhanced Function Flow Block Diagrams(EFFBDs)中一組可視化的行為模型和構(gòu)件。其它支撐的可視化建模語(yǔ)言包括標(biāo)準(zhǔn)FFBDs, N2 Charts以及行為圖。

Vitech MBSE中支撐頂層活動(dòng)的設(shè)計(jì)檢驗(yàn)與驗(yàn)證（V&V）的方法包括測(cè)試計(jì)劃制定，并強(qiáng)調(diào)在實(shí)踐中從初始需求抽取和分析階段進(jìn)行測(cè)試和檢驗(yàn)，包括系統(tǒng)測(cè)試和軟件測(cè)試。

下表總結(jié)了MBSE中主要測(cè)系統(tǒng)測(cè)試方法。