基于模型的系统工程实用方法

第1章绪论1 1.1本书目标和受众群体1 1.2本书内容2 1.3关于本书的阅读方式建议4 参考文献5 第2章系统工程6 2.1系统的定义与特性6 2.2系统的生命周期8 2.3系统工程9 2.3.1对系统工程的需求10 2.3.2系统工程的主要任务10 2.4系统开发的各种方法12 2.4.1顺序法13 2.4.2增量法13 2.4.3进化法14 2.5总结15 2.6问题与练习15 参考文献16 第3章基于模型的系统工程17 3.1为什么我们需要基于模型的系统工程17 3.2什么是MBSE中的建模?18 3.2.1为什么使用模型18 3.2.2模型和视图20 3.3MBSE的建模语言、方法和工具20 3.3.1建模语言20 3.3.2MBSE方法23 3.3.3MBSE工具25 3.4总结26 3.5问题与练习26 参考文献27 第4章ISE & PPOOA方法29 4.1集成系统工程和软件架构29 4.2ISE & PPOOA的挑战30 4.2.1实现非功能性需求30 4.2.2处理功能和物理接口30 4.3ISE & PPOOA系统工程概念模型31 4.4ISE & PPOOA的维度和主要步骤33 4.4.1系统工程子过程34 4.4.2软件架构子流程38 4.5能效问题流程的扩展43 4.6总结45 4.7问题与练习45 参考文献46 第5章功能架构47 5.1功能架构的重要性47 5.1.1系统工程中的功能架构47 5.1.2软件密集型系统的功能架构48 5.2功能是一种变换48 5.2.1功能架构模型的主要概念48 5.2.2功能架构模型49 5.3功能层级的建模54 5.3.1功能层级自上而下的方法55 5.3.2功能层级自下向上的方法55 5.4功能建模55 5.5对功能和功能接口的描述56 5.6功能需求57 5.7总结57 5.8问题与练习58 参考文献59 第6章系统工程中应用的启发式方法61 6.1启发式框架61 6.2启发式系统架构64 6.2.1第4章步骤3的启发式：ISE流程的功能架构64 6.2.2第4章步骤4的启发式：ISE过程的物理架构64 6.3基于启发式的可靠性和可维护性66 6.3.1第4章步骤4 可靠性和可维护性启发式：ISE过程的物理架构66 6.3.2软件架构可维护性的启发式方法：PPOOA过程66 6.3.3限制职责可见性的启发式方法67 6.3.4防止非预期影响的启发式方法67 6.4效率的启发式方法68 6.4.1管理需求的启发式方法69 6.4.2仲裁需求的启发式方法70 6.4.3管理多个资源的启发式方法70 6.5安全性启发式方法71 6.5.1避免危害的启发式方法72 6.5.2降低危害的启发式方法72 6.5.3控制危害的启发式方法72 6.5.4减轻影响的启发式方法73 6.6恢复启发式方法73 6.6.1威胁中幸存的启发式方法74 6.6.2适应威胁的启发式方法74 6.6.3平稳退化的启发式方法75 6.6.4面对威胁时采取整体行动的启发式方法75 6.7使用PPOOA框架的软件架构启发式方法75 6.8总结77 6.9问题和练习77 参考文献78 第7章物理架构80 7.1系统工程中的物理架构80 7.1.1物理架构模型的主要概念80 7.1.2ISE & PPOOA中的功能树、物理树和质量树81 7.1.3其他架构模型81 7.2分配和模块化82 7.2.1模块化架构的表示83 7.2.2分配84 7.3改进架构的涉及启发式方法84 7.3.1控制监控模式85 7.3.2三重模块化冗余模式85 7.4使用PPOOA框架进行软件架构设计85 7.4.1域模型86 7.4.2软件组件和PPOOA词汇表87 7.4.3协调机制88 7.4.4软件行为和活动的因果流程90 7.5总结91 7.6问题与练习91 参考文献92 第8章应用示例:无人机电气子系统94 8.1示例概述、需求和能力94 8.1.1操作场景和用例96 8.1.2系统能力97 8.2功能架构和系统需求98 8.2.1功能架构98 8.2.2系统需求107 8.3物理架构和启发式应用109 8.3.1启发式的应用109 8.3.2物理架构110 8.4总结115 参考文献116 第9章应用示例:协作机器人117 9.1示例概述、需求和能力117 9.1.1确定操作场景118 9.1.2能力和高级功能需求119 9.1.3质量属性和系统NFR121 9.2功能架构和系统需求122 9.2.1功能架构122 9.2.2系统需求130 9.3物理架构和启发式应用132 9.3.1模块化架构132 9.3.2应用启发式细化物理架构135 9.3.3精细化物理架构的表现形式136 9.4软件架构140 9.4.1软件组件142 9.4.2简便的活动流143 9.4.3安全启发式方法143 9.5总结146 参考文献147 第10章应用示例:燃煤发电厂蒸汽产生过程的能效分析148 10.1引言148 10.2蒸汽产生过程的功能架构150 10.3蒸汽发生子系统的物理架构152 10.4物质和能量平衡的方程和相关性153 10.5成果156 10.6总结157 10.7问题和练习157 参考文献158 第11章权衡分析159 11.1权衡与架构的决策过程159 11.2权衡评估的标准和效用功能160 11.3用于ISE & PPOOA过程的权衡方法162 11.4总结163 参考文献164 第12章其他感兴趣的主题与后续步骤165 12.1敏捷开发165 12.1.1敏捷方法的原则及对其的误解165 12.1.2敏捷方法的可扩展性166 12.1.3ISE & PPOOA流程和敏捷性168 12.2架构评估和模型检查169 12.2.1架构评估169 12.2.2架构评估的不同实践示例170 12.2.3模型评估172 12.3推荐给读者的后续步骤173 12.4总结173 参考文献175 附录ASysML符号177 附录B需求框架185 作者介绍196