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以飞机为例的MBSE系统架构入门系列(8)

 伊伊爸 2022-10-21 发布于湖北

MDAO架构初探



驱动敏捷MDAO系统开发的敏捷体系结构框架。就SE而言,人们在过去几十年已经开发法出多个市面上并存使用的“架构框架”(AF:Architecture Framework)(例如Zachmann,DoDAF,TOGAF),每个框架都有自己关注点和专业应用领域或者说是行业应用领域(例如,收购阶段,企业开发等)。尽管目前正在进行协调工作,例如OMG(对象管理组)开发的UAF(统一体系结构框架),它试图统一几个现有的框架,但互操作性仍然是人们面临的一个挑战。不同专业领域的开发人员或者架构师经常会根据自身需求,通过对现有框架的扩展或改编,量身定制出适合自身需求的专门框架。尽管如此,它们都共享定义概念和关系(本体)的共同原则,以及规定一组可以指导要开发的系统建模的观点(通常是硬件或软件产品)。然而,具体的内容,特别是本体论概念的定义,在不同的框架之间可能有很大的差异,这取决于关注的重点。
因此,这里介绍的敏捷体系结构框架专门用于支持敏捷MDAO系统体系结构的开发,它基于由Holt和Perry[35]定义的完整MBSE方法。敏捷体系结构框架建立了敏捷MDAO系统逻辑体系结构建模所必需的“本体”和“视点”。尽管大多数体系结构框架都被描述为文档,但敏捷体系结构框架实际上是作为元模型本身提供的,因此它也是遵循MBSE原则开发的,比如需求识别和建模。然而,这里介绍了敏捷体系架构的一些内容,以增强人们(尤其是从事该行业的人士)对敏捷MDAO系统模型的深入理解。

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如图所示(此图在公众号文章“以飞机为例的MBSE系统架构入门系列(5)”中出现过),敏捷架构框架由两个主要元素组成:
  • 关于用于MDAO系统体系结构设计的概念的高级本体的定义和建模
  • 在开发MDAO系统时需要处理的透视图和相应的视点的定义和建模

这里所有的模型描述都采用OMG提供的SysML(系统建模语言)语言,便于人们以可读的方式阅读和理解其中的信息。还必须强调的是,这里的SysML图并不构成模型本身,而只是在专用建模软件环境中实现的模型本身的导出表示。然而,这里选择SysML是为了提供敏捷MDAO系统和敏捷体系结构框架模型的中立和标准化表示。尽管如此,模型的内容也可以通过其他格式形式化。最后,本文的目的不是呈现模型中所有元素的全部细节信息,而是只呈现对理解所提出的新方法有用的高级元素和特定细节。



敏捷架构框架:本体论定义



作为第一步,需要对体系结构框架所使用的命名法则和术语以及其中定义的概念之间的关系进行形式化描述。这对应于建立所谓框架的本体。所有对应的本体元素都被在一个模型中得到体现(或实现)。如前所述,这里只讨论和简要描述高级本体(并非唯一额选择)。本体模型的总体高级结构如下图所示,该图采用SysML图形化符号描述。

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从图中可以看出,构成敏捷架构框架本体的本体概念集中在以下五个方面:
1. MDAO系统“体系结构集群”:包含与MDAO系统元素定义相关的概念,以及它的体系结构描述。
2. MDAO系统“需求集群”:包含与MDAO设计系统需要满足的需求的规范、验证和验证相关的概念。
3.MDAO系统“流程集群”:包含与在MDAO系统的设置、部署和操作中执行的所有活动相关的概念,以及由这些活动产生的所有工件。
4. MDAO系统“生命周期集群”:包含与MDAO系统沿其生命周期演化相关的概念。
5. MDAO系统“项目集群”:包含与使用MDAO系统的项目管理相关的概念。

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敏捷架构框架的视点构成



敏捷架构框架的第二个主要元素是一组视点的定义,有助于关注正在开发的系统的确定方面的内容或观点。。本例是一个敏捷MDAO设计系统。如本章前图所示,模型的体系结构由一组视图描述。用于建模视图的基本原理、约定和指定的概念由视点指定。同样在这种情况下,不同的体系结构框架根据框架本身的专门化定义了它们自己的一组视点。然而,除了术语和安排之外,在各种可用的体系结构框架之间经常可以观察到视点范围的相似性。

与本体类似,敏捷MDAO体系结构框架的所有视点都聚集在主要区域中,在MBSE中称为“透视图”。图13是透视图的高级表示,由SysML表示法的“package7”元素表示。这种表示强调了视点元素的包含关系。确定的5个观点是:
1. MDAO设计系统“需求视角”
2. MDAO设计系统“生命周期视角”
3.MDAO设计系统“过程视角”
4. MDAO设计系统“组织视角”
5. MDAO设计系统“架构视角”

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敏捷的体系结构框架-为MDAO系统的开发提供了新的观点和观点。
对于每个透视图,表示为“包”元素,对应的包含的主要视点表示为“视点”元素。
必须注意的是,视点只能使用在本体集群中定义的概念。此外,每个视点都可以用来实例化一个或多个特定于正在开发的系统(在本例中是MDAO设计系统)的视图。此外,敏捷架构框架定义的所有视点都在元模型中完全建模,包括如何构建相应视图的规则,或者应该使用的符号语法。因此,可以很容易地使用它们来验证描述MDAO设计系统(或最终其他设计系统)体系结构的实例化视图是否与规则保形。最后要强调的是,视点只能识别出人们关注的焦点,或者是通过“一个特定的玻璃”来观察正在开发中的系统,但是它没有规定实例化的视图的内容,相反,它是针对系统的。
下图给出了一个名为“需求规范”的视点示例,其中一系列标记提供了特定视点的合理性和目的的摘要。在这种情况下,视点与SysML标准所描述的本体概念相同,因此很容易由SysML视点图元素本身表示。然而,对于其他本体论概念,图只是可视化表示方法,而它背后的模型能够提供对其他本体论概念的正式引用,例如对被建模的涉众的引用。

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本期参考文献

续前....

未完待续

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