基于MBSE的复杂装备系统设计：理论与实践 课件 2.3.3 结构图

SysML系统建模语言基础

本幻灯片中的图片为教学中多年的积累，无法逐一列出出处，在此统一鸣谢！本幻灯片仅应用于教学，无任何商业用途说明：1.1需求图1.2行为图1.3结构图1.4参数图第X章SysML系统建模语言基础2.3.3结构图模块定义图内部模块图包图模块定义图(BlockDefinitionDiagram)BDD的作用？系统最核心要表征其有什么元素组成，以及元素和元素之间的关系BDD中表达的是不同类型的模型元素以及它们之间的关系，以说明系统结构的信息-例如常用于对系统逻辑架构或者物理架构的表达-例如常用于系统接口描述的接口数据图模块定义图示例模块定义图(BlockDefinitionDiagram)BDD中包含了什么？BDD中的基本模型元素是“模块Block”,以及值类型、流类别等BDD中的模型元素之间的结构关系包括：关联、泛化和依赖模块定义图示例模块定义图(BlockDefinitionDiagram)何时创建BDD？BDD不会与系统生命周期的特定阶段或者设计等级绑定。在执行所有这些系统工程活动的时候创建（并参考）它，且经常创建BDD：-利益相关者需求分析

-需求定义-架构设计-性能分析-测试案例开发-集成模块定义图示例模块定义图(BlockDefinitionDiagram)块定义图的图类型缩写是BDD，图的外框代表的模型元素类型可以是：-包（Package）-模型（Model）-模型库（Modellibrary）-视图（View）-模块（Block）-约束模块（Constraintblock）BDD外框如下：-bdd[modelelementkind]modelelementname[diagramname]BDD外框示例模块定义图(BlockDefinitionDiagram)BDD外框如下：-bdd[modelelementkind]modelelementname[diagramname]BDD外框示例模块定义图(BlockDefinitionDiagram)包含的模型构件BDD是SysML最基础的图，包含众多模型构件，主要分为结构类和关系类结构类

-模块

-约束模块

-接口模块

-关联模块

-流类别

-值类型-单位-量纲-枚举值-信号-接口-实例规范关系类

-关联

-定向关联

-组合关联

-定向组合关联

-共享聚合关联

-定向共享聚合关联-满足-泛化-依赖-对象类型流-实例连接模块定义图(BlockDefinitionDiagram)“模块（Block）”——模型最基础的结构元件“Block”可以用于概括描述任一系统或元素：-系统、子系统

-硬件、软件-数据、能量、事件-部件、组件、零件-人员模块定义图(BlockDefinitionDiagram)图形区下方区段对“Block”特征进行辅助描述：-属性[结构特性]：组成部分属性、引用属性、值属性、约束属性

-端口/完整端口/代理端口/流端口-操作（operations）/接收（reception）-约束表达式（constraints）-分配关系（allocationsfrom/to）-其他属性-结构模块定义图(BlockDefinitionDiagram)模块特性“属性”（结构特性）属性是“Block”的结构化特征，描述了Block的角色或用途“Part”组成部分属性-代表模块内部的结构

“Reference”引用属性-在Block集合之外的其他Block，作为外部引用和参考“Value”值属性-包括单位、尺寸、概率分布等可测量的属性-例如-分布值：《uniform》{min=28,max=32}tirePressure:psi-非分布值：tirePressure:psi=3“Constraint”约束属性端口BDD结构特性示例模块定义图(BlockDefinitionDiagram)模块特性“端口”（结构特性）端口是“Block”的一种结构化特征“Port”端口-通过端口与外部实体交互——提供请求服务，或者交换事件、能量和数据“fullport”完整端口-恰好存在于模块边界的组成部分属性-类型由模块决定的，拥有内部结构并执行行为“proxyport”代理端口-代表拥有它的端口的外部接口。总体的子集-不会执行行为，没有内部结构，例模块边界上的门户“fiowport”流端口-能够在边界交互点流入、流出模块的事件、能量或者数据建模带有非原子流端口的模块模块定义图(BlockDefinitionDiagram)模块行为特性行为特性描述了Block能执行的一系列行为“operation”操作-操作代表外部调用模块的时候它所执行的行为。即操作是由调用事件触发的-操作是同步的-操作的属性“方法”可以直接关联行为带有操作的模块模块定义图(BlockDefinitionDiagram)模块行为特性行为特性描述了Block能执行的一系列行为“reception”接收-接收代表一种行为，当外部发送信号来触发的时候，模块就会执行这种行为。即接收是由信号事件触发的-接收是异步行为-信号和接收密切关联，当信号到达目的端并触发接收动作的时候，信号的属性就会成为接收动作的输入带有接收的模块模块定义图(BlockDefinitionDiagram)其他元素模型值类型/枚举值/单位/量纲-值类型会定义一种数量类型-原始值类型：String、Boolean、Integer、Real-结构值类型：Complex/枚举值类型信号-定义数据、能量和事件“特殊”模块-约束模块/接口模块/关联模块-流类别2.3.3结构图模块定义图内部模块图包图内部模块图（InternalBlockDiagram）内部模块图的示例IBD的作用？内部块图描述Block内部的结构关系。IBD不显示模块，显示对模块的使用。包括组成部分属性、引用属性、连接器（Connector）、端口（Port）等IBD图内部的Block会被实例化为组成部分，引用部分-组成部分是Block在不同场景中的实例化-组成部分在IBD中扮演实际的角色内部模块图（InternalBlockDiagram）内部模块图的示例IBD中包含了什么？属性（结构性特性），例组成部分属性、引用属性等端口，例如完整端口，代理端口等属性和属性间的连接，例如连接器、对象类型流内部模块图（InternalBlockDiagram）IBD图的示例IBD与BDD的不同？IBD可以表达BDD中无法表达的信息-内部组成部分属性和引用属性之间的连接-连接之间流动的事件、能量、数据的类型-通过连接提供和请求的服务IBD和BDD互相补充，BDD定义模块和它的属性，IBD显示模块属性之间特定的一系列连接内部模块图（InternalBlockDiagram）IBD图的示例何时创建BDD？在系统生命周期中不同的时间点为各种利益相关者依次创建IBD和BDD内部模块图（InternalBlockDiagram）内部模块图的图类型缩写是IBD，图的外框代表的模型元素类型可以是：-模块（block）

√普通包，包含元素的容器，ibd表达其模块的内部结构关系

-约束模块/参数图（constrainblock/PAR）

√Block/ibd的关系类似于constraintblock/PAR内部模块图（InternalBlockDiagram）BDD外框如下：-ibd[modelelementkind]modelelementname

[diagramname]IBD图外框的示例内部模块图（InternalBlockDiagram）包含模型元素内部模块图-组成部分属性-引用属性-约束属性-值属性-流属性-参与元素属性-跨越引用属性-主行为属性-约束参数-连接器-绑定连接器-对象类型流-端口/流端口/完整端口/代理端口内部模块图（InternalBlockDiagram）组成部分属性-IBD中的组成部分属性与BDD中模块的区段中的组成部分属性有相同的意义

－代表一种结构，显示“所表达模块”的内部属性引用属性－IBD中的引用属性和BDD中模块的区段中的引用属性有相同的意义－代表“所表达模块”的外部结构，也就是模块因为某种目的而需要的模块，或是为了触发行为，或是为了交换事件、能量和数据－标识法：带有虚线边框的矩形内部模块图（InternalBlockDiagram）端口若两个相互连接的对象有兼容的端口（全端口或代理端口），可以把连接器与端口连接，表示对象是在边界的特殊交互点处连接的。IBD中端口的示例内部模块图（InternalBlockDiagram）完整端口全端口(FullPort)：全端口与对象类似，代表了其所属Block边界处的一个部件属性。即使其所属的Block被封装，外部连接器仍旧可以访问全端口。全端口同样由Block定义代理端口（ProxyPort）：代理端口并不代表其所属Block的一个部件属性，仅暴露一部分其所属Block的属性。代理由接口块（InterfaceBlock）定义IBD中端口的示例内部模块图（InternalBlockDiagram）连接器连接器（Connector）用于描述2个结构之间拥有某种方式可以互相访问格式：<connectorname>:<type>IBD中带有名称和类型的连接器示例内部模块图（InternalBlockDiagram）对象类型流对象类型流（ItemFlow）代表系统重两种结构间流动的事件、能量或者数据的类型对象类型流代表的类型必须和两端对象的流属性兼容IBD中对象类型流示例内部模块图（InternalBlockDiagram）流的兼容性在连接两个端口/属性时，必须考虑流的兼容性

√在连接两个互相引用的对象之间的端口/属性时，两个端口/属性的FlowProperties必须Type兼容，方向相反

√在连接所属对象端口/属性和部件对象端口/属性时，连接不同全端口的FlowProperties必须与Type兼容，方向相反代理端口的FlowProperties必须Type兼容，方向相同IBD中流的兼容性示例内部模块图（InternalBlockDiagram）内嵌属性内嵌在其他属性中的属性，可以表示系统层级结构的多个层级带有内嵌属性的IBD在IBD中interfaceblock（设备之间的控制信号，不同协议）

，可以放在Connect中含义是什么？总线，设备之间的通讯，总线用sysml怎样表示ICD：当做白盒的IBD时候，会自动生成ICD？？？2.3.3结构图模块定义图内部模块图包图包图包图用于组织系统模型-在同一命名空间中组织和描述模型元素-支持模型的构型管理对模型进行分类-根据系统的层级结构（企业层、系统层、组件层……）-根据生命周期阶段（需求分析、系统设计……）-根据设计团队（需求团队、集成产品团队……）-根据包含模型元素的类型（需求、行为、结构……）系统模型没有唯一正确的结构包图会随着生命周期的设计阶段不断进展包图的示例包图根据图的类型包图根据不同方式组织系统模型根据设计团队根据活动的层次包图包图的模型元素类型包图的图类型缩写是pkg,图的外框代表的模型元素类型可以是：-Package:

√普通包，包含元素的容器

-Model:

√用作包含层级关系的根，即它是层级关系中顶级的包，模型必须在名称之前拥有<<model>>关键字，或在文件夹符号的右上角有一个小三角形-ModelLibrary:

√包含一系列要在多个模型中重用的元素，模型库的名称上必须有<<modelLibrary>>关键字，不需要把任何特定的包创建为模型库-View:

√过滤后的模型子集的包，针对特定的利益相关者。视图由定义好的视点组成-Profile:

√包含一系列元类型的包，元类型是已存在的建模语言的拓展，会定义一种新的语言包图包图中的视图和视点视图由定义好的视点组成视图和视点存在《conform》关系视点作为利益相关者描述系统的视角包含五种属性-利益相关者：列举了可能会发现这个视点与其关注点相关的利益相关者-关注点：说明了利益相关者的一些问题，组合视图包含的元素和图会回答这些问题-目的：指定了定义这个视点的原因-语言：列举了在组合视图中将会使用的建模语言-方法：指定了在构建组合视图时需要遵守的一系列规则视点和组合视图包图包图中的命名空间包含标记法Sysml提供了三种