工程師使用基于模型的系統(tǒng)工程 (MBSE) 來管理系統(tǒng)復(fù)雜性、改善溝通并生成優(yōu)化系統(tǒng)。成功的 MBSE 需要將利益相關(guān)方的需求融入到系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求和架構(gòu)模型中，以創(chuàng)建直觀的系統(tǒng)描述。

通過將 MATLAB、Simulink、System Composer 和 Requirements Toolbox 結(jié)合使用，可以打造一種統(tǒng)一的環(huán)境，用于創(chuàng)建可無縫連接到詳細(xì)實(shí)現(xiàn)模型的描述性架構(gòu)模型。這種互聯(lián)環(huán)境可確保架構(gòu)領(lǐng)域和設(shè)計(jì)領(lǐng)域的項(xiàng)目保持同步。系統(tǒng)工程師可以建立一條將系統(tǒng)需求、架構(gòu)模型、實(shí)現(xiàn)模型和嵌入式軟件緊密相連的數(shù)字線索。

使用 MATLAB、Simulink、System Composer 和 Requirements Toolbox，您可以：

創(chuàng)建架構(gòu)模型，以通過結(jié)構(gòu)體、行為和視圖來定義系統(tǒng)

捕獲和管理系統(tǒng)需求，實(shí)現(xiàn)影響和覆蓋率分析

執(zhí)行權(quán)衡研究以優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)，并使用自定義模型視圖分析架構(gòu)

創(chuàng)建軟件架構(gòu)、面向服務(wù)的架構(gòu)和 AUTOSAR 架構(gòu)

使用基于模型的設(shè)計(jì)、FMU 和代碼，將架構(gòu)模型連接到在 Simulink、Stateflow 和 Simscape 中實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)組件設(shè)計(jì)

使用基于仿真的測試確認(rèn)需求和驗(yàn)證系統(tǒng)架構(gòu)

如何使用 MATLAB、Simulink、System Composer 和 Requirements Toolbox 實(shí)現(xiàn) MBSE？

開發(fā)架構(gòu)模型

使用組件、端口和連接器建模方法在 System Composer 中直觀地構(gòu)建分層架構(gòu)系統(tǒng)框架。創(chuàng)建接口以保證組件之間交換的信息具有兼容的屬性，如數(shù)據(jù)類型、維度和單位。

根據(jù)您的需求選擇合適的細(xì)節(jié)層次，并在此過程中隨時(shí)添加細(xì)節(jié)。首先從由多個(gè)子系統(tǒng)組成的復(fù)雜系統(tǒng)的整體框架入手，然后使用行為圖重點(diǎn)設(shè)計(jì)詳細(xì)的系統(tǒng)活動(dòng)，或選擇兩者之間的任何細(xì)節(jié)層次。

從第三方工具導(dǎo)入 SysML、AUTOSAR (ARXML)、Capella 和其他架構(gòu)設(shè)計(jì)，以便與 MATLAB 和 Simulink 無縫集成。根據(jù)需要導(dǎo)出設(shè)計(jì)以傳達(dá)變更。通過 MATLAB API 導(dǎo)入外部存儲(chǔ)庫和文件，以重用現(xiàn)有設(shè)計(jì)工件和接口控制文檔 (ICD)。此外，從現(xiàn)有 Simulink 系統(tǒng)模型中提取架構(gòu)模型。

將系統(tǒng)需求鏈接到架構(gòu)模型，以實(shí)現(xiàn)需求可追溯性，并執(zhí)行需求覆蓋率分析或影響分析。

管理系統(tǒng)需求

在開發(fā)架構(gòu)模型時(shí)，使用 Requirements Toolbox 直接捕獲、查看和管理系統(tǒng)需求。將系統(tǒng)需求鏈接到不同架構(gòu)元素，以建立需求可追溯性的數(shù)字線索，并執(zhí)行需求覆蓋率分析。對于鏈接的需求，會(huì)保留一份修訂歷史記錄，使您能夠執(zhí)行影響分析，并向下游團(tuán)隊(duì)傳達(dá)變更。

使用其他 MATLAB 和 Simulink 產(chǎn)品進(jìn)行分析和測試。Simulink Fault Analyzer 支持使用仿真進(jìn)行系統(tǒng)性故障影響和安全分析。Simulink Coverage 可執(zhí)行模型和代碼覆蓋率分析，以衡量模型和生成代碼中的測試完整性。

將利益相關(guān)方需求細(xì)化為系統(tǒng)需求再轉(zhuǎn)化為詳細(xì)需求的過程。

借助視圖進(jìn)行權(quán)衡研究和架構(gòu)分析

使用構(gòu)造型來擴(kuò)展您的架構(gòu)模型，其中包含特定領(lǐng)域的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，如大小、重量、功率或成本。將相關(guān)的構(gòu)造型分組到配置文件中，可供您將其應(yīng)用于整個(gè)架構(gòu)或者在其他架構(gòu)中重用。為了管理架構(gòu)的復(fù)雜性，您可以創(chuàng)建自定義視圖來隔離各個(gè)利益相關(guān)方感興趣的組件，編輯架構(gòu)的子部分，或方便地執(zhí)行特定分析活動(dòng)。System Composer 支持創(chuàng)建和執(zhí)行行為圖，以幫助分析您的構(gòu)型的系統(tǒng)信息和操作流。

使用 MATLAB，直接對您的架構(gòu)執(zhí)行分析和權(quán)衡研究，例如：

多學(xué)科設(shè)計(jì)分析和優(yōu)化 (MDAO)

自下而上匯總或自上而下分配（大小、重量、功率、成本等）

網(wǎng)絡(luò)或流分析（端到端延遲、最短路徑、物料流等）

使用 MATLAB（或 Python）腳本進(jìn)行自定義分析

權(quán)衡研究（確定最容易接受的解決方案）

創(chuàng)建自定義視圖來管理架構(gòu)的復(fù)雜性，并與各利益相關(guān)方進(jìn)行溝通。

構(gòu)建軟件架構(gòu)

使用 System Composer 根據(jù)組件-端口-連接器范式，創(chuàng)建軟件架構(gòu)和面向服務(wù)的架構(gòu) (SOA)，其中包含軟件組件和接口端口（包括客戶端/服務(wù)器端口）。

使用類圖查看器查看和編輯您的軟件組合

在 Simulink 和 Stateflow 中將軟件架構(gòu)與組件設(shè)計(jì)鏈接起來

在運(yùn)行仿真之前，可視化并編輯軟件架構(gòu)模型中各函數(shù)的仿真執(zhí)行順序

根據(jù)需求以迭代方式細(xì)化您的設(shè)計(jì)

自動(dòng)生成代碼，以將您的設(shè)計(jì)部署到嵌入式硬件、高性能計(jì)算平臺(tái)和云

構(gòu)建由使用客戶端/服務(wù)器端口交換信息的組件組成的軟件架構(gòu)。

連接到基于模型的設(shè)計(jì)

通過基于模型的設(shè)計(jì)，與 Simulink 和 Stateflow 中的詳細(xì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行無縫集成。使用 Simscape 對多域物理系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真。導(dǎo)入 FMU 和 C/C++ 代碼以簡化您的開發(fā)過程。

遵循自上而下的工作流，以從架構(gòu)組件自動(dòng)生成 Simulink 和 Simscape 模型，或從 Simulink 組件模型創(chuàng)建架構(gòu)組件。將架構(gòu)模型與 Simulink 行為模型相關(guān)聯(lián)，以使您的架構(gòu)模型和實(shí)現(xiàn)模型保持同步并仿真系統(tǒng)行為。

將架構(gòu)模型與 Simulink 模型相連，以仿真系統(tǒng)行為，同時(shí)確保您的架構(gòu)模型和實(shí)現(xiàn)模型保持同步

系統(tǒng)驗(yàn)證和確認(rèn)

通過仿真，您可以探索架構(gòu)、建立組件原型并創(chuàng)建組件設(shè)定，同時(shí)在 MBSE 過程的早期階段了解并細(xì)化系統(tǒng)行為。為了將仿真的應(yīng)用范圍拓展至大型復(fù)雜系統(tǒng)，您可以使用測試套件自動(dòng)進(jìn)行驗(yàn)證，以在整個(gè) MBSE 過程中確認(rèn)需求并反復(fù)驗(yàn)證系統(tǒng)行為。

指定系統(tǒng)級(jí)測試，以確保下游實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)所用需求的一致性和正確性。將具有時(shí)序相關(guān)的復(fù)雜信號(hào)邏輯的需求轉(zhuǎn)化成具有既定明確語義的評估，以調(diào)試設(shè)計(jì)和識(shí)別不一致性。

通過 Simulink Fault Analyzer，可以利用仿真進(jìn)行系統(tǒng)化故障影響和安全分析，例如故障模式和影響分析 (FMEA)。在模型驗(yàn)證和確認(rèn)后，可借助 Simulink Check、IEC Certification Kit 和 DO Qualification Kit 等工具以及 MathWorks Consulting，簡化您的 DO-178、ARP-4754、ISO-26262 等認(rèn)證工作流。

設(shè)計(jì)并自動(dòng)從模型和仿真中生成報(bào)告，從而與利益相關(guān)方和監(jiān)管機(jī)構(gòu)進(jìn)行有效的溝通，并為其他 MBSE 任務(wù)節(jié)省時(shí)間。

執(zhí)行系統(tǒng)驗(yàn)證以調(diào)試設(shè)計(jì)并識(shí)別不一致的需求。