在汽車和自動化行業(yè)中，從事基于模型的開發(fā)（MBD）的工程師致力于在保證模型質(zhì)量的同時保證模型高效。在這一背景下，應(yīng)用適當(dāng)?shù)慕９ぞ呤株P(guān)鍵。合適的工具不僅可以通過建模標(biāo)準(zhǔn)檢查來分析和測試模型質(zhì)量，還能夠根據(jù)分析結(jié)果自動優(yōu)化模型。本文為您介紹廣受認(rèn)可的靜態(tài)測試工具——MES Model Examiner? (MXAM)。通過本文，您將深入了解MXAM如何幫助您輕松實現(xiàn)高質(zhì)量建模。

初步了解：什么是MXAM？

MXAM是一款專業(yè)用于對MATLAB/MathWorks的Simulink、Stateflow、Embedded Coder和TargetLink模型進行全面靜態(tài)分析的工具。MXAM主要應(yīng)用于V模型軟件開發(fā)流程的左側(cè)，重點支持模型設(shè)計階段。MXAM覆蓋了從軟件架構(gòu)設(shè)計到單元設(shè)計與實現(xiàn)的全過程，能夠保證模型質(zhì)量，并確保符合ISO 26262等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。自MXAM v.10.0起，MES Model & Refactor? (MoRe)已集成至MXAM中。MoRe能夠簡化并加速模型的創(chuàng)建與重構(gòu)，是MXAM功能的重要擴展，顯著提升了其在模型開發(fā)中的實用價值。

靜態(tài)測試可以貫穿于模型開發(fā)流程的各個階段。MXAM為不同階段的建模工作提供有力支持。如下圖所示，工作流程從創(chuàng)建模型開始，接著對模型指標(biāo)和建模規(guī)范進行分析。隨后，分析結(jié)果由一份清晰且全面的報告呈現(xiàn)，為及時發(fā)現(xiàn)并解決模型中存在的問題提供依據(jù)和參考。最后，該流程確保模型滿足質(zhì)量門（Quality Gate）的要求，從而輕松實現(xiàn)高質(zhì)量建模。

圖片：MXAM（藍色圖標(biāo)）與MoRe（紅色圖標(biāo)）為模型開發(fā)過程中敏捷工作流的不同階段提供支持

總之，MXAM主要支持：

• 靜態(tài)分析中的持續(xù)集成（CI）
• 建模規(guī)范檢查與違規(guī)項自動修復(fù)
• 模型指標(biāo)評估與結(jié)構(gòu)分析
• 模型重構(gòu)與自動布局（來自MoRe的功能）
• 模型安全或質(zhì)量相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的合規(guī)性

這些功能的集成讓MXAM成為了一個專業(yè)且全面的靜態(tài)測試工具。接下來的章節(jié)將對這些功能進行詳細介紹。

為什么選擇MXAM進行靜態(tài)模型分析？

基于模型的開發(fā)（MBD）依賴于以需求為基礎(chǔ)、以測試為驅(qū)動的工作流來持續(xù)確保質(zhì)量。設(shè)計質(zhì)量和功能質(zhì)量同等重要，因為良好的模型設(shè)計能夠顯著提升其功能適用性。

模型設(shè)計質(zhì)量如何被確保？靜態(tài)模型測試能夠幫助工程師確保模型設(shè)計的適用性。它不僅能夠優(yōu)化正在開發(fā)中的模型，同時支持前期的質(zhì)量保證——在代碼生成之前就發(fā)現(xiàn)問題所在，以此提升模型和代碼的質(zhì)量。

在實際應(yīng)用中，MXAM支持高度自動化的靜態(tài)分析，并著重于改進模型的可讀性、魯棒性以及避免錯誤，同時提升生成代碼的質(zhì)量。在這里，建模規(guī)范發(fā)揮著重要作用。下圖展示了Simulink模型的一個子系統(tǒng)：

圖片：Simulink模型次級子系統(tǒng)經(jīng)建模規(guī)范優(yōu)化前

模型目前存在多項問題，例如：

• 問題1：模塊命名應(yīng)位于模塊下方，而非上方。
• 問題2：對于常值模塊而言，其命名不應(yīng)直接使用具體數(shù)值（例如：5或10），而應(yīng)當(dāng)設(shè)置為參數(shù)進行表示?！?” 和 “1” 為例外。
• 問題3：子系統(tǒng)端口未對齊，影響模型的可讀性。
  
• 問題4：模塊的命名應(yīng)當(dāng)被清晰識別，當(dāng)前布局不符合建模規(guī)范要求。
• 問題5：一個輸入端口被隱藏在系統(tǒng)布局中，降低了模型的透明性。
• 問題6：乘積模塊（Product block）不應(yīng)有多于兩個輸入端口，否則可能導(dǎo)致不可預(yù)知的結(jié)果

這些問題嚴(yán)重降低了該Simulink模型的設(shè)計質(zhì)量。下圖展示了在使用MXAM應(yīng)用建模規(guī)范優(yōu)化后的模型。此前提到的所有問題都已被準(zhǔn)確修復(fù)，模型的可讀性和生成代碼的質(zhì)量顯著提升：

圖片：Simulink模型次級子系統(tǒng)經(jīng)建模規(guī)范優(yōu)化后

顯然，在實際應(yīng)用中，評估模型對建模規(guī)范的符合性對于保障模型質(zhì)量至關(guān)重要。該評估過程主要涵蓋模型布局、數(shù)據(jù)和控制流、數(shù)據(jù)類型以及配置設(shè)置。MXAM涵蓋超過700項建模規(guī)范：來自MISRA、MAB、MES或其他適用的建模規(guī)范文檔。分析結(jié)束后，MXAM提供一鍵修復(fù)功能，能夠自動修復(fù)識別出的問題。

此外，模型需遵循源自功能安全的設(shè)計原則，并通過評估相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)定義的模型指標(biāo)來實現(xiàn)。例如，ISO 26262-6為軟件級產(chǎn)品開發(fā)中的汽車軟件架構(gòu)，提供了具體的建議與設(shè)計原則。關(guān)鍵指標(biāo)包括模型復(fù)雜度、大小、耦合度、克隆檢測等等。通過使用MXAM，在模型開發(fā)的早期階段即可對這些指標(biāo)進行驗證與分析，從而提升模型質(zhì)量，同時確保軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。閱讀文章評估模型架構(gòu)——如何實現(xiàn)？了解其中細節(jié)。

這就引出了一系列重要的問題：如何優(yōu)化模型布局，以及如何自動化部分重復(fù)性操作？現(xiàn)在，MoRe已集成至MXAM中，能夠為您提供支持。MoRe涵蓋六大類、超過30種操作，助力簡化建模流程，節(jié)省時間，同時提升模型整體質(zhì)量。

MXAM操作概覽

在開始使用MXAM前，需要先創(chuàng)建一個項目，這是每次分析的基礎(chǔ)。具體請參看MES模賽思官方網(wǎng)站的MXAM常見問題頁面，了解如何設(shè)置項目，選擇模型并開始分析。

模型分析過程結(jié)束后，MXAM會為用戶提供一份詳細的分析報告，評估模型對所選建模規(guī)范的合規(guī)性。如下圖所示，分析結(jié)果以結(jié)構(gòu)化的結(jié)果視圖展示，清晰地顯示潛在問題及可改進的部分。

圖片：MXAM分析結(jié)果視圖

從展示形式來講，如下圖所示，MXAM報告視圖可顯示為以下兩種：

• 文檔導(dǎo)覽（Document Navigation）：分析報告在各個層級展示聚合分析結(jié)果，包括模型名稱和分析完成時間。用戶還可通過選擇工具欄中的選擇樹查看詳細的分析結(jié)果。
• 工件導(dǎo)覽（Artifact Navigation）：分析結(jié)果依據(jù)模型的結(jié)構(gòu)層級進行展示，并以模型結(jié)構(gòu)樹的形式顯示每個系統(tǒng)或子系統(tǒng)的聚合分析結(jié)果。

圖片：MXAM報告視圖的不同導(dǎo)覽方式

在內(nèi)容方面，下圖展示了MXAM中的模型合規(guī)性報告視圖，其中顯示了合規(guī)分析結(jié)果列表（Findings）：即模型合規(guī)性分析的結(jié)果列表。用戶只需點擊即可查看多個分析組件，包括：

• 模型指標(biāo)（Metrics）——模型架構(gòu)分析的相關(guān)指標(biāo)
• 注釋列表（Annotations）——與模型合規(guī)性相關(guān)的評論列表
• 模型分析的配置詳情（Analysis Configuration）——模型分析設(shè)置的詳細信息
• 模型分析指標(biāo)的摘要（Metrics Summary）——關(guān)鍵模型分析指標(biāo)的匯總信息

圖片：MXAM合規(guī)分析結(jié)果

用戶還可以通過菜單（Menu）或過濾（Filter）選項，選擇并查看特定的分析結(jié)果。在詳情結(jié)果視圖（Finding Details）中，可查看每條分析結(jié)果的詳細信息。如下圖所示，用戶可以查看與相關(guān)建模規(guī)范不符的違規(guī)項的詳細描述，以及相應(yīng)的分析結(jié)果，便于理解問題所在并進行針對性改進。

圖片：MXAM違規(guī)項的詳細信息

每條發(fā)現(xiàn)項（Finding）都顯示了具體的路徑（Path）和模塊名稱（Name），并附有導(dǎo)致違規(guī)的詳細原因。用戶可通過路徑和模塊名稱中的超鏈接，直接跳轉(zhuǎn)至模型中該錯誤所在的位置。此外，修復(fù)選擇（Repair Finding）選項支持一鍵自動修復(fù)問題，大大簡化了規(guī)范違規(guī)的處理流程。

以建模規(guī)范mcheck_misra_slsf_030_c為例，在其詳情頁面（如下圖所示），用戶可以查看該規(guī)范的完整描述，包括用于判定檢查項是否合規(guī)的通過/失敗評判標(biāo)準(zhǔn)（Pass-Fail Criteria）。此外，頁面還提供了相應(yīng)的解決方案，以及詳細說明了修復(fù)問題所需的具體操作，幫助用戶準(zhǔn)確理解并有效處理違規(guī)問題。

圖片：MXAM建模規(guī)范詳情頁

在MXAM中，最終分析報告可方便地以多種格式導(dǎo)出，包括HTML、PDF、Excel、XML 以及MXAM專用格式.mxmr，以滿足不同的使用和共享需要。

*文章轉(zhuǎn)載自MES模賽思官方微信公眾號