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IBM Rational Rhapsody系统架构设计解决方案

概述

        系统研发一般面临着庞大的系统规模和需求不稳定等多重困难,传统的设计方法已经无法满足对系统的描述,必然要求工程师思想和方法学的变革。
        与传统的设计方法比较,面向对象的设计方法比面向数据或面向过程的方法更为有效。这是因为数据和过程具有同等的重要性,使用对象可以把数据和操作数据的过程结合起来,从而充分发挥对象自身的主要优点—抽象性和封装性。UML/SysML 语言集中了面向对象设计的优点,同时使用一种构造语言来描述系统。
 
方案思路
        模型一直是系统工程的重要组成部分。近些年,工程师注重采用基于模型的设计技术,并逐步发展出一门新的学科,基于模型的系统工程。这门学科与传统的系统工程不同,它强调中央系统模型。该模型能同时捕捉系统需求和满足这些需求的设计决策,其重点关注的是系统功能分析,也就是说,关注如何将功能要求转换为一致的系统操作描述。然后,使用系统操作获得所分配系统架构块之间的端口和接口。这些接口形成了各子系统之间的正式数据交互的基础。
        本方案以UML/SysML建模语言为基础,并且遵循基于模型的系统工程方法学。下图所示描述了在工程阶段生命周期内为了完成系统设计而必须实行的基本输入和输出。
图示:工程阶段生命周期示意图
图示:系统架构设计方案思路
系统功能分析阶段
        需求分析,基于研制任务书/干系人需求,进行需求的收集、整理和分析,分析以系统需求(草稿)和系统用例模型为输出。
图示:Rhapsody提供和各种需求管理工具的集成
        系统功能分析,基于需求分析阶段的用例模型,通过系统活动图定义系统用例的功能流。然后,基于系统活动图推导出系统用例场景,各场景通过一组时序图表示,展示系统内部、系统与外部的交互数据流。最后,系统用例基于状态的行为被捕获为一个状态图。
图示:系统用例状态行为迁移图
        在此阶段,可实行系统层的仿真验证,通过多系统状态行为的仿真,验证系统的功能、逻辑是否满足研制任务书/干系人需求的要求。
系统架构分解阶段
        系统架构分析和设计,首先要确定系统架构方案,并基于系统架构方案进行系统架构的设计工作。系统内部被分解成几部分,通过内部块图展示。通过接口数据定义和系统端口定义,展示系统内部、系统、系统外部的端口交互数据。通过对功能分析阶段的黑盒活动图的细化,它将被划分为泳道,每条泳道代表系统内部的一个块,实现黑盒活动图到白盒活动图的设计转变。根据选定的设计理念,详细描述白盒活动图的泳道。
图示:系统白盒模型的端口和接口图
图示:系统白盒活动图(泳道图)
        系统详细架构设计的重点是将白盒活动图(泳道图)描述为系统层级的时序图(含子系统),这里主要突出的是系统内部数据交互逻辑和接口数据、系统(子系统)活动行为、系统(子系统)与外部的数据交互等信息。
        经过设计的多次迭代,完成系统、子系统的架构、功能设计,并经设计综合实现系统级的设计模型组,进入到集成模型仿真阶段。
 
 
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