一种面向MBSE需求模型质量的建模规约方法

本发明涉及基于模型的系统工程，具体地，涉及一种面向mbse需求模型质量的建模规约方法。

背景技术：

1、mbse，即“基于模型的系统工程”(model-based systems engineering)，是系统工程思想的一种具体实践和应用，它强调在整个系统生命周期中使用建模技术来描述、设计、分析、验证和确认复杂的工程系统。系统开发过程紧密围绕需求进行，需求模型在mbse中连接了设计、验证等多个工程环节，发挥着关键的中枢作用。

2、在基于模型的系统工程(mbse)中，需求模型的质量对系统的设计和实现质量具有决定性影响。然而，目前在需求建模的过程中，往往忽视了对模型质量的明确规定，这就容易导致需求模型出现多种问题，例如表述歧义、内容不完整、逻辑不一致、验证难度大、结构不清晰、信息冗余以及缺乏确定性等。这些问题不仅会阻碍系统的顺畅设计和开发，而且会大大增加项目的潜在风险。因此，为了确保系统设计和实现的成功，必须对需求模型的质量进行严格控制和明确规约。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种面向mbse需求模型质量的建模规约方法，本发明能提高需求模型质量的建模规约，为模型的构建设定了严格的要求与约束，提升了设计的准确性与效率。

2、为解决上述问题，本发明的技术方案为：

3、一种面向mbse需求模型质量的建模规约方法，包括以下步骤：

4、使用sysml进行需求建模，对需求建模的结构性规约，确保相关联的需求组合在一起以形成一个更加有序和协调的系统；

5、对需求建模的原子化规约，保证每个需求避免冗余和重复；

6、减少模型中的歧义性，对其语义进行深入分析，以避免潜在的歧义；

7、对需求建模的确定性规约，关注需求对产品功能、性能和属性的正确记录、内部一致性以及完整性，使其明确、简洁；

8、对需求建模的完整性规约，从本层需求角度检查所有上层需求的充分性即检查本层需求是否足够满足上层，从本层需求角度检查所有向下分配需求的必要性即检查本层需求是否全部有下层满足；

9、对需求建模的一致性规约，识别出任何可能的需求冲突，确保在整个需求规范中没有相互矛盾的需求；

10、对需求建模的可验证性的规约，需求的可验证性指的是需求可以通过某种方法或过程进行验证，以确证其是否被正确实现。

11、优先地，所述使用sysml进行需求建模，对需求建模的结构性规约，确保相关联的需求组合在一起以形成一个更加有序和协调的系统的步骤，具体包括：

12、将需求层级分为客户需求、产品需求、子系统需求、组件需求四个层级；

13、使用合理的命名规则帮助快速识别需求的性质和层次以及需求之间的关系；

14、在需求图中使用“链接”来管理需求树的结构。

15、优先地，所述减少模型中的歧义性，对其语义进行深入分析，以避免潜在的歧义的步骤，具体包括：

16、通过精化关系将同一层级的部分歧义需求细分为多个相关联的具体需求；

17、制定并遵循一套建模指南或标准，对文本进行部分结构化处理，使用一致的建模约定；

18、采用量化指标的方式，使得设计和评估都有明确的基准，进行客观、量化的验证和评价；

19、在无法实现量化表述的情况下，采取用户反馈、定性特征等适宜的属性来精确阐明需求的具体内涵。

20、优先地，所述对需求建模的完整性规约，从本层需求角度检查所有上层需求的充分性即检查本层需求是否足够满足上层，从本层需求角度检查所有向下分配需求的必要性即检查本层需求是否全部有下层满足的步骤，具体包括：

21、建立起一个需求追溯矩阵，以追踪上层需求至本层需求，以及本层需求至下层需求的关系；

22、使用大模型为需求中的空缺部分生成上下文化的预测，根据大模型预测的最有可能的替代词，分析可能的信息缺失和不完整性。

23、优先地，所述对需求建模的一致性规约，识别出任何可能的需求冲突，确保在整个需求规范中没有相互矛盾的需求的步骤，具体包括：

24、使用形式化分析工具来自动检测需求描述中的逻辑冲突；

25、进行属性过滤，聚焦于相似或相关的需求，对这些筛选后的需求集进行分析，确保同一种类的需求之间没有冲突；

26、确保没有两个或多个相互矛盾的需求；

27、比较不同版本的需求文档，及时追踪需求随时间的变化，并确保任何改动符合一致性要求；

28、通过建立起需求间及其与设计、实现、验证之间的追溯链接，确保需求的改变可以被及时追踪，从而识别与现有需求发生冲突的变更。

29、优先地，所述对需求建模的可验证性的规约，需求的可验证性指的是需求可以通过某种方法或过程进行验证，以确证其是否被正确实现的步骤，具体包括：

30、建立需求的可验证性标准，为每个需求定义一个清晰的验证标准；

31、考虑实现需求的限制因素，审核需求是否可以在给定的成本、时间、技术能力和法规遵从性下实现，必要时调整需求以适应实际的项目条件。

32、与现有技术相比，本发明针对mbse中需求建模的常见不足，提出了一套综合性的建模规约，通过对结构性、原子化、歧义性、确定性、完整性、一致性以及可验证性等关键维度的规定实现需求模型的高质量构建，这套规约保证了系统工程在需求阶段的清晰度，提升了设计的准确性与效率。

技术特征：

1.一种面向mbse需求模型质量的建模规约方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的面向mbse需求模型质量的建模规约方法，其特征在于，所述使用sysml进行需求建模，对需求建模的结构性规约，确保相关联的需求组合在一起以形成一个更加有序和协调的系统的步骤，具体包括：

3.根据权利要求1所述的面向mbse需求模型质量的建模规约方法，其特征在于，所述减少模型中的歧义性，对其语义进行深入分析，以避免潜在的歧义的步骤，具体包括：

4.根据权利要求1所述的面向mbse需求模型质量的建模规约方法，其特征在于，所述对需求建模的完整性规约，从本层需求角度检查所有上层需求的充分性即检查本层需求是否足够满足上层，从本层需求角度检查所有向下分配需求的必要性即检查本层需求是否全部有下层满足的步骤，具体包括：

5.根据权利要求1所述的面向mbse需求模型质量的建模规约方法，其特征在于，所述对需求建模的一致性规约，识别出任何可能的需求冲突，确保在整个需求规范中没有相互矛盾的需求的步骤，具体包括：

6.根据权利要求1所述的面向mbse需求模型质量的建模规约方法，其特征在于，所述对需求建模的可验证性的规约，需求的可验证性指的是需求可以通过某种方法或过程进行验证，以确证其是否被正确实现的步骤，具体包括：

技术总结本发明提供一种面向MBSE需求模型质量的建模规约方法，包括：使用SysML进行需求建模，对需求建模的结构性规约，确保相关联的需求组合在一起以形成一个更加有序和协调的系统；对需求建模的原子化规约，保证每个需求避免冗余和重复；减少模型中的歧义性，对其语义进行深入分析，以避免潜在的歧义；对需求建模的确定性规约，关注需求对产品功能、性能和属性的正确记录、内部一致性以及完整性；对需求建模的完整性规约，从本层需求角度检查所有上层需求的充分性，从本层需求角度检查所有向下分配需求的必要性；对需求建模的一致性规约，识别出任何可能的需求冲突，确保在整个需求规范中没有相互矛盾的需求；对需求建模的可验证性的规约。技术研发人员：杨淑群,吴紫薇,尹玲,孟龙,张佳受保护的技术使用者：上海工程技术大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4