模型中心—MBSE的基础设施

作者：俎涛（火龙果软件工程）

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2021-4-19

1.什么是模型中心

模型中心就是把团队建立的工程模型，例如：需求模型，系统模型，软件模型，硬件模型放在一个共享模型库里，这样可以：

支持统一规范

支持多人协作

支持资源复用

2 为什么建立模型中心

在当前的工程中，需求、设计、验证分别有多个角色负责，每个角色还有多人，工作的产品各自管理，难于集成、跟踪。另外，存在很多重复的部分无法复用。有了模型中心，就可以通过一个公共的模型库，简单而有效的解决如上问题。

例如某研发团队正在基于EA建立自己的模型中心，把多年积累下来的各个产品的文档资产整理成模型，放入模型中心，对外发布。各个产品的研发团队就可以复用已有的工程模型，快速构建新产品的模型，提高需求、设计、开发效率，同时通过模型的复用，大大提高了工作质量。

3 模型中心都有什么

模型中心有工程中所有的模型，包括：

业务模型

需求模型

系统模型

软件模型

硬件模型

还有跟模型有关的文档和工程数据。

4 如何建立模型中心

模型中心里面放了公司重要的资产，内容多、时间久、使用的人多，模型中心内容是否充分、组织是否合理对未来的工作有很大的影响，所以应该好好规划一下模型中心的结构和内容。模型中心的建立方法一般如下：

采用共享仓库的方式集中存放模型

提供模型目录

提供多种模型操作方式：建模工具，发布工具，浏览与评审工具

提供模型到其他形式的快速转换工具

√ 从模型到文档的自动化工具

√ 从模型到列表的转换工具

提供模型的权限控制

提供模型的版本管理

模型中心需要从客户端到服务端的完整工具支持。建模工具EA因为其强大功能和全周期的建模规范支持，已经成为事实上的MBSE建模必备工具。基于建模工具EA构建的模型中心包括如下三部分：

建模工具EA，支持建模规范Sys ML、UML、UPDM、Arhimate、BPMN、IFML、DataModel…

模型跟踪管理工具iSpace，可以基于模型生成跟踪图和跟踪表，进行跟踪分析与管理。

模型浏览与评审工具WebEA，可以通过web页面浏览模型，对模型进行评价。

模型中心的工具部署方案如下图所示：

5.模型中心的工作场景

一旦模型中心建立起来，就会成为一个重要的基础设施，有效的支持MBSE的如下工作场景：

团队基于模型的工程协作

多个不同项目的资源复用

标准规范的制定、发布和评审

下面就对一些典型的工作场景做个说明。

5.1 应用场景1：团队基于模型的工程协作

用户使用EA可以进行全周期的建模，包括：

业务模型，例如使用BPMN建立业务流程模型。

系统模型，例如使用Sys ML建立系统结构模型和接口模型。

软件模型，例如使用UML建立软件的组件图、组件接口和组件的实现。

硬件模型，例如使用 MARTE建立硬件有关的模型。

然后基于模型进行仿真，包括：

业务仿真，例如使用BPSim进行业务流程仿真。

系统仿真，使用状态机进行系统状态仿真。

软件仿真，使用时序图进行软件运行时序仿真。

用户还可以基于模型生成代码，包括：

软件编程语言代码，录入C/C++，Java，C#代码。

数据库描述代码DDL和数据操作语言SQL.

硬件编程代码 VHDL或者SystemC

因为对大部分工作都需要采用文档的形式对外交付，所以还可以基于模型自动生成文档：

用户可以根据自己的文档格式配置文档模板

基于模型生成文档

建立模型和文档的跟踪关系，以便管理二者的变更

在涉及多个人员参与的分析设计工作中，一个项目的模型需要多人参与建模，这些人的建模内容互相存在关联和跟踪关系。这就需要把这些模型存在一个模型仓库中，这样才便于关联和跟踪。同时也可以不同的人对同一个模型的不同部分进行建立和修改。这就需要支持同一模型共享访问和权限管理。随着时间的发展，模型不断变更，这就需要支持模型的变更记录、版本管理和不同版本的变更对比和回溯。

5.2 应用场景2：基于模型的跟踪管理

建立模型后，各种模型之间存在跟踪关系：需求设计实现测试。当进行工作分配、质量分析、变更影响分析的时候，用户一般希望用多级跟踪图表的方式展示有关系的元素。这个时候，iSpace可以把模型元素之间的跟踪关系展示为跟踪关系图或者跟踪关系表，用户可以一目了然的看到各级元素的跟踪关系。

使用iSpace进行模型跟踪的具体方法如下：

用户使用iSpace可以对已有的模型建立跟踪视图，实现全周期的模型跟踪，支持需求管理。具体工作方法如下：

首先建立各种模型的工件关系，让有哪些模型和文档，这些模型和文档之间存在什么关系一目了然。

然后用户可以根据工件关系，生成各个模型之间的跟踪视图或者跟踪表，通过多级跟踪图或者跟踪表，用户可以对某个元素的变更的影响范围可视化的方式一目了然。这样就能够避免疏漏、保证分析设计的完备性。

用户还可以把文档的内容和模型的内容进行关联，实现从工件级到元素级的全面跟踪管理。

5.3 应用场景3：模型的web发布、浏览和评价。

对于有些模型，需要多个用户浏览和评价，常见的情况有：

业务模型需要各个部门的业务代表进行审核，确认是否和预期的业务一致。

需求模型需要开发人员和测试人员进行确认，然后开发人员基于需求模型进行设计，测试人员基于需求模型进行测试。

过程指南模型，需要按照过程工作的人员了解过程，并根据过程的实际执行情况给出反馈。

这些模型都是少数人创建，大多数人浏览，浏览的人分布也很分散，这就需要一种方便浏览和评价、反馈的工具支持。WebEA就是为了支持这样的工作场景而专门研发的，用户可以通过web浏览器访问模型库，浏览各种模型图、模型元素，查看模型元素的详细信息，给出模型图和元素的评价。

使用web EA进行模型浏览和数据管理的具体方法如下：

Web EA具体使用方法如下：

为不同的用户配置可以浏览的模型包权限。

用户对模型库中的元素类型、元素状态、变更进行统计。

用户可以对模型元素进行复用，快速构建新的模型项目。

用户还可以采用web的方式随时浏览模型，对模型进行质量评审，记录讨论，提交问题。这些都可以依附在模型图和元素上，实现基于模型的复用、质量评审和问题管理。提高工作的效率和质量。

webEA让模型的访问不需要专业性很浅的工具，这就让很多人都可以成为模型的用户。WebEA支持的典型工作场景如下：

场景名称	场景描述
基于模型的需求反馈	需求工程师建立需求模型，发布用户代表浏览模型，给出反馈意见开发工程师浏览模型，给出反馈意见测试人员浏览模型，给出测试质量标准
基于模型的架构评价	架构师建立架构模型，发布用户代表浏览模型，给出反馈意见开发工程师浏览模型，给出反馈
基于模型的变更管理	涉众发出选择要修改的需求模型或设计模型，提交变更申请变更控制者对变更进行评审，分配变更变更处理者执行变更
基于模型的缺陷管理	测试人员进行测试，对发生缺陷的需求模型或者设计模型提交缺陷，相关人员确认缺陷开发人员修复缺陷测试人员关闭缺陷
基于模型的项目管理	项目经理基于需求模型创建工作任务项目经理分配工作任务工程师执行工作任务，标记状态项目经理通过需求模型进行任务跟踪管理项目经理通过需求模型标记项目完整状态
基于模型的运营管理	运营经理建立运营工作流模型运营经理发布运营工作流模型工作人员按照工作流模型指南工作工作人员对工作流提出工作反馈运营经理调整工作流模型
基于模型的数据治理	对当前的数据资源进行梳理；建立数据模型，依托模型进行数据结构整理；基于数据模型进行数据内容清洗、入库；发布数据模型，用户可以浏览数据模型；用户通过数据模型浏览数据，管理数据。