教程:咖啡机¶
备注
在本教程中,我们参考了Gaphor的不同部分界面:Model Browser, Toolbox, Property Editor。
尽管名称已经能够反映含义,但是您仍然可以查看 Getting Started 页面获得这些章节内容的更多信息。
介绍¶
在繁忙的蚂蚁镇(Antville),一群蚂蚁成立了一家名为"蚁源(AntSource)"的系统工程咨询公司。他们崇尚协作精神、透明化和社区驱动的工程理念,致力于通过开放式沟通及全员参与系统工程流程,赋能员工与客户。
AntSource的工程师们个个都有体现其专业核心准则与理念的绰号:质检蚁(Qual-ant)、可靠蚁(Reli-ant)、安全蚁(Safe-ant)、易用蚁(Usa-ant)和环保蚁(Sust-ant)。这些专家精于复杂系统的设计与优化,并以此为傲。
有一天,一位新客户带着特殊需求找到蚁源(AntSource)公司。卡布奇诺(Cappuccino)是一只经营着网红咖啡馆"牛奶与胡须(Milk & Whiskers Café)"的猫咪,它需要一台专为猫科动物设计的特制意式咖啡机。毕竟猫咪们最爱的就是浓郁醇厚、丝滑绵密,还要顶着完美泡沫层(crema)的咖啡。这个新奇挑战让蚂蚁工程师们跃跃欲试,立刻投入了研发工作。
Qual-ant(质检蚁)负责确保机器符合所有质量标准和规格要求,Reli-ant(可靠蚁)则肩负保障机器性能可靠、每次使用都能正常运作的任务。Safe-ant(安全蚁)以安全为核心设计机器,确保使用者不会受到伤害。Usa-ant(易用蚁)致力于让机器操作简单直观,而Sust-ant(环保蚁)确保机器环保可持续。本教程将带您跟随AntSource的探索之旅,共同打造完美的猫咪咖啡机。

蚂蚁们做的第一件事是打开Gaphor进入欢迎窗口,并使用_SysML_模板创建新模型。现在您可以选择:
作为本教程的一部分,重新创建他们的工作成果。为此,请打开欢迎窗口底部显示的SysML示例模型
通过打开位于
examples文件夹中的coffee-machine模型来检查他们的工作成果。
抽象层次¶
抽象化是一种通过聚焦最关键细节、忽略其余部分来简化复杂系统的方法。这是一个通过剔除非必要细节、突显系统核心要素来降低复杂性的过程,旨在集中解决待处理问题。这种思维模式是对系统进行严谨分析的关键所在。
要理解抽象的概念,不妨以绘画为例。当你观赏一幅画作时,看到的其实是某种事物的再现——可能是一个人、一处风景或某个物体。画家将现实世界简化为由线条、形状和色彩构成的组合,这些元素承载着描绘对象最核心的特征。同样地,系统工程师就像我们的蚂蚁朋友那样,运用抽象化方法将复杂系统分解为基本组成部分,突出最关键的特性,从而实现对整个系统的表征。
抽象层次是指系统可被呈现的不同细节水平,用于将复杂系统分解为更小、更易管理的部分以便分析和优化。换言之,抽象层次将设计中需要回答同类问题的部分进行归类。
系统工程中通常有三个抽象层次,这也是SysML模板中采用的三个层级:
概念层级(Concept Level):英文有时也称为Conceptual Level,用于定义待解决的问题。这是最高层级的抽象描述,系统在此层面会以其总体目的、目标和功能进行阐述。该层面的核心在于理解系统需求,以及系统与其他系统之间的交互方式。
逻辑层级(Logical Level):定义与技术无关的解决方案。这是中间层次的抽象,在此层面以系统结构和行为方式进行描述。该层面重点关注系统组件的组织方式及各组件间的交互关系。
技术层级(Technology Level):有时也被称为物理层级(Physical Level)。该层级定义了详细的技术解决方案,是抽象程度最低的一层,通过系统组件及其属性进行描述。在此层级中,重点关注的是系统实现的具体细节。
每一抽象层级都从不同角度展现系统,且各自在系统设计与分析的不同方面具有关键作用。例如,概念层对于理解系统的总体目标与需求至关重要,而物理层则关乎系统的具体构建方式及其与环境的交互机制。
还有一个未被建模的第四抽象层级称为实现层(Implementation Level),即具体构建的系统。
在Gaphor的左上角,模型浏览器展示了三个顶层包,将模型划分为这三个抽象层级。

支柱¶
SysML的四大支柱根据图表所代表的内容对图表类型进行分类:
行为:系统的功能
结构:系统如何通过部件与连接构成
需求:约束系统的书面陈述
参数化:在系统中对所有数值强制执行数学规则
如果你想深入了解这四大支柱,可以观看Rick Steiner制作的30分钟视频《SysML的四大支柱》(https://youtu.be/998UznK9ogY)。
由于参数图(Parametric Diagrams)是SysML中使用频率最低的图表类型之一,我们将仅重点介绍前三种图表。SysML的核心优势在于能够建立这三大支柱之间的关联关系。例如,通过将活动等行为要素分配到模块等结构要素中来实现行为与结构的映射。
如果在模型浏览器中展开顶层的"抽象层"包,每个顶层包下会包含三个子包(对应三大支柱模块)。我们将在这些子包中逐步构建咖啡机的设计模型。
