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第一部分 基于模型的系统工程入门3

第1章 开始建模3

1.1 事故自动响应系统3

1.2 OPM功能作为种子原理4

1.3 识别系统功能4

1.4 识别系统受益者5

1.5 过程变换对象5

小结6

习题6

第2章 文本描述和仿真推演8

2.1 OPL——英语的一个子集8

2.2 状态和推演9

2.2.1 过程对对象的影响9

2.2.2 从隐式影响到显式状态变化10

2.2.3 状态命名10

2.3 OPM模型的仿真推演11

小结11

习题12

第3章 用链接联系事物13

3.1 过程链接与结构链接13

3.2 添加支持对象13

3.2.1 添加主体和主体链接14

3.2.2 添加手段和手段链接14

3.3 添加结构链接15

3.4 物理事物与信息事物16

3.5 模型的事实和OPL段落16

3.6 环境事物与系统事物17

3.7 初始状态和终止状态18

3.8 触发状态和事件链接19

小结19

习题20

第4章 SysML——用例图、模块图、状态机图21

4.1 SysML用例图21

4.2 SysML模块和模块图23

4.3 SysML状态机图24

小结25

习题26

第5章 通过放大进行细化27

5.1 测量事故严重程度27

5.2 放大：在一个新OPD图中细化一个过程27

5.3 OPD对象过程图树28

5.4 OPM模型事实表示原理29

5.5 事故严重程度属性及其测量29

5.6 系统模拟：推演测试30

小结31

习题31

第6章 系统的动态行为32

6.1 在轻度毁伤时退出32

6.2 信息创建和发送33

6.3 过程执行顺序：OPM时间轴原理33

6.4 救援来了34

6.5 当前设计的执行线程35

小结35

习题36

第7章 控制系统的行为37

7.1 布尔对象作为分支条件37

7.2 条件链接与手段链接38

7.3 继承关系39

7.4 放大到事故严重程度测量40

7.5 参与约束41

7.6 逻辑运算符：OR与XOR41

7.7 事故严重程度测量过程的细化41

7.8 事物的范围：信号作为临时对象41

7.9 诊断如何完成42

小结43

习题43

第8章 抽象和细化45

8.1 放大——在新图中细化过程45

8.2 放大后的信息处理过程47

8.3 ACR系统结构视图48

小结49

习题49

第二部分 OPM与SysML基础55

第9章 概念建模——目的与背景55

9.1 系统、模型和系统工程55

9.1.1 科学与工程的异同点55

9.1.2 概念建模和基于模型的系统工程55

9.2 一种基础的系统工程OPM本体56

9.2.1 何为对象存在和过程发生及一些启发性的Q＆A57

9.2.2 对象—过程定理57

9.2.3 对象—过程推论58

9.2.4 对象—过程断言：OPM基础58

9.2.5 为什么不止用一种事物？图形是否由节点和连接构成58

9.2.6 OPM事物重要度原理59

9.3 对象、状态、变换和过程的定义59

9.4 系统及相关概念60

9.4.1 默认的系统定义62

9.4.2 参与者——利益相关方、受益者、客户、用户和供货商63

9.4.3 系统资源：自然资源或人工资源63

9.4.4 功能、结构和行为63

9.4.5 结构-行为同步建模需求64

9.4.6 系统架构64

9.4.7 系统环境及事物联系65

9.4.8 功能与行为65

9.5 语言和建模65

9.5.1 模型和建模65

9.5.2 形式化模型与非形式化模型66

9.5.3 复杂度管理67

小结67

习题68

第10章 事物——对象与过程69

10.1 面向对象与对象过程法69

10.2 存在、事物和变换69

10.2.1 对象细化70

10.2.2 对象和人类记忆70

10.3 对象标识71

10.3.1 信息对象的标识71

10.3.2 过程作为一个变换的隐喻71

10.3.3 过程定义细化71

10.3.4 变换对象的概念72

10.3.5 因与果72

10.4 语法和语义对比73

10.4.1 对象和过程是否为名词和动词的语义类似物73

10.4.2 语法语义对比分析句子73

10.4.3 前置对象集74

10.4.4 后置对象集75

10.4.5 相关对象集76

10.5 OPM过程链接独特性原理76

10.6 过程的判定79

10.6.1 变换对象标准79

10.6.2 时变特性标准79

10.6.3 动词关联标准80

10.6.4 OPM模型的过程测试系统80

10.7 OPM元素命名80

10.7.1 首字母大写、加粗、短语和命名81

10.7.2 OPM命名独特性原理81

10.7.3 过程命名82

10.8 事物的定义82

10.9 OPM事物的性质83

10.10 事物的临界情况84

10.10.1 保持状态的过程85

10.10.2 如何利用结构链接对状态保持过程建模85

10.10.3 瞬态对象及其替代——激活链接86

10.11 运算符、运算对象和变换86

小结87

习题88

第11章 对象过程语言——文本描述89

11.1 OPL——文本描述89

11.2 OPL的两个目的89

11.2.1 面向人类的OPL89

11.2.2 面向机器的OPL90

11.3 OPM图、文等价原理90

11.4 OPM模型结构的元模型90

11.5 OPL的保留短语和非保留短语92

11.6 OPM双模式描述的动机93

11.6.1 双通道假设93

11.6.2 双模式描述的好处94

11.6.3 吸引客户——社会方面94

11.6.4 消除需求、设计之间的鸿沟95

11.7 世界语——人类可读的自动生成文本95

小结95

习题96

第12章 SysML——基础和视图97

12.1 UML——统一建模语言97

12.2 SysML的支柱98

12.3 需求视图99

12.4 模块和结构99

12.5 活动图100

12.5.1 活动中动作的展开100

12.5.2 接收、发送和时间事件行动节点102

12.6 序列图102

12.7 需求图104

12.8 参数图和约束属性块106

12.9 SysML与OPM比较108

12.9.1 过程作为“一等公民”109

12.9.2 物理事物和信息事物109

12.9.3 模型视图多样性与模型视图统一性109

12.9.4 图形描述与图文结合描述109

12.9.5 活动图与对象过程图110

12.9.6 活动图中的控制流与对象过程图111

12.9.7 需求图与OPM的需求描述111

12.10 SysML与OPM的综合运用112

小结113

习题113

第13章 系统动态特性114

13.1 变换和影响114

13.2 存在与变换114

13.2.1 创建与消耗：对象状态变换的极端情况114

13.2.2 状态变化还是特性变化116

13.2.3 生物的变换116

13.2.4 人工对象的变换117

13.3 过程链接118

13.3.1 变换与相应的过程链接118

13.3.2 变换对象118

13.4 变换链接119

13.4.1 消耗和结果生成的时间120

13.4.2 影响链接的演变120

13.5 支持链接121

13.5.1 主体——人类支持对象121

13.5.2 手段——非人类支持对象122

13.5.3 支持链接：主体和手段链接122

13.5.4 支持对象与影响对象123

13.6 前置和后置对象集124

13.7 特定状态的过程链接125

13.8 特定状态的支持链接125

13.9 特定状态的变换链接127

13.10 特定状态的影响链接128

小结131

习题132

第14章 系统结构特性135

14.1 结构关系135

14.1.1 关注二元关系135

14.1.2 正向和反向结构关系136

14.1.3 结构链接与结构关系137

14.1.4 结构标签和带标签的结构链接137

14.1.5 带标签的双向结构链接138

14.2 结构关系的对称性和传递性139

14.2.1 结构关系的对称性139

14.2.2 结构关系的传递性140

14.2.3 空标签、空结构链接及其默认OPL短语141

14.2.4 特定型号的空标签142

14.3 结构关系作为状态保持过程142

小结143

习题144

第15章 参与约束和分支145

15.1 结构和过程参与约束145

15.2 结构参与约束145

15.2.1 参数化结构参与约束146

15.2.2 范围参与约束146

15.3 速记符和保留字147

15.4 基数148

15.4.1 四种常见的基数类148

15.4.2 16种基数类149

15.5 过程参与约束149

15.5.1 参数化过程参与约束150

15.5.2 支持对象和变换参与约束150

15.6 结构关系的分配律151

15.7 分支、柄和齿152

15.8 齿事物集154

15.8.1 分支度154

15.8.2 分支完备性155

15.8.3 分支有序性156

15.8.4 齿事物集排序规则157

小结157

习题158

第16章 基本结构关系159

16.1 关系符号和参与者159

16.2 关系命名和OPL语句160

16.3 结构层次、传递性和用户自定义符号160

小结161

习题161

第三部分 结构和行为165

第17章 组成关系165

17.1 基本概念165

17.1.1 完形理论165

17.1.2 整体论和涌现165

17.1.3 分解的深度166

17.1.4 用“consists of”（由……组成）而不是“has a”（有）166

17.2 组成关系作为分支166

17.3 语义Web实例167

17.4 组成关系命名169

17.5 UML和SysML中强组成关系与弱组成关系169

17.6 表示部分的顺序171

17.7 组成关系和带标签的结构关系172

17.8 非完备的组成关系173

17.9 参数化的部分约束——微语言175

小结176

习题177

第18章 表征关系178

18.1 事物和特征178

18.2 属性和操作：两类特征179

18.3 UML／SysML和OPM中特征的对比180

18.4 OPM事物和特征命名的唯一性181

18.5 四类表征关系182

18.5.1 对象—属性组合182

18.5.2 对象—操作组合183

18.5.3 过程—属性组合183

18.5.4 过程—操作组合184

18.6 基本的结构层次185

18.7 属性命名问题186

18.8 特征和链接的属性187

18.8.1 显式度187

18.8.2 模式187

18.8.3 模糊度——定量属性的属性188

18.8.4 涌现性188

18.8.5 链接同质性属性188

小结189

习题189

第19章 状态与取值190

19.1 状态定义190

19.1.1 状态示例190

19.1.2 初始状态、终止状态和默认状态190

19.2 状态隐藏和显示191

19.3 取值：状态的数值化192

19.4 状态转移：当过程起作用193

19.5 路径标签和触发器195

19.6 大脑“自组织临界”模型197

19.7 特定状态的结构链接定义198

19.8 复合状态与状态空间201

19.8.1 OPL中的多重条件分句202

19.8.2 使用过程确定复合状态202

小结203

习题203

第20章 继承关系与实例关系204

20.1 继承与实例化：简介204

20.2 继承206

20.2.1 从候选特殊事物创建一般事物207

20.2.2 特征的继承207

20.2.3 结构关系的继承208

20.2.4 状态和链接继承208

20.3 通过辨别属性来特殊化209

20.4 特定状态的表征链接210

20.5 类型—实例211

20.5.1 类型与实例211

20.5.2 实例化与特殊化212

20.6 实例的相对性212

20.7 约束属性值213

20.8 过程实例214

小结215

习题216

第21章 复杂性管理——细化与抽象217

21.1 复杂性管理的需求217

21.2 模型复杂度声明218

21.3 基于侧面与基于细节分解218

21.4 完备性和简明性的权衡219

21.5 状态显示和状态隐藏220

21.6 展开和折叠221

21.7 图内展开和新图展开222

21.8 端口折叠222

21.9 放大和缩小223

21.9.1 图内放大和新图放大224

21.9.2 对象的放大和缩小224

21.10 同步与异步过程细分225

21.11 放大和展开的对等226

21.12 系统框图和最终对象过程图227

21.13 OPD对象树和对象林229

21.14 缩小230

21.15 简化一个OPD231

21.16 考虑过程链接优先级的抽象233

21.16.1 变换链接间的优先级233

21.16.2 变换链接和支持链接间的优先级234

21.16.3 同类非控制链接和控制链接之间的优先级234

21.16.4 过程链接优先级的总结235

21.17 放大时的链接迁移235

21.18 视图创建：第四类细分机制235

21.19 自中间向两头作为架构设计的常见做法236

21.19.1 OPM能够满足方法混合使用的需要236

21.19.2 何时需要创建一个新的OPD236

21.20 OPM系统模型中的导航237

21.20.1 OPM图的标号和树边的标号237

21.20.2 整体系统的OPL规范237

小结238

习题239

第22章 OPM操作语义和控制链接241

22.1 事件—条件一动作控制机制241

22.2 前置条件、过程前置对象集和后置对象集242

22.3 控制链接的种类242

22.4 事件链接242

22.4.1 通过事件链接激活非首子过程243

22.4.2 支持事件链接和变换事件链接243

22.4.3 特定状态的支持和变换事件链接244

22.4.4 激活链接245

22.5 条件链接246

22.5.1 跳过语义优先于等待语义246

22.5.2 条件变换链接247

22.5.3 条件支持链接248

22.5.4 特定状态的条件变换链接248

22.5.5 特定状态的条件支持链接249

22.6 异常链接250

22.6.1 过程的持续时间及其分布250

22.6.2 超时异常链接251

22.6.3 欠时异常链接251

22.7 变换率253

22.8 基于OPM的运算253

22.9 集合和反复255

22.10 放大过程语境中的操作语义255

22.10.1 隐性激活链接256

22.10.2 隐性平行激活链接集257

22.10.3 跨过程语境的链接分配率258

22.10.4 分离的特定状态的链接对260

22.11 相关对象集实例变换261

22.12 UML的对象约束语言261

小结262

习题263

第23章 逻辑算子与概率264

23.1 逻辑“与”的过程链接264

23.2 逻辑“非”265

23.3 逻辑“异或”与“或”链接符266

23.3.1 逻辑“异或”运算符267

23.3.2 逻辑“或”运算符267

23.4 分散和汇聚“异或”和“或”链接268

23.5 “异或”组合和“或”组合271

23.5.1 组合型“异或”271

23.5.2 组合“或”272

23.6 逻辑“异或”与“或”：特定状态的链接扇形272

23.6.1 控制修饰链接扇形273

23.6.2 特定状态的控制修饰链接扇形273

23.7 多控制链接的“或”语义274

23.8 链接概率和概率链接扇形275

小结277

习题278

第24章 ISO 19450标准概述279

24.1 The ISO 19450介绍279

24.2 ISO 19450术语、定义和符号280

24.3 OPM原理和概念281

24.4 ISO 19450的4个附件283

24.4.1 附录A“规范：基于EBNF形式的OPL规范语法”283

24.4.2 附录B“提示：OPM指南”284

24.4.3 附录C“提示：运用OPM的OPM建模”284

24.4.4 附录D“信息：OPM的动态性和仿真性”286

附：OPM原理一览287

参考文献289