基于模型的系统工程――综合运用OPM和SysML pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[以] Dov Dori（多夫·多里） 著，杨峰 等译 著，杨峰 等 译

图书标签:

• 系统工程
• 模型驱动
• OPM
• SysML
• 建模与仿真
• 复杂系统
• 需求工程
• 系统架构
• 软件工程
• 工程实践

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121325267

版次：1

商品编码：12269776

包装：平装

丛书名： 体系工程与装备论证系列丛书

开本：16开

出版时间：2017-09-01

用纸：胶版纸

页数：318

字数：504000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：从事基于模型的系统工程、产品开发、工程设计和软件工程领域中级或高级研究员，也适用于依靠信息工具或者计算机技术实现或者支持领域的高校学生或者从业人员。
　　

本书作为基于模型的系统工程、产品开发、工程设计和软件工程等领域的中级或高级课程教科书

内容简介

　　

本书内容分三大部分共24章：第一部分"事故自动响应”，通过逐步建立"汽车碰撞响应系统”模型，引出建模原则和建模方法，进而对对象过程方法论（以下简称OPM）和系统建模语言（以下简称SysML）做了简单介绍。第二部分"OPM与SysML基础”，对OPM和SysML从本体、概念建模及应用等方面进行理论上的探索分析。第三部分"结构和行为”，对系统模型的结构与行为进行深入研究，是概念建模的核心。 本书的一大特色是提供大量的案例和免费的软件工具，可以让读者亲自动手进行实战练习。同时，每章后的习题也为读者动手实践提供了很好的题材。

作者简介

多夫?多里（Dov Dori）教授，就职于以色列理工学院工程工业与管理系&企业系统建模实验室，同时是麻省理工学院信息与系统工程系客座教授。（1）研究领域：基于模型的系统工程，复杂系统概念建模，系统工程概念建模，系统架构设计，软件工程，系统生物学。（2）突出著作：《新ISO19450标准：对象过程方法论（OPM）》对象过程方法论（简称OPM）是一种实现简约表达的方法或者语言，是对建模和自动化系统知识体现的方法论。从基本部件简单组装到复杂多学科动态系统，OPM都有应用，且主要适用于依靠信息工具或者计算机技术实现或者支持的领域。（3）成就地位：9个国际会议或研讨会主席IAPR模式分析和机器智能学报 副主编系统工程副主编 IAPR国际模式识别协会 研究员INCOSE系统工程国际委员会 研究员ΩΑ国际系统工程荣誉协会会员IEEE电气电子工程师学会高级会员IEEE MBSE技术委员会 主席ACM计算机协会高级会员
杨峰，国防科学技术大学信息系统与管理学院教授，科研方向：体系工程与体系仿真，重点研究复杂系统/体系架构建模、计算实验、仿真评估、知识挖掘、认知演化计算等理论方法；

精彩书评

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目录

目 录
第一部分 基于模型的系统工程入门
第1章 开始建模 1
1．1 事故自动响应系统 2
1．2 OPM功能作为种子原理 2
1．3 识别系统功能 3
1．4 识别系统受益者 3
1．5 过程变换对象 4
小结 4
习题 5
第2章 文本描述和仿真推演 6
2．1 OPL――英语的一个子集 6
2．2 状态和推演 7
2．2．1 过程对对象的影响 7
2．2．2 从隐式影响到显式状态变化 8
2．2．3 状态命名 8
2．3 OPM模型的仿真推演 9
小结 9
习题 10
第3章 用链接联系事物 11
3．1 过程链接与结构链接 11
3．2 添加支持对象 11
3．2．1 添加主体和主体链接 12
3．2．2 添加手段和手段链接 12
3．3 添加结构链接 13
3．4 物理事物与信息事物 14
3．5 模型的事实和OPL段落 14
3．6 环境事物与系统事物 15
3．7 初始状态和终止状态 16
3．8 触发状态和事件链接 17
小结 17
习题 18

第4章 SysML――用例图、模块图、状态机图 19
4．1 SysML用例图 19
4．2 SysML模块和模块图 21
4．3 SysML状态机图 22
小结 23
习题 24
第5章 通过放大进行细化 25
5．1 测量事故严重程度 25
5．2 放大：在一个新OPD图中细化一个过程 25
5．3 OPD对象过程图树 26
5．4 OPM模型事实表示原理 27
5．5 事故严重程度属性及其测量 27
5．6 系统模拟：推演测试 28
小结 29
习题 29
第6章 系统的动态行为 30
6．1 在轻度毁伤时退出 30
6．2 消息创建和发送 31
6．3 过程执行顺序：OPM时间轴原理 31
6．4 救援来了 32
6．5 当前设计的执行线程 33
小结 33
习题 34
第7章 控制系统的行为 35
7．1 布尔对象作为分支条件 35
7．2 条件链接与手段链接 36
7．3 继承关系 37
7．4 放大到事故严重程度测量 38
7．5 参与约束 39
7．6 逻辑运算符：OR与XOR 39
7．7 事故严重程度测量过程的细化 39
7．8 事物的范围：信号作为临时对象 39
7．9 诊断如何完成 40
小结 41
习题 41
第8章 抽象和细化 43
8．1 放大――在新图中细化过程 43
8．2 放大后的消息处理过程 45
8．3 ACR系统结构视图 46
小结 47
习题 47

第二部分 OPM与SysML基础
第9章 概念建模――目的与背景 50
9．1 系统、模型和系统工程 50
9．1．1 科学与工程的异同点 50
9．1．2 概念建模和基于模型的系统工程 51
9．2 一种基础的系统工程OPM本体 51
9．2．1 何为对象存在和过程发生及一些启发性的Q＆A 52
9．2．2 对象-过程定理 53
9．2．3 对象-过程推论 53
9．2．4 对象-过程断言：OPM基础 53
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 54
9．2．6 OPM事物重要度原理 54
9．3 对象、状态、变换和过程的定义 55
9．4 系统及相关概念 55
9．4．1 默认的系统定义 57
9．4．2 参与者―利益相关方、受益者、客户、用户和供货商 58
9．4．3 系统资源：自然资源或人工资源 58
9．4．4 功能、结构和行为 59
9．4．5 结构―行为同步建模需求 59
9．4．6 系统架构 60
9．4．7 系统环境及事物联系 60
9．4．8 功能与行为 60
9．5 语言和建模 61
9．5．1 模型和建模 61
9．5．2 形式化模型与非形式化模型 61
9．5．3 复杂度管理 62
小结 62
习题 63
第10章 事物――对象与过程 64
10．1 面向对象与对象过程法 64
10．2 存在、事物和变换 64
10．2．1 对象细化 65
10．2．2 对象和人类记忆 65

10．3 对象标识 66
10．3．1 信息对象的标识 66
10．3．2 过程作为一个变换的隐喻 66
10．3．3 过程定义细化 66
10．3．4 变换对象的概念 67
10．3．5 因与果 67
10．4 语法和语义对比 68
10．4．1 对象和过程是否为名词和动词的语义类似物 68
10．4．2 语法语义对比分析句子 68
10．4．3 前置对象集 69
10．4．3 后置对象集 70
10．4．4 相关对象集 71
10．5 OPM过程链接独特性原理 71
10．6 过程的判定 74
10．6．1 变换对象标准 74
10．6．2 时变特性标准 74
10．6．3 动词关联标准 75
10．6．4 OPM模型的过程测试系统 75
10．7 OPM元素命名 75
10．7．1 首字母大写、加粗、短语和命名 76
10．7．2 OPM命名独特性原理 76
10．7．3 过程命名 77
10．8 事物的定义 77
10．9 OPM事物的性质 78
10．10 事物的临界情况 79
10．10．1 保持状态的过程 80
10．10．2 如何利用结构链接对状态保持过程建模 80
10．10．3 瞬态对象及其替代――激活链接 81
10．11 运算符、运算对象和变换 81
小结 82
习题 83
第11章 对象过程语言――文本描述 84
11．1 OPL――文本描述 84
11．2 OPL的两个目的 84
11．2．1 面向人类的OPL 84
11．2．2 面向机器的OPL 85
11．3 OPM图、文等价原理 85
11．4 OPM模型结构的元模型 85
11．5 OPL的保留短语和非保留短语 87
11．6 OPM双模式描述的动机 88
11．6．1 双通道假设 88
11．6．2 双模式描述的好处 89
11．6．3 吸引客户――社会方面 89
11．6．4 消除需求、设计之间的鸿沟 90
11．7 世界语――人类可读的自动生成的文本 90
小结 90
习题 91
第12章 SysML――基础和视图 92
12．1 UML――统一建模语言 92
12．2 SysML的支柱 93
12．3 需求视图 94
12．4 模块和结构 94
12．5 活动图 95
12．5．1 活动中动作的展开 95
12．5．2 接收、发送和时间事件行动节点 97
12．6 序列图 97
12．7 需求图 99
12．8 参数图和约束属性块 101
12．9 SysML与OPM比较 103
12．9．1 过程作为“一等公民” 104
12．9．2 物理事物和信息事物 104
12．9．3 模型视图多样性与模型视图统一性 104
12．9．4 图形描述与图文结合描述 104
12．9．5 活动图与对象过程图 105
12．9．6 活动图中的控制流与对象过程图 106
12．9．7 需求图与OPM的需求描述 106
12．10 SysML与OPM的综合运用 107
小结 108
习题 108
第13章 系统动态特性 109
13．1 变换和影响 109
13．2 存在与变换 109
13．2．1 创建与消耗：对象状态变换的极端情况 109
13．2．2 状态变化还是特性变化 111
13．2．3 生物的变换 111
13．2．4 人工对象的变换 112
13．3 过程链接 113
13．3．1 变换与相应的过程链接 113
13．3．2 变换对象 113
13．4 变换链接 114
13．4．1 消耗和结果生成的时间 115
13．4．2 影响链接的演变 115
13．5 支持链接 116
13．5．1 主体――人类支持对象 116
13．5．2 手段――非人类支持对象 117
13．5．3 支持链接：主体和手段链接 117
13．5．4 支持对象与影响对象 118
13．6 前置和后置对象集 119
13．7 特定状态的过程链接 120
13．8 特定状态的支持链接 120
13．9 特定状态的变换链接 122
13．10 特定状态的影响链接 123
小结 126
习题 128
第14章 系统结构特性 130
14．1 结构关系 130
14．1．1 关注二元关系 130
14．1．2 正向和反向结构关系 131
14．1．3 结构链接与结构关系 132
14．1．4 结构标签和带标签的结构链接 132
14．1．5 带标签的双向结构链接 133
14．2 结构关系的对称性和传递性 134
14．2．1 结构关系的对称性 134
14．2．2 结构关系的传递性 135
14．2．3 空标签、空结构链接及其默认OPL短语 136
14．2．4 特定型号的空标签 137
14．3 结构关系作为状态保持过程 137
小结 138
习题 139
第15章 参与约束和分支 140
15．1 结构和过程参与约束 140
15．2 结构参与约束 140
15．2．1 参数化结构参与约束 141
15．2．2 范围参与约束 141
15．3 速记符和保留字 142
15．4 基数 143
15．4．1 四种常见的基数类 143
15．4．2 16种基数类 144
15．5 过程参与约束 144
15．5．1 参数化过程参与约束 145
15．5．2 支持对象和变换参与约束 145
15．6 结构关系的分配律 146
15．7 分支、柄和齿 147
15．8 齿事物集 149
15．8．1 分支度 149
15．8．2 分支完备性 150
15．8．3 分支有序性 151
15．8．4 齿事物集排序规则 152
小结 152
习题 153
第16章 基本结构关系 154
16．1 关系符号和参与者 154
16．2 关系命名和OPL语句 155
16．3 结构层次、传递性和用户自定义符号 155
小结 156
习题 156

第三部分 结构和行为
第17章 组成关系 157
17．1 基本概念 157
17．1．1 完形理论 158
17．1．2 整体论和涌现 158
17．1．3 分解的深度 158
17．1．4 用“consists of”（由……组成）而不是“has a”（有） 158
17．2 组成关系作为分支 159
17．3 语义Web实例 160
17．4 组成关系命名 161
17．5 UML和SysML中强组成关系与弱组成关系 162
17．6 表示部分的顺序 163
17．7 组成关系和带标签的结构关系 164
17．8 非完备的组成关系 165
17．9 参数化的部分约束――微语言 167
小结 169
习题 169
第18章 表征关系 171
18．1 事物和特征 171
18．2 属性和操作：两类特征 172
18．3 UML/SysML和OPM中特征的对比 173
18．4 OPM事物和特征命名的唯一性 174
18．5 四类表征关系 175
18．5．1 对象-属性组合 175
18．5．2 对象-操作组合 176
18．5．3 过程-属性组合 176
18．5．4 过程-操作组合 177
18．6 基本的结构层次 178
18．7 属性命名问题 179
18．8 特征和链接的属性 180
18．8．1 显式度 180
18．8．2 模式 180
18．8．3 模糊度――定量属性的属性 181
18．8．4 涌现性 181
18．8．5 链接同质性属性 181
小结 182
习题 182
第19章 状态与取值 183
19．1 状态定义 183
19．1．1 状态示例 183
19．1．2 初始状态、终止状态和默认状态 183
19．2 状态隐藏和显示 184
19．3 取值：状态的数值化 185
19．4 状态转移：当过程起作用 186
19．5 路径标签和触发器 188
19．6 大脑“自组织临界”模型 190
19．7 特定状态的结构链接定义 191
19．8 复合状态与状态空间 194
19．8．1 OPL中的多重条件分句 195
19．8．2 使用过程确定复合状态 195
小结 196
习题 196
第20章 继承关系与实例关系 197
20．1 继承与实例化：简介 197
20．2 继承 199
20．2．1 从候选特殊事物创建一般事物 200
20．2．2 特征的继承 200
20．2．3 结构关系的继承 201
20．2．4 状态和链接继承 201
20．3 通过辨别属性来特殊化 202
20．4 特定状态的表征链接 203
20．5 类型-实例 204
20．5．1 类型与实例 204
20．5．2 实例化与特殊化 205
20．6 实例的相对性 205
20．7 约束属性值 206
20．8 过程实例 207
小结 208
习题 209
第21章 复杂性管理――细化与抽象 210
21．1 复杂性管理的需求 210
21．2 模型复杂度声明 211
21．3 基于侧面与基于细节分解 211
21．4 完备性和简明性的权衡 212
21．5 状态显示和状态隐藏 213
21．6 展开和折叠 214
21．7 图内展开和新图展开 215
21．8 端口折叠 215
21．9 放大和缩小 216
21．9．1 图内放大和新图放大 217
21．9．2 对象的放大和缩小 217
21．10 同步和异步过程细分 218
21．11 放大和展开的对等 219
21．12 系统框图和最终对象过程图 220
21．13 OPD对象树和对象林 222
21．14 缩小 223
21．15 简化一个OPD 224
21．16 考虑过程链接优先级的抽象 226
21．16．1 变换链接间的优先级 226
21．16．2 变换链接和支持链接间的优先级 227
21．16．3 同类非控制链接和控制链接之间的优先级 227
21．16．4 过程链接优先级的总结 228
21．17 放大时的链接迁移 228
21．18 视图创建：第四类细分机制 228
21．19 自中间向两头作为架构设计的常见做法 229
21．19．1 OPM能够满足方法混合使用的需要 229
21．19．2 何时需要创建一个新的OPD 229
21．20 OPM系统模型中的导航 230
21．20．1 OPM图的标号和树边的标号 230
21．20．2 整体系统的OPL规范 230
小结 231
习题 232
第22章 OPM操作语义和控制链接 234
22．1 事件―条件―动作控制机制 234
22．2 前置条件、过程前置对象集和后置对象集 235
22．3 控制链接的种类 235
22．4 事件链接 235
22．4．1 通过事件链接激活非首子过程 236
22．4．2 支持事件链接和变换事件链接 236
22．4．3 特定状态的支持和变换事件链接 237
22．4．4 激活链接 238
22．5 条件链接 239
22．5．1 跳过语义优先于等待语义 239
22．5．2 条件变换链接 240
22．5．3 条件支持链接 241
22．5．4 特定状态的条件变换链接 241
22．5．5 特定状态的条件支持链接 242
22．6 异常链接 243
22．6．1 过程的持续时间及其分布 243
22．6．2 超时异常链接 244
22．6．3 欠时异常链接 244
22．7 变换率 246
22．8 基于OPM的运算 246
22．9 集合和反复 248
22．10 放大过程语境中的操作语义 248
22．10．2 隐性平行激活链接集 250
22．10．3 跨过程语境的链接分配率 251
22．10．4 分离的特定状态的链接对 253
22．11 相关对象集实例变换 254
22．12 UML的对象约束语言 254
小结 255
习题 256
第23章 逻辑算子与概率 257
23．1 逻辑“与”的过程链接 257
23．2 逻辑“非” 258
23．3 逻辑“异或”与“或”链接符 259
23．3．1 逻辑“异或”运算符 260
23．3．2 逻辑“或”运算符 260
23．4 分散和汇聚“异或”和“或”链接 261
23．5 “异或”组合和“或”组合 264
23．5．1 组合型“异或” 264
23．5．2 组合“或” 265
23．6 逻辑“异或”与“或”：特定状态的链接扇形 265
23．6．1 控制修饰链接扇形 266
23．6．2 特定状态的控制修饰链接扇形 266
23．7 多控制链接的“或”语义 267
23．8 链接概率和概率链接扇形 268
小结 270
习题 271
第24章 ISO 19450标准概述 272
24．1 The ISO 19450 介绍 272
24．2 ISO 19450术语、定义和符号 273
24．3 OPM原理和概念 274
24．4 ISO 19450的4个附件 276
24．4．1 附录A“规范：基于EBNF形式的OPL规范语法” 276
24．4．2 附录B“提示：OPM指南” 277
24．4．3 附录C“提示：运用OPM的OPM建模” 277
24．4．4 附录D“信息：OPM的动态性和仿真性” 279
附：OPM原理一览 280
参考文献 282

前言/序言

体系工程与装备论证系列丛书

总 序

1990年，我国著名科学家和系统工程创始人钱学森先生发表了《一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论》一文。他认为，复杂系统组分数量众多，使得系统的整体行为相对于简单系统来说可能涌现出显著不同的性质。如果系统的组分种类繁多，并具有层次结构，它们之间的关联方式又很复杂，就构成了复杂巨系统；如果复杂巨系统再与环境进行物质、能量、信息的交换，接受环境的输入、干扰并向环境提供输出，而且还具有主动适应和演化的能力，就要把它作为开放复杂巨系统对待了。在研究解决开放复杂巨系统问题时，钱学森先生提出了从定性到定量的综合集成方法，这是系统工程思想的重大发展，也可以看作对体系问题的先期探讨。

从系统研究到体系研究涉及很多问题，其中有三个问题应该首先予以回答：一是体系和系统的区别，二是平台化发展和体系化发展的区别，三是系统工程与体系工程的区别。下面，我引用国内两位学者的研究成果讨论前两个问题的看法，然后再谈谈我自己对第三个问题的看法。

（1）关于系统和体系的区别。有学者认为，体系是由系统组成的，系统是由组元组成的。不是任何系统都是体系，但是只要由两个组元构成且相互之间具有联系就是系统。系统的内涵包括组元、结构、运行、功能、环境，体系的内涵包括目标、能力、标准、服务、数据、信息等。系统最核心的要素是结构，体系最核心的要素是能力。系统的分析从功能开始，体系的分析从目标开始。系统分析的表现形式是多要素分析，体系分析的表现形式是不同角度的视图。对系统发展影响最大的是环境，对体系形成影响最大的是目标要求。系统强调组元的紧密联系，体系强调要素的松散联系。

（2）关于平台化发展和体系化发展的区别。有学者认为，由于先进信息化技术的应用，现代作战模式和战场环境已经发生了根本性的转变。受此影响，以美国为首的西方国家在新一代装备发展思路上也发生了根本性转变，逐渐实现了装备发展由平台化向体系化的过渡。武器装备体系化的重要性为众人所知始于35年前的一场战役。1982年6月的黎巴嫩战争中，以色列和叙利亚在贝卡谷地展开了激烈空战，这次战役的悬殊战果对现代空战战法研究和空战武器装备发展有着多方面的借鉴意义，因为通过任何基于武器平台分析的指标进行衡量，都无法解释如此悬殊的战果。以色列空军各参战装备之间分工明确，形成了协调有效的进攻体系，是取胜的关键。自此以后，空战武器装备对抗由“平台对平台”向“体系对体系”进行转变，为世界所周知。同时一种全新的武器装备发展思路—“武器装备体系化发展思路”逐渐浮出水面。这里需要强调的是，武器装备体系概念并非始于贝卡谷地空战，当各种武器共同出现在同一场战争中，执行不同的作战任务，原始的武器装备体系就已形成，但是这种武器装备体系的形成是被动的；而武器装备体系化发展思路应该是一种以武器装备体系为研究对象和发展目标的武器装备发展建设思路，是一种现代装备体系建设的主动化发展思路。因此，武器装备体系化发展思路是相对于一直以来武器装备发展主要以装备平台更新为主的发展模式而言的。以空战装备为例，人们一般常说的三代战斗机、四代战斗机都是基于平台化思路的发展和研究模式，是就单一装备的技术水平和作战性能进行评价的。可以说，传统的武器装备平台化发展思路是针对某类型武器平台，通过开发、应用各项新技术，研究制造新型同类产品以期各项性能指标超越过去同类产品的发展模式。而武器装备体系化发展的思路则是通过对未来战场环境和作战任务的分析，并对现有武器装备和相关领域新技术进行梳理，开创性地设计构建在未来一定时间内最易形成战场优势的作战装备体系，并通过对比现有武器装备的优势和缺陷确定要研发的武器装备和技术。也就是说，其研究的目标不再是基于单一装备更新，而是基于作战任务判断和战法研究的装备体系构建与更新，是将武器装备发展与战法研究充分融合的全新的装备发展思路，这也是美军近三十多年装备发展的主要思路。

（3）关于系统工程和体系工程的区别。我认为，系统工程和体系工程之间存在着一种类似“一分为二、合二为一”的关系，具体体现为分析与综合的关系。数学分析中的微分法（分析）和积分法（综合），二者对立统一的关系是牛顿-莱布尼兹公式。它们构成数学分析中的主脉，解决了变量中的许多问题。系统工程中的“需求工程”（相当于数学分析中的微分法）和“体系工程”（相当于数学分析中的积分法），二者对立统一的关系就是钱学森的“从定性到定量综合集成研讨方法”（相当于数学分析中的牛顿-莱布尼兹公式）。它们构成系统工程中的主脉，解决和正在解决着大量巨型复杂开放系统的问题。我们称之为系统工程Calculus（微积分）。

总之，武器装备体系是一类具有典型体系特征的复杂系统，体系研究已经超出传统系统工程理论和方法的范畴，需要研究和发展体系工程，用以指导体系条件下的武器装备论证。

在系统工程理论方法中，系统被看作具有集中控制、全局可见、有层级结构的整体，而体系是一种松耦合的复杂大系统，已经脱离了原来以紧密的层级结构为特征的单一系统框架，表现为一种显著的网状结构。近年来含有大量自主系统的无人作战体系的出现，使得体系架构的分布、开放特征更加明显，正在形成以即联配系、敏捷指控、协同编成为特点的体系架构。以复杂适应网络为理论特征的体系，可以比单纯递阶控制的层级化复杂大系统具有更丰富的功能配系、更复杂的相互关系、更广阔的地理分布和更开放的边界。以往的系统工程方法强调必须明确系统目标和系统边界，但体系论证不再限于刚性的系统目标和边界，而是强调装备体系的能力演化，以及对未来作战样式的适应性。因此，体系条件下装备论证关注的焦点，在于作战体系架构对体系作战对抗过程和效能的影响，在于武器装备系统对整个作战体系的影响和贡献率。

回顾40年前，钱学森先生在国内大力倡导和积极践行复杂系统研究，并在国防科学技术大学亲自指导和创建了系统工程与数学系，开办了飞行器系统工程和信息系统工程两个本科专业。面对当前我军武器装备体系发展和建设中的重大军事需求，由国防科学技术大学王维平教授担任主编，集结国内在武器装备体系分析、设计、试验和评估等方面具有理论创新和实践经验的部分专家学者，编写出版了“体系工程与装备论证系列丛书”。该丛书以复杂系统理论和体系思想为指导，紧密结合武器装备论证和体系工程的实践活动，积极探索研究适合国情、军情的武器装备论证和体系工程方法，为武器装备体系论证、设计和评估提供理论方法和技术支撑，具有重要的理论价值和实践意义。我相信，该丛书的出版将为推动我军体系工程研究、提高我军体系条件下的武器装备论证水平做出重要贡献。

2017年5月

湖南长沙

译 者 序

大约十年前，MBSE方法刚刚兴起时，王维平教授就注意到了一种方法OPM——对象过程法，并将其介绍到我们团队。当时，我就感觉这是一个好方法，但是苦于当时没有找到建模工具，也就没有深入研究和实际应用。

2011年，我去美国密苏里科技大学Cihan Dagli教授那里访学，发现他们的团队正在运用OPM方法进行智能系统架构设计研究，其研究成果获得了国际系统工程委员会（INCOSE）的高度好评。这时，我才开始对其投入精力，开展深入研究。目前，我们团队已经在这个领域，发表了一篇博士论文和三篇硕士论文，相关工作已经在军队组织架构设计、联合作战模拟系统概念建模等领域进行了具体实践，得到了军方高层的认可。

2016年1月，当我作为IEEE MBSE委员会委员接受MBSE委员会主席Dov Dori（多里?多夫）教授邀请，参加美国举行的ASSESS（Analysis, Simulation and System Engineering Software Strategy Congress）创始大会时，第一次与Dov Dori教授见面。我对Dori笑称我是OPM理论在中国的“布道者”，我还告诉他OPM理论中的对象、过程二分理念，与东方文化里的阴阳二分既对立统一的概念，有很强的相似性，更容易为东方人所接收。我向他建议说，目前美国国防部体系结构框架DODAF中提到的系统建模方法，主要介绍了结构化方法和面向对象法，OPM应该成为第三代方法，我们已经在这一方面开展了一些初步研究。Dori教授非常赞同我的观点，在大会上恰好有美国国防部的官员参加，该官员在做大会报告时，Dori教授也站起来发言，表达了这样的思路。同时，他提到正准备出版一本书Model Based Systems Engineering, with OPM and SysML，问我有没有兴趣翻译，我表示对这本感兴趣，这就是这本译著的缘起。

本书翻译分工如下：杨峰负责统一基本术语的翻译方式，王文广负责组织第一部分翻译（其中，周文璐翻译第1、2、3章，李紫漠翻译第4、5、6章，王文广翻译第7、8章），王涛负责组织第二部分翻译（其中，王涛翻译第9、10、11、16章，方斌强翻译第12、14章，汤旭栋参与第13章翻译，何华翻译第15章），李志飞负责组织第三部分翻译（其中，李志飞翻译第17、18章，黄其旺翻译第19、20章，石泽森翻译第21、22章，郑展翻译第23、24章），最后由杨峰教授统稿。此外，董倩和纪梦琪为第二部分和第三部分中的图例部分外文进行了翻译，在此一并表示感谢。

译 者

2017年8月1日

原 著 序 言

在复杂世界中对简单性的追求已经萦绕着各类思想家近千年了。如何将人类对外在世界的观察结果和为了改进人类生活而希望进行的设计结果进行概念化表达，成为推进人类文明进步的一个重要驱动力。20世纪中叶计算机的出现，进一步推动了人类设法对现实事物进行概念化描述。一开始大家普遍接受的思路是面向过程的编程，这时人们将程序、例程和函数置于编程的核心。后来，人们提出将对象——本质上更加静态——作为软件程序系统的核心，编程语言向面向对象范式的转移，这些发生在20世纪80年代和90年代。在此之后，人们又认识到在进行编程之

《基于模型的系统工程——综合运用OPM和SysML》 内容简介 在当今复杂多变的工程领域，系统设计的挑战日益严峻。随着技术的飞速发展和系统功能的不断扩展，传统的文本描述和二维图纸已难以有效应对。为了构建更健壮、可靠且易于维护的复杂系统，基于模型的系统工程（MBSE）应运而生，成为指导系统开发和管理的核心方法论。本书《基于模型的系统工程——综合运用OPM和SysML》深入探讨了MBSE的精髓，并着重阐述了如何融合面向过程建模语言（OPM）和系统建模语言（SysML）这两种强大的建模工具，以期为读者提供一套全面、高效且实用的系统工程解决方案。 本书并非仅仅介绍两种建模语言的语法和工具使用，而是将目光聚焦于如何将这两种方法有机结合，构建一个统一、一致且信息丰富的系统模型。我们将从系统工程的根本出发，追溯其发展历程，理解MBSE的出现背景及其核心理念。在此基础上，本书将系统地梳理OPM和SysML各自的特点、优势以及在系统开发生命周期中的应用场景。随后，我们将深入探讨这两种建模语言在实际工程项目中的集成策略，包括如何利用OPM的面向过程的全局视角来定义系统需求和功能，再通过SysML的面向对象和结构化方法来细化系统架构和设计。 第一部分：系统工程的基石与MBSE的崛起 本部分将为读者奠定坚实的理论基础。首先，我们将回顾传统系统工程的演进，剖析其在应对复杂系统时所遇到的局限性，例如信息孤岛、沟通障碍、需求蔓延以及集成困难等。在此基础上，本书将清晰地阐述MBSE的核心价值，强调其如何通过建立统一的系统模型来提升整个工程过程的透明度、可追溯性、一致性和可重用性。我们将深入解析MBSE的关键原则，例如模型驱动开发、需求管理、架构设计、验证与确认等，并探讨MBSE在不同行业领域的应用潜力。 第二部分：面向过程建模语言（OPM）的深刻洞察 OPM以其独特的面向过程的视角，为系统功能的描述提供了直观且强大的表达能力。本部分将深入剖析OPM的核心概念，包括过程、对象、函数、状态、触发器等。我们将详细讲解OPM如何通过图形化的符号和严格的语义来定义系统的行为逻辑，特别是其对因果关系和流程的精确刻画。读者将学习到如何使用OPM来捕捉和表达系统的动态特性，以及如何通过OPM模型进行系统功能的分析和验证。本书将通过丰富的案例，展示OPM在需求建模、功能分析、行为仿真等方面的实际应用，帮助读者理解OPM在系统早期阶段的关键作用。 第三部分：系统建模语言（SysML）的结构化蓝图 SysML作为一种通用的系统建模语言，为系统的静态结构和动态行为提供了全面的表达能力。本部分将详细介绍SysML的九种图类型，包括用例图、需求图、类图、序列图、状态机图、活动图、包图、分配图和约束参数图。我们将深入讲解每种图的用途、构成元素及其相互之间的关系。读者将学习到如何使用SysML来构建系统的需求模型、结构模型、行为模型和参数模型，从而形成一个完整的系统架构描述。本书将重点阐述SysML如何支持系统设计的迭代和演进，以及如何通过SysML模型进行系统集成和验证。 第四部分：OPM与SysML的融合之道——构筑统一模型 本部分是本书的核心，也是最具创新性的部分。我们将系统地探讨OPM和SysML的互补性和协同效应。 OPML在描述系统的“是什么”（What）和“为什么”（Why）方面具有天然优势，而SysML则在描述系统的“如何”（How）方面更为强大。本书将提出具体的融合策略，例如： 需求层面的整合： 如何利用OPM清晰定义系统的功能需求和用户场景，然后将这些需求映射到SysML的需求图中，确保需求的完整性和可追溯性。 功能与架构的对接： 如何将OPM定义的系统过程和功能转化为SysML的活动图和序列图，并与SysML的结构模型（如类图、包图）进行关联，实现功能与架构的无缝对接。 行为建模的互补： 如何利用OPM描述关键的全局行为和因果逻辑，再通过SysML的状态机图和活动图对具体组件的行为进行细化和约束。 模型一致性与可追溯性： 探讨如何建立OPM和SysML模型之间的链接，确保信息在不同视图之间的传递和更新，从而实现模型的一致性和全程可追溯性。 工具链的协同： 介绍如何选择和利用支持OPM和SysML建模的工具，以及如何实现不同工具之间的数据交换和集成，构建高效的MBSE开发环境。 通过详细的案例分析和实践指导，读者将掌握如何构建一个集OPM和SysML优势于一体的统一系统模型，从而更有效地管理复杂系统的开发过程。 第五部分：基于OPM和SysML的MBSE实践 本部分将聚焦于将理论知识转化为实际应用。我们将深入探讨在真实工程项目中使用OPM和SysML进行MBSE的实践经验。这包括： 项目启动与需求获取： 如何利用OPM进行初步的需求分析和概念建模，为后续的SysML建模奠定基础。 系统架构设计与详细设计： 如何结合OPM和SysML的特点，进行系统架构的构建、组件的定义以及接口的规范。 验证与确认： 如何利用OPM的仿真能力和SysML的模型检查功能，对系统设计进行早期验证和确认，减少后期返工。 配置管理与变更控制： 探讨如何在MBSE环境中实现模型版本管理和变更控制，确保系统的稳定性和演进性。 团队协作与沟通： 分析OPM和SysML如何促进跨学科团队之间的沟通与协作，提高整体工作效率。 案例研究： 通过不同行业（如航空航天、汽车、软件开发等）的实际案例，展示OPM和SysML融合在解决具体工程问题中的成功应用。 第六部分：面向未来的MBSE发展趋势 在本书的最后，我们将展望MBSE的未来发展趋势，包括： AI在MBSE中的应用： 探讨人工智能技术（如机器学习、自然语言处理）如何赋能MBSE，实现模型的自动化生成、分析和优化。 数字孪生与MBSE的结合： 分析MBSE在构建和管理数字孪生中的作用，实现物理世界与数字世界的深度融合。 集成开发环境的演进： 展望下一代MBSE工具链的发展方向，更加注重互操作性、智能化和用户体验。 MBSE在敏捷开发中的应用： 探讨如何将MBSE与敏捷开发方法相结合，提升复杂系统的敏捷开发能力。 本书目标读者 本书面向所有致力于提升系统工程能力、掌握先进建模技术的工程师、项目经理、系统架构师、领域专家以及相关专业的研究生。无论您是刚刚接触MBSE，还是希望深化对OPM和SysML的理解和应用，本书都将为您提供宝贵的知识和指导。 通过阅读本书，您将能够： 深刻理解MBSE的核心价值和方法论。 熟练掌握OPM和SysML各自的建模能力。 掌握OPM与SysML融合的策略和实践技巧。 构建统一、一致且可追溯的系统模型。 有效提升复杂系统的设计、开发和管理效率。 为应对未来工程挑战做好充分准备。 《基于模型的系统工程——综合运用OPM和SysML》旨在成为您在复杂系统工程领域征程中的得力助手，引领您走向更高效、更可靠的系统开发之路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，无疑为我这样在系统工程领域摸索的实践者提供了一盏明灯。我一直觉得，要构建一个成功的复杂系统，仅仅依靠文档和口头沟通是远远不够的，必须要有可视化的、可分析的模型作为支撑。OPM以其独特的面向对象和过程化的视角，非常适合用来描述系统的行为和逻辑，而SysML则提供了更丰富的标准图示，可以用来表达系统的结构、需求和接口。这本书的价值，我认为在于它能够帮助我们找到这两者之间最有效的结合点。我迫切想知道，书中是如何阐述这种结合的优势的，例如，它能否帮助我们更好地理解系统内部的交互关系，减少设计上的疏漏，或者更有效地进行系统集成？我特别关注书中是否有关于如何构建可执行模型，并利用模型进行仿真和验证的详细说明。能否通过模型来提前发现潜在的问题，从而降低开发成本和风险？这本书的内容，如果能够在我实际的项目中带来切实的帮助，那我将非常欣慰。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对系统工程领域充满热情的研究生，对于如何高效地构建和管理复杂的系统有着浓厚的兴趣。这本书的书名就牢牢抓住了我的注意力，尤其是“基于模型”和“综合运用OPM和SysML”这两个关键词。在当前的学术界和工业界，模型驱动的工程方法正变得越来越重要，而OPM和SysML作为两种不同的建模语言，如何有机结合，发挥各自的优势，是我非常想深入了解的。我希望书中能够详细介绍OPM在概念建模和需求刻画方面的独特之处，以及SysML在系统架构设计、接口定义和行为建模方面的强大能力。更重要的是，我期待书中能够提供一些具体的融合策略和案例，展示如何通过OPM和SysML的协同工作，实现从高层次概念到详细设计，再到具体实现的完整流程。我希望书中能够不仅仅停留在理论层面，还能提供一些关于建模工具的选型、使用技巧以及模型验证方法的指导。

评分☆☆☆☆☆

作为一名系统工程师，我一直在寻找能够帮助我提升工作效率和项目质量的工具和方法。这本书的标题“基于模型的系统工程――综合运用OPM和SysML”正是我所需要的。我尤其关注书中关于如何将OPM的直观性与SysML的标准化结合起来的论述。OPM的“对象”和“过程”的视角，对于理解系统的本质非常有帮助，而SysML的丰富图集，则能够提供更为全面的系统视图。我想知道，书中是否会提供具体的建模步骤和指南，例如如何从需求分析开始，逐步构建系统的OPM模型，然后将其转化为SysML模型，并在此基础上进行仿真和验证。我非常好奇，这种结合是否能有效地减少模型之间的冗余信息，提高模型的一致性，并最终加速系统的开发周期。书中是否会讨论如何利用这些模型进行自动化代码生成、测试用例生成，或者与其他工程工具集成？这些都是我希望在书中找到答案的关键问题。

评分☆☆☆☆☆

初读这本书，最吸引我的莫过于它对系统工程方法论的系统性梳理。我一直觉得，要做好一项复杂的工程项目，没有一个清晰、统一的框架指导是很难成功的。书中对OPM和SysML的结合运用，在我看来，是一种非常具有前瞻性的探索。OPM以其直观的对象-过程建模方式，能够有效地表达系统的静态结构和动态行为，而SysML则提供了更为标准化的建模语言和工具支持，两者的融合，是否能够达到1+1>2的效果，从而解决模型在不同工具、不同团队间转换的难题？我非常期待书中能详细介绍这种融合的具体实践，例如如何通过OPM定义核心概念和逻辑，再将其转化为SysML的各种图表，以满足不同利益相关者的需求。书中是否会深入探讨模型的可追溯性、一致性和可验证性？这些都是模型在实际应用中面临的关键挑战。我希望作者能够提供切实可行的指导，帮助读者理解如何在实际项目中构建高质量的模型，并充分发挥模型在系统设计、分析和验证中的价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁大方，但内容却深邃博大，光是目录就让人对即将展开的知识海洋充满了期待。在阅读之前，我便对“基于模型”这个概念充满了好奇，它究竟是如何将复杂的系统工程过程具象化、条理化，从而提高效率并降低风险的？我非常关注书中是否能清晰地阐释模型在系统生命周期各个阶段的作用，例如需求建模、架构设计、仿真验证乃至维护升级。此外，我特别想知道书中是如何将具体的方法论，如OPM（Object-Process Methodology）和SysML（Systems Modeling Language），融入到实际的工程实践中去的。是否会有丰富的案例分析，让我能够看到这些理论如何在真实世界的项目中落地生根？例如，在航空航天、汽车制造或是软件开发等领域，模型是如何帮助工程师们克服复杂性，实现跨部门协作，最终交付出高质量的系统的？我期望书中能够不仅仅是方法的罗列，更能深入探讨模型驱动开发的核心理念，以及它如何改变传统的工程思维模式。

评分☆☆☆☆☆

系统工程方面的好书

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系统工程方面的好书

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好

评分☆☆☆☆☆

很新的书，谢谢翻译者的付出

评分☆☆☆☆☆

不错，半价买的

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支持正版图书，十个字了吧。

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很新的书，谢谢翻译者的付出

评分☆☆☆☆☆

好

评分☆☆☆☆☆

好