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2.2 MBSE的演进

在组织中实施MBSE时必须考虑的一个关键因素是MBSE活动的成熟度,这可以从 MBSE的演进 中得到答案。

MBSE从开始的基于文档的方法演进到系统工程,最终成为完全基于模型的系统工程方法。这个流程并不简单,可以分为五个阶段(Holt & Perry,2020),如图2.10所示。

图2.10 MBSE的演进

图2.10展示了MBSE演进的五个关键阶段,这些阶段可以帮助我们理解MBSE是如何实现和在组织中实施的。介绍每个阶段时都将从以下几个方面进行讨论:

❍结果: 在第1章通过讨论如何有效管理和平衡人员、流程和工具,简要介绍了MBSE的实施。因此,每个阶段都要考虑该阶段通常会用到的人员、流程和工具的结果。

❍知识所有权: 知识的所有权和知识所在的位置将随着演进的五个阶段而发生变化,能够准确理解变化是如何发生的,这点非常重要。

❍前置活动: 在进入任一阶段之前,都需要执行许多活动。

现在将依据以上内容逐一讨论各个阶段。

2.2.1 阶段1——基于文档的系统工程

MBSE发展的第一阶段被称为基于文档的系统工程。图2.10中的阶段1展示了一大堆文档。说明这个阶段中会存在很多文档。需要明确的是,此时与系统相关的知识会在这些文档中传播,而不是存在于某个单一的地点。

此阶段中,人员、流程和工具结果如下所示:

❍人员: 这个阶段所涉及的人员被认为需要具备系统工程方面的基本技能。而实际上,组织作为实施系统应当具备系统工程能力,即使这种能力是没有被正式认证的默认能力。这种情况下,人员普遍会要求在实施MBSE之前,他们应当具备基本的系统工程能力,但这是错误的。请记住,MBSE是系统工程,没有必要两者都做,目标应该直指MBSE。

❍流程: 不管有没有被文档化,肯定会存在至少一个流程。无论何种情况,主要文件即流程的输入和输出都是文档。这些文档主要是基于文本的,还包括表格、图表、列表等。

❍工具: 阶段1所涉及的工具通常是基于Office的工具,例如文字处理器、演示应用程序和电子表格。

阶段1中有关系统的所有知识、信息和数据都被独立包含在文档集中,这些文档集是作为执行流程所得到的结果而创建的。由于没有引入模型的概念,所以文档包含并拥有所有内容。

阶段1的前置条件是组织内部必须确定他们对MBSE是有一定需求的。

2.2.2 阶段2——以文档为中心的系统工程

MBSE演进的第2阶段被称为 以文档为中心的系统工程 。图2.10中的阶段2也描绘了一大堆文档,但与阶段1项目出现了两个变化。首先是文件数略有增加,其次文件已经不全是文本,而是开始使用符号来作为文档的部分内容。由于此时也没有引入模型的概念,所以与系统相关的知识仍然全部包含在文档中。

此阶段中,人员、流程和工具结果如下所示:

❍人员: 这个阶段所涉及的人员被认为需要具备系统工程方面的基本技能,这点与阶段1相同。然而在这个阶段已经开始非正式地使用符号了。事实上生成的是一组图片而非构成模型的真实视图。这也是该阶段的典型情况,因为人们在不断尝试使用不同的临时符号。

❍流程: 在这个阶段,与流程相关的工件仍然是文档,不过已经开始使用符号来支持文本的描述,这与前面的观点相一致。

❍工具: 工具在该阶段中与阶段1相同。但不同之处在于实际的绘图包可能已经被用于创建构成文档的一部分图表。

在第2阶段,与系统有关的所有知识、信息和日期仍然独立包含在文档集中。由于生成的图表并不是模型真正的组成部分,因此不能拥有与系统相关的任何知识,这一点非常重要。还应该注意到文档数量在这个阶段变多了一些,这表明信息量有所增加。此阶段与阶段1一样,与系统相关的所有数据、信息和知识都包含在文档中。由于数据、信息和知识都包含在文档中,而且这是它唯一存在的地方,因此可以认为文档拥有所有这些信息。

阶段2的前置条件如下:

必须正式明确MBSE的目标。这包括MBSE实施的范围以及存在哪些干系人,而且对于每个干系人,都必须确定他们所涉及的利益。这点至关重要,否则无法证明MBSE计划能否成功。如果还没有识别和定义该次计划的目标或需求,则之后对这些需求进行检验也就无从说起。

必须完成组织中当前MBSE状况的基本评估。这包括确定组织当前的MBSE能力,可以通过查看图2.7和图2.9中介绍的“MBSE in a slide”来完成。评估还必须确定MBSE能力的当前成熟度,可以通过查看图2.10中MBSE的演进来完成。

在这个阶段,人们可能会无意识、自然而然地使用MBSE相关内容来执行前面的要点。这种情况下,人们实际使用MBSE是为了实现MBSE,但大家没有意识到该状况的发生。这通常被称为 隐式MBSE

2.2.3 阶段3——模型增强系统工程

MBSE演进的第3阶段被称为 模型增强系统工程 ,在这个阶段中首次引入了术语 “模型” 。图2.10显示了模型开始从文档堆中出现,这意味着知识开始在模型和文档集中拆分。

此阶段中,人员、流程和工具结果如下所示:

❍人员: 这个阶段的参与者已经详细地对符号进行了研究,并且正式接受了某种形式的符号训练,因此他们展现了一定的使用符号的技能。此外,人们对MBSE中各种概念所具有的技能有了一定的认知,也就是说他们熟悉了图2.7和图2.9介绍和描述的“MBSE in a slide”概念。

❍流程: 真正的模型在这个阶段开始从文档中显现出来。模型包含一些与系统相关的知识。知识开始在模型和文档之间被拆分,而不仅仅由文档所拥有。除此之外,文件堆的大小也开始减少。在这个阶段,MBSE开始被认真对待和使用。通常是在一个试点项目中使用部分新兴的MBSE方法。这样就可以根据之前确定的目标来展示MBSE的优点,然后再推广到组织的其他部门。

❍工具: 在阶段3中进行建模时通常会用到多个工具。此时应该存在一些之前被组织确定可用的候选工具,建议尽可能进行完整的工具评估。

在第3阶段非常重要的一点是:与系统相关的所有知识、信息和数据都在新出现的模型和文档集之间拆分。因为它真正代表了MBSE第一次在项目中得到正确应用。

阶段3的前置条件如下:

人们将接受一些正式的符号培训,以使他们能够以一种有效的方式开始建模,而不是以之前应用的临时方式开始建模。

为了将候选工具集缩小到一个首选工具,应该考虑执行一次正式的工具评估。

在许多情况下,阶段3可能是MBSE在短期内的初始目标,以证明应用这种方法能带来好处。事实上,对于一些组织而言,实现第三阶段实际上可能是最终目标,但更常见的是将第三阶段作为短期目标。

2.2.4 阶段4——以模型为中心的系统工程

MBSE演进的第4阶段被称为 以模型为中心的系统工程 。在这个阶段,模型基本完成并拥有与系统相关的大部分知识,如图2.10所示。

此阶段中,人员、流程和工具结果如下所示:

❍人员: 参与此阶段的人员现在展现出了在MBSE和候选工具使用方面的技能。人们现在对MBSE有了非常深刻的理解,并且正在使用它发挥巨大的作用。该工具也以高效的方式被使用,并由MBSE方法驱动。

❍流程: 这个阶段中的方法全都基于MBSE。框架雏形已经显现,包括本体和作为建模基础的一组观点。一致性也可以通过使用框架来得到加强,并且模型中的视图是根据初始流程集来创建的。为了证明MBSE方法的有效性,将会在本阶段对前一阶段引入的试点项目进行测量和评估。试点项目必须根据第2阶段及之前制定的目标进行衡量和评估。

❍工具: 第4阶段已经选择了首选工具,现在正在实际项目中使用。

在第4阶段中,模型包含并持有几乎所有与系统相关的知识、信息和数据,只有一小部分仍然留在文档集中。因此文件堆现在大大减少了。

阶段4的前置条件如下:

由于已经进行了正式的MBSE培训,因此所有相关团队成员现在都掌握了正确实施MBSE方法的技能。

已经定义了初始流程集,并将其应用于生成构成模型的视图。

包括本体和观点在内的初始框架现在已经被开发出来,并被应用到实际的项目中。

已经从候选工具集中确定了一个或多个首选工具。在大型组织中,选择多个首选工具并不罕见。

成员已经接受了正式的培训来学会如何使用首选工具。

在第4阶段,MBSE在高级水平上得到应用,许多预期的好处现在都实现了。

2.2.5 阶段5——MBSE

MBSE演进的最终阶段,即第5阶段,是所有MBSE努力的终极目标。在阶段5中,与系统相关的所有知识都包含在模型中,模型现在已经完全出现并作为一个实体独立存在。当然,这个阶段就是 MBSE

此阶段中,人员、流程和工具结果如下所示:

❍人员: 参与这一阶段的人员现在已经掌握了MBSE及其在组织中的应用。大家不断努力提高自身的技能,以便能尽可能高效且正确地启用该方法。

❍流程: 方法现在完全基于模型。框架和流程集现在也已经成熟,并作为公司推广计划的组成部分应用于多个项目。目前正在实现MBSE的高级应用,包括诸如模式识别、定义和应用等高级应用的实现,以及流程和技能建模、变体建模等。

❍工具: 正在使用的工具已经进行了调优,可以自动执行方法,包括基于本体的自动领域特定语言一致性检查、自动文档生成和其他使用配置文件的高级工具功能。在此阶段,各种不同类型的工具也将无障碍地进行互操作,例如管理工具将与MBSE建模工具交互,MBSE建模工具将与数学建模工具交互,等等。

在阶段5中,与系统相关的所有知识、信息和数据都包含在模型中并由模型持有。如图2.10所示,模型现已完全形成并独立存在。虽然图中没有显示文件,但还会存在少量的文件。

这里的重点是文档不拥有任何知识,事实上应该将其视为构成模型的基于文本的一组视图。

阶段5的前置条件如下:

已经使用了高级应用,包括技能和流程建模、变体建模、项目相关应用,等等。

通过应用能力评估、流程成熟度评估和模型成熟度评估,对现有的MBSE方法进行持续度量、评估和改进。

通过创建配置文件对工具进行了设置,使各种自动化成为可能。

即便第5阶段是终极目标,但也必须始终持续评估和改进整个MBSE方法。下一小节将以横切概念的形式介绍可能应用于所有MBSE的概念。

2.2.6 横切关注点

纵观MBSE的演进流程,我们可以发现模型在阶段2开始产生,在阶段3开始出现,在阶段4几近完成,在阶段5最终全部完成。从第1阶段中决定实现MBSE的角度来看,为了确保模型在整个演进流程中能够得到管理和控制,一些关键机制的执行是非常重要的。这些机制被称为 横切关注点(cross-cutting concern) ,包括以下内容:

❍配置管理: 模型就像一个生命体,它的演进必须通过使用有效的配置管理来控制。

❍变更控制: 需要清楚如何管理变更,以及对模型进行请求和更改的流程是什么。此外对于权限,必须明确定义允许哪些干系人查看、编辑或对模型的不同部分进行创建。

❍一致性: 模型必须是有效的,因此需要在系统的整个生命周期内保持一致。

❍可追溯性: 非常重要的一点是,模型中无论是直接的还是间接的部分,都可以对模型的其余部分进行追溯。这对于影响分析、变更控制等非常重要。

❍维护: 模型必须能够根据变更控制流程进行编辑、检查和追加,而且也必须对使用该工具的相关干系人可用。

这些横切关注点大多数会在一定程度上被业务中的现有工程流程所覆盖。 tI8LpJ2POlQrUP/eFwtZ5vvIXl/xnjfMLzjrieUMTyX8BH12KdL3DM+4e6owaKJE

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