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第1章 什么是基于模型的系统工程1

1.1关键的系统工程活动1

1.1.1识别客户需要2

1.1.2规定系统需求2

1.1.3评估可依赖性3

1.1.4评价备选架构和技术3

1.1.5选择特定架构和技术4

1.1.6分配需求和接口到架构4

1.1.7向下游工程转交4

1.1.8将学科特定的设计综合至系统组成5

1.1.9以整体验证系统5

1.1.10系统确认8

1.2系统工程数据8

1.2.1系统开发规划8

1.2.2利益攸关者需求9

1.2.3系统需求9

1.2.4认证规划9

1.2.5子系统需求9

1.2.6学科特定的需求9

1.2.7安全性分析10

1.2.8可靠性分析10

1.2.9安保性分析10

1.2.10系统架构10

1.2.11综合测试规划11

1.2.12综合测试11

1.2.13验证规划11

1.2.14验证试验12

1.2.15 确认规划12

1.2.16追溯矩阵12

1.2.17综合测试结果13

1.2.18验证结果13

1.2.19确认结果13

1.3系统工程的生命周期13

1.3.1 V模型生命周期13

1.3.2增量式15

1.3.3混合式16

1.4基于模型的系统工程（MBSE）17

1.4.1建模的优势17

1.4.2用UML和SysML进行高精度建模20

1.4.3建模是敏捷系统工程的根本20

1.4.4在你的组织或项目中采纳建模21

1.4.5建模规则25

1.5总结27

参考文献27

第2章 什么是敏捷方法29

2.1敏捷宣言30

2.2敏捷方法的益处32

2.2.1提高工程数据的品质32

2.2.2提高工程效率32

2.2.3尽早获得投资的回报（ROI）33

2.2.4利益攸关者满意33

2.2.5增强了项目控制33

2.2.6响应变化33

2.2.7更早且更大幅度地降低项目风险33

2.3将敏捷宣言应用于系统工程34

2.3.1增量式地工作34

2.3.2动态地规划34

2.3.3主动降低项目风险35

2.3.4持续地验证36

2.3.5连续地综合36

2.3.6用例1：在空域中发现轨迹36

2.3.7用例2：进行定期的内置测试（PBIT）36

2.3.8频繁地确认37

2.3.9建模是aMBSE的根本37

2.4针对系统工程的敏捷最佳实践37

2.4.1工作产品的增量式开发38

2.4.2工作产品的持续验证38

2.4.3可执行的需求模型39

2.4.4链接到文本规范的基于模型的规范41

2.4.5连续的可依赖性评估41

2.4.6主动的项目风险管理42

2.4.7向下游工程的基于模型的转交43

2.4.8动态的规划43

2.5汇总：Harmony aMBSE流程45

2.5.1启动项目47

2.5.2定义利益攸关者需求49

2.5.3系统需求定义和分析50

2.5.4途径1：基于流的用例分析51

2.5.5途径2：基于场景的用例分析51

2.5.6途径3：基于状态的用例分析52

2.5.7架构分析53

2.5.8架构设计55

2.5.9进行迭代回顾56

2.5.10向下游工程转交57

2.5.11控制项目58

2.5.12进行品质保证审计59

2.5.13管理变更59

2.6总结59

参考文献60

第3章 SysML介绍61

3.1 SysML概览61

3.2 UML扩展机制64

3.2.1 SysML模型元素65

3.2.2 SysML图66

3.2.3行为图67

3.2.4需求图68

3.2.5结构图69

3.3组织你的模型很重要72

3.4关键SysML视图和核心语义76

3.4.1块、关系、接口和端口76

3.4.2顺序图86

3.4.3活动、动作和活动图89

3.4.4状态机图94

3.5最小SysML概要103

3.6总结105

3.6.1摘自UML105

3.6.2修改105

3.6.3新元素106

参考文献106

第4章 敏捷的利益攸关者需求工程107

4.1目标107

4.2利益攸关者需求工作流107

4.2.1牢记——这是敏捷MBSE109

4.2.2什么是用例109

4.2.3用例图112

4.3示例模型：T-Wrecks工业外骨骼116

4.4识别利益攸关者117

4.4.1驾驶员118

4.4.2机队管理人员118

4.4.3维护人员118

4.4.4采购方118

4.4.5安装人员119

4.4.6 T-Wreckers测试团队119

4.4.7制造工程师119

4.5生成利益攸关者需求119

4.5.1什么是需求119

4.5.2性能需求和其他QoS需求121

4.5.3需求可视化122

4.5.4需求管理工具124

4.5.5组织利益攸关者需求规范124

4.6对利益攸关者用例场景建模124

4.6.1什么是用例场景125

4.6.2场景分析工作流127

4.6.3 T-Wrecks利益攸关者用例场景129

4.7创建/更新确认规划135

4.8总结136

4.8.1识别利益攸关者136

4.8.2生成利益攸关者需求136

4.8.3对利益攸关者用例场景建模136

4.8.4创建/更新确认规划137

4.9未完待续137

参考文献137

第5章 敏捷的系统需求定义和分析139

5.1目标139

5.2系统需求工作流139

5.2.1识别系统用例140

5.2.2生成/更新系统需求141

5.2.3进行用例分析141

5.2.4创建逻辑数据模式142

5.2.5分析可依赖性142

5.2.6创建/更新系统验证规划142

5.3识别系统用例142

5.4生成系统需求143

5.5分析用例144

5.5.1基于流的用例分析144

5.5.2基于场景的用例分析160

5.5.3基于状态的用例分析176

5.6创建/更新逻辑数据模式189

5.7可依赖性分析192

5.7.1安全性分析192

5.7.2 T-Wrecks初始可依赖性分析201

5.8创建/更新验证规划204

5.9总结204

5.10未完待续205

参考文献205

第6章 敏捷的系统架构分析与权衡研究207

6.1目标207

6.2架构分析工作流208

6.2.1识别关键的系统功能209

6.2.2定义备选解决方案209

6.2.3架构权衡研究209

6.2.4将多个解决方案并入系统架构210

6.2.5定义评估准则210

6.2.6向准则分配权重210

6.2.7为每个准则定义效用曲线211

6.2.8向众多备选解决方案分配MOE211

6.2.9确定解决方案211

6.3评估方法211

6.3.1简单方法211

6.3.2高保真方法213

6.4识别关键的系统功能（和特性）216

6.5定义备选解决方案218

6.5.1 Speed Demon备选解决方案218

6.5.2 T-Wrecks备选解决方案219

6.6进行架构权衡研究222

6.6.1定义评估准则222

6.6.2向准则分配权重223

6.6.3为每个准则定义效用曲线224

6.6.4向备选解决方案分配MOE226

6.6.5确定解决方案229

6.7将多个解决方案并入系统架构229

6.8总结230

6.9未完待续230

参考文献230

第7章 敏捷的系统架构设计231

7.1目标231

7.1.1什么是子系统231

7.1.2关键架构视图232

7.2架构设计工作流234

7.2.1识别子系统234

7.2.2向子系统分配系统需求234

7.2.3向子系统分配用例235

7.2.4创建/更新逻辑数据模式235

7.2.5创建/更新子系统需求235

7.2.6开发控制律235

7.2.7分析可依赖性235

7.2.8进行评审236

7.3识别子系统236

7.3.1 Speed Demon子系统237

7.3.2 T-Wrecks子系统245

7.4向子系统分配系统需求248

7.5向子系统分配用例249

7.5.1自底向上分配250

7.5.2自顶向下分配251

7.5.3公共任务253

7.5.4 Speed Demon子系统用例分配示例254

7.5.5 T-Wrecks子系统用例分配示例259

7.6创建/更新逻辑数据模式265

7.6.1 Speed Demon跑步机示例266

7.6.2 T-Wrecks示例267

7.7创建/更新子系统需求268

7.8开发控制律269

7.9分析可依赖性270

7.9.1安全性分析271

7.9.2可靠性分析271

7.9.3安保性分析271

7.10总结271

7.11未完待续272

参考文献272

第8章 向下游工程转交275

8.1目标275

8.2向下游工程转交的工作流275

8.2.1收集子系统规范数据275

8.2.2创建共享模型276

8.2.3定义子系统物理接口276

8.2.4创建子系统模型277

8.2.5定义跨学科接口277

8.2.6将需求分配到工程学科277

8.3收集子系统规范数据277

8.3.1收集SysML模型数据277

8.3.2收集其他工程数据278

8.4创建共享模型279

8.5定义子系统物理接口280

8.5.1从逻辑规范中创建物理规范281

8.5.2 Speed Demon接口示例284

8.5.3 T-Wrecks接口示例287

8.6创建子系统模型290

8.7定义跨学科接口291

8.7.1 Speed Demon示例：Control Unit子系统接口规范291

8.7.2 T-Wrecks示例293

8.8将需求分配到工程学科297

8.8.1 Speed Demon示例298

8.8.2 T-Wrecks示例299

8.9下游工程开始304

8.10系统工程还在继续305

参考文献305

附录A T-Wrecks利益攸关者需求307

附录B T-Wrecks系统需求311