MBSE开源软件推荐 | 浅谈Capella的11个特点

Capella综述

基于Capella的MBSE解决方案是由Thales于2005年至2010年开发的，是Thales商业领域中所有产品研制不断迭代过程的产出，Thales在国防复杂产品领域进行了多年的成功实践，具有很强的工程实际复合性。

相较于其他MBSE设计工具而言，Capella具备了诸多特色和亮点，具体体现于下列十一个方面：

• 清晰合理的界面布局，简洁明了的操作方式；
• 提供建模方法论向导，为工程师建模提供导引；
• 基于预定义规则进行模型检查，并提供模型问题的快速修复向导；
• 模型删除影响分析及预览，查看被删除对象及受影响对象；
• 通过不同的图形颜色，直观区分不同类型的模型元素；
• 自动评估并调整模型元素之间的接口；
• 提供过滤器，隐藏图中不需要显示的内容，提高模型的可读性；
• 把具有代表性的模型作为样板，其他模型或项目中便可直接引用；
• 在总体与分系统之间，自动并迭代的进行转换，分系统中的模型从总体模型中转换生成；
• 模型具备多个视点的属性，对不同的关注点进行独立分析；
• 模型输出为通用HTML格式，方便不同用户阅读查看。

对于上述特色，通过以下章节一一展开介绍。

Capella界面介绍

Capella软件中主界面包含了项目浏览器、建模窗口和语义浏览器、属性窗口、工具栏等。

图1. Capella主界面介绍

• 项目浏览器中显示了该项目文件中的模型数据，它通过运行分析、系统分析、逻辑架构、物理架构、EPBS等各个阶段以树状层级结构展示所包含的内容；
• 建模窗口负责模型的创建和更改，是建模师主要操作的区域；
• 语义浏览器中用户可以一目了然地获取元素本身及与该元素相关联的上下游的元素信息。显示的信息分为三大块：
  ▼　中间窗口：对于当前选中的元素，会显示出元素的名称、其所属的父/子级元素名称、当前选中元素所在的视图/追溯矩阵的名称等。
  ▼　左侧窗口：显示选中元素所在的上层组件名称，追溯的上一阶段模型元素，当前元素中所包含的输入端口名称、输入信息名称和输入连接的功能名称等。
  ▼　右侧窗口显示出当前元素中所包含的输出端口名称、输出信息名称和输出连接的功能名称等。
• 属性窗口显示了选中元素的名称、概略、管理等详细参数，用户可以从中直接查看及修改；
• 工具栏在界面的右侧，建模师可以直接在主界面中选择需要的模型元素进行使用，不同的功能也进行了分类，方便用户查找。

方法论导向

Capella使用的是Arcadia的方法论，因此在Capella工具中，用户可以通过活动浏览器进入清晰的项目向导界面，快速进入运行分析、系统分析、逻辑架构、物理架构设计阶段。

每个设计阶段又包含了各式各样的建模视图，按照建模目的和过程进行罗列，实现各种不同功能，如功能分解图、功能链路图、功能数据流图、场景图、架构图等。

图2. 方法论导向介绍

在系统分析阶段及后续阶段，使用继承功能可选择性地继承前一阶段的模型元素（能力、功能、组件等），所继承的元素作为下一阶段的输入可独立修改，不影响原先的模型元素。

模型检查

模型检查功能提供用户对已经创建的模型进行合规性检验，检验的内容包含了模型的集成性、设计性、完整性、可追溯性等。

图3. 模型检查选项表

检查结果可在信息浏览器中查阅，这些信息辅助建模师对模型及其连接关系修改。工具自带的修复工具也可对简单的错误自动修复。

图4. 模型检查结果样例

删除预览

删除预览提供了被删除对象所涉及的上下级关系，它以模型结构树的形式展现。红色部分为被删除元素，用户直观地可以看到哪些元素被彻底删除了，且删除后影响了哪些对象。

图5. 模型删除确认界面

语义与模型颜色映射

一张视图中的模型元素包含不同类型（功能、组件或接口等），Capella通过不同的颜色以示区分。建模师在创建模型时可以避免使用错误的元素，同时也增加了模型可读性，用户可以很容易区分出元素属于什么类型。

图6. 不同模型颜色

• 绿色：功能、功能连接、功能链等元素
• 蓝色：组件、施动者、组件交换信息等元素
• 红色：接口及数据模型元素

图7. 不同颜色的模型元素样例

计算连接及自动调整

对于复杂的模型视图，功能间交互多且复杂，连接线就会覆盖视图中的元素，降低视图的可读性。Capella软件集成自动调整的功能，它可以读取模型元素间的连接，加上适当的人工手动调整，视图的可读性明显增强。

图8. 自动调整连接线及布局

当用户需要隐藏某个顶层功能中的子功能，而这些子功能又与其他外部功能存在数据交互时，Capella会把子功能的外部交互信息自动显示到顶层功能上，自动调整相应的端口和连接线。连接信息可以保留在图中，不会因为子功能的隐藏而消失。

图9. 自动分配外部交互信息样例

高级图形管理

除布局以外，Capella还可以对视图的元素进行细微地调整，诸如隐藏功能交换、隐藏无连接的端口等，能使用户更关注于自己需要的部分。若用户只需要对少数模型元素管理，显示/隐藏图中元素也具有类似功能。

图10. 隐藏接口及功能交互信息

元素重用和库

模型创建过程中，可能存在许多类似的模型。他们的结构一致，只是部分名称不一样。对于这种模型，通过Capella的重用元素集合（REC）便可轻松实现一对多副本（RPL）的使用。当REC发生变更时，对应的RPL也会变更，也减少了错误率。不同的项目也可使用已经创建的REC，这也可节约设计时间和精力。

图11. 模型复用样例

系统和子系统转换

一个复杂的系统由许多子系统构成，Capella可以通过对子系统进行分发，从而一定程度上保证系统模型与子系统模型设计的一致性。

在物理架构模型中，选择相关子系统，右键唤出菜单, 选择"系统向分系统转换" 执行操作，向子系统模型交付。另外，通过工具定制可以实现子系统模型向系统模型的合并。

图12. 模型下发至子系统示例

视点

针对特定的属性，例如重量参数，对模型进行参数约束，设计人员在设计过程中便可以通过模型参数获取相关信息，判断是否符合设计需求。当模型超出设计范围时，软件还支持高亮警示功能。

图13. 重量视点样例

HTML输出

对于无法获取Capella软件的客户或供应商，用户可以通过Capella导出HTML格式文件。这种通用性文件的交流便可以避免由于软件造成的信息壁垒，客户及供应商可以读取HTML文件进行沟通反馈。

图14. 输出HTML格式文件样例

文章来源：适途科技