MBSE实践之基于SMW的多领域系统建模和应用
为了更好的满足多领域建模的需要，西门子提供了将建模工具，建模语言和建模方法集成为一体的System Modeling Workbench（SMW）。用户可以在SMW中基于Arcadia（Architecture Analysis and Design Integrated Approach）建模方法完成多领域模型的创建并确认模型对需求的满足情况，同时SMW提供了多视角分析对系统模型进行优化分析。下图是SMW的Arcadia建模方法的具体流程。
图 1 SMW基于Arcadia的建模方法
在产品概念设计的多领域建模阶段，通过将需求模型与运行分析模型，功能模型，逻辑模型以及物理模型关联起来，不仅确认了多领域模型对需求的满足情况，还能通过模型去检验需求的完整度及合理度，并针对实现这些需求的各种成本进行前期计算和评估。
图 2需求与多领域模型的关联和查看
图 3 需求通过模型确认，仿真 和验证的闭环
SMW率先开创了将模型与图形分离，内容与格式分离的建模思想，而这些建模思想SysML语言将会在 V2.0标准中体现出来。
图 4 SMW中模型在不同图纸中的表现形式和关联关系
除支持UML/SysML语言外，SMW具有以下关键能力和特点：
1. 可以实现模型多领域工程的层级转换；
图 5 SMW模型在不同设计阶段以及同一系统不同层级的转换和追溯示例
下面三个图示分别是SMW中运行场景分析OA到系统分析SA模型自动转化，模型水平分解，垂直分解以及垂直分解衍生实现系统分析SA到逻辑架构LA以及到物理架构PA的四个示例：
图 6 SMW中模型从OA到SA的自动转换示例
图 7 SMW中模型的水平分解
图 8 SMW中模型的垂直分解
图 9 SMW中模型的垂直迁移衍生（SA-LA-PA）
2. 具备多视角权衡分析的能力；
图 10 SMW 多视角管理能力概述
3. 灵活的图纸复杂度管理；
图 11 SMW中针对模型图纸的灵活管理示例
4. 支持功能多层级的嵌套体现以及父承子系的链接关系体现，因此支持Top-down和Bottom-up等五种功能分析方法，实现建模方式极大的灵活性；
图 12 SMW的五种功能分析方法
5. 支持模型元素和部件库的复用；
6. 实现模型中架构和行为更好的集成；
图 13 SMW中模型架构，功能组件和接口信息的体现方式
7. 将需求，功能链，逻辑架构，物理架构和外部影响要素模型集成一体统筹考虑和分析。
图 14 SMW将需求，功能链，逻辑架构和物理架构集成为一体示例
图 15 SMW和Capital System通过集成实现模型的交互传递
西门子的基于模型的电子电气开发解决方案，就是以Capital为主要电子电气工具平台，承接来自Teamcenter平台的需求和配置信息以及来自于SMW的多领域模型，在Capital system中完成整车电子电气的架构设计优化，架构设计完成后，其输出结果可以作为其他专业领域的详细设计的输入，推动下游的详细设计。例如网络设计、电气设计以及售后服务文档的自动生成、软件设计、PCB设计等，如图16所示。
图 16 基于模型的电子电气开发过程
另外，西门子基于模型驱动的软件工程，也是在汽车行业中大量使用的工程方法。Polarion基于项目模板，与Teamcenter平台，Mentor Capital平台，Simcenter平台以及模型工具可以给客户带来科学的系统工程解决方法，不仅支持软件全生命周期的过程管理，还可以和软件研发阶段的各种角色进行工作协同。
在满足合规性的刚性需要下（比如：ASPICE，ISO26262，ASIL，能力成熟度模型集成CMMI等），实现软件在环，模型在环，硬件在环，提高软件复用颗粒度，保证产品质量、更快地进行交付，满足汽车客户对汽车软件开发的需求，如图17所示。
图 17 基于模型的软件开发过程
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可以实现UML/SysML建模工具的集成； -
通过集成的API保证了开放性，实现不同工具间的互通性，工程间的协同，以及一致，快速，低成本的数据复用； -
能够支持各种标准，如ISO42010，ISO15288等； -
项目的代码和文档可以自动生成； -
针对模型的完整性和一致性进行仿真，并实现模型架构平衡和优化； -
保证了建模平台的可扩展性和可定制性； -
满足可靠性安全性等要求。
图 18 通过SMW平台满足企业更多关于模型的需求
文章来源Teamcenter黑带
