名称: sysml-modeling 描述: 用于系统工程和复杂系统设计的系统建模语言（SysML）允许工具: 读取, 全局搜索, 查找, 写入, 编辑

SysML建模技能

何时使用此技能

使用此技能当：

SysML建模任务 - 处理用于系统工程和复杂系统设计的系统建模语言（sysml）
规划或设计 - 需要关于SysML建模方法的指导
最佳实践 - 想要遵循已建立的模式和标准

概述

用于基于模型的系统工程（MBSE）和复杂系统设计的系统建模语言（SysML）。

强制性：文档优先方法

在创建SysML模型之前：

调用 docs-management 技能 用于系统工程模式
通过MCP服务器验证SysML 2.0语法
基于OMG SysML规范提供所有指导

SysML vs UML

方面	UML	SysML
焦点	软件系统	所有类型的系统
需求	不包括	一等图表
结构	类, 组件	块, 部件
参数	不包括	约束块
分配	不包括	分配关系
领域	软件工程	系统工程

SysML图表类型

行为图表

图表	目的	来自UML
活动图	动作和数据的流	扩展
序列图	对象随时间的交互	相同
状态机图	生命周期行为	相同
用例图	系统-参与者交互	相同

结构图表

图表	目的	SysML特定
块定义图（BDD）	系统结构层次	是
内部块图（IBD）	内部组件连接	是
包图	模型组织	扩展

需求图表

图表	目的	SysML特定
需求图	需求和关系	是
参数图	约束方程	是

需求图

PlantUML语法

@startuml
skinparam rectangle {
  BackgroundColor<<requirement>> LightBlue
  BackgroundColor<<testCase>> LightGreen
}

rectangle "<<requirement>>
REQ-001: 系统性能" as REQ001 {
  id = "REQ-001"
  text = "系统应处理1000个请求/秒"
  risk = "高"
  verifyMethod = "测试"
}

rectangle "<<requirement>>
REQ-002: 响应时间" as REQ002 {
  id = "REQ-002"
  text = "系统应在100毫秒内响应（p95）"
  risk = "中"
  verifyMethod = "测试"
}

rectangle "<<requirement>>
REQ-003: 可用性" as REQ003 {
  id = "REQ-003"
  text = "系统应达到99.9%的运行时间"
  risk = "高"
  verifyMethod = "分析"
}

rectangle "<<testCase>>
TC-001: 负载测试" as TC001 {
  id = "TC-001"
  verifies = "REQ-001, REQ-002"
}

REQ001 <-- REQ002 : <<deriveReqt>>
REQ001 <-- REQ003 : <<deriveReqt>>
REQ002 <.. TC001 : <<verify>>
REQ001 <.. TC001 : <<verify>>

@enduml

需求关系

<<deriveReqt>>    派生需求（从父需求）
<<refine>>        元素细化需求
<<satisfy>>       设计元素满足需求
<<verify>>        测试用例验证需求
<<trace>>         一般可追溯性
<<copy>>          需求复制（重用）
<<containment>>   嵌套需求

块定义图（BDD）

PlantUML语法

@startuml
skinparam class {
  BackgroundColor<<block>> LightYellow
  BackgroundColor<<valueType>> LightGreen
}

class "<<block>>
车辆系统" as Vehicle {
  values
  --
  + maxSpeed: Speed
  + weight: Mass
  + range: Distance
  operations
  --
  + start()
  + stop()
  + accelerate(targetSpeed: Speed)
}

class "<<block>>
动力总成子系统" as Powertrain {
  values
  --
  + power: Power
  + efficiency: Real
  parts
  --
  + engine: Engine[1]
  + transmission: Transmission[1]
}

class "<<block>>
引擎" as Engine {
  values
  --
  + displacement: Volume
  + cylinders: Integer
  + fuelType: FuelType
  operations
  --
  + ignite()
  + shutoff()
}

class "<<block>>
变速箱" as Transmission {
  values
  --
  + gearRatios: Real[6]
  + currentGear: Integer
  operations
  --
  + shiftUp()
  + shiftDown()
}

class "<<block>>
底盘子系统" as Chassis {
  parts
  --
  + wheels: Wheel[4]
  + suspension: Suspension[4]
  + brakes: BrakeSystem[1]
}

class "<<valueType>>
速度" as Speed {
  unit = km/h
}

class "<<valueType>>
质量" as Mass {
  unit = kg
}

class "<<enumeration>>
燃料类型" as FuelType {
  Gasoline
  Diesel
  Electric
  Hybrid
}

Vehicle *-- Powertrain : <<block>>
Vehicle *-- Chassis : <<block>>
Powertrain *-- Engine
Powertrain *-- Transmission
Engine --> FuelType

@enduml

块刻板印象

<<block>>          系统元素（硬件、软件、人）
<<constraintBlock>> 参数约束
<<valueType>>      带有单位的类型
<<flowPort>>       物质/能量/数据的流
<<proxy>>          外部元素的代理
<<full>>           完全内部访问

内部块图（IBD）

PlantUML语法

@startuml
skinparam component {
  BackgroundColor<<part>> LightYellow
}

package "车辆系统 [IBD]" {
  component "powertrain : 动力总成子系统" as powertrain <<part>> {
    portin "fuelIn" as p_fuel
    portout "torqueOut" as p_torque
    portout "heatOut" as p_heat
  }

  component "chassis : 底盘子系统" as chassis <<part>> {
    portin "torqueIn" as c_torque
    portout "motionOut" as c_motion
  }

  component "cooling : 冷却子系统" as cooling <<part>> {
    portin "heatIn" as cool_heat
    portout "coolantOut" as cool_out
  }

  component "fuelSystem : 燃料子系统" as fuel <<part>> {
    portout "fuelOut" as f_out
  }

  ' 连接（项目流）
  f_out --> p_fuel : <<itemFlow>>
fuel: 燃料
  p_torque --> c_torque : <<itemFlow>>
torque: 扭矩
  p_heat --> cool_heat : <<itemFlow>>
heat: 热能
}

@enduml

参数图

约束块

@startuml
skinparam class {
  BackgroundColor<<constraintBlock>> LightCoral
}

class "<<constraintBlock>>
牛顿第二定律" as Newton {
  constraints
  --
  { F = m * a }
  parameters
  --
  F: 力
  m: 质量
  a: 加速度
}

class "<<constraintBlock>>
动能" as KE {
  constraints
  --
  { E = 0.5 * m * v^2 }
  parameters
  --
  E: 能量
  m: 质量
  v: 速度
}

class "<<constraintBlock>>
范围方程" as Range {
  constraints
  --
  { R = (fuelCapacity * efficiency) / consumption }
  parameters
  --
  R: 距离
  fuelCapacity: 体积
  efficiency: 实数
  consumption: 每距离体积
}

@enduml

参数使用

@startuml
package "车辆性能 [参数]" {
  object "newton : 牛顿第二定律" as n {
    F = thrustForce
    m = vehicleMass
    a = acceleration
  }

  object "energy : 动能" as e {
    E = kineticEnergy
    m = vehicleMass
    v = velocity
  }

  object "vehicle : 车辆" as v {
    mass = 1500 kg
    thrust = 5000 N
  }

  n::m --> v::mass
  n::F --> v::thrust
  e::m --> v::mass
}

@enduml

活动图（增强）

SysML扩展

@startuml
title 车辆启动序列 [活动图]

start

:接收启动命令;
note right: <<objectFlow>>
StartRequest

fork
  :验证钥匙扣;
fork again
  :检查安全互锁;
end fork

if (有效?) then (是)
  :电源开启ECU;

  fork
    :初始化引擎;
    :<<allocate>>
引擎ECU;
  fork again
    :初始化变速箱;
    :<<allocate>>
变速箱ECU;
  fork again
    :初始化仪表板;
    :<<allocate>>
车身控制模块;
  end fork

  :启动引擎;
  :<<objectFlow>>
EngineStatus = 运行中;

  :报告就绪;
else (否)
  :报告错误;
  :<<objectFlow>>
ErrorCode;
endif

stop

@enduml

对象流和控制流

控制流: 动作序列（实线箭头）
对象流: 数据/材料流（虚线箭头带 <<objectFlow>>）
速率: 流速率规范 { rate = 100/sec }
概率: 分支概率 { probability = 0.8 }
流式传输: 连续流 { streaming }

分配

分配关系

@startuml
skinparam rectangle {
  BackgroundColor<<requirement>> LightBlue
  BackgroundColor<<block>> LightYellow
  BackgroundColor<<activity>> LightGreen
}

rectangle "<<requirement>>
REQ-001: 处理订单" as R1

rectangle "<<activity>>
ProcessOrder" as A1

rectangle "<<block>>
订单处理器" as B1

R1 <.. A1 : <<satisfy>>
A1 <.. B1 : <<allocate>>

note bottom of B1
  功能 ProcessOrder
  被分配到块
  订单处理器
end note

@enduml

分配矩阵

| 功能/行为 | 分配到（块） |
|-------------------|----------------------|
| ProcessOrder      | 订单处理器       |
| ValidatePayment   | 支付网关       |
| ShipOrder         | 履行系统    |
| NotifyCustomer    | 通知服务  |

C# 模型表示

// SysML 块作为 C# 类
public abstract class Block
{
    public string Name { get; init; }
    public IReadOnlyDictionary<string, object> Values { get; init; }
    public IReadOnlyList<Block> Parts { get; init; }
    public IReadOnlyList<Port> Ports { get; init; }
}

public sealed class VehicleSystem : Block
{
    // 值属性
    public Speed MaxSpeed { get; init; }
    public Mass Weight { get; init; }
    public Distance Range { get; init; }

    // 部件
    public PowertrainSubsystem Powertrain { get; init; }
    public ChassisSubsystem Chassis { get; init; }
    public CoolingSubsystem Cooling { get; init; }

    // 操作
    public void Start() { /* ... */ }
    public void Stop() { /* ... */ }
    public void Accelerate(Speed targetSpeed) { /* ... */ }
}

// 值类型带单位
public readonly record struct Speed(double Value, SpeedUnit Unit = SpeedUnit.KmPerHour)
{
    public static Speed FromKmPerHour(double value) => new(value, SpeedUnit.KmPerHour);
    public static Speed FromMilesPerHour(double value) =>
        new(value * 1.60934, SpeedUnit.KmPerHour);
}

public readonly record struct Mass(double Value, MassUnit Unit = MassUnit.Kilogram);
public readonly record struct Distance(double Value, DistanceUnit Unit = DistanceUnit.Kilometer);

// 约束块
public sealed class NewtonSecondLaw : IConstraint
{
    public Force CalculateForce(Mass mass, Acceleration acceleration)
        => new(mass.Value * acceleration.Value);

    public Acceleration CalculateAcceleration(Force force, Mass mass)
        => new(force.Value / mass.Value);
}

// 需求
public sealed record Requirement(
    string Id,
    string Text,
    RiskLevel Risk,
    VerificationMethod VerifyMethod,
    IReadOnlyList<string> DerivedFrom,
    IReadOnlyList<string> SatisfiedBy,
    IReadOnlyList<string> VerifiedBy);

public enum RiskLevel { Low, Medium, High }
public enum VerificationMethod { Analysis, Inspection, Demonstration, Test }

MBSE 工作流程

创建SysML模型时：

定义需求：在需求图中捕获利益相关者需求
模型结构：创建BDD进行系统分解
定义接口：使用IBD进行部件连接和流
指定行为：活动图、序列图和状态图
添加约束：参数图用于物理/数学
分配功能：将行为映射到结构元素
追溯和验证：通过验证链接需求

最佳实践

模型组织

模型
├── 1_需求/
│   ├── 利益相关者需求.req
│   ├── 系统需求.req
│   └── 派生需求.req
├── 2_结构/
│   ├── 系统上下文.bdd
│   ├── 系统架构.bdd
│   └── 子系统/
│       ├── 动力总成结构.bdd
│       └── 动力总成内部.ibd
├── 3_行为/
│   ├── 用例.uc
│   ├── 系统序列.seq
│   └── 状态机/
│       └── 车辆状态.stm
├── 4_参数/
│   └── 性能约束.par
└── 5_分配/
    └── 功能分配.alloc

命名约定

元素	约定	示例
块	PascalCase 名词	VehicleSystem
部件	camelCase 名词	powertrain
端口	camelCase + In/Out	fuelIn, torqueOut
需求	REQ-###	REQ-001
约束	PascalCase 方程	NewtonSecondLaw

参考文献

详细指南：

最后更新： 2025-12-26

名称: sysml-modeling 描述: 用于系统工程和复杂系统设计的系统建模语言（SysML） 允许工具: 读取, 全局搜索, 查找, 写入, 编辑

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概述

强制性：文档优先方法

SysML vs UML

SysML图表类型

行为图表

结构图表

需求图表

需求图

PlantUML语法

需求关系

块定义图（BDD）

PlantUML语法

块刻板印象

内部块图（IBD）

PlantUML语法

参数图

约束块

参数使用

活动图（增强）

SysML扩展

对象流和控制流

分配

分配关系

分配矩阵

C# 模型表示

MBSE 工作流程

最佳实践

模型组织

命名约定

参考文献

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