Web环境下的SysML模型语义研究与实现

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随着复杂产品的设计分布性和功能大大增加,基于模型的系统工程(Model-Based Systems Engineering,MBSE)已经受到学术界和工业界的广泛关注。基于SysML的复杂系统建模平台也越来越普遍。现有的复杂系统建模平台大多是桌面版,且主要为国外产品,存在安装困难、操作复杂、不可控等问题。
  随着网络技术的发展,浙江大学CAD&CG国家重点实验室基于Web提出了国内首款自主可控的复杂系统建模平台——M-Design,填补了国内Web版SysML系统建模的空白。但由于基于Web的SysML系统建模平台比桌面版的系统建模平台面临更加复杂与艰巨的挑战,该版建模平台尚未解决Web环境下的SysML模型语义问题,不能完整地支持MBSE复杂系统建模。针对这一关键问题,本文设计并实现了底层支持SysML模型语义的Web化复杂系统建模平台。本文的主要贡献包括:
  (1)设计合理的整体架构。为了能在Web环境下完整地支持SysML模型语义,本文提出了M-Design三层架构模型,在Web端构建满足复杂SysML建模语义的模型适配层。该架构能完全支持SysML建模语义,有效地响应用户建模,为后续的工作提供了基础。
  (2)设计并实现模型适配层子系统。本文基于容器的思想设计并实现了模型适配层的基础组件,包括资源池、模型树,用于在Web端管理模型元素生命周期、维护模型内部复杂逻辑的计算与表达。为了完整表达Web化SysML建模平台的模型语义,本文在Web端基于TypeScript设计并实现了SysML领域元模型框架。该框架首次提出了Web端完整的SysML元模型设计与实现方案,攻克了基于Web进行MBSE建模的模型语义表示难题。针对跨语言实现中的引用、多继承问题,本文设计并实现了EList、HSArray等组件与算法。
  (3)模型语义数据一致性研究与实现。为了确保Web化SysML建模过程中模型语义数据的一致性,本文首先分析了Web化的SysML建模平台前后端交互、拓展机制下的模型语义关系。在EMF的启发下,为用户建模操作设计了操作流(Operation Stream)解析器,用于详细描述用户每一步操作对应的SysML模型内部的数据变更,并于模型适配层维护该变更,保证系统前后端交互的数据一致性。本文设计并实现了符合OMG规范的DynamicEObject动态代理类,以提供符合模型语义的UML拓展机制。
  (4)此外,本文基于Nginx实现了动静态资源分离和服务动态化,提高了Web化系统工程建模平台的适用性、用户友好性。
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