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| 編輯推薦： |
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本书作为基于模型的系统工程、产品开发、工程设计和软件工程等领域的中级或高级课程教科书
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| 內容簡介： |
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本书内容分三大部分共24章：*部分"事故自动响应，通过逐步建立"汽车碰撞响应系统模型，引出建模原则和建模方法，进而对对象过程方法论（以下简称OPM）和系统建模语言（以下简称SysML）做了简单介绍。第二部分"OPM与SysML基础，对OPM和SysML从本体、概念建模及应用等方面进行理论上的探索分析。第三部分"结构和行为，对系统模型的结构与行为进行深入研究，是概念建模的核心。 本书的一大特色是提供大量的案例和免费的软件工具，可以让读者亲自动手进行实战练习。同时，每章后的习题也为读者动手实践提供了很好的题材。
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| 關於作者： |
多夫多里（Dov Dori）教授，就职于以色列理工学院工程工业与管理系&企业系统建模实验室，同时是麻省理工学院信息与系统工程系客座教授。（1）研究领域：基于模型的系统工程，复杂系统概念建模，系统工程概念建模，系统架构设计，软件工程，系统生物学。（2）突出著作：《新ISO19450标准：对象过程方法论（OPM）》对象过程方法论（简称OPM）是一种实现简约表达的方法或者语言，是对建模和自动化系统知识体现的方法论。从基本部件简单组装到复杂多学科动态系统，OPM都有应用，且主要适用于依靠信息工具或者计算机技术实现或者支持的领域。（3）成就地位：9个国际会议或研讨会主席IAPR模式分析和机器智能学报 副主编系统工程副主编 IAPR国际模式识别协会 研究员INCOSE系统工程国际委员会 研究员国际系统工程荣誉协会会员IEEE电气电子工程师学会高级会员IEEE MBSE技术委员会 主席ACM计算机协会高级会员
杨峰，国防科学技术大学信息系统与管理学院教授，科研方向：体系工程与体系仿真，重点研究复杂系统体系架构建模、计算实验、仿真评估、知识挖掘、认知演化计算等理论方法；
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| 目錄：
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目录
第一部分基于模型的系统工程入门
第1章开始建模1
1.1事故自动响应系统2
1.2OPM功能作为种子原理2
1.3识别系统功能3
1.4识别系统受益者3
1.5过程变换对象4
小结4
习题5
第2章文本描述和仿真推演6
2.1OPL英语的一个子集6
2.2状态和推演7
2.2.1过程对对象的影响7
2.2.2从隐式影响到显式状态变化8
2.2.3状态命名8
2.3OPM模型的仿真推演9
小结9
习题10
第3章用链接联系事物11
3.1过程链接与结构链接11
3.2添加支持对象11
3.2.1添加主体和主体链接12
3.2.2添加手段和手段链接12
3.3添加结构链接13
3.4物理事物与信息事物14
3.5模型的事实和OPL段落14
3.6环境事物与系统事物15
3.7初始状态和终止状态16
3.8触发状态和事件链接17
小结17
习题18
第4章SysML用例图、模块图、状态机图19
4.1SysML用例图19
4.2SysML模块和模块图21
4.3SysML状态机图22
小结23
习题24
第5章通过放大进行细化25
5.1测量事故严重程度25
5.2放大：在一个新OPD图中细化一个过程25
5.3OPD对象过程图树26
5.4OPM模型事实表示原理27
5.5事故严重程度属性及其测量27
5.6系统模拟：推演测试28
小结29
习题29
第6章系统的动态行为30
6.1在轻度毁伤时退出30
6.2消息创建和发送31
6.3过程执行顺序：OPM时间轴原理31
6.4救援来了32
6.5当前设计的执行线程33
小结33
习题34
第7章控制系统的行为35
7.1布尔对象作为分支条件35
7.2条件链接与手段链接36
7.3继承关系37
7.4放大到事故严重程度测量38
7.5参与约束39
7.6逻辑运算符：OR与XOR39
7.7事故严重程度测量过程的细化39
7.8事物的范围：信号作为临时对象39
7.9诊断如何完成40
小结41
习题41
第8章抽象和细化43
8.1放大在新图中细化过程43
8.2放大后的消息处理过程45
8.3ACR系统结构视图46
小结47
习题47
第二部分OPM与SysML基础
第9章概念建模目的与背景50
9.1系统、模型和系统工程50
9.1.1科学与工程的异同点50
9.1.2概念建模和基于模型的系统工程51
9.2一种基础的系统工程OPM本体51
9.2.1何为对象存在和过程发生及一些启发性的Q＆A52
9.2.2对象-过程定理53
9.2.3对象-过程推论53
9.2.4对象-过程断言：OPM基础53
9.2.5为什么不止用一种事物？图形是否由节点和连接构成54
9.2.6OPM事物重要度原理54
9.3对象、状态、变换和过程的定义55
9.4系统及相关概念55
9.4.1默认的系统定义57
9.4.2参与者利益相关方、受益者、客户、用户和供货商58
9.4.3系统资源：自然资源或人工资源58
9.4.4功能、结构和行为59
9.4.5结构行为同步建模需求59
9.4.6系统架构60
9.4.7系统环境及事物联系60
9.4.8功能与行为60
9.5语言和建模61
9.5.1模型和建模61
9.5.2形式化模型与非形式化模型61
9.5.3复杂度管理62
小结62
习题63
第10章事物对象与过程64
10.1面向对象与对象过程法64
10.2存在、事物和变换64
10.2.1对象细化65
10.2.2对象和人类记忆65
10.3对象标识66
10.3.1信息对象的标识66
10.3.2过程作为一个变换的隐喻66
10.3.3过程定义细化66
10.3.4变换对象的概念67
10.3.5因与果67
10.4语法和语义对比68
10.4.1对象和过程是否为名词和动词的语义类似物68
10.4.2语法语义对比分析句子68
10.4.3前置对象集69
10.4.3后置对象集70
10.4.4相关对象集71
10.5OPM过程链接独特性原理71
10.6过程的判定74
10.6.1变换对象标准74
10.6.2时变特性标准74
10.6.3动词关联标准75
10.6.4OPM模型的过程测试系统75
10.7OPM元素命名75
10.7.1首字母大写、加粗、短语和命名76
10.7.2OPM命名独特性原理76
10.7.3过程命名77
10.8事物的定义77
10.9OPM事物的性质78
10.10事物的临界情况79
10.10.1保持状态的过程80
10.10.2如何利用结构链接对状态保持过程建模80
10.10.3瞬态对象及其替代激活链接81
10.11运算符、运算对象和变换81
小结82
习题83
第11章对象过程语言文本描述84
11.1OPL文本描述84
11.2OPL的两个目的84
11.2.1面向人类的OPL84
11.2.2面向机器的OPL85
11.3OPM图、文等价原理85
11.4OPM模型结构的元模型85
11.5OPL的保留短语和非保留短语87
11.6OPM双模式描述的动机88
11.6.1双通道假设88
11.6.2双模式描述的好处89
11.6.3吸引客户社会方面89
11.6.4消除需求、设计之间的鸿沟90
11.7世界语人类可读的自动生成的文本90
小结90
习题91
第12章SysML基础和视图92
12.1UML统一建模语言92
12.2SysML的支柱93
12.3需求视图94
12.4模块和结构94
12.5活动图95
12.5.1活动中动作的展开95
12.5.2接收、发送和时间事件行动节点97
12.6序列图97
12.7需求图99
12.8参数图和约束属性块101
12.9SysML与OPM比较103
12.9.1过程作为一等公民104
12.9.2物理事物和信息事物104
12.9.3模型视图多样性与模型视图统一性104
12.9.4图形描述与图文结合描述104
12.9.5活动图与对象过程图105
12.9.6活动图中的控制流与对象过程图106
12.9.7需求图与OPM的需求描述106
12.10SysML与OPM的综合运用107
小结108
习题108
第13章系统动态特性109
13.1变换和影响109
13.2存在与变换109
13.2.1创建与消耗：对象状态变换的极端情况109
13.2.2状态变化还是特性变化111
13.2.3生物的变换111
13.2.4人工对象的变换112
13.3过程链接113
13.3.1变换与相应的过程链接113
13.3.2变换对象113
13.4变换链接114
13.4.1消耗和结果生成的时间115
13.4.2影响链接的演变115
13.5支持链接116
13.5.1主体人类支持对象116
13.5.2手段非人类支持对象117
13.5.3支持链接：主体和手段链接117
13.5.4支持对象与影响对象118
13.6前置和后置对象集119
13.7特定状态的过程链接120
13.8特定状态的支持链接120
13.9特定状态的变换链接122
13.10特定状态的影响链接123
小结126
习题128
第14章系统结构特性130
14.1结构关系130
14.1.1关注二元关系130
14.1.2正向和反向结构关系131
14.1.3结构链接与结构关系132
14.1.4结构标签和带标签的结构链接132
14.1.5带标签的双向结构链接133
14.2结构关系的对称性和传递性134
14.2.1结构关系的对称性134
14.2.2结构关系的传递性135
14.2.3空标签、空结构链接及其默认OPL短语136
14.2.4特定型号的空标签137
14.3结构关系作为状态保持过程137
小结138
习题139
第15章参与约束和分支140
15.1结构和过程参与约束140
15.2结构参与约束140
15.2.1参数化结构参与约束141
15.2.2范围参与约束141
15.3速记符和保留字142
15.4基数143
15.4.1四种常见的基数类143
15.4.216种基数类144
15.5过程参与约束144
15.5.1参数化过程参与约束145
15.5.2支持对象和变换参与约束145
15.6结构关系的分配律146
15.7分支、柄和齿147
15.8齿事物集149
15.8.1分支度149
15.8.2分支完备性150
15.8.3分支有序性151
15.8.4齿事物集排序规则152
小结152
习题153
第16章基本结构关系154
16.1关系符号和参与者154
16.2关系命名和OPL语句155
16.3结构层次、传递性和用户自定义符号155
小结156
习题156
第三部分结构和行为
第17章组成关系157
17.1基本概念157
17.1.1完形理论158
17.1.2整体论和涌现158
17.1.3分解的深度158
17.1.4用consists of（由组成）而不是has a（有）158
17.2组成关系作为分支159
17.3语义Web实例160
17.4组成关系命名161
17.5UML和SysML中强组成关系与弱组成关系162
17.6表示部分的顺序163
17.7组成关系和带标签的结构关系164
17.8非完备的组成关系165
17.9参数化的部分约束微语言167
小结169
习题169
第18章表征关系171
18.1事物和特征171
18.2属性和操作：两类特征172
18.3UMLSysML和OPM中特征的对比173
18.4OPM事物和特征命名的唯一性174
18.5四类表征关系175
18.5.1对象-属性组合175
18.5.2对象-操作组合176
18.5.3过程-属性组合176
18.5.4过程-操作组合177
18.6基本的结构层次178
18.7属性命名问题179
18.8特征和链接的属性180
18.8.1显式度180
18.8.2模式180
18.8.3模糊度定量属性的属性181
18.8.4涌现性181
18.8.5链接同质性属性181
小结182
习题182
第19章状态与取值183
19.1状态定义183
19.1.1状态示例183
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体系工程与装备论证系列丛书
总 序
1990年，我国著名科学家和系统工程创始人钱学森先生发表了《一个科学新领域开放的复杂巨系统及其方法论》一文。他认为，复杂系统组分数量众多，使得系统的整体行为相对于简单系统来说可能涌现出显著不同的性质。如果系统的组分种类繁多，并具有层次结构，它们之间的关联方式又很复杂，就构成了复杂巨系统；如果复杂巨系统再与环境进行物质、能量、信息的交换，接受环境的输入、干扰并向环境提供输出，而且还具有主动适应和演化的能力，就要把它作为开放复杂巨系统对待了。在研究解决开放复杂巨系统问题时，钱学森先生提出了从定性到定量的综合集成方法，这是系统工程思想的重大发展，也可以看作对体系问题的先期探讨。
从系统研究到体系研究涉及很多问题，其中有三个问题应该首先予以回答：一是体系和系统的区别，二是平台化发展和体系化发展的区别，三是系统工程与体系工程的区别。下面，我引用国内两位学者的研究成果讨论前两个问题的看法，然后再谈谈我自己对第三个问题的看法。
（1）关于系统和体系的区别。有学者认为，体系是由系统组成的，系统是由组元组成的。不是任何系统都是体系，但是只要由两个组元构成且相互之间具有联系就是系统。系统的内涵包括组元、结构、运行、功能、环境，体系的内涵包括目标、能力、标准、服务、数据、信息等。系统最核心的要素是结构，体系最核心的要素是能力。系统的分析从功能开始，体系的分析从目标开始。系统分析的表现形式是多要素分析，体系分析的表现形式是不同角度的视图。对系统发展影响最大的是环境，对体系形成影响最大的是目标要求。系统强调组元的紧密联系，体系强调要素的松散联系。
（2）关于平台化发展和体系化发展的区别。有学者认为，由于先进信息化技术的应用，现代作战模式和战场环境已经发生了根本性的转变。受此影响，以美国为首的西方国家在新一代装备发展思路上也发生了根本性转变，逐渐实现了装备发展由平台化向体系化的过渡。武器装备体系化的重要性为众人所知始于35年前的一场战役。1982年6月的黎巴嫩战争中，以色列和叙利亚在贝卡谷地展开了激烈空战，这次战役的悬殊战果对现代空战战法研究和空战武器装备发展有着多方面的借鉴意义，因为通过任何基于武器平台分析的指标进行衡量，都无法解释如此悬殊的战果。以色列空军各参战装备之间分工明确，形成了协调有效的进攻体系，是取胜的关键。自此以后，空战武器装备对抗由平台对平台向体系对体系进行转变，为世界所周知。同时一种全新的武器装备发展思路武器装备体系化发展思路逐渐浮出水面。这里需要强调的是，武器装备体系概念并非始于贝卡谷地空战，当各种武器共同出现在同一场战争中，执行不同的作战任务，原始的武器装备体系就已形成，但是这种武器装备体系的形成是被动的；而武器装备体系化发展思路应该是一种以武器装备体系为研究对象和发展目标的武器装备发展建设思路，是一种现代装备体系建设的主动化发展思路。因此，武器装备体系化发展思路是相对于一直以来武器装备发展主要以装备平台更新为主的发展模式而言的。以空战装备为例，人们一般常说的三代战斗机、四代战斗机都是基于平台化思路的发展和研究模式，是就单一装备的技术水平和作战性能进行评价的。可以说，传统的武器装备平台化发展思路是针对某类型武器平台，通过开发、应用各项新技术，研究制造新型同类产品以期各项性能指标超越过去同类产品的发展模式。而武器装备体系化发展的思路则是通过对未来战场环境和作战任务的分析，并对现有武器装备和相关领域新技术进行梳理，开创性地设计构建在未来一定时间内最易形成战场优势的作战装备体系，并通过对比现有武器装备的优势和缺陷确定要研发的武器装备和技术。也就是说，其研究的目标不再是基于单一装备更新，而是基于作战任务判断和战法研究的装备体系构建与更新，是将武器装备发展与战法研究充分融合的全新的装备发展思路，这也是美军近三十多年装备发展的主要思路。
（3）关于系统工程和体系工程的区别。我认为，系统工程和体系工程之间存在着一种类似一分为二、合二为一的关系，具体体现为分析与综合的关系。数学分析中的微分法（分析）和积分法（综合），二者对立统一的关系是牛顿-莱布尼兹公式。它们构成数学分析中的主脉，解决了变量中的许多问题。系统工程中的需求工程（相当于数学分析中的微分法）和体系工程（相当于数学分析中的积分法），二者对立统一的关系就是钱学森的从定性到定量综合集成研讨方法（相当于数学分析中的牛顿-莱布尼兹公式）。它们构成系统工程中的主脉，解决和正在解决着大量巨型复杂开放系统的问题。我们称之为系统工程Calculus（微积分）。
总之，武器装备体系是一类具有典型体系特征的复杂系统，体系研究已经超出传统系统工程理论和方法的范畴，需要研究和发展体系工程，用以指导体系条件下的武器装备论证。
在系统工程理论方法中，系统被看作具有集中控制、全局可见、有层级结构的整体，而体系是一种松耦合的复杂大系统，已经脱离了原来以紧密的层级结构为特征的单一系统框架，表现为一种显著的网状结构。近年来含有大量自主系统的无人作战体系的出现，使得体系架构的分布、开放特征更加明显，正在形成以即联配系、敏捷指控、协同编成为特点的体系架构。以复杂适应网络为理论特征的体系，可以比单纯递阶控制的层级化复杂大系统具有更丰富的功能配系、更复杂的相互关系、更广阔的地理分布和更开放的边界。以往的系统工程方法强调必须明确系统目标和系统边界，但体系论证不再限于刚性的系统目标和边界，而是强调装备体系的能力演化，以及对未来作战样式的适应性。因此，体系条件下装备论证关注的焦点，在于作战体系架构对体系作战对抗过程和效能的影响，在于武器装备系统对整个作战体系的影响和贡献率。
回顾40年前，钱学森先生在国内大力倡导和积极践行复杂系统研究，并在国防科学技术大学亲自指导和创建了系统工程与数学系，开办了飞行器系统工程和信息系统工程两个本科专业。面对当前我军武器装备体系发展和建设中的重大军事需求，由国防科学技术大学王维平教授担任主编，集结国内在武器装备体系分析、设计、试验和评估等方面具有理论创新和实践经验的部分专家学者，编写出版了体系工程与装备论证系列丛书。该丛书以复杂系统理论和体系思想为指导，紧密结合武器装备论证和体系工程的实践活动，积极探索研究适合国情、军情的武器装备论证和体系工程方法，为武器装备体系论证、设计和评估提供理论方法和技术支撑，具有重要的理论价值和实践意义。我相信，该丛书的出版将为推动我军体系工程研究、提高我军体系条件下的武器装备论证水平做出重要贡献。
2017年5月
湖南长沙
译 者 序
大约十年前，MBSE方法刚刚兴起时，王维平教授就注意到了一种方法OPM对象过程法，并将其介绍到我们团队。当时，我就感觉这是一个好方法，但是苦于当时没有找到建模工具，也就没有深入研究和实际应用。
2011年，我去美国密苏里科技大学Cihan Dagli教授那里访学，发现他们的团队正在运用OPM方法进行智能系统架构设计研究，其研究成果获得了国际系统工程委员会（INCOSE）的高度好评。这时，我才开始对其投入精力，开展深入研究。目前，我们团队已经在这个领域，发表了一篇博士论文和三篇硕士论文，相关工作已经在军队组织架构设计、联合作战模拟系统概念建模等领域进行了具体实践，得到了军方高层的认可。
2016年1月，当我作为IEEE MBSE委员会委员接受MBSE委员会主席Dov Dori（多里?多夫）教授邀请，参加美国举行的ASSESS（Analysis, Simulation and System Engineering Software Strategy Congress）创始大会时，第一次与Dov Dori教授见面。我对Dori笑称我是OPM理论在中国的布道者，我还告诉他OPM理论中的对象、过程二分理念，与东方文化里的阴阳二分既对立统一的概念，有很强的相似性，更容易为东方人所接收。我向他建议说，目前美国国防部体系结构框架DODAF中提到的系统建模方法，主要介绍了结构化方法和面向对象法，OPM应该成为第三代方法，我们已经在这一方面开展了一些初步研究。Dori教授非常赞同我的观点，在大会上恰好有美国国防部的官员参加，该官员在做大会报告时，Dori教授也站起来发言，表达了这样的思路。同时，他提到正准备出版一本书Model Based Systems Engineering, with OPM and SysML，问我有没有兴趣翻译，我表示对这本感兴趣，这就是这本译著的缘起。
本书翻译分工如下：杨峰负责统一基本术语的翻译方式，王文广负责组织第一部分翻译（其中，周文璐翻译第1、2、3章，李紫漠翻译第4、5、6章，王文广翻译第7、8章），王涛负责组织第二部分翻译（其中，王涛翻译第9、10、11、16章，方斌强翻译第12、14章，汤旭栋参与第13章翻译，何华翻译第15章），李志飞负责组织第三部分翻译（其中，李志飞翻译第17、18章，黄其旺翻译第19、20章，石泽森翻译第21、22章，郑展翻译第23、24章），最后由杨峰教授统稿。此外，董倩和纪梦琪为第二部分和第三部分中的图例部分外文进行了翻译，在此一并表示感谢。
译 者
2017年8月1日
原 著 序 言
在复杂世界中对简单性的追求已经萦绕着各类思想家近千年了。如何将人类对外在世界的观察结果和为了改进人类生活而希望进行的设计结果进行概念化表达，成为推进人类文明进步的一个重要驱动力。20世纪中叶计算机的出现，进一步推动了人类设法对现实事物进行概念化描述。一开始大家普遍接受的思路是面向过程的编程，这时人们将程序、例程和函数置于编程的核心。后来，人们提出将对象本质上更加静态作为软件程序系统的核心，编程语言向面向对象范式的转移，这些发生在20世纪80年代和90年代。在此之后，人们又认识到在进行编程之
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