1.       OOSEM方法論的基本概念與特征

面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)工程方法（Object-Oriented Systems Engineering Method，OOSEM）是一種基于模型的系統(tǒng)工程（Model Based Systems Engineering，MBSE）方法，它集成了自上而下和基于模型的方法。該方法使用OMG SysML來支持系統(tǒng)的規(guī)范，分析，設(shè)計和驗證。OOSEM利用面向?qū)ο蟮母拍钜约皞鹘y(tǒng)的自上而下的系統(tǒng)工程方法和其他建模技術(shù)，來幫助構(gòu)建更靈活和可擴展的系統(tǒng)，以適應(yīng)不斷發(fā)展的技術(shù)和不斷變化的需求。OOSEM還旨在簡化與面向?qū)ο筌浖_發(fā)、硬件開發(fā)和測試的集成。

OOSEM提出于1998年，并在洛克希德·馬丁公司（Lockheed Martin Corporation）和系統(tǒng)與軟件聯(lián)盟（Systems and Software Consortium，SSCI）的共同努力下得到進一步發(fā)展。在早期開展了一些試點項目來評估該方法的可行性。從2002年開始，INCOSE OOSEM工作組對方法進行了進一步的完善。OOSEM最開始使用的是UML，通過非標(biāo)定制的方式來標(biāo)識建模工件。從2006年開始，OOSEM采用了SysML語言，其工具支持也得到了大幅提升。

OOSEM的目標(biāo)如下：

如上所述，OOSEM是一種混合方法，它利用了面向?qū)ο蠹夹g(shù)和系統(tǒng)工程基礎(chǔ)。此外，它還引入了一些特有的技術(shù)，如圖1所示。

圖1 OOSEM基礎(chǔ)

OOSEM支持如圖2所示的SE過程。

圖2 OOSEM在系統(tǒng)開發(fā)過程中的活動

OOSEM的核心原則包含一些對系統(tǒng)工程必不可少的公認(rèn)實踐，其中包括：

2.       OOSEM工作過程

如圖3所示，OOSEM包括以下開發(fā)活動：

圖3 OOSEM活動和建模產(chǎn)品

這些活動可以在系統(tǒng)的每個層級上遞歸和迭代地應(yīng)用，這與典型的“V”型系統(tǒng)工程過程一致。必須應(yīng)用系統(tǒng)工程的基本原則，例如嚴(yán)格的管理流程（即風(fēng)險管理、配置管理、計劃、度量等）以及多學(xué)科團隊，以支持每項活動更加有效。

OOSEM采用基于模型的方法和建模語言SysML來表示開發(fā)活動所產(chǎn)生的各種產(chǎn)品。它使系統(tǒng)工程師可以精確地捕獲，分析和定義系統(tǒng)及其組件，并確保各種系統(tǒng)視圖之間的一致性。建模產(chǎn)品還可以在其他應(yīng)用程序中進行完善和重用，以支持產(chǎn)品線和演進式開發(fā)方法。

OOSEM的開發(fā)過程詳細描述如下：

1）分析涉眾需求

此活動捕獲“當(dāng)前”系統(tǒng)和企業(yè)的局限性和潛在的改進領(lǐng)域?，F(xiàn)狀分析的結(jié)果用于開發(fā)未來的企業(yè)以及相關(guān)的任務(wù)需求。

企業(yè)模型描述了企業(yè)，其組成系統(tǒng)（包括要開發(fā)或修改的系統(tǒng)）以及企業(yè)的參與者（企業(yè)外部實體）。

使用因果分析技術(shù)分析企業(yè)的現(xiàn)狀，以確定其局限性，并將其作為推導(dǎo)任務(wù)需求和未來企業(yè)模型的基礎(chǔ)。

任務(wù)需求是根據(jù)任務(wù)/企業(yè)目標(biāo)、有效性度量和頂層用例來確定的。用例和場景捕獲了企業(yè)功能。

2）定義系統(tǒng)需求

此活動旨在明確支撐任務(wù)需求的系統(tǒng)需求。

系統(tǒng)被建模為一個黑盒，并與企業(yè)模型中定義的外部系統(tǒng)和用戶進行交互。系統(tǒng)級用例和場景反映了有關(guān)如何使用系統(tǒng)來支撐企業(yè)的操作概念。

使用帶有泳道的活動圖對場景進行建模，泳道代表黑盒系統(tǒng)、用戶和外部系統(tǒng)。每個用例的場景都用于推導(dǎo)黑盒系統(tǒng)的功能、接口、數(shù)據(jù)和性能需求。

在此活動階段會更新需求管理數(shù)據(jù)庫，以將每個系統(tǒng)需求追溯到企業(yè)/任務(wù)級用例和任務(wù)需求。

根據(jù)需求變更的可能性（這存在于在風(fēng)險中）來評估需求變化，然后對需求變化進行分析，以確定如何設(shè)計系統(tǒng)以適應(yīng)潛在的變化。

典型的例子就是系統(tǒng)界面很可能發(fā)生變化或性能要求會提升。

3）定義邏輯架構(gòu)

此活動包括將系統(tǒng)分解并劃分為相互交互的邏輯組件，以滿足系統(tǒng)需求。

邏輯組件捕獲系統(tǒng)功能。比如由Web瀏覽器實現(xiàn)用戶界面，或由特定傳感器實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)視器。邏輯架構(gòu)/設(shè)計減輕了需求變更對系統(tǒng)設(shè)計的影響，并有助于管理技術(shù)變更。

OOSEM提供了將系統(tǒng)分解為邏輯組件的準(zhǔn)則。邏輯場景保留了系統(tǒng)黑盒與其環(huán)境的交互。

此外，邏輯組件的功能和數(shù)據(jù)會根據(jù)劃分準(zhǔn)則（如內(nèi)聚性，耦合性，變更設(shè)計，可靠性，性能和其他考慮因素）進行重新劃分。

4）合成候選的分配架構(gòu)

分配架構(gòu)描述了系統(tǒng)物理組件之間的關(guān)系，包括硬件，軟件，數(shù)據(jù)和程序。

系統(tǒng)節(jié)點定義資源的分配。首先將每個邏輯組件映射到系統(tǒng)節(jié)點，以解決功能如何分配的問題。劃分準(zhǔn)則也適用于解決分配問題，例如性能、可靠性和安全性。

然后將邏輯組件分配給硬件、軟件、數(shù)據(jù)和操作程序組件。

軟件、硬件和數(shù)據(jù)架構(gòu)是基于組件的關(guān)系派生的。

每個組件的需求都可以追溯到系統(tǒng)需求，并在需求管理數(shù)據(jù)庫中進行維護。

5）優(yōu)化和評估備選方案

此活動在所有其他OOSEM活動中均會執(zhí)行，用來優(yōu)化候選架構(gòu)并進行權(quán)衡分析以選擇理想的架構(gòu)。

參數(shù)模型可用于對性能、可靠性、可用性、生命周期成本和其他的專業(yè)工程問題進行建模，且用于分析和優(yōu)化候選架構(gòu)，使其達到進行備選方案比較所需的水平。

權(quán)衡分析的準(zhǔn)則和加權(quán)因子可追溯到系統(tǒng)需求和有效性度量。該活動還包括對技術(shù)性能指標(biāo)的監(jiān)控和潛在風(fēng)險的識別。

6）確認(rèn)和驗證系統(tǒng)

此活動旨在驗證系統(tǒng)設(shè)計是否滿足其需求，同時確認(rèn)需求對涉眾需求的滿足情況。

它包括制定驗證計劃、程序和方法（例如檢查、演示、分析和測試）。

系統(tǒng)級用例、場景和相關(guān)需求是測試用例和相關(guān)驗證程序開發(fā)的主要輸入。

驗證系統(tǒng)也可以采用上述同樣的活動和產(chǎn)品進行建模。

在此活動期間會更新需求管理數(shù)據(jù)庫，以建立系統(tǒng)需求和設(shè)計信息到系統(tǒng)驗證方法、測試用例和結(jié)果的追溯。