CN114996898B - 基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法及系统 - Google Patents

基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于核工程设计领域，提供了基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法及系统，首先，对手动/自动判别问题进行分类分层处理，规范问题，利用活动图表征分配判别问题，自动生成可复用的活动图；通过运行活动图，开始启发式分配逻辑决策过程；最后，记录决策过程中的活动环节，形成核工程设计中组件功能分配设计依据。为核工程设计中结构组件应实现的系统功能进行手动/自动实现方式判别时提供自动化辅助工具，有利于降低功能的手动/自动功能分配的错误率，提高分配效率。

Description

基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法及系统
技术领域
本发明属于核工程设计领域，尤其涉及基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
核工程的控制功能复杂，为保障核电系统正常稳定运行，需要操纵人员与各类自动控制系统密切配合，相互协作，共同完成系统控制任务。由此衍生出相关功能的实现方式分配问题，即设计为人工手动控制，或系统自动控制。在传统设计过程中，设计人员基于文档方式，对功能分配的判别问题逐一人工分析，缺乏辅助工具支撑，不能满足快速迭代的设计需要。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法及系统，其旨在为核工程设计中结构组件应实现的系统功能进行手动/自动实现方式判别时提供自动化辅助工具，有利于降低功能的手动/自动功能分配的错误率，提高分配效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法，包括如下步骤：
获取功能分配的判别问题，对判别问题进行分类，形成层次化问题体系；
基于层次化问题体系和建模规则，利用SysML活动图表征分配判别问题，自动生成活动图；
基于活动图,为组件结构创建对应功能的判别逻辑,执行启发式分配逻辑决策过程；
记录决策过程中的活动环节，形成核工程设计中组件功能分配设计依据以实现功能分配。
本发明的第二个方面提供基于SysML活动图的核工程设计功能分配系统，包括：
问题规范化模块，被配置为：获取功能分配的判别问题，对判别问题进行分类，形成层次化问题体系；
活动图生成模块，被配置为：基于层次化问题体系和建模规则，利用SysML活动图表征分配判别问题，自动生成可复用的活动图；
分配逻辑决策模块，被配置为：基于活动图,为组件结构创建对应功能的判别逻辑,执行启发式分配逻辑决策过程；
功能分配依据生成模块，被配置为：记录决策过程中的活动环节，形成核工程设计中组件功能分配设计依据以实现功能分配。
本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法中的步骤。
本发明的第四个方面提供一种计算机设备。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明针对核工程设计中，组件待分配的系统功能，首先，对手动/自动判别问题进行分类分层处理，规范问题，利用活动图表征分配判别问题，自动生成可复用的活动图；通过运行活动图，开始启发式分配逻辑决策过程；最后，记录决策过程中的活动环节，形成核工程设计中组件功能分配设计依据。为核工程设计中结构组件应实现的系统功能进行手动/自动实现方式判别时提供自动化辅助工具，有利于降低功能的手动/自动功能分配的错误率，提高分配效率。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例一的基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法流程示意图；
图2(a)-图2(c)是本发明实施例一活动图创建图；
图3(a)-图3(d)是本发明实施例一中第一个问题活动和对应的活动图内容；
图4(a)-图4(d)是本发明实施例一中第二个问题活动和对应的活动图内容；
图5(a)-图5(e)是本发明实施例一针对阀门的开阀控制功能进行判别和实例化图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
如图1所示，本实施例提供基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法，包括如下步骤：
S101:获取核工程设计中组件结构功能分配的判别问题，对判别问题进行分类，形成层次化问题体系；
S102:基于层次化问题体系和建模规则，利用SysML活动图表征分配判别问题，自动生成可复用的活动图；
S103:基于活动图,为组件结构创建对应功能的判别逻辑,执行启发式分配逻辑决策过程；
S104:记录决策过程中的活动环节，形成核工程设计中组件功能分配设计依据以实现功能分配。
作为一种或多种实施例，S101中，所述对判别问题进行分类，形成层次化问题体系包括：
自定义问题类别，将问题类别按序编号，类别下继续定义子类别，将子问题进行层级编号；
根据定义的类别将问题和子问题进行归类，将问题和子问题按需编号归类后形成层次化问题体系。
所述判别问题为相关功能的实现方式(包括人工手动控制或系统自动控制)的分配问题。
作为一种或多种实施例，S102中，基于层次化问题体系和建模规则，利用SysML活动图表征分配判别问题，自动生成可复用的活动图，其算法步骤包括：
S201:创建顶层Activity活动A；调用创建SysML语言Activity元素的平台API接口，生成一个空的活动Activity，将该Activity设为顶层活动A，继续调用创建SysML语言活动图Activity Diagram的API接口，为活动A创建相应的活动图，活动图名称与活动A的名称相同；
S202:对每个问题类别Pi，根据规则，同样基于平台API接口调用的方式，为Pi自动创建顶层Activity活动Ai，并以广度优先方式遍历，递归调用API接口，创建其下属子问题类别/问题对应的Activity活动Ai.j，并继续调用API接口为该活动生成活动图ActivityDiagram，在Ai的活动图中利用API创建SysML的<<call behavior action>>动作，并设置该动作的“Behavior”属性值为Ai.j，表示调用活动Ai.j。
若Ai.j对应问题，则在Ai.j的活动图中，调用API创建<<Initial>>节点、<<Merge>>节点、<<Final>>节点；调用创建<<Decision>>动作节点的API接口，生成<<Decision>>动作节点；调用API创建两个<<Action>>动作节点；调用创建<<Control Flow>>控制流关联的API接口，生成两个控制流，并将两个控制流的源节点属性“Source”设置为已创建的<<Decision>>动作节点，两个控制流的目标节点属性“Target”分别设置为已创建的两个<<Action>>动作节点，代表动作节点的判别分支逻辑，任选一条控制流，将其“Guard”属性设置为Ai.j对应的问题内容，另一条控制流的“Guard”属性设置为“else”。将两个控制流的目标节点设置为<<Merge>>节点；调用API接口，创建控制流，该控制流的源节点为Initial节点，目标节点为<<Decision>>动作节点；调用API接口，创建控制流，该控制流的源节点属性“Source”设置为<<Merge>>节点，其目标节点属性“Target”设置为<<Final>>结束节点，按照上述方式，直至Pi下所有问题类别/问题遍历完毕。
S203:按照问题类别编号次序，在S201步骤所创建的顶层活动A的活动图中，调用API，为步骤S202中所创建的每个Ai均创建一个SysML的<<call behavior action>>动作节点，并设置该动作的“Behavior”属性值为Ai，实现按序调用步骤S202中创建的Ai。
作为一种或多种实施例，S103中，所述为组件结构创建对应功能的判别逻辑,执行启发式分配逻辑决策过程,包括：
针对组件Ci，利用SysML的<<Block>>元素表示组件，记为Bi，对每个需进行手动/自动分配的功能，在Bi下创建Activity活动Fa，在Fa的活动图中，利用SysML的<<callbehavior action>>动作调用步骤2.1中创建的顶层活动A，同时创建<<Initial>>起始动作节点与<<Final>>终止节点动作，按照起始节点动作-调用动作-终止节点动作的次序，完成动作关联，该过程同样可基于前述活动图创建算法思想，利用平台API接口实现自动建模。
作为一种或多种实施例，S104中，对SysML的<<Block>>元素表示组件进行实例化，初始化其参数后形成实例，启动实例仿真，运行SysML的<<Block>>元素表示组件下创建的活动Fa；
根据该核工程设计中组件功能分配设计依据引导后续涉及人员完成特定功能的手动/自动分配任务，最后在该实例下可查看功能的分配结果。
本实施例以具体的案例说明：
从实现难度入手，分别判别自动实现和人工实现会遇到的若干问题。其中，自动实现难度判断从技术难度与成本控制两方面开展，技术难度问题有：“技术不成熟？”、“无成功案例吗？”，成本控制问题为“成本超出预算吗？”。
而在人工实现难度判别方面，需回答的问题是：“复杂度超出人力承受范围吗？”、“环境条件不允许吗？”。
首先对问题进行层次化规范，结果如下，问题类别与问题编号体现其层次：
1自动实现难度大吗？
1.1技术难度大吗？
1.1.1技术不成熟吗？
1.1.2无成功案例吗？
1.2成本控制难？
1.2.1成本超出预算吗？
2人工实现难度大吗？
2.1超出人力承受范围吗？
2.2环境条件不允许吗？
创建顶层活动，如图2(a)所示，分别为各问题类别创建活动，两顶层问题类别对应的活动创建后如图2(b)所示，其中，针对第一个问题类别创建的子问题类别活动如图2(c)所示。
图2(c)中，第一个问题类别对应的活动是“1自动实现难度大吗？，其活动内容如图3(a)所示，该图包含了调用图2(c)中活动“1.1技术难度大吗？”和“1.2成本控制难吗？”的<<call behavior action>>动作。
在活动“1.1技术难度大吗？”下，为其包含的两个问题创建活动，如图3(b)所示，具体到每个问题，对应的活动图如图3(c)、图3(d)所示。
针对第二个问题类别，对其包含的子问题创建活动如图4(a)所示，图4(a)中，活动“2人工实现难度大吗？”对应的活动图中含了两个调用图中活动“2.1超出人力承受范围吗？”和“2.2环境条件不允许吗？”活动的<<call behavior action>>动作，如图4(b)所示。
图4(a)中两个问题活动对应的活动图内容分别如图4(c)、图4(d)所示。
例如针对阀门的开发功能进行判别，定义组件Block如图5(a)所示，定义记录两个问题类别判别结果的布尔型属性，定义功能分配的Activity活动，如图5(b)所示。
对图5(a)所示的阀门组件Block进行实例化，其属性值初始化为false，然后运行活动图，开始启发式判别过程。
在活动图运行过程中，如图5(c)所示，活动图将自动弹出问题提示，设计师明确判别该问题，活动图将显示标识出设计师的决策逻辑，如图5(d)所示的实线路径。
最后的判别结果将记录在阀门组件Block的属性值中，如图5(e)所示。
实施例二
本实施例提供基于SysML活动图的核工程设计功能分配系统，包括：
问题规范化模块，被配置为：获取功能分配的判别问题，对判别问题进行分类，形成层次化问题体系；
活动图生成模块，被配置为：基于层次化问题体系和建模规则，利用SysML活动图表征分配判别问题，自动生成可复用的活动图；
分配逻辑决策模块，被配置为：基于活动图,为组件结构创建对应功能的判别逻辑,执行启发式分配逻辑决策过程；
功能分配依据生成模块，被配置为：记录决策过程中的活动环节，形成核工程设计中组件功能分配设计依据以实现功能分配。
实施例三
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法中的步骤。
实施例四
本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法中的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取功能分配的判别问题，对判别问题进行分类，形成层次化问题体系；
基于层次化问题体系和建模规则，利用SysML活动图表征分配判别问题，自动生成活动图；
基于活动图,为组件结构创建对应功能的判别逻辑,执行启发式分配逻辑决策过程；
记录决策过程中的活动环节，形成核工程设计中组件功能分配设计依据以实现功能分配。
2.如权利要求1所述的基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法，其特征在于，所述对判别问题进行分类，形成层次化问题体系包括：
自定义问题类别，将问题类别按序编号，每个类别下继续定义子类别，将子问题按照子类别进行层级编号；
根据定义的类别将问题和子问题进行归类，将问题和子问题按需编号归类后形成层次化问题体系。
3.如权利要求1所述的基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法，其特征在于，基于层次化问题体系和预定义建模规则，利用SysML活动图表征分配判别问题，自动生成活动图,包括
调用创建SysML语言Activity元素的平台API接口，生成一个空的活动Activity，将该Activity设为顶层活动；
对每个问题类别，按照预定义建模规则，同样基于平台API接口调用的方式，为每个问题类别创建顶层活动，并进行遍历，递归调用API接口，创建其下属子问题类别/问题对应的Activity活动；
按照问题类别编号次序，在顶层活动的活动图中，调用API接口，为所创建的每个问题类别对应的顶层活动创建作节点，按序调用每个问题类别对应的顶层活动。
4.如权利要求1所述的基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法，其特征在于，所述建模规则为：采用SysML的活动表征问题的类别和对应的问题，设置活动的名称为问题的类别或问题的内容，并以问题的类别或问题的编号作为活动的名称。
5.如权利要求3所述的基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法，其特征在于，所述为每个问题类别创建顶层活动，并进行遍历，包括：
按照广度优先方式遍历，递归创建其下属子问题类别/问题对应的活动Ai.j，在Ai的活动图中用SysML的动作调用Ai.j；
若Ai.j对应问题，则在Ai.j的活动图中，利用SysML的动作节点创建分支逻辑，判别条件为Ai.j对应的问题内容，并记录下判别选择结果。
6.如权利要求1所述的基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法，其特征在于，所述基于活动图,为组件结构创建对应功能的判别逻辑,执行启发式分配逻辑决策过程，包括：
利用SysML的元素表示组件，对每个需进行分配的功能，在组件下创建活动，在该活动的活动图中，利用SysML的动作调用顶层活动，同时创建起始动作节点与终止节点动作，按照起始节点动作-调用动作-终止节点动作的次序，完成动作关联。
7.如权利要求1所述的基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法，其特征在于，所述记录决策过程中的活动环节，形成核工程设计中组件功能分配设计依据包括：
对SysML的元素表示组件进行实例化，初始化其参数后形成实例，启动实例仿真，运行SysML的素表示组件下创建的活动；
根据该核工程设计中组件功能分配设计依据引导后续完成特定功能的分配任务，最后在该实例下可查看功能的分配结果。
8.基于SysML活动图的核工程设计功能分配系统，其特征在于，包括：
问题规范化模块，被配置为：获取功能分配的判别问题，对判别问题进行分类，形成层次化问题体系；
活动图生成模块，被配置为：基于层次化问题体系和建模规则，利用SysML活动图表征分配判别问题，自动生成可复用的活动图；
分配逻辑决策模块，被配置为：基于活动图,为组件结构创建对应功能的判别逻辑,执行启发式分配逻辑决策过程；
功能分配依据生成模块，被配置为：记录决策过程中的活动环节，形成核工程设计中组件功能分配设计依据以实现功能分配。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法中的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于SysML活动图的核工程设计功能分配方法中的步骤。
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