工程師使用基于模型的系統工程 (MBSE) 來管理系統復雜性、改善溝通并生成優化系統。成功的 MBSE 需要將利益相關方的需求融入到系統設計需求和架構模型中，以創建直觀的系統描述。

通過將 MATLAB、Simulink、System Composer 和 Requirements Toolbox 結合使用，可以打造一種統一的環境，用于創建可無縫連接到詳細實現模型的描述性架構模型。這種互聯環境可確保架構領域和設計領域的項目保持同步。系統工程師可以建立一條將系統需求、架構模型、實現模型和嵌入式軟件緊密相連的數字線索。

使用 MATLAB、Simulink、System Composer 和 Requirements Toolbox，您可以：

創建架構模型，以通過結構體、行為和視圖來定義系統

捕獲和管理系統需求，實現影響和覆蓋率分析

執行權衡研究以優化系統架構，并使用自定義模型視圖分析架構

創建軟件架構、面向服務的架構和 AUTOSAR 架構

使用基于模型的設計、FMU 和代碼，將架構模型連接到在 Simulink、Stateflow 和 Simscape 中實現的詳細組件設計

使用基于仿真的測試確認需求和驗證系統架構

如何使用 MATLAB、Simulink、System Composer 和 Requirements Toolbox 實現 MBSE？

開發架構模型

使用組件、端口和連接器建模方法在 System Composer 中直觀地構建分層架構系統框架。創建接口以保證組件之間交換的信息具有兼容的屬性，如數據類型、維度和單位。

根據您的需求選擇合適的細節層次，并在此過程中隨時添加細節。首先從由多個子系統組成的復雜系統的整體框架入手，然后使用行為圖重點設計詳細的系統活動，或選擇兩者之間的任何細節層次。

從第三方工具導入 SysML、AUTOSAR (ARXML)、Capella 和其他架構設計，以便與 MATLAB 和 Simulink 無縫集成。根據需要導出設計以傳達變更。通過 MATLAB API 導入外部存儲庫和文件，以重用現有設計工件和接口控制文檔 (ICD)。此外，從現有 Simulink 系統模型中提取架構模型。

將系統需求鏈接到架構模型，以實現需求可追溯性，并執行需求覆蓋率分析或影響分析。

管理系統需求

在開發架構模型時，使用 Requirements Toolbox 直接捕獲、查看和管理系統需求。將系統需求鏈接到不同架構元素，以建立需求可追溯性的數字線索，并執行需求覆蓋率分析。對于鏈接的需求，會保留一份修訂歷史記錄，使您能夠執行影響分析，并向下游團隊傳達變更。

使用其他 MATLAB 和 Simulink 產品進行分析和測試。Simulink Fault Analyzer 支持使用仿真進行系統性故障影響和安全分析。Simulink Coverage 可執行模型和代碼覆蓋率分析，以衡量模型和生成代碼中的測試完整性。

將利益相關方需求細化為系統需求再轉化為詳細需求的過程。

借助視圖進行權衡研究和架構分析

使用構造型來擴展您的架構模型，其中包含特定領域的設計數據，如大小、重量、功率或成本。將相關的構造型分組到配置文件中，可供您將其應用于整個架構或者在其他架構中重用。為了管理架構的復雜性，您可以創建自定義視圖來隔離各個利益相關方感興趣的組件，編輯架構的子部分，或方便地執行特定分析活動。System Composer 支持創建和執行行為圖，以幫助分析您的構型的系統信息和操作流。

使用 MATLAB，直接對您的架構執行分析和權衡研究，例如：

多學科設計分析和優化 (MDAO)

自下而上匯總或自上而下分配（大小、重量、功率、成本等）

網絡或流分析（端到端延遲、最短路徑、物料流等）

使用 MATLAB（或 Python）腳本進行自定義分析

權衡研究（確定最容易接受的解決方案）

創建自定義視圖來管理架構的復雜性，并與各利益相關方進行溝通。

構建軟件架構

使用 System Composer 根據組件-端口-連接器范式，創建軟件架構和面向服務的架構 (SOA)，其中包含軟件組件和接口端口（包括客戶端/服務器端口）。

使用類圖查看器查看和編輯您的軟件組合

在 Simulink 和 Stateflow 中將軟件架構與組件設計鏈接起來

在運行仿真之前，可視化并編輯軟件架構模型中各函數的仿真執行順序

根據需求以迭代方式細化您的設計

自動生成代碼，以將您的設計部署到嵌入式硬件、高性能計算平臺和云

構建由使用客戶端/服務器端口交換信息的組件組成的軟件架構。

連接到基于模型的設計

通過基于模型的設計，與 Simulink 和 Stateflow 中的詳細設計模型進行無縫集成。使用 Simscape 對多域物理系統進行建模和仿真。導入 FMU 和 C/C++ 代碼以簡化您的開發過程。

遵循自上而下的工作流，以從架構組件自動生成 Simulink 和 Simscape 模型，或從 Simulink 組件模型創建架構組件。將架構模型與 Simulink 行為模型相關聯，以使您的架構模型和實現模型保持同步并仿真系統行為。

將架構模型與 Simulink 模型相連，以仿真系統行為，同時確保您的架構模型和實現模型保持同步

系統驗證和確認

通過仿真，您可以探索架構、建立組件原型并創建組件設定，同時在 MBSE 過程的早期階段了解并細化系統行為。為了將仿真的應用范圍拓展至大型復雜系統，您可以使用測試套件自動進行驗證，以在整個 MBSE 過程中確認需求并反復驗證系統行為。

指定系統級測試，以確保下游實現團隊所用需求的一致性和正確性。將具有時序相關的復雜信號邏輯的需求轉化成具有既定明確語義的評估，以調試設計和識別不一致性。

通過 Simulink Fault Analyzer，可以利用仿真進行系統化故障影響和安全分析，例如故障模式和影響分析 (FMEA)。在模型驗證和確認后，可借助 Simulink Check、IEC Certification Kit 和 DO Qualification Kit 等工具以及 MathWorks Consulting，簡化您的 DO-178、ARP-4754、ISO-26262 等認證工作流。

設計并自動從模型和仿真中生成報告，從而與利益相關方和監管機構進行有效的溝通，并為其他 MBSE 任務節省時間。

執行系統驗證以調試設計并識別不一致的需求。