Модель систем vs SysML

Давайте посмотрим насколько хорошо или плохо Модель систем конкурирует с одним из существующих языков моделирования систем. Давайте проведем детальное сравнение модели систем и SysML, опираясь на доступные источники и системный анализ.

SysML - это язык моделирования систем, который принят за стандарт во некоторых направлениях. Модель систем - это пока лишь абстракция, которая позволяет полностью описать как статические, так и динамические системы онтологически чисто и без противоречий.

Минимум компонентов Модели систем позволяет описать любую сущность или абстракцию без пропусков или недосказанности. Минимальный набор компонент при этом не ограничивает описание моделей систем, а дает возможность каждое описание рекурсивно описать через Модель систем.

SysML предлагает 9 типов диаграмм для разных аспектов системы :

Вывод: SysML использует множество представлений одной системы, в то время как Модель систем описывает систему единообразно через четыре сущности.

Исследователи прямо указывают на недостатки SysML:

"КерML и SysML v2 вводят мощные, но концептуально плотные примитивы. Однако семантика типизации и подклассов может перекрываться таким образом, что концептуальные границы стираются" (Крис Кобрин, технический руководитель разработки UML и SysML v1).

Исследование Романова и Шпотьи выявило 13 недостатков SysML и связанного ПО, препятствующих его широкому применению :

KerML (ядро SysML v2) основан на предположении "открытого мира" — то, что не утверждается в модели, может быть истинно. Инженеры же ожидают "Closed World Assumption" — модель описывает только то, что есть, всё остальное отсутствует. Это создает фундаментальную онтологическую неопределенность.

Исследование SysML/KAOS выявило серьезные ограничения:

"Первая трудность, с которой мы столкнулись, связана с изменчивостью сущностей домена. В текущем определении языка доменного моделирования SysML/KAOS невозможно адекватно представить динамически изменяющиеся объекты, не прибегая к искусственным и концептуально неверным конструкциям".

Авторы приводят конкретный пример с протоколом SATURN, где требуемая семантика (константные типы, но переменные значения) не может быть выражена средствами SysML/KAOS без "обходных путей" .

Модель систем в своей онтологической чистоте позволяет однозначно описать любую систему. Состав компонентов позволяет описать и понять как самую простую, так и самую сложную систему. Модель систем не ограничивает уровень описания и анализа. Создатель системы сам выбирает границы описания любой системы. Модель систем позволяет описать "кирпич" через системы параллепипед из обожженой глины с полыми отверстиями или глина массой 3,7кг с определенной формой, которую необходимо поместить в печь с температурой среды 1000 градусов Цельсия или смесь компонентов SiO2, Al2O3, CaO и т.д. в определенном содержании определенной чистоты. Описание системы зависит от Цели . А Цель определяется Потребностью. А Связь равна Цели и равна Потребности и этим создает непротиворечивость. Упрощенно проиллюстрируем эту простоту через Модель систем. Система "строительство кирпичного дома": Цель кирпичного завода - кирпич. Потребность компании занимающейся строительством дома - кирпич. Связь между кирпичным заводом и строительной компанией - кирпич. Элементы системы "Строительство кирпичного дома" - Кирпичный завод и Строительная компания. При желании данную систему можно расширить вплоть до ученых-химиков, которые разрабатывают состав для кирпича. И это можно описывать вплоть до границы наших знаний (элементарных частиц).

Сила SysML в том, что это промышленный стандарт, который используется во многих программных продуктах, используется широким сообществом, по нему написано много книг. Пусть он не так хорошо позволяет описывать системы как Модель систем, но он принят экспертным обществом и позволяет описывать существующую картину мира, хоть и с оговорками. Когда-то люди считали, что земля плоская. И эта модель позволяла им жить и описывать мир. Затем появилась новая информация, которая позволила взглянуть на мир по другому и описать планету как шар. И все преимущества предыдущей модели мира были стерты и заменены новыми.

Простота модели систем дает универсальность, простоту понимания любых систем. Конечно такая простота создает и определенные недостатки. Она обязывает много знать или много размышлять. Если вы не знаете, что кирпич, это глина, которая обожжена в печи, то не сможете описать его. Модель систем не направляет вас. Она лишь дает структуру для описания, анализа, прогнозирования систем. А все компоненты модели систем вы должны реализовать или заимствовать самостоятельно.

Модель систем является развитием определения систем, которое дала Донелла Медоуз. Ее определение ("система — это взаимосвязанное множество элементов, организованное для достижения цели") содержит те же компоненты, но:

Ключевое различие: Модель систем делает явным то, что у Медоуз и в SysML остается неявным или разрозненным.

Исследование МФТИ выявило специфические проблемы для российских пользователей:

Авторы разработали методический инструментарий, позволяющий:

Модель систем может стать онтологическим ядром, а SysML — инструментальной оболочкой:

Модель систем (онтология) → Отображение в SysML (профили, стереотипы) → Инструменты MBSE

Это именно то, что пытается сделать SysML v2 с KerML — создать чистое ядро . Но модель систем чище, потому что не обременена:

Модель систем имеет как свои плюсы, так и минусы на текущем этапе развития. Пока это мета-модель без практического инструментария. SysML менее онтологически чистая модель, но имеющая инструментальную поддержку, стандарты, сообщество.

Модель систем — это онтологически чистое ядро, к которому SysML стремится, но не может достичь из-за инерции и сложности.

Как точно подметил Кобрин: "То, что SysML v2 достигает в плане семантической точности, он теряет в концептуальной перегруженности и фрагментированной семантике выполнения". Модель систем лишена этих недостатков именно потому, что она не обременена необходимостью быть промышленным стандартом, а является чистой онтологией. Создание инструментов, стандартов, основанных на модели систем позволит сделать переход к более чистому и лаконичному описанию, анализу и прогнозированию любых систем.