MBSE建模学习之三：系统功能--行为（Behavior）的说明

在MBSE的模型中，行为（Behavior）是一个重要的概念。前面我们主要介绍的模块、模块的属性是系统的结构模型，描述系统是如何构成的，各部分之间有什么关系。而行为是系统的功能模型，或称之为动态模型，它描述的是系统及其各组成部分是如何动态变化的。

“行为”（Behavior）是一种通用的动态模型元素。具体的行为元素主要包括“活动”（Activity）、“状态机”（StateMachine）和“交互”（Interaction），它们分别以“活动图”、“状态机图”和“序列图”的方式说明一个行为的过程。这三种图的具体说明我们将在后期的文章中进行说明，这里先讲讲通用行为的概念，以及行为和作为系统结构说明的元素“模块”、需求说明的元素“需求”之间的关系。

“行为”是系统状态随时间变化过程的描述。“行为”代表系统的一种功能，它有输入、输出，它的功能就是把输入转换为输出。在这个转换过程中，可能伴随系统本身状态参数的变化。在设计一个系统的时候，很重要的工作就是设计系统有什么功能、怎么实现这些功能。所以，进行系统行为模型的分析是建模工作的关键内容之一。在对一个新产品进行建模的时候，一般是遵从“需求分析”—“功能分析”（行为分析）--“架构设计”这个大的基本过程。“需求分析”阶段，通过建立系统“功能需求”元素（FunctionalRequirement，它是SysML标准中一个扩展的需求元素）确定功能目标。然后通过建立相应的行为元素及其图形细化这些功能需求（功能需求只能通过一个行为元素来满足）。最后在确定系统架构模型时，将这些行为分配给具体的“模块”（作为模块的“拥有行为”）。

“行为”元素可以放在模型中专用的一个包下面，也可以直接放在具体的某个“模块”下面。

在UML语言中，“行为”也是一个“类”（Class）。相应的在SysML语言中，具体的行为元素（活动、交互和状态机）都是类的扩展元素“模块”(Block)。UML\SysML标准遵循了面向对象的设计概念，这世界上一切都是“对象”（Object）。“对象”是类的实例，也就是说世界上的一切对象都是某个类的实例。“行为”也是一个类，行为的一次“执行”就是这个类的实例。当然，行为是一种特殊的类，它有类的基本特征：可以有属性和操作，而且它还多出来很多描述动态过程的东西（具体的行为元素描述动态过程的方法不同，具有的子元素不同）。可以说“行为”元素是在“类”的基础上增加了描述动态过程的内容。

在SysML标准中，三种具体的行为元素“活动”、“状态机”和“交互”都是“模块”，所以它们可以像模块一样进行分解，把一个复杂的行为分解成小的、局部的或共用行为元素。这个过程也可以对应为设计分析中的“功能分解”过程。上层的行为元素和下层的行为元素都有各自的图形，例如在一个上层“活动图”中，通过一个“调用行为动作”，调用下层的活动元素（或其它行为元素）。

前面我们说了，“行为”代表一种功能，有输入、输出，好似软件中的一个“函数”或“过程”（UML本来是用于软件建模的，在UML中一个行为确实对应编程语言中的一个函数或过程）。在定义一个行为元素的时候（例如，在模块的拥有行为分区或类目行为分区中增加一个行为），它遵从以下语法：

<name>‘(’[<parameter-list>]‘)’[‘:’ [<return-type-list>]][<behavior-constraint>]

用中文把上面的语法翻译一下如下：

<名称>‘(’ [<参数列表>] ‘)’ [‘:’ [<返回参数列表> ] ] [ <行为约束>]

上面语法中各部分说明如下：

<name>：行为的名称，不能为空。行为元素也是有命名空间的，如果行为直接定义在一个包下面，这个包就是它的命名空间；如果定义在一个模块下面，模块的名称就是它的命名空间。

< parameter-list>：输入参数的列表，每个参数用“,”分隔。每个参数的语法如下：

< return-type-list>：返回参数列表，每个返回参数用“，”分隔，每个返回参数的语法定义如下：

另外，行为的属性“isReentrant”(是否可重入)表示这个行为在执行的时候，是否可以再次被调用。

在行为的语法中，每个输入、输出参数既可以是单一值，也可以是一个集合。也就是一个参数的一次传递，可以传递一个值，也可以传递一组值。所以每个参数才有多重性、是否唯一、有序等等这个集合的属性。

在表示行为的语法前面，可能会有表示具体行为类型的构造型，如果«活动»、«状态机»或«交互»。

在MBSES（智睿思维基于模型的系统工程软件）中，行为的参数可以通过一个弹出窗口进行定义。参数的属性通过属性框定义。但是也可以直接在模块的行为分区中按照简化的语法“名称( 参数名称: 参数类型) 返回参数类型”定义一个行为。