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本文主要介绍什么是OPM？ OPM建模工具的演变、OPM建模能力等相关内容。
抽象的
我们概述了对象处理方法 (OPM ISO 19450)，重点关注其基础知识和原则。 然后我们描述了沃尔沃汽车最近在寻找建模语言方面的经验，这最终导致了 OPM 的采用。 本文的重点转向描述过去、现在和未来 OPM 建模工具的演变，以领先燃气轮机制造商为燃气轮机设计准备的系统 OPM 模型的真实复杂示例为例。 在三分之一的时间内简化对 RFP 的响应。 最后，我们列出了部分工业应用、发展前景以及在 MBSE 发展中的预期作用。
介绍
OPM (Dori, 2002; 2016)、ISO 19450 (ISO 19450, 2015) - 是一种整体、正式和直观的概念建模方法，用于开发复杂的社会技术系统和知识管理。 OPM 既是一种语言，也是一种方法论。 OPM语言部分地由其语法、语义和本体的规范来定义。 OPM 方法部分是使用 OPM 语言对复杂系统进行建模的推荐方法的规范，因此适用于基于模型的系统工程 (MBSE) 以及捕获和管理科学、工程和任何其他类型的知识。
OPM 语言是双峰的 - 它同时使用两种图类型 - 一种图类型，对象过程图 (OPD) 和自然语言文本 - 对象过程语言 (OPL) 来表示有关主要主题的各种相互关联的详细知识 任何系统的方面：功能、结构和行为。 与 UML (2.2, 2009) 和 SysML (OMG SysML 1.5, 2017) 相比，OPM 最适合用作 MBSE，因为它具有紧凑的通用本体、单图形式、双峰表示、易于学习和实现，以及通用性基本建模语言。
图形和文本 OPM 模式在语义上是等效的并且表示相同的模型。 一组分层结构、相互关联的对象过程图（OPD）构成了图形模型，而英语子集中的一组自动生成的句子则构成了以对象过程语言（OPL）表示的文本模型。 在图形视觉模型中，每个OPD都由OPM元素组成，这些元素被描述为图形符号，有时还用标签进行注释。 OPD 语法指定了管理这些图形元素排列的一致且正确的方法。 OPM 使用 OPL 以保留图形模型约束的方式为每个 OPD 生成相应的文本模型。 由于 OPL 的语法和语义是英语自然语言的子集，
OPM 是 ISO 19450 (2015)。 2015年12月，获得国际标准化组织（ISO）认证的OPM。 从那时起，航空航天、汽车制造、家电制造、保险和国防等领先行业都采用了 OPM，并将其用于管理知识、开发下一代产品系统和技术路线图等目标。
如 ISO 19450 中所述，OPM 表示法支持通过形式语法和语义对系统进行概念建模。 这种形式通常是基于模型的系统工程 (MBSE) 的基础，其中包括系统架构、工程、开发、生命周期支持、通信和演进。 OPM 促进了对正在构建、测试、集成和日常维护的系统的共同看法，使得在多学科环境中工作成为可能。 此外，OPM 的领域独立性向整个科学、商业和工业界开放了系统建模，以便在其特定应用领域内开发、研究和分析制造及其他工业和商业系统。 这使得公司能够将多种技能和能力组合并交付到一个通用、直观而正式的框架中。 此外，使用 OPM，公司可以提高对系统功能的整体可见性，提高人员分配任务的灵活性，并管理异常和错误恢复。 系统规范可以扩展到任何必要的细节，包括系统的功能、结构和行为方面。 如前所述，大型国际财富 500 强公司（包括技术、保险、银行和大型国家机构）对使用 OPM 的兴趣和需求不断增长，特别是自从 ISO 认可 OPM 以来，有些公司要求继续保留 OPM。现在，他们看到了使用 OPM 的竞争优势，因此暂时摆脱了阴影。
寻找建模语言：沃尔沃体验。 Törmönen 和其他人在沃尔沃汽车公司工作。 (2017) 寻找一种语言来生成信息模型，该模型考虑从用户需求到优化要求的不同汽车设计环境。 他们要求语言必须直观、易于解释、易于新用户学习并且具有通用性，以便能够对产品的各个方面进行建模。 他们研究了各种系统工程建模语言，包括 IDEF0（国防采办大学出版社，2001 年）、UML、SysML 和 . 。 他们发现 IDEF0 适用于流程，但不适用于结构图。 UML 和 SysML 被发现是灵活的通用语言，但具有“重大缺点”，因为它们对于非专家来说不直观，而且它们的模型“很容易变得非常混乱”。 行为和结构可以建模，但需要非专家付出巨大的努力来学习和理解。 他们接着说：“当我们进入对象过程方法论（OPM）时，尤里卡时刻就到来了，它描述了世界上的事物以及在其通用最小本体中发生的事物，即存在的有状态对象以及可以改变它们的事物过程。 它比 SysML 更加精简，因此新手更容易理解和练习。” （第 8 页）。
OPM 建模工具的演变
虽然建模语言可以与铅笔和纸（或基本绘图软件）一起使用，但从一开始就很明显，对于严肃的建模和分析，支持该语言的计算机辅助软件工程（CASE）工具是必需的。 在本节中船用物资，我们将描述为 OPM 建模开发的三种主要工具的演变：过去的工具、当前的 OPCAT 和未来的工具。
OPA 案例工具 - 历史视角
早在 1998 年，也就是第一篇关于 OPM 的论文（Dori船舶配件，1995），即对象过程分析（OPA）发表仅仅三年后，两个本科生就在模具工具中被称为 OPA CASE 工具。 图 1 显示了 OPA CASE 工具版本 1.7 的图形用户界面 (GUI) 的屏幕截图。 该工具非常简单，只有一层细节，并且不生成 OPL。 该模型展示了 OPM 建模过程，它需要 OPM 的两个部分——OPM 语言和 OPM 方法。 建模是（人类）代理，结果是 OPM 模型，该方法包括 OPD 集（模型的图形形式）和模型的文本形式。 我们使用相同的 OPM 模型来演示接下来的两个 OPM 建模工具 OPCAT 和 .
图 1. OPA CASE 工具 1.7 (1998) 的屏幕截图
OPCAT – OPM 建模功能
在推出 OPA CASE Tool 几年后，我们开始开发 OPCAT，它是 Tool 的缩写。 目前，OPM 建模者使用 OPCAT（Dori 等人，2010），这是一种基于 Java 的 OPM 建模软件桌面工具，可在网络上免费获得 [1]。
OPCAT 于 1998 年 7 月在 ECOOP'98 上首次亮相（Sturm & Dori，1998）。 有趣的是，OPM 的理念当时已经就位：
“对对象过程范式的一个基本观察是，所关注的宇宙中的一切都是过程或对象。这开启了建模系统的可能性，使用单个模型忠实地定义和描述其结构和行为。任何系统的表示这两个主要方面都没有压倒另一个方面。结构关系（主要是聚合、概括和表征）和程序关系（随着时间的推移对系统行为进行建模）无缝地交织在一起，以提供对系统的全面理解。
几个月后，我们在 98 年推出了 OPCAT（Dori & Sturm，1998）。 自从一年前采用统一建模语言 UML (2008) 以来，我们讨论了 OPM 方法和 UML 方法之间的主要区别，即 UML 的模型多样性与 OPM 的模型奇异性：
“对象过程方法论（OPM）是一种系统开发方法，它将系统的结构和行为集成在一个统一的模型中。传统观点认为，面向对象和面向过程的方法之间存在固有的二分法，并且不可能将系统的结构和行为集成到一个统一的模型中。”这种误解一直伴随着系统分析，甚至公认的 UML 标准（Booch 和 1995，1996）也保持结构和行为之间的分离，并将分析活动分布在不同的系统中。使用不同图表类型的模型类型少于八种。”
[1] OPCAT 可免费下载
图 2. OPCAT 的 GUI 显示流程 OPM 建模和涉及的对象集
图 2 显示了 OPCAT 4.2 的 GUI，使用与图 1 相同的系统模型。图 3 是一家大公司燃气轮机设计的 OPM 模型，其动机是将 RFP 提出的生产率从当前的 6-18 个月降低到4-6个月。 图 3 显示了详细级别 1 (SD1)，其中燃气轮机设计流程正在进行中，由四个子流程组成：研究、概念设计、详细设计和制造设计。
图 3. 燃气轮机设计的 OPM 模型 – 详细级别 1 (SD1) – 放大燃气轮机设计
表 3 的第 3 行是自动生成的 OPL 语句，表明系统优势：
详细设计（第一阶段）将燃气轮机架构从技术上可行转变为
商业上可行，提案生成时间范围为 6-18 个月到 4-6 个月。
该 OPL 声明还表达了这样一个事实：正如 OPD 中所表达的，相同的过程使燃气轮机架构从技术上可行变为商业上可行。
OPCAT 通过并发、同步和离散时间执行实现可视化建模和模型仿真（等，2013）。 通过分析所研究的系统背后的机制，执行可以了解系统的行为并检测建模错误。 例如，图 4 显示了概念设计流程（零阶段），它在图 3 中显示为子流程，在 OPCAT 动画模拟期间放大，显示当前正在执行的整体发动机设计 (WED)，并以深紫色标记着色。 该过程当前正在生成对象“结构和机械要求集”。 在图 4 的底部，我们可以看到生命周期图 - 该图显示了模拟每个步骤中每个对象和进程的状态。 目前，动画模拟处于步骤 2 中，整个引擎设计 (WED) 被标记为活动状态。
图 4. OPCAT 动画模拟期间放大图 3 中的概念设计过程（第 0 阶段），显示当前正在执行的整体发动机设计 (WED)。
– OPM 建模的光明未来
虽然 OPCAT 十多年来不断发展并为 OPM 社区提供服务，但现在是时候转向下一代基于云的 Mbase 建模工具了。 事实上，去年我们就开始开发（）这个协作OPM建模工具，通过URL调用，所以不需要安装任何东西。 图 5 显示了当前的 GUI，具有与图 2 中的 OPCAT 和图 1 中的工具中所示相同的 OPM 建模模型。
图 5. 当前 GUI
除了基于云并支持实时协作之外，它还具有许多不同于 OPCAT 的新颖功能。 图 5 展示了一个这样的功能：当鼠标悬停在 OPL 语句上时，OPD 构造（通过链接连接的一组事物，即对象和过程）将突出显示。 在图 5 中，突出显示的句子 OPM 和 OPM 也在 OPD 中突出显示，以及连接它们的仪器链接。 反之亦然。 将鼠标悬停在链接上应突出显示 OPL 句子并出现（或朗读）在 OPD 注释中。
OPM 独特地区分了物理事物和信息事物（对象或过程），使得能够基于信息事物和关系生成可执行代码，并以模型中的信息形式对软件所表示的硬件组件进行仿真控制。 在概念建模之后，通过逐步完善系统并引入计算元素，同一框架应该能够在概念建模和详细设计之间无缝地来回移动。 仿真执行应将自动生成的软件与建模的硬件组件相结合，以提供完整的系统级仿真。 开发人员将能够逐步用真实的原型部件替换建模的硬件组件，
结论 – 备注
为了回答一些问题，美国空军少校（退役）拉斐尔·维拉于 2017 年 10 月 2 日写道：
如何了解 OPM？
作为 2008 年联合测试官职责的一部分，我需要遵循国防部架构框架（DoDAF，版本 1.5）来支持测试和评估活动。 这项工作的一个重要部分是解释 DoDAF 工件以开发有效的互操作性测试策略。 DoDAF 很复杂，项目经理一直在努力提供有价值的施工数据。 ……因此，我开始探索替代方法，并在 2009 年偶然发现了 Dori 教授的对象处理方法论 (OPM) 文本。
我对 OPM 的经验，它在工业界或学术界是如何使用或使用的，尤其是在我工作的地方或我工作的地方
大约 10 年后，我仍然...使用 OPM 作为一种简单的分析方法，以一致地识别和建模实现关键任务结果所需的顶级功能、支持工具和代理。
OPM 对 MBSE 的潜在贡献是什么？
OPM 可以带来急需的简单性和结构，以改进 IS 采集。 …OPM 可以开始弥合思想家、实干家和演讲者之间的差距——他们的个人意见至关重要，但他们之间的互动必须得到优化。
采用 MBSE，特别是 OPM 面临哪些挑战？ OPM 比其他方法更容易还是更具挑战性？
OPM 在正确的人手中是简单、优雅和强大的。 OPM 面临的最大挑战是作为免费开源软件 (FOSS) 进入政府和私营实体。
巴西航空工业公司商用飞机安全与安保系统工程师于 2017 年 9 月 26 日写道：
我对OPM的经验燃汽轮机工作原理动画，它是如何使用或在行业中使用的？
我在空气管理系统的研究场景中进行了OPM应用燃汽轮机工作原理动画，体验非常好。 OPM 有助于通过泛化-专业化和继承结构关系进行功能分析的集思广益和抽象级别，帮助我们从“大局”进行理解并有助于架构的稳健性。
OPM 对 MBSE 的潜在贡献是什么？
OPM 在早期阶段为 MBSE 做出贡献...以快速理解并提供分析和解决方案。 在协调多学科团队的工作时，OPM 通过最大限度地减少不必要的手动概念转录来提高生产力。
采用 MBSE，特别是 OPM 面临哪些挑战？
我认为 OPM 与头脑风暴是互补的。 OPM 使上下文图表比 SysML 更容易，并带来全局视图，系统架构师不必担心细节。 然而OPM只有一些注释，这可能会给开发阶段维护模型带来困难。
总结与结论
自第一篇关于OPM的论文（Dori 1995）以来，两本书（Dori 2002；2016）和数十篇论文已在多种多学科的人工社会技术工业和信息系统以及生物系统中发表。 OPM 应用的领域包括分子生物学 (et al., 2014)、医学 (Wachs et al., 2014)、卫星通信软件开发 (Dori and et al., 2015)、社会技术系统 (et al., 2011) ）。 ）、数据仓库（Dori 等人，2008）、代理技术（Sturm 等人，2010）和航空航天（等人，2016）。
此部分列表展示了 OPM 极简主义哲学的普遍性，采用尽可能最小的概念构建块集：有状态的对象和转换它们的过程。 小即是美，如果我们想有机会解决日益复杂的系统的设计和生命周期支持，我们必须使用简单但功能强大的概念建模语言。 同样重要的是提供一个优秀的建模工具，可以作为采用 MBSE 的系统工程学徒。 这个原则指导着我们的开发，我们希望它能在 2018 年底之前投入使用。OPM 为工具供应商提供完整的指导，我们希望在不久的将来开发更多的 OPM 建模工具。
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