模块一: 基础

想象一下：你要建造一座大型工厂。在动工之前，你需要画出很多图纸——平面图、电路图、管道图……每一张图都描述工厂的某一个方面。系统工程也是一样。工程师在建造复杂系统（比如飞机、火箭、医疗设备）之前，也需要用图纸来描述系统的各个方面。SysML v2 就是专门用来画这种"系统图纸"的语言。

SysML v2 是谁制定的？

SysML v2 是由一个叫"对象管理组织"（OMG）的国际标准机构制定的，并与国际系统工程理事会（INCOSE）共同合作完成。它在 2024 年正式发布，是目前最新的版本（官方标准编号为 OMG ptc/2024-05-04）。

那 SysML v1 呢？它哪里不够好？

SysML v1 是 2006 年发布的老版本。它当时是基于 UML（一种软件设计语言）改造而来的，因此带来了很多与系统工程无关的"历史包袱"。SysML v2 则是从零重新设计的，专门为系统工程师打造。下表列出了 v1 的主要问题和 v2 的改进：

KerML 的全称是"内核建模语言"（Kernel Modeling Language）。它本身也是一个独立的国际标准（OMG ptc/2024-05-05）。你通常不需要直接用 KerML 写模型——就像你盖房子不需要自己先建水泥厂一样。但了解 KerML 的基本概念，能帮你更好地理解 SysML v2 的设计逻辑。

KerML 的核心概念 — 逐步理解

下面我们从最基础的概念开始，一步一步往上建立理解。每个概念都建立在前一个之上。

SysML v2 由四个层次组成，从下往上依次是：

定义（Definitions）— 描述"是什么"

定义就是一个可以反复使用的模板。你只需要写一次，就可以在很多地方引用它。SysML v2 的主要定义关键字：

• part def — 定义一个结构性组件（就像定义一个零件的"图纸"）
• item def — 定义一种在部件之间流动的事物（比如信号、数据包、液体）
• port def — 定义一个连接点（就像插座的形状标准）
• action def — 定义一个动作或功能（就像定义一个操作步骤）
• state def — 定义一种状态机行为（就像定义系统的各种工作状态）
• requirement def — 定义一种需求类型（就像需求的模板格式）
• attribute def — 定义一种值类型或属性（比如温度、重量）

用法（Usages）— 描述"在哪里用"

用法是把定义放到具体场景中使用。就像把"披萨食谱"应用到"今晚的菜单"里。用法的关键字和定义关键字一一对应，只是去掉了 def：

• part — 结构性部件的具体使用（这个系统里的那个具体零件）
• item — 流动项的具体实例
• port — 某个部件上的具体连接点
• action — 某个流程中的具体操作步骤
• state — 状态机中的一个具体状态
• requirement — 一条具体的需求
• attribute — 一个具体的属性值槽（等待被赋值）

看一个完整的例子

// ── 第一步：定义（写"食谱"） ─────────────────────────────

part def Battery {                    // 定义"电池"是什么
    attribute capacity : Real;        // 电池有一个属性：容量（Wh）
    attribute voltage  : Real;        // 电池有一个属性：电压（V）
}

part def Motor {                      // 定义"电机"是什么
    attribute maxRPM : Real;          // 电机有一个属性：最大转速
    port powerIn : ~ElectricalPort;   // 电机有一个连接点：电源输入口
}

part def Drone {                      // 定义"无人机"是什么
    part battery : Battery;          // 无人机里有一个 Battery（用法）
    part motor1  : Motor;            // 无人机里有四个 Motor（用法）
    part motor2  : Motor;
    part motor3  : Motor;
    part motor4  : Motor;
}

// ── 第二步：用法（"点菜"） ──────────────────────────────────

part missionDrone : Drone;           // 这是一架具体的任务无人机

SysML v1 只有图形语言（各种方框和箭头的图）。SysML v2 新增了一套文字语法，叫做"SysML 文本表示法"（STN，SysML Textual Notation）。文字语法的好处是：可以用普通的文本编辑器编写，可以用 Git 管理版本，可以被程序自动处理。图形和文字可以互相转换，内容完全一致。

基本语法规则（逐条说明）

如果你完全没用过 SysML v1，可以跳过这一节，或者把它当作词汇预览来看。下表列出了 v1 中常见概念在 v2 中对应的叫法：

恭喜完成第一模块！下面用最简单的语言回顾一下本模块的核心内容：

• SysML v2 是工程师用来设计复杂系统的"画图语言"，由 OMG 在 2024 年发布。
• SysML v2 不再基于 UML，而是建立在全新的 KerML（内核建模语言）之上，概念更精确。
• KerML 定义了最基础的构件：Element（元素）、Type（类型）、Feature（特征）、Classifier（分类器）、Connector（连接器）、Relationship（关系）。
• SysML v2 分为四层：基础数学语义（L0）→ KerML（L1）→ SysML 语言（L2）→ 标准库（L3）。你平时在 L2 工作。
• 最核心的区分：定义（def）= 模板；用法（无 def）= 模板在具体场景中的应用。
• SysML v2 新增了文字语法（STN），图形和文字可以互相转换。
• 如果你学过 SysML v1：Block → part def，Activity → action def，大多数概念都有直接对应。