面向系统之系统的异功能图理论概念导论
系统与控制
2025-06-02 v1 系统与控制
摘要
21世纪工程挑战的一个决定性特征是其固有的复杂性，要求跨不同学科的知识融合。为工程系统建立一致的方法论基础仍然是一个挑战——系统工程和网络科学都试图解决这一挑战。基于模型的系统工程 (MBSE) 最近作为一种实用的跨学科方法出现，用于从概念到实现开发复杂系统。相比之下，网络科学专注于对工程系统中存在的网络进行定量分析。本文将异功能图理论 (HFGT) 作为这两个领域之间的概念桥梁加以介绍，为两个群体提供教程。对于系统工程师，HFGT 保留了 MBSE 中概念和本体构造的异构性，包括系统形式、功能和概念。对于网络科学家，它提供了多种基于图的数据结构，以实现基于矩阵的定量分析。建模过程从本体基础开始，将工程系统定义为抽象，并用模型表示。使用四种语言属性评估模型保真度：健全性、完整性、清晰性和简明性。引入了一种元架构，以管理特定领域参考架构与特定案例实例化之间的融合挑战。与其他元架构不同，HFGT 根植于语言结构，将资源建模为主语，系统过程建模为谓语，操作数（如物质、能量、生物体、信息和金钱）建模为宾语。这些元素在以系统建模语言 (SysML) 表达的系统元架构中集成。本文最后提供了进一步阅读的指导。
引用
@article{arxiv.2505.24046,
title = {A Conceptual Introduction to Hetero-functional Graph Theory for Systems-of-Systems},
author = {Amro M. Farid and Amirreza Hosseini and John C. Little},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.24046},
year = {2025}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:2101.07220