Research Article

MAS4SysML: إطار عمل متعدد الوكلاء لتوليد نماذج SysML v2 من اللغة الطبيعية

DOI:

10.3791/70395

⸱

May 19th, 2026

 ,  ,  , 
1China Aerospace Academy of Systems Science and Engineering

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يقدم هذا البروتوكول نهج MAS4SysML، وهو نهج متعدد الوكلاء يولد تلقائيا كود SysML v2 من خلال تقسيم المهام المنسق، مما يتطلب تكرارات إصلاح قليلة ويقلل بشكل كبير من وقت النمذجة اليدوية مع تحسين كفاءة نمذجة النظام.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يمكن أن يؤدي توليد نماذج SysML دقيقة تلقائيا من متطلبات اللغة الطبيعية إلى تسريع تبني هندسة الأنظمة المعتمدة على النماذج (MBSE) بشكل كبير في تطوير الأنظمة المعقدة. ومع ذلك، فإن استخدام نماذج اللغة الكبيرة (LLMs) لإنشاء كود النموذج غالبا ما يفشل في تلبية القيود النحوية الصارمة للغات النمذجة الرسمية، ويظل ضمان التوافق الدلالي المستمر بين النماذج والمتطلبات المولدة أمرا صعبا. لمعالجة هذه التحديات، تقدم هذه الورقة MAS4SysML، وهو إطار تعاون متعدد الوكلاء لتوليد شيفرة SysML v2 يحسن الصواب النحوي والاتساق الدلالي تحت ميزانية إصلاح محدودة. يقوم الإطار بتفكيك مهمة النمذجة إلى مهام فرعية هرمية، ويشكلها كبطاقات مهام منظمة، ويولد كود النموذج بطريقة من الأسفل إلى الأعلى. خلال التوليد، يستخدم بيئة تحقق رسمية لتشخيص النحو (syntaxs) بعد الانتهاء، يتحقق الإطار من الاتساق الدلالي بين الكود وبطاقات المهام. إذا فشل التحقق من النحو أو الدلالة، يقوم الإطار بإصلاح وإعادة التحقق من الكود بشكل تكراري ضمن ميزانية إصلاح محددة مسبقا، مسترشدا بتغذية راجعة تشخيصية، حتى يتم استيفاء معايير التحقق أو استنفاد الميزانية. لتقييم الطريقة المقترحة، نقوم ببناء مجموعة بيانات SysML v2 تغطي خمسة أنواع أساسية من المهام — المتطلبات، حالات الاستخدام، الهيكل، المعلمات، وآلات الحالات — وإجراء تجارب مقارنة. تظهر النتائج أن MAS4SysML يقلل متوسط معدل أخطاء الصياغة إلى 2.63، ويزيد التشابه الدلالي إلى 0.91، ويتفوق على طرق توليد الشيفرة الحالية بشكل عام.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أصبح MBSE منهجية رئيسية لتحليل المتطلبات، وتصميم هندسة النظام، وتخطيط التحقق في تطوير المعدات المعقدة في مجالات مثل الطيران والفضاء1. باستخدام لغات النمذجة الموحدة مثل SysML كعمود فقري للنمذجة، يمكن تنظيم المعلومات—بما في ذلك المتطلبات، الهيكل، السلوك، والقيود — في إطار نموذج متماسك، مما يحسن بنية العمليات وكفاءة التعاون بين التخصصات2. ومع استمرار نمو حجم النظام، يزداد عدد النماذج التي يجب تطويرها وفقا لذلك، مما يؤدي إلى زيادة مستمرة في عبء العمل على نمذجة SysML اليدوية. علاوة على ذلك، يجب على النماذج العمل تحت قيود نحوية ومنهجية صارمة، تتطلب خبرة كبيرة وقدرات تجريد قوية. أصبحت هذه العوا....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم تلخيص عملية توليد الشيفرة في إطار عمل MAS4SysML في الملف التكميلي 1. يجدر بالذكر أن هذه الدراسة لا تهدف إلى تحقيق توليد نموذج نظام كامل من أجل مرة واحدة من اللغة الطبيعية مع اتساق صارم في الرؤية المتقاطعة، بما في ذلك المتطلبات، البنية، المعلمات، والسلوك. بدلا من ذلك، يركز البروتوكول على توليد عدة أنواع تمثيلية من كود عرض SysML v2.

المرحلة الأولى: تحليل المهام
يبدأ سير العمل بتحليل المهام. يوفر النظام نية النمذجة باللغة الطبيعية لعامل توليد هيكل المهام، الذي ينتج مجموعة بطاقات مهام. لضمان أن تكون الأجيال القادمة قابلة للتنفيذ وإعادة الإنتاج، يجب أن تتضمن كل بطاقة مهمة....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تقييم نموذج الأساس
اخترنا أولا عدة نماذج لغوية رئيسية وأجرينا اختبارات أداء أولية باستخدام توليد النموذج إلى الرمز المباشر (codeX)، بما في ذلك CodeX(175B)19، CodeGen-Mono(16.1B)20، PaLM Coder(62B)21، Alphacode(1.1B)22، Incoder(6.7B)23، وcode-davinci-002(175B)24. كما هو موضح في الجدول 2، أظهر code-davinci-002(1.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نقترح MAS4SysML، إطار عمل تعاوني متعدد الوكلاء لتوليد كود نموذج SysML v2 شبه آلي. يتكون الإطار من أربعة عوامل تكميلية وظيفيا. خلال التوليد، يقوم (1) بتفكيك متطلبات النمذجة باللغة الطبيعية بشكل هرمي باستخدام هيكل قائم على شجرة المهام ويشكلها في بطاقات مهام منظمة، و(2) يولد كود نموذج SysML v2 بطريقة من الأسفل إلى الأعلى مسترشدة بالقيود وعلاقات التبعية المحددة في هذه البطاقات. على مدار الجيد، تقوم وحدة التحقق من النحوية المبنية على بيئة التحقق الرسمية ل SysML v2 بتشخيصات النحو وتعيد تغذية ر.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

لا يوجد تضارب مصالح لدى المؤلفين. تم استخدام أدوات الذكاء الاصطناعي ونماذج اللغة الكبيرة فقط أثناء بناء مجموعات البيانات. على وجه التحديد، لبناء مجموعة بيانات تقييم، استخدمنا أداة ذكاء اصطناعي لإنشاء عبارات نمذجة بلغة طبيعية تتوافق مع نماذج SysML v2 التي تم إنشاؤها يدويا (أي توليد "وصف المهمة" إذا تم إنشاء نموذج SysML v2 من قبل المؤلف)، مما شكل أزواج مدخلات وإخراج للمقارنة المرجعية. بعيدا عن هذا الغرض المحدود، لم يستخدم الذكاء الاصطناعي لتوليد الطريقة المقترحة، أو نتائج التجريب، أو تحليلات البيانات، أو الأشكال أو الجداول، أو أي نص مخطوط.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يدعم هذا البحث مشروع الطيران المدني (D020101) التابع لإدارة الدولة الصينية للعلوم والتكنولوجيا والصناعة للدفاع الوطني.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
لانغتشينلانغتشين (مشروع مفتوح المصدر)v1.0.8; https://github.com/langchain-ai/langchainإطار عمل لتفاعل نماذج اللغة الكبيرة وتنسيق الوكلاء
لانغجرافلانغتشين (مشروع مفتوح المصدر)v1.0.3; https://github.com/langchain-ai/langgraphإطار عمل تنفيذ سير العمل متعدد الوكلاء
بايثونمؤسسة بايثون للبرمجيات3.10.x; https://www.python.org/downloads/release/python-3100/اللغة البرمجية الرئيسية لتنفيذ MAS4SysML
تنفيذ تجريبي ل SysML v2مجموعة إدارة الكائنات (OMG)(يوفر نسخة الإصدار/العلامة)؛ https://github.com/Systems-Modeling/SysML-v2-Pilot-Implementationيستخدم للتحقق من صحة النحو وتحليل النماذج

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Miller, W. D. The Future of Systems Engineering: Realizing the Systems Engineering Vision 2035. Transdisciplinarity and the Future of Engineering. , IOS Press. (2022).
  2. Kirshner, M. J. A. Model-based systems engineering cybersecurity for space systems. Aerospace. 10 (2), 116(2023).
  3. Bajaj, M., Fried....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

SysML Model GenerationMulti Agent FrameworkNatural Language RequirementsModel Based Systems EngineeringSemantic ConsistencySyntactic CorrectnessLarge Language ModelsCode ValidationTask DecompositionSemantic Alignment

Related Articles