MAS4SysML: Un marco multiagente para la generación de modelos SysML v2 a partir de lenguaje natural

Summary

Este protocolo presenta MAS4SysML, un enfoque multiagente que genera automáticamente código SysML v2 mediante división coordinada de tareas, requiriendo pocas iteraciones de reparación y reduciendo significativamente el tiempo de modelado manual mientras mejora la eficiencia del modelado del sistema.

Abstract

Generar automáticamente modelos SysML precisos a partir de requisitos de lenguaje natural puede acelerar sustancialmente la adopción de la Ingeniería de Sistemas Basada en Modelos (MBSE) en el desarrollo de sistemas complejos. Sin embargo, el uso de grandes modelos de lenguaje (LLMs) para generar código de modelo a menudo no cumple con las estrictas restricciones sintácticas de los lenguajes de modelado formal, y garantizar una alineación semántica constante entre los modelos generados y los requisitos sigue siendo un reto. Para abordar estos desafíos, este artículo presenta MAS4SysML, un marco colaborativo multiagente para la generación de código SysML v2 que mejora la corrección sintáctica y la consistencia semántica bajo un presupuesto de reparación limitado. El marco descompone una tarea de modelado en subtareas jerárquicas, las formaliza como tarjetas de tareas estructuradas y genera código modelo de forma ascendente. Durante la generación, se utiliza un entorno oficial de validación para el diagnóstico sintáctico; Tras completarlo, el framework verifica la consistencia semántica entre el código y las tarjetas de tareas. Si falla la validación sintética o semántica, el marco repara y revalida iterativamente el código dentro de un presupuesto de reparación predefinido, guiado por retroalimentación diagnóstica, hasta que se cumplen los criterios de validación o se agota el presupuesto. Para evaluar el método propuesto, construimos un conjunto de datos SysML v2 que abarca cinco tipos de tareas principales: requisitos, casos de uso, estructura, paramétricas y máquinas de estados, y realizamos experimentos comparativos. Los resultados muestran que MAS4SysML reduce la tasa media de error sintáctico a 2,63, aumenta la similitud semántica a 0,91 y supera en general los métodos existentes de generación de código.

Introduction

El MBSE se ha convertido en una metodología clave para el análisis de requisitos, el diseño de arquitectura de sistemas y la planificación de verificación en el desarrollo de equipos complejos en dominios como la aviación y^{la aeroespacial 1}. Utilizando lenguajes de modelado unificados como SysML como columna vertebral de modelado, la información—incluyendo requisitos, estructura, comportamiento y restricciones—puede organizarse en un marco de modelo coherente, mejorando la estructura de procesos y la eficiencia de la colaboración interdisciplinar². Sin embargo, a medida que la escala del....

Protocol

El proceso de generación de código del framework MAS4SysML se resume en el Archivo Suplementario 1. Cabe señalar que este estudio no pretende lograr la generación única de un modelo completo de sistema a partir de lenguaje natural con estricta consistencia cruzada, incluyendo requisitos, estructura, parámetros y comportamiento. En su lugar, el protocolo se centra en generar varios tipos representativos de código de vista SysML v2.

Fase I: Análisis de tareas
El flujo de trabajo comienza con el análisis de tareas. El sistema proporciona la intención de modelado en lenguaje....

Results

Evaluación del modelo de referencia
Primero seleccionamos varios LLMs convencionales y realizamos pruebas preliminares de rendimiento utilizando generación directa modelo a código, incluyendo CodeX(175B)¹⁹, CodeGen-Mono(16.1B)²⁰, PaLM Coder(62B)²¹, Alphacode(1.1B)²², Incoder(6.7B)²³ y code-davinci-002(175B)²⁴. Como se muestra .......

Discussion

Proponemos MAS4SysML, un marco colaborativo multiagente para la generación de código de modelos SysML v2 semiautomatizados. El marco consta de cuatro agentes funcionalmente complementarios. Durante la generación, (i) descompone jerárquicamente los requisitos de modelado en lenguaje natural utilizando una estructura basada en árboles de tareas y los formaliza en tarjetas de tareas estructuradas, y (ii) genera código de modelo SysML v2 de forma ascendente, guiado por las restricciones y re.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
LangChain	LangChain (proyecto de código abierto)	v1.0.8; https://github.com/langchain-ai/langchain	Marco para la interacción con LLM y la orquestación de agentes
LangGraph	LangChain (proyecto de código abierto)	v1.0.3; https://github.com/langchain-ai/langgraph	Marco de ejecución de flujo de trabajo multiagente
Python	Fundación de Software Python	3.10.x; https://www.python.org/downloads/release/python-3100/	Lenguaje de programación principal para la implementación de MAS4SysML
Implementación piloto de SysML v2	Grupo de Gestión de Objetos (OMG)	(proporcionar versión de liberación/etiqueta); https://github.com/Systems-Modeling/SysML-v2-Pilot-Implementation	Utilizado para validación de sintaxis y análisis de modelos