MAS4SysML: Un framework multi-agente per la generazione di modelli SysML v2 dal linguaggio naturale

Summary

Questo protocollo presenta MAS4SysML, un approccio multi-agente che genera automaticamente codice SysML v2 tramite divisione coordinata delle attività, richiedendo poche iterazioni di riparazione e riducendo significativamente i tempi di modellazione manuale migliorando al contempo l'efficienza della modellazione del sistema.

Abstract

La generazione automatica di modelli SysML accurati a partire dai requisiti del linguaggio naturale può accelerare sostanzialmente l'adozione dell'Ingegneria dei Sistemi Basata su Modelli (MBSE) nello sviluppo di sistemi complessi. Tuttavia, l'uso di grandi modelli linguistici (LLM) per generare codice di modello spesso non rispetta i rigidi vincoli sintattici dei linguaggi di modellazione formale, e garantire costantemente l'allineamento semantico tra modelli generati e requisiti rimane una sfida. Per affrontare queste sfide, questo articolo presenta MAS4SysML, un framework collaborativo multi-agente per la generazione di codice SysML v2 che migliora la correttezza sintattica e la coerenza semantica con un budget di riparazione limitato. Il framework scompone un compito di modellazione in sottocompiti gerarchici, li formalizza come schede di lavoro strutturate e genera codice modello in modo bottom-up. Durante la generazione, viene utilizzato un ambiente ufficiale di validazione per la diagnostica della sintassi; Dopo il completamento, il framework verifica la coerenza semantica tra il codice e le schede di lavoro. Se la validazione sintattica o semantica fallisce, il framework ripara e rivalida iterativamente il codice all'interno di un budget di riparazione predefinito, guidato da feedback diagnostico, fino a quando i criteri di validazione non sono soddisfatti o il budget è esaurito. Per valutare il metodo proposto, costruiamo un dataset SysML v2 che copre cinque tipi di task principali—requisiti, casi d'uso, struttura, parametrici e state machine—e conduciamo esperimenti comparativi. I risultati mostrano che MAS4SysML riduce il tasso medio di errore sintattico a 2,63, aumenta la somiglianza semantica a 0,91 e supera complessivamente i metodi di generazione del codice esistenti.

Introduction

L'MBSE è diventato una metodologia chiave per l'analisi dei requisiti, la progettazione dell'architettura di sistema e la pianificazione della verifica nello sviluppo di apparecchiature complesse in ambiti come l'aviazione e^{l'aerospaziale 1}. Utilizzando linguaggi di modellazione unificati come SysML come backbone della modellazione, le informazioni — inclusi requisiti, struttura, comportamento e vincoli — possono essere organizzate in un framework modello coerente, migliorando la struttura dei processi e l'efficienza della collaborazione^{interdisciplinare 2}. Tuttavia, con la crescita dell....

Protocol

Il processo di generazione del codice del framework MAS4SysML è riassunto nel File Supplementare 1. Va notato che questo studio non mira a ottenere la generazione one-shot di un modello di sistema completo a partire da un linguaggio naturale con una rigorosa coerenza incrociativa, inclusi requisiti, struttura, parametri e comportamento. Invece, il protocollo si concentra sulla generazione di diversi tipi rappresentativi di codice view SysML v2.

Fase I: Analisi del compito
Il flusso di lavoro inizia con l'analisi delle attività. Il sistema fornisce l'intento di modellazio....

Results

Valutazione del modello di base
Abbiamo prima selezionato diversi LLM mainstream e condotto test preliminari di prestazioni utilizzando generazione diretta modello-a-codice, tra cui CodeX(175B)¹⁹, CodeGen-Mono(16.1B)²⁰, PaLM Coder(62B)²¹, Alphacode(1.1B)²², Incoder(6.7B)²³ e code-davinci-002(175B)²⁴. Come mostrato nella

Discussion

Proponiamo MAS4SysML, un framework collaborativo multi-agente per la generazione di codice di modelli SysML v2 semi-automatizzata. Il quadro è composto da quattro agenti funzionalmente complementari. Durante la generazione, (i) decompone gerarchicamente i requisiti di modellazione in linguaggio naturale utilizzando una struttura basata su alberi di attività e li formalizza in schede di lavoro strutturate, e (ii) genera codice modello SysML v2 in modo bottom-up, guidato dai vincoli e dall.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
LangChain	LangChain (progetto open-source)	v1.0.8; https://github.com/langchain-ai/langchain	Framework per l'interazione con LLM e l'orchestrazione degli agenti
LangGraph	LangChain (progetto open-source)	v1.0.3; https://github.com/langchain-ai/langgraph	Framework di esecuzione del flusso di lavoro multi-agente
Python	Python Software Foundation	3.10.x; https://www.python.org/downloads/release/python-3100/	Linguaggio di programmazione principale per l'implementazione di MAS4SysML
Implementazione pilota di SysML v2	Gruppo di Gestione degli Oggetti (OMG)	(fornire versione di rilascio/tag); https://github.com/Systems-Modeling/SysML-v2-Pilot-Implementation	Utilizzato per la validazione della sintassi e l'analisi dei modelli