MAS4SysML: Wieloagentowy framework do generowania modeli SysML v2 z języka naturalnego

Summary

Protokół ten prezentuje MAS4SysML, podejście wieloagentowe, które automatycznie generuje kod SysML v2 poprzez skoordynowany podział zadań, wymagając niewielu iteracji naprawczych i znacząco skracając czas ręcznego modelowania, jednocześnie poprawiając efektywność modelowania systemowego.

Abstract

Automatyczne generowanie dokładnych modeli SysML na podstawie wymagań języka naturalnego może znacząco przyspieszyć wdrażanie inżynierii systemów opartych na modelach (MBSE) w rozwoju złożonych systemów. Jednak korzystanie z dużych modeli językowych (LLM) do generowania kodu modelu często nie spełnia ścisłych ograniczeń składniowych formalnych języków modelowania, a konsekwentne zapewnienie semantycznego dopasowania między generowanymi modelami a wymaganiami pozostaje wyzwaniem. Aby sprostać tym wyzwaniom, artykuł przedstawia MAS4SysML, wieloagentowy framework współpracy do generowania kodu SysML v2, który poprawia poprawność składniową i spójność semantyczną przy ograniczonym budżecie napraw. Framework rozkłada zadanie modelujące na hierarchiczne podzadania, formalizuje je jako strukturalne karty zadań i generuje kod modelu w sposób oddolny. Podczas generowania używa się oficjalnego środowiska walidacyjnego do diagnostyki składni; Po ukończeniu framework weryfikuje spójność semantyczną między kodem a kartami zadań. Jeśli walidacja składni lub semantyczna zawodzi, ramy iteracyjnie naprawiają i rewalidują kod w ramach ustalonego budżetu napraw, kierując się informacjami zwrotnymi diagnostycznymi, aż do spełnienia kryteriów walidacji lub wyczerpania budżetu. Aby ocenić proponowaną metodę, tworzymy zbiór danych SysML v2 obejmujący pięć podstawowych typów zadań — wymagania, przypadki użycia, strukturę, parametrykę i maszyny stanów — oraz przeprowadzamy eksperymenty porównawcze. Wyniki pokazują, że MAS4SysML zmniejsza średni wskaźnik błędów składniowych do 2,63, zwiększa podobieństwo semantyczne do 0,91 i przewyższa istniejące metody generowania kodu ogólnie.

Introduction

MBSE stało się kluczową metodologią analizy wymagań, projektowania architektury systemów oraz planowania weryfikacji w rozwoju złożonego sprzętu w dziedzinach takich jak lotnictwoⁱ kosmonautyka. Korzystając z jednolitych języków modelowania, takich jak SysML, jako szkieletu modelowania, informacje — w tym wymagania, struktura, zachowanie i ograniczenia — mogą być organizowane w spójny model framework, poprawiając strukturę procesów i efektywność współpracy interdyscyplinarnej². Jednak wraz ze wzrostem skali systemu, liczba modeli, które trzeba opracować, rośnie odpowiednio, co prowadzi do stałego wzrostu obciążenia ręczn....

Protocol

Proces generowania kodu w ramach MAS4SysML jest podsumowany w Pliku Uzupełniającym 1. Należy zauważyć, że badanie nie ma na celu jednorazowego wygenerowania kompletnego modelu systemu z języka naturalnego z ścisłą spójnością widoków krzyżowych, obejmującą wymagania, strukturę, parametrykę i zachowanie. Zamiast tego protokół koncentruje się na generowaniu kilku reprezentatywnych typów kodu widokowego SysML v2.

Faza I: Analiza zadań
Workflow zaczyna się od parsowania zadań. System dostarcza zamysł modelowania w języku naturalnym dla Agenta Generowania Struktury Zadań, który generuje zestaw kart zadań. Ab....

Results

Ocena modelu bazowego
Najpierw wybraliśmy kilka popularnych LLM i przeprowadziliśmy wstępne testy wydajności z wykorzystaniem bezpośredniego generowania model-to-code, w tym CodeX(175B)¹⁹, CodeGen-Mono(16.1B)²⁰, PaLM Coder(62B)²¹, Alphacode(1.1B)²², Incoder(6.7B)²³ oraz code-davinci-002(175B)²⁴. Jak pokazano w Tabeli 2, code-davinci-002(175B.......

Discussion

Proponujemy MAS4SysML, wieloagentowy framework współpracy do półautomatycznego generowania kodu modelu SysML v2. Ramy składają się z czterech funkcjonalnie komplementarnych agentów. Podczas generowania (i) hierarchicznie rozkłada wymagania modelowania w języku naturalnym, korzystając ze struktury opartej na drzewie zadań, i formalizuje je na strukturalne karty zadań, a (ii) generuje kod modelu SysML v2 oddolnie, kierując się ograniczeniami i relacjami zależnościami określonymi w tych kartach. Przez całą generację moduł w.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
LangChain	LangChain (projekt open-source)	v1.0.8; https://github.com/langchain-ai/langchain	Ramy interakcji LLM i orkiestracji agentów
LangGraph	LangChain (projekt open-source)	v1.0.3; https://github.com/langchain-ai/langgraph	Framework wykonawczy wieloagentowego przepływu pracy
Python	Python Software Foundation	3.10.x; https://www.python.org/downloads/release/python-3100/	Główny język programowania implementacji MAS4SysML
Pilotażowa implementacja SysML v2	Grupa Zarządzania Obiektami (OMG)	(podaj wersję wydania/tagu); https://github.com/Systems-Modeling/SysML-v2-Pilot-Implementation	Wykorzystywane do walidacji składni i parsowania modeli