MAS4SysML: Uma Estrutura Multi-Agente para Geração de Modelos SysML v2 a partir de Linguagem Natural

Summary

Este protocolo apresenta o MAS4SysML, uma abordagem multi-agente que gera automaticamente código SysML v2 por meio de divisão coordenada de tarefas, exigindo poucas iterações de reparo e reduzindo significativamente o tempo de modelagem manual, além de melhorar a eficiência da modelagem do sistema.

Abstract

Gerar automaticamente modelos SysML precisos a partir de requisitos de linguagem natural pode acelerar substancialmente a adoção da Engenharia de Sistemas Baseada em Modelos (MBSE) no desenvolvimento de sistemas complexos. No entanto, usar grandes modelos de linguagem (LLMs) para gerar código de modelo frequentemente não atende às restrições sintáticas rigorosas das linguagens formais de modelagem, e garantir consistentemente o alinhamento semântico entre modelos gerados e requisitos continua sendo um desafio. Para enfrentar esses desafios, este artigo apresenta o MAS4SysML, uma estrutura colaborativa multiagente para geração de código SysML v2 que melhora a correção sintática e a consistência semântica sob um orçamento de reparo restrito. A estrutura decompõe uma tarefa de modelagem em subtarefas hierárquicas, formaliza-as como cartões de tarefas estruturadas e gera código modelo de forma de baixo para cima. Durante a geração, um ambiente oficial de validação é usado para diagnósticos de sintaxe; Após a conclusão, o framework verifica a consistência semântica entre o código e os cartões de tarefa. Se a validação sintática ou semântica falhar, o framework repara e revalida iterativamente o código dentro de um orçamento de reparo pré-definido, guiado por feedback diagnóstico, até que os critérios de validação sejam atendidos ou o orçamento seja esgotado. Para avaliar o método proposto, construímos um conjunto de dados SysML v2 abrangendo cinco tipos principais de tarefas — requisitos, casos de uso, estrutura, paramétricas e máquinas de estados — e realizamos experimentos comparativos. Os resultados mostram que o MAS4SysML reduz a taxa média de erro sintático para 2,63, aumenta a similaridade semântica para 0,91 e supera os métodos de geração de código existentes no geral.

Introduction

O MBSE tornou-se uma metodologia chave para análise de requisitos, design de arquitetura de sistemas e planejamento de verificação no desenvolvimento de equipamentos complexos em domínios como aviação e^{aeroespacial 1}. Utilizando linguagens de modelagem unificadas como SysML como espinha dorsal de modelagem, informações — incluindo requisitos, estrutura, comportamento e restrições — podem ser organizadas em uma estrutura de modelo coerente, melhorando a estrutura do processo e a eficiência da colaboração interdisciplinar². No entanto, à medida que a escala do sistema continua crescendo, o....

Protocol

O processo de geração de código do framework MAS4SysML é resumido no Arquivo Suplementar 1. Deve-se notar que este estudo não visa alcançar a geração única de um modelo completo de sistema a partir de linguagem natural com consistência estrita em visão cruzada, incluindo requisitos, estrutura, parâmetros e comportamento. Em vez disso, o protocolo foca em gerar vários tipos representativos de código de visualização SysML v2.

Fase I: Análise de tarefas
O fluxo de trabalho começa com a análise das tarefas. O sistema fornece a intenção de modelagem em linguagem natural para ....

Results

Avaliação do modelo de referência
Primeiro selecionamos vários LLMs convencionais e realizamos testes preliminares de desempenho usando geração direta de modelo para código, incluindo 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. Como mostrado na.......

Discussion

Propomos o MAS4SysML, uma estrutura colaborativa multiagente para geração semi-automatizada de código de modelos SysML v2. A estrutura consiste em quatro agentes funcionalmente complementares. Durante a geração, ela (i) decompõe hierarquicamente os requisitos de modelagem em linguagem natural usando uma estrutura baseada em árvores de tarefas e os formaliza em cartões de tarefas estruturados, e (ii) gera código de modelo SysML v2 de forma ascendente, guiado pelas restrições e relações de.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
LangChain	LangChain (projeto de código aberto)	v1.0.8; https://github.com/langchain-ai/langchain	Estrutura para interação com LLM e orquestração de agentes
LangGraph	LangChain (projeto de código aberto)	v1.0.3; https://github.com/langchain-ai/langgraph	Framework de execução de workflow multi-agente
Python	Fundação de Software Python	3.10.x; https://www.python.org/downloads/release/python-3100/	Principal linguagem de programação para implementação do MAS4SysML
Implementação Piloto do SysML v2	Grupo de Gerenciamento de Objetos (OMG)	(fornecer versão de liberação/tag); https://github.com/Systems-Modeling/SysML-v2-Pilot-Implementation	Usado para validação de sintaxe e análise de modelos