MAS4SysML: Многоагентный фреймворк для генерации моделей SysML v2 с естественного языка

Summary

Этот протокол представляет собой MAS4SysML — многоагентный подход, который автоматически генерирует код SysML v2 через скоординированное разделение задач, требующий минимальных итераций ремонта и значительно сокращая время ручного моделирования, одновременно повышая эффективность моделирования системы.

Abstract

Автоматическая генерация точных моделей SysML на основе требований естественного языка может значительно ускорить внедрение инженерии систем на основе моделей (MBSE) в разработке сложных систем. Однако использование крупных языковых моделей (LLM) для генерации кода часто не соответствует строгим синтаксическим ограничениям формальных языков моделирования, и стабильное обеспечение семантического согласования между сгенерированными моделями и требованиями остаётся сложным. Для решения этих проблем в статье представлен MAS4SysML — многоагентный коллаборативный фреймворк для генерации кода SysML v2, который улучшает синтаксическую корректность и семантическую согласованность при ограниченном бюджете на ремонт. Фреймворк разбивает задачу моделирования на иерархические подзадачи, формализует их в виде структурированных карт задач и генерирует код модели снизу вверх. Во время генерации используется официальная среда валидации для диагностики синтаксиса; После завершения фреймворк проверяет семантическую согласованность между кодом и карточками задач. Если синтаксисная или семантическая проверка не удаётся, фреймворк итеративно ремонтирует и повторно валидирует код в рамках заранее определённого бюджета ремонта, руководствуясь диагностической обратной связью, пока критерии валидации не будут выполнены или бюджет не исчерпается. Для оценки предлагаемого метода мы создаём набор данных SysML v2, охватывающий пять основных типов задач — требования, сценарии использования, структуру, параметры и автоматы состояний — и проводим сравнительные эксперименты. Результаты показывают, что MAS4SysML снижает средний уровень синтаксической ошибки до 2,63, увеличивает семантическое сходство до 0,91 и превосходит существующие методы генерации кода в целом.

Introduction

MBSE стал ключевой методологией для анализа требований, проектирования архитектуры системы и планирования верификации при разработке сложного оборудования в таких областях, как авиация и аэрокосмическая^{отрасль 1}. Используя унифицированные языки моделирования, такие как SysML, в качестве основы моделирования, информация — включая требования, структуру, поведение и ограничения — может быть организована в целостную модельную структуру, что улучшает структуру процессов и эффективность междисциплинарного сотрудничества². Однако по мере роста масштаба системы количество моделей, которые необхо....

Protocol

Процесс генерации кода фреймворка MAS4SysML изложен в дополнительном файле 1. Следует отметить, что данное исследование не направлено на создание полной системной модели на основе естественного языка с строгой согласованностью перекрёстного вида, включая требования, структуру, параметры и поведение. Вместо этого протокол сосредоточен на генерации нескольких репрезентативных типов кода SysML v2.

Фаза I: Анализ задач
Рабочий процесс начинается с разбора задач. Система предоставляет намерение моделирования на естественном языке для агента генерации структуры задач, который ....

Results

Оценка базовой модели
Сначала мы выбрали несколько основных LLM и провели предварительные тесты производительности с использованием прямой генерации модели в код, включая CodeX(175B)¹⁹, CodeGen-Mono(16.1B)²⁰, PaLM Coder(62B)²¹, Alphacode(1.1B)²², Incoder(6.7B)²³ и code-davinci-002(175B)²⁴. Как показано в таблице 2

Discussion

Мы предлагаем MAS4SysML — многоагентную совместную структуру для полуавтоматизированной генерации кода модели SysML v2. Фреймворк состоит из четырёх функционально взаимодополняющих агентов. Во время генерации он (i) иерархически разбивает требования к моделированию на естественном языке с помощью структуры на основе дерева задач и формализует их в структурированные карты задач, и (ii) генерирует код модели SysML v2 снизу вверх, руководствуясь ограничениями и зависимостей, указанными в эт.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
LangChain	LangChain (проект с открытым исходным кодом)	v1.0.8; https://github.com/langchain-ai/langchain	Фреймворк для взаимодействия LLM и оркестрации агентов
LangGraph	LangChain (проект с открытым исходным кодом)	v1.0.3; https://github.com/langchain-ai/langgraph	Фреймворк для выполнения многоагентных рабочих процессов
Python	Фонд программного обеспечения Python	3.10.x; https://www.python.org/downloads/release/python-3100/	Основной язык программирования для реализации MAS4SysML
Пилотная реализация SysML v2	Группа управления объектами (OMG)	(предоставить версию релиза/тег); https://github.com/Systems-Modeling/SysML-v2-Pilot-Implementation	Используется для проверки синтаксиса и разбора моделей