国防部门正为其工作体系推行数字化工程实践,同时更广泛的系统工程界致力于实现此类实践的现代化与标准化。从传统文档模式向纯数字化模式的转型,需要提升对项目或产品全生命周期的数字化管理能力。然而技术发展必须通过迭代流程优化工具设计,聚焦多元用户群体的可用性需求。现有工具技术虽多,却常忽略工程师为同行设计工具时的可用性评估。在开发数字化工程任务解决方案时融入可用性考量,既能简化工具操作又可扩大用户群体。

本研究评估了12名参与者使用Stitch的表现。该定制化网络工具支持创建系统工程建模语言第二版(SysMLv2)模型并与虚拟智能体交互。采用混合研究方法结合遥测数据与问卷调查,通过四组任务情景对组(学员与专业人员各半)构建测试框架:受试者根据源文档构建SysMLv2模型并分析模型要素。该流程平衡传统文件浏览模式与虚拟智能体辅助功能,并采用双重视觉样式设计。遥测数据与问卷反馈共同揭示工具可用性及虚拟智能体效能,结果表明不同群体内部及群体间存在显著的性能与可用性差异。尽管Stitch展现出可用性且虚拟智能体有效支持建模,但参与者普遍期待增强建模辅助功能。

本文贡献包括:1)基于用户中心化设计方法论构建Stitch工具,通过案例研究论证虚拟智能体支持下SysMLv2建模的可行性;2)开发四组情景对组指导用户系统学习SysMLv2建模;3)设计两种定制模型样式及可视化扩展机制辅助模型解读;4)建立用户通过虚拟智能体调取文档的学习路径;5)提出提升Stitch及其他数字工程工具可用性的发展建议。

系统工程(SE)向数字化工程(DE)的转型需与新技术发展同步。硬件、软件与基础设施的深度融合已重塑社会各场域的工作模式。美国防部(DoD)特别是空军部队,正采用"引领、借力、观察"策略吸纳敏捷产品开发的商业技术[1]。在业界引领的背景下,国防部需借力哪些技术支持数字化转型?精进技术并开发配套工具将优化项目全生命周期管理。明确DE工具需求的首要步骤是界定任务支持范畴,继而通过工具评估定义用户核心功能需求,最终扩展至更多应用场景。本研究聚焦SysMLv2与虚拟智能体建模场景,致力于构建任务界定与基础功能需求的可用性基准。

政府机构在项目实施中接收的交付成果形式多样,常包含多类型文件的数字资产。综合产品组(IPT)成员需协作验证这些资产,其专业知识互补形成综合评估体系。信息关联要求建立数字资产管理机制实现交付物文档化与模型化。当前SE/DE领域商业建模工具可通过系统建模实现资产验证,但复杂工具的设计门槛限制了新从业者及跨领域专家的使用。2018年美军发布的《国防部数字化工程战略》设定了推动转型的多项目标[2],包括改进合同语言聚焦模型开发、制定标准及革新文化与人力体系。同年发布的《国防部云战略》明确了向云计算转型的实施路径[3]。这些顶层设计与国际SE/DE界最新研究形成呼应[4][5],共同推动国防部采用系统性产品开发新技术。

由六个章节构成:第二章阐释四大核心DE任务,结合可用性启发原则,分析SysMLv1与SysMLv2语言构型要素,并综述DE工具、大语言模型(LLM)与微服务技术,奠定研究理论基础;第三章详述Stitch设计过程,涵盖SysMLv2参考架构应用、界面体验开发、数据记录、LLM集成及信息技术设计;第四章延续设计流程,阐明研究方法论、实验设计与数据采集规程;第五章呈现可用性评估结果,深度解析各任务情景数据;第六章总结研究成果,论述应用价值并提出后续研究方向建议。

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