The requirements engineering of Industrial Cyber-Physical Systems is extremely challenging due to large system sizes, component heterogeneity, involvement of multi-discipline stakeholders and machines, and continuous evolution. Formal and semi-formal languages, techniques, tools and frameworks can assist by providing repeatable and rigorous structures for eliciting, specifying, analysing, verifying and maintaining requirements. Various approaches have been proposed, but a contemporary and comprehensive study providing a landscape of the state-of-the-art is currently missing. This article reports a systematic mapping study covering 93 primary studies published between 2009 and October 2020. We categorise surveyed studies by current research directions in the use of semi-formal and formal methods for Requirements Engineering phases for Industrial Cyber-Physical Systems. We also identify gaps in current research and develop a novel conceptual model capturing the relationship between available formalisms and Requirements Engineering activities. We find that extensive work has been carried out on the formal analysis and verification of safety and timings requirements. However, the use of semi-formal notations, works on key phases like requirements elicitation and management, and the adoption of industrial standards are largely missing. Moreover, we find no literature providing methods to handle privacy and trust requirements, which have become critical concerns in this area.

由于系统规模大，组件异质性，多学科利益相关者和机器的参与以及不断发展，因此工业网络物理系统的需求工程非常具有挑战性。正式和半正式的语言，技术，工具和框架可以通过提供可重复且严格的结构来帮助提出，指定，分析，验证和维护需求，从而为您提供帮助。已经提出了各种方法，但是目前缺少提供最新技术的当代综合研究。本文报告了一项系统的制图研究，涵盖了2009年至2020年10月之间发表的93项主要研究。我们按照当前研究方向对调查的研究进行分类，以将半正式和正式的方法用于工业网络物理系统的需求工程阶段。我们还将找出当前研究的空白，并开发一种新颖的概念模型，以捕捉可用形式主义与需求工程活动之间的关系。我们发现，已经对安全性和时间要求的形式分析和验证进行了广泛的工作。但是，在很大程度上缺少半正式符号的使用，在关键阶段（如需求确定和管理）以及工业标准的采用。此外，我们发现没有文献提供处理隐私和信任要求的方法，这些方法已成为该领域的关键问题。我们还将找出当前研究的空白，并开发一种新颖的概念模型，以捕捉可用形式主义与需求工程活动之间的关系。我们发现，已经对安全性和时间要求的形式分析和验证进行了广泛的工作。但是，在很大程度上缺少半正式符号的使用，在关键阶段（如需求确定和管理）以及工业标准的采用。此外，我们发现没有文献提供处理隐私和信任要求的方法，这些方法已成为该领域的关键问题。我们还将找出当前研究的空白，并开发一种新颖的概念模型，以捕捉可用形式主义与需求工程活动之间的关系。我们发现，已经对安全性和时间要求的形式分析和验证进行了广泛的工作。但是，在很大程度上缺少半正式符号的使用，在关键阶段（如需求确定和管理）以及工业标准的采用。此外，我们发现没有文献提供处理隐私和信任要求的方法，这些方法已成为该领域的关键问题。我们发现，已经对安全性和时间要求的形式分析和验证进行了广泛的工作。但是，在很大程度上缺少半正式符号的使用，在关键阶段（如需求确定和管理）以及工业标准的采用。此外，我们发现没有文献提供处理隐私和信任要求的方法，这些方法已成为该领域的关键问题。我们发现，已经对安全性和时间要求的形式分析和验证进行了广泛的工作。但是，在很大程度上缺少半正式符号的使用，在关键阶段（如需求确定和管理）以及工业标准的采用。此外，我们发现没有文献提供处理隐私和信任要求的方法，这些方法已成为该领域的关键问题。