Qu’est-ce que l’ingénierie des systèmes basée sur les modèles (MBSE) ?
L'ingénierie des systèmes basée sur les modèles est une méthodologie qui permet d'utiliser des modèles pour concevoir et visualiser des produits complexes, répondre aux exigences et évaluer les arbitrages avant d'attribuer des tâches aux disciplines d'ingénierie appropriées (mécanique, électronique, logiciel, etc.). La MBSE simplifie la conception de systèmes complexes en utilisant un langage commun pour les collaborateurs pluridisciplinaires. La MBSE est le plus souvent utilisée dans les secteurs critiques pour la sécurité où la conformité réglementaire est essentielle.
L'importance du MBSE
La MBSE est essentielle au développement de systèmes complexes, car elle définit l'ensemble du système et toutes ses composantes avant la fabrication du produit. Elle utilise des modèles pour aider à organiser les exigences, les comportements et les interactions de toutes les différentes parties d'un système complexe. Comme la MBSE utilise des modèles pour communiquer, il est plus facile d'illustrer des systèmes vastes, complexes et interconnectés, ainsi que leurs exigences, dans un cadre facile à visualiser. Cette méthodologie permet de réduire les erreurs dès le début du développement du produit et améliore la collaboration entre les parties prenantes.
Principales caractéristiques de la MBSE
Modélisation basée sur des normes
La modélisation visuelle basée sur des normes dans le MBSE implique l'utilisation de données et de diagrammes ainsi que de langages de modélisation largement reconnus pour représenter des systèmes complexes. Cela inclut SysML pour la conception au niveau des systèmes, UML pour l'architecture logicielle, OVM pour la gestion de la variabilité, l'ingénierie de l'information (IE) pour la modélisation des données, et BPMN et UAF pour l'architecture d'entreprise. Ces normes favorisent la clarté, la cohérence et la collaboration entre les disciplines et les étapes de développement.
Collaboration multidisciplinaire
Le MBSE permet une transparence totale au sein de l'équipe grâce à des outils de modélisation en direct, multi-utilisateurs et évolutifs qui incluent une gestion de configuration intégrée. Il rassemble les disciplines techniques et non techniques, notamment l'électricité, la mécanique, les logiciels, les systèmes, les données et les activités commerciales, au sein d'un cadre de modélisation commun. En utilisant des normes telles que SysML, les équipes peuvent modéliser et interagir avec le système en temps réel de manière collaborative. Cette approche intégrée améliore la communication, minimise les malentendus et garantit que les décisions de conception reflètent les divers points de vue et contraintes de toutes les parties prenantes, ce qui se traduit par des systèmes bien intégrés.
Simulation au niveau du système
La simulation au niveau du système consiste à modéliser et à analyser l'ensemble d'un système avant sa construction physique, à l'aide de modèles numériques dans un cadre MBSE. Ces simulations fournissent des informations sur la manière dont les différents composants interagissent et fonctionnent ensemble, ce qui permet aux équipes d'évaluer les performances, d'identifier les problèmes et de valider les exigences dès le début du processus de conception. En simulant au niveau du système, les organisations peuvent réduire considérablement les risques liés au développement et éviter des modifications coûteuses par la suite.
Systèmes de systèmes
Dans un système de systèmes, des systèmes indépendants fonctionnent ensemble pour former un système plus vaste et intégré, dans lequel chaque système interagit et partage des données avec les autres. Le MBSE fournit une approche structurée pour visualiser et analyser chaque système individuel, à la fois indépendamment et dans le cadre de l'ensemble collectif. Cela permet aux ingénieurs systèmes de gérer efficacement l'interopérabilité, de comprendre les comportements des systèmes et d'évaluer les impacts des changements dans le contexte plus large du système.
Lignes de produits système
Les modèles et composants partagés constituent un élément important de l'ingénierie des gammes de produits dans le MBSE, où la modélisation graphique des gammes de produits aide les ingénieurs à prendre des décisions concernant l'inclusion de modules, les paramètres et le nombre de pièces dans chaque configuration. Cette approche de modélisation définit également la logique et les règles qui déterminent la configuration des différentes variantes de produits. En permettant la réutilisation des ressources de conception, elle contribue à rationaliser le développement et à améliorer la cohérence entre les différents produits.
Quels sont les outils utilisés dans la MBSE ?
Le MBSE est une combinaison de plusieurs concepts différents en ingénierie. Il réunit la modélisation, la pensée systémique et l'ingénierie des systèmes. Comme le MBSE englobe trois écoles différentes, il existe plusieurs ensembles d'outils qui le composent.
Langage de modélisation des systèmes (SysML)
La MBSE utilise plusieurs langages de modélisation. Le langage de modélisation principal est le SysML, qui est le langage de modélisation des systèmes. Ce langage de modélisation universel prend en charge les applications d’ingénierie des systèmes et établit une manière uniforme de représenter les modèles. Autres langages de modélisation associés :
- UML (langage de modélisation unifié pour les logiciels)
- UAF (cadre d'architecture unifié)
- OVM (modélisation orthogonale de la variabilité)
En fonction du projet et de ses implications, différents langages de modélisation peuvent être utilisés pour définir les spécifications.
Outils logiciels MBSE
Les outils logiciels de la MBSE sont les suivants :
- Outil de modélisation des systèmes
- Bibliothèque de systèmes de systèmes (SdS)
- Ingénierie de lignes de produits système
- Simulation de système visuelle
- Analyse d'étude de marché
- Revue automatisée de conception du système
- Conception modulaire
- Modélisation de cas d'utilisation
- Modélisation incrémentielle
- Modélisation fonctionnelle
- Modélisation visuelle à l’aide de données et de diagrammes
Outils de simulation et d’analyse
Outils de simulation et d’analyse de la MBSE :
- Simulation statique
- Simulation dynamique
- Simulation visuelle et fonctionnelle
- Cosimulation
Outils de gestion des exigences
Outils de gestion des exigences
- Gestion des exigences et des récits utilisateur pour :
- Exigences de l’entreprise
- Configuration système requise
- Exigences de l’utilisateur
- Gestion de tests liés aux exigences
Gestion de la configuration interdisciplinaire avec la MBSE
Découvrez comment la continuité numérique de PTC associe de manière transparente le PLM, l'ingénierie des exigences, la gestion des tests et la MBSE, et favorise ainsi une collaboration et une coordination remarquables entre les disciplines. Démarrez votre parcours de continuité numérique pour rationaliser les processus, accroître l’innovation et garantir une qualité de produit irréprochable.
Industrie automobile
La MBSE présente d’énormes avantages pour les équipementiers automobiles et leurs fournisseurs. Les fonctionnalités de conception de systèmes complexes facilitent l’intégration des logiciels et du matériel. L’amélioration de la transparence et de la traçabilité permet de raccourcir le délai de mise en conformité, et la possibilité de collaborer en interne et en externe avec les fournisseurs contribue à accélérer le développement.
Aérospatiale et Défense
La MBSE peut faire progresser le développement dans le secteur Aérospatiale et Défense en réduisant les risques liés au développement et en aidant les parties intéressées à collaborer en temps réel pour mapper les exigences avant de commencer à fabriquer les produits. Le secteur Aérospatiale et Défense est soumis à des exigences réglementaires strictes et gère des produits extrêmement complexes. La traçabilité, des exigences à la nomenclature, peut faire gagner du temps et de l'argent aux organisations A&D lors de la fabrication de leurs produits.
Comment les entreprises leaders tirent-elles parti du logiciel MBSE de PTC ?
Découvrez les bénéfices que vos pairs ont su retirer d'une approche MBSE.
Logiciel MBSE de PTC
PTC Modeler est une solution primée de modélisation de systèmes et de logiciels basée sur des normes. Elle permet aux architectes et aux ingénieurs d’explorer des conceptions alternatives, de simuler le comportement de la conception et de communiquer les exigences produit.
En proposant une approche de système de systèmes à la MBSE, Windchill Asset Library permet de concevoir des sous-systèmes dans des modèles distincts et de les relier entre eux dans des modèles de système de niveau supérieur sans dupliquer les données. De cette façon, vous pouvez concevoir de la même manière que vous construisez les systèmes.
Windchill Process Director est une solution de définition et de déploiement de processus visant à fournir une approche efficace au défi de la définition des processus organisationnels et à aider les chefs de projet à être plus productifs. L’amélioration de la qualité des processus est facilitée par la maintenance en ligne qui peut être fournie pour les projets nouveaux et existants.
Les atouts de la solution
N'hésitez pas à adopter les techniques d'ingénierie des systèmes basée sur le modèle (MBSE) car elles offrent un langage visuel commun et une approche d'ingénierie structurée.
Base de données multi-utilisateur interactive : solution d'entreprise permettant aux ingénieurs de collaborer en simultané à des conceptions sans avoir à se transmettre les fichiers ni à les intégrer ou les récupérer.
Modélisation de systèmes utilisée dans l'industrie : conception visuelle et intuitive utilisant le langage OMG SysML pour la conception standard de systèmes complexes et de systèmes de systèmes.
Modélisation de systèmes modulaire basée sur les ressources : approche modulaire de la conception des systèmes de systèmes qui utilise la bibliothèque de ressources de Windchill.
Simulations visuelles : simulation et cosimulation visuelles des fonctionnalités des systèmes dès le début du cycle de vie de la conception pour détecter les problèmes.
Revue de conception automatisée : validation des conceptions de systèmes complexes en amont du processus de conception via les revues de conception automatisées.
Modélisation de la variabilité : extension de l'ingénierie des systèmes basée sur les modèles avec la modélisation de lignes de produits système et les flux vers le PLM
Gestion des ressources : conception modulaire des systèmes basée sur les ressources pour les systèmes de systèmes.
Conception logicielle intégrée : modélisation logicielle et génération de code automatisée pour les principaux langages de programmation et la plateforme ThingWorx de PTC.
Intégration PTC : Windchill et intégration tierce utilisant un OSLC étendu