Che cos'è l'ingegneria dei sistemi basata su modelli (MBSE)?
Il Model-Based System Engineering è una metodologia per l'utilizzo di modelli che consente di progettare e visualizzare prodotti complessi, soddisfare i requisiti e valutare i compromessi prima di assegnare attività alle discipline ingegneristiche appropriate, meccanica, elettronica, software, ecc. L'MBSE semplifica la progettazione di sistemi complessi utilizzando un linguaggio comune per i collaboratori multidisciplinari. L'MBSE viene spesso utilizzato in settori strategici per la sicurezza in cui è essenziale rispettare la conformità normativa.
L'importanza dell'MBSE
L'MBSE è essenziale per lo sviluppo di sistemi complessi perché definisce l'intero sistema e tutte le sue parti prima della realizzazione del prodotto. Utilizza modelli per aiutare a organizzare i requisiti, i comportamenti e le interazioni di tutte le diverse parti di un sistema complesso. Poiché l'MBSE utilizza modelli per comunicare, è più facile illustrare sistemi grandi, complessi e interconnessi e i loro requisiti in un quadro di facile consultazione. Questa metodologia contribuisce a ridurre gli errori fin dall'inizio dello sviluppo del prodotto e migliora la collaborazione tra le parti interessate.
Caratteristiche principali dell'MBSE
Modellazione basata su standard
La modellazione visiva basata su standard in MBSE prevede l'uso di dati e diagrammi insieme a linguaggi di modellazione ampiamente riconosciuti per rappresentare sistemi complessi. Ciò include SysML per la progettazione a livello di sistema, UML per l'architettura software, OVM per la gestione della variabilità, l'ingegneria dell'informazione (IE) per la modellazione dei dati e BPMN e UAF per l'architettura aziendale. Questi standard promuovono la chiarezza, la coerenza e la collaborazione tra le discipline e le fasi di sviluppo.
Collaborazione multidisciplinare
MBSE garantisce la trasparenza dell'intero team grazie a strumenti di modellazione live, multiutente e scalabili che includono la gestione della configurazione integrata. Riunisce discipline ingegneristiche e non ingegneristiche, tra cui elettricità, meccanica, software, sistemi, dati e business all'interno di un framework di modellazione condiviso. Utilizzando standard come SysML, i team possono modellare e interagire in modo collaborativo con il sistema in tempo reale. Questo approccio integrato migliora la comunicazione, riduce al minimo le incomprensioni e garantisce che le decisioni di progettazione riflettano le diverse prospettive e i vincoli di tutte le parti interessate, con il risultato di sistemi ben integrati.
Simulazione a livello di sistema
La simulazione a livello di sistema prevede la modellazione e l'analisi di un intero sistema prima della sua realizzazione fisica, utilizzando modelli digitali all'interno di un framework MBSE. Queste simulazioni forniscono informazioni dettagliate su come i diversi componenti interagiscono e funzionano insieme, consentendo ai team di valutare le prestazioni, identificare i problemi e convalidare i requisiti nelle prime fasi del processo di progettazione. Grazie alla simulazione a livello di sistema, le organizzazioni possono ridurre significativamente i rischi di sviluppo ed evitare costose modifiche in una fase successiva.
Sistemi di sistemi
In un sistema di sistemi, sistemi indipendenti lavorano insieme per formare un sistema più grande e integrato, in cui ogni sistema interagisce e condivide dati con gli altri. MBSE fornisce un approccio strutturato per visualizzare e analizzare ogni singolo sistema, sia indipendentemente che come parte di un insieme collettivo. Ciò consente agli ingegneri di sistemi di gestire efficacemente l'interoperabilità, comprendere i comportamenti dei sistemi e valutare gli impatti dei cambiamenti nel contesto più ampio del sistema.
Linee di prodotti di sistema
I modelli e i componenti condivisi sono una parte importante dell'ingegneria delle linee di prodotti in MBSE, dove la modellazione grafica delle linee di prodotti aiuta gli ingegneri a prendere decisioni sull'inclusione dei moduli, sulle impostazioni dei parametri e sul numero di parti in ciascuna configurazione. Questo approccio di modellazione definisce anche la logica e le regole che determinano la configurazione delle diverse varianti di prodotto. Consentendo il riutilizzo delle risorse di progettazione, contribuisce a semplificare lo sviluppo e a migliorare la coerenza tra una vasta gamma di prodotti.
Quali strumenti vengono utilizzati nell'MBSE?
MBSE è una combinazione di diversi concetti ingegneristici. Unisce modellazione, pensiero sistemico e ingegneria dei sistemi. Poiché MBSE comprende tre diverse scuole, esistono diversi set di strumenti che lo compongono.
Linguaggio di modellazione dei sistemi (SysML)
In MBSE vengono utilizzati diversi linguaggi di modellazione. Il linguaggio di modellazione principale è denominato SysML, ovvero il linguaggio di modellazione dei sistemi. Questo linguaggio è il linguaggio di modellazione universale che supporta le applicazioni di ingegneria dei sistemi e stabilisce un modo uniforme di rappresentare i modelli. Altri linguaggi di modellazione correlati includono:
- UML (linguaggio di modellazione unificato per il software)
- UAF (Unified Architecture Framework)
- OVM (Variability Diagram Orthogonal Variability Modeling)
A seconda di ciò che comporta un progetto, possono essere utilizzati diversi linguaggi di modellazione per definire le specifiche.
Strumenti software MBSE
Gli strumenti software MBSE includono:
- Strumento di modellazione dei sistemi
- Libreria SoS
- PLE dei sistemi
- Simulazione del sistema visivo
- Analisi dello studio basato su compromessi
- Revisione automatizzata della progettazione del sistema
- Design modulare
- Modellazione dei casi di utilizzo
- Modellazione incrementale
- Modellazione funzionale
- Modellazione visiva con dati e diagrammi
Strumenti di simulazione e analisi
Gli strumenti di simulazione e analisi MBSE includono:
- Simulazione statica
- Simulazione dinamica
- Simulazione visiva e funzionale
- Co-simulazione
Strumenti di gestione dei requisiti
Strumenti di gestione dei requisiti
- Gestione dei requisiti e delle storie per
- Requisiti aziendali
- Requisiti di sistema
- Requisiti dell'utente
- Requisiti legati alla gestione dei test
Automotive
L'MBSE offre enormi vantaggi agli OEM del settore automotive e ai loro fornitori. Le funzionalità di progettazione di sistemi complessi semplificano l'integrazione di software e hardware. Una maggiore trasparenza e tracciabilità riducono il tempo necessario per soddisfare gli obblighi di conformità e la possibilità di collaborare internamente ed esternamente con i fornitori contribuisce ad accelerare i tempi di sviluppo.
Aerospaziale e difesa
L'MBSE può far progredire lo sviluppo del settore aerospaziale e della difesa riducendo i rischi durante lo sviluppo e aiutando le parti interessate a collaborare in tempo reale per mappare i requisiti prima di iniziare a costruire i loro prodotti. Il settore aerospaziale e della difesa deve affrontare rigidi requisiti normativi e prodotti estremamente complessi. La tracciabilità, dai requisiti alla distinta base, consente alle organizzazioni del settore aerospaziale e della difesa di risparmiare tempo e denaro nella creazione dei prodotti.
In che modo le aziende leader stanno traendo vantaggio dal software MBSE di PTC?
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Software MBSE di PTC
PTC Modeler è una pluripremiata soluzione di modellazione software e di sistemi basata su standard che consente ad architetti e ingegneri di esplorare alternative di progettazione, simulare il comportamento di progettazione e comunicare i requisiti dei prodotti.
Windchill Asset Library consente un approccio di sistemi di sistemi all'MBSE che permette di progettare sottosistemi in modelli separati e di collegarli in modelli di sistema di livello superiore senza duplicare i dati, così da poter progettare nello stesso modo in cui si costruiscono i sistemi.
Windchill Process Director è una soluzione per la definizione e la distribuzione dei processi che mira a fornire un approccio efficiente alla sfida della definizione dei processi organizzativi e a migliorare la produttività dei project manager. Il miglioramento della qualità dei processi è supportato da una semplice manutenzione online che può essere fornita a progetti nuovi ed esistenti.
Key product features
Implement techniques that offer a common visual language and structured engineering approach.
Database multiutente attivo: soluzione aziendale che consente agli ingegneri di sistemi di collaborare sui progetti, simultaneamente, senza passaggi di file o richieste di Check-In o Check-Out.
Modellazione di sistemi in base agli standard di settore: progettazione intuitiva e visiva mediante il complesso sistema di progettazione e sistemi di sistemi conformi allo standard OMG SysML
Modellazione modulare di sistemi basata sugli asset: approccio modulare alla progettazione di sistemi di sistemi, utilizzando l'esclusiva libreria di asset Windchill per collegare i modelli
Simulazioni visive: simulate e cosimulate visivamente la funzionalità del sistema nelle fasi iniziali del ciclo di vita del progetto per rilevare eventuali problemi
Revisione automatizzata dei progetti: convalidate il progetto di un sistema complesso nelle fasi iniziali del ciclo di vita del progetto attraverso le revisioni automatizzate
Modellazione della variabilità: Estendete il Model-Based System Engineering con la modellazione della linea di prodotti di sistema e semplificate la PLM
Gestione degli asset: progettazione modulare di sistemi, basata sugli asset, per i sistemi di sistemi
Progettazione software integrata: semplificate la modellazione software e la generazione automatica di codice per i più importanti linguaggi di programmazione e per ThingWorx, la piattaforma IoT di PTC
Integrazione con PTC: Integrazione di Windchill e di terze parti tramite OSLC esteso
