モデルベースのシステムエンジニアリング

複雑な要件を簡単にモデリング

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モデルベースシステムズエンジニアリング (MBSE) とは


モデルベースシステムズエンジニアリング (MBSE) は、モデルを使用して複雑な製品を設計および視覚化するアプローチです。要件を満たしていることを確認し、トレードオフを評価してから、機械、電子、ソフトウェアなどの適切なエンジニアリング分野にタスクを割り当てます。MBSE は、共通言語を使用し、多分野にまたがって共同作業を行うことで、複雑なシステムの設計を簡素化します。MBSE は、安全性が重視され、規制遵守が不可欠な業界で広く使用されています。

システムオブシステムズの連結による競争上の優位性の獲得

手作業によるドキュメントベースのシステムエンジニアリングアプローチの影響は、企業全体に及びます。コスト、品質、安全性に関する問題の原因は、複数の図面、スプレッドシート、Word 文書間に散らばった一貫性のない情報の共有、メンテナンス、再利用の難しさにあります。

PTC のソリューションは、あらゆる製品データのやり取り、明確性、保全性を向上させる、連携性の高い視覚的なアプローチです。MBSE は、モデリング、各種のツール、アプローチを活用してシステムズエンジニアリングのプログラムやプロジェクトを向上させ、技術的なイノベーションを促進して、コスト削減と生産性の向上をもたらします。より早い段階でリスクを特定して緩和できるため、品質が向上し、規制遵守も強化されます。

MBSE の機能

すべての製品が MBSE を必要とするわけではありませんが、MBSE を必要とするプロジェクトには大きなメリットがあります。複雑な製品の設計には MBSE が欠かせない理由をご確認ください。

すべての製品が MBSE を必要とするわけではありませんが、MBSE を必要とするプロジェクトには大きなメリットがあります。複雑な製品の設計には MBSE が欠かせない理由をご確認ください。

標準ベースのモデリング

データと図表、共通のシステムレベル言語 (SysML)、ソフトウェア向けの UML、バリエーション管理の OVM、データモデル向けの IE、エンタープライズアーキテクト向けの BPMN と UAF を使用する視覚的なモデリングです。

データと図表、共通のシステムレベル言語 (SysML)、ソフトウェア向けの UML、バリエーション管理の OVM、データモデル向けの IE、エンタープライズアーキテクト向けの BPMN と UAF を使用する視覚的なモデリングです。

多分野にまたがるコラボレーション

拡張性に優れたマルチユーザー対応のライブモデリングツールと完全組み込み型の構成管理により、チーム全体の透明性が向上します。

拡張性に優れたマルチユーザー対応のライブモデリングツールと完全組み込み型の構成管理により、チーム全体の透明性が向上します。

システムレベルのシミュレーション

システムレベルのモデル機能を視覚的にシミュレーションし、システムの解析結果を記録します。また、他社のシミュレーターやThingWorxとのコシミュレーションを実行できます。

システムレベルのモデル機能を視覚的にシミュレーションし、システムの解析結果を記録します。また、他社のシミュレーターやThingWorxとのコシミュレーションを実行できます。

システムオブシステムズ

アセットベースのシステムオブシステムズアーキテクチャでは、インターフェース管理と変更影響分析、並行作業とサプライチェーン、OMG の再利用可能なアセットの仕様、PLM および IoT 設計へのマッピングを使用します。

アセットベースのシステムオブシステムズアーキテクチャでは、インターフェース管理と変更影響分析、並行作業とサプライチェーン、OMG の再利用可能なアセットの仕様、PLM および IoT 設計へのマッピングを使用します。

システム製品ライン

グラフィカルな製品ラインモデリングを使用して、モジュールの追加、パラメーター、部品数を管理し、製品ラインの構成ロジックとルールを定義します。

グラフィカルな製品ラインモデリングを使用して、モジュールの追加、パラメーター、部品数を管理し、製品ラインの構成ロジックとルールを定義します。

MBSE の構成要素

MBSE は多分野にまたがる協調的なアプローチであり、エンジニアリングシミュレーションソフトウェアやマッピング要件など、複雑なシステムを設計して保持することを目的としています。システムアーキテクチャモデリングでは、システムアーキテクチャの構造と機能をデジタルで表現します。これは、製品開発のその他の部分に適用されるフレームワークです。「S」は、ソフトウェアアーキテクチャモデリングを意味することもあります。その場合もやはり、ソフトウェアプロジェクトの内容を視覚的に表現します。エンジニアリングシミュレーションソフトウェアでは、設計を実行して、製品の性能や要件を確認できます。構築やコーディングの前に要件をマッピングすることで、要件を適切に定義して調整できます。

MBSE で使用されるツール

MBSE は、エンジニアリングにおける数種類の概念を組み合わせたものであり、モデリング、システム思考、システムズエンジニアリングが統合されています。3 つの異なるアプローチからなる MBSE は、複数のツールセットで構成されます。

MBSE では次のようなツールが使用されます。

  • モデリングツール
  • シミュレーションツール
  • 解析ツール
  • 要件管理ツール
  • ソフトウェア開発
  • コンフィギュレーション管理
  • プロジェクト管理

システムズモデリング言語

MBSE では複数のモデリング言語が使用されます。主要なモデリング言語は SysML と呼ばれ、システムズモデリング言語です。SysML は、システムズエンジニアリングアプリケーションをサポートする汎用モデリング言語であり、統一された方法でモデルを表現できます。関連するその他のモデリング言語には、次のようなものがあります。

  • UML(ソフトウェアのための統一モデリング言語)
  • UAF(統一アーキテクチャーフレームワーク)
  • OVM(バリエーション図の直交的な変動性モデリング)

プロジェクトの内容に応じて、仕様の定義に使用されるモデリング言語が異なる場合があります。

MBSE ソフトウェアツール

MBSE ソフトウェアツールには、以下のものが含まれます。

  • システムズモデリングツール
  • SoS ライブラリ
  • システム PLE
  • ビジュアルシステムシミュレーション
  • トレード研究解析
  • システム設計レビューの自動化
    • モジュール式設計
    • ユースケースモデリング
    • インクリメンタルモデリング
    • 機能モデリング
    • データと図によるビジュアルモデリング

シミュレーションツールと解析ツール

MBSE のシミュレーションツールと解析ツール:

  • 静的シミュレーション
  • 動的シミュレーション
  • 視覚的な機能シミュレーション
  • コシミュレーション

要件管理ツール

要件管理ツール

  • 以下の要件とストーリーを管理
    • ビジネス要件
    • システム要件
    • ユーザー要件
  • 要件および関連するテストの管理

MBSE による部門の壁を越えた構成管理

PTC のデジタルスレッドは、PLM、要件エンジニアリング、テスト管理、MBSE をシームレスにつなぎ、部門を越えたスムーズなコラボレーションと連携を促進します。デジタルスレッドを導入して、プロセスの効率化、イノベーションの強化、優れた製品品質を実現しましょう。

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業種別 MBSE の活用事例

自動車

MBSE は、自動車 OEM とそのサプライヤーに大きなメリットをもたらします。複雑なシステム設計が可能になり、ソフトウェアとハードウェアを容易に統合できます。透明性とトレーサビリティの強化により、規制遵守に要する時間を短縮できます。また、社内および社外のサプライヤーと連携することで、開発期間の短縮が可能になります。

航空宇宙および防衛

MBSE は、航空宇宙および防衛 (A&D) 産業の開発促進に役立っています。開発リスクの低減に加え、製品の製造を開始する前に、複数の関係者がリアルタイムで連携して要件をマッピングできます。A&D 産業は、厳しい規制要件ときわめて複雑な製品という課題に直面しています。要件から BOM(部品表)までのトレーサビリティを確保することで、製品製造時の時間とコストを節約できます。

MBSE のお客様事例

MBSE アプローチを活用している同業企業の事例をご確認ください。

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Alstom 社

Alstom Transport 社は MBSE アプローチを使用して、優れた製品を短期間で提供しています。

動画はこちら

Centro Italiano Ricerche Aerospaziali(イタリア航空宇宙研究センター)

イタリア航空宇宙研究センターは、PTC Modeler によって設計コラボレーションとコミュニケーションの目標を達成し、設計コストの削減と品質の向上を実現しました。

詳細はこちら

e.GO 社

信頼できる唯一の情報源として PTC Modeler を導入し、製品のデータと要件を管理しています。

PTC の MBSE ソフトウェア

PTC Modeler は、受賞歴のある標準ベースのシステムズおよびソフトウェアモデリングソリューションです。アーキテクトや設計者は、PTC Modeler を使用して設計の代替案の検討、設計動作のシミュレーション、製品要件の伝達を行うことができます。

Windchill Asset Library を使用すると、MBSE にシステム間連携アプローチを適用できるようになります。これにより、別々のモデルでサブシステムを設計したあと、データを複製することなく、それらを上位レベルのシステムモデルにリンクできるため、システム構築と同じ方法での設計が可能になります。

Windchill Process Director はプロセスの定義と導入をサポートするソリューションです。組織的なプロセスの定義という課題に効率的なアプローチを提供し、プロジェクトマネージャの生産性向上を支援します。新規プロジェクトと既存のプロジェクトをオンラインで容易に管理できるため、プロセスの品質が向上します。

主な製品機能

これらの技術により、共通のビジュアル言語と構造化されたエンジニアリングアプローチを提供します。

ライブマルチユーザーデータベース: システムエンジニアがファイルを渡したりチェックイン / アウトを行ったりせずに、同時に設計コラボレーションを行えるようにするエンタープライズソリューション

業界標準のシステムモデリング: OMG SysML 標準設計の複雑なシステムおよびシステムオブシステムズを使用した、直感的なビジュアル設計

アセットベースのモジュール式システムモデリング: 固有の Windchill Asset Library を使用してモデルを連結する、システムオブシステムズのモジュール式設計アプローチ

ビジュアルシミュレーション: 問題検出のために、設計ライフサイクルの早い段階で実施するシステムの機能の視覚的なシミュレーションおよび協調的シミュレーション

自動設計レビュー: 自動設計レビューを介して、設計ライフサイクルの早い段階で複雑なシステム設計を検証

バリエーションモデリング: システム製品ラインモデリングでモデルベースシステムズエンジニアリングを拡張し、PLM と連携

アセット管理: アセットベースのモジュール式システムオブシステムズ設計

統合ソフトウェア設計:主要なプログラミング言語を対象としたソフトウェアモデリングおよび自動コード生成ならびに PTC の ThingWorx IoT プラットフォームにフローダウン

PTC 統合: 拡張 OSLC を使用して Windchill とサードパーティを統合

モデルベースシステムズエンジニアリング (MBSE) に関するよくあるご質問 (FAQ)

システムズエンジニアリングと MBSE の違いは何ですか?

MBSE とシステムズエンジニアリングはいずれも、複数の異なる部門にまたがる共同作業を促進し、複雑な設計成果物を簡素化することに重点を置いています。MBSE では、システム設計モデルを使用してこれらの成果物が統合され、視覚的なフォーマットとして提示されます。これらのモデルはリアルタイムで変更に適応するため、より動的にシステムを理解できます。システムズエンジニアリングは、ドキュメントと図面に大きく依存します。複雑なシステムを開発する前はどちらも非常に有用ですが、MBSE と統合 SysML 言語を使用することで、多数のさまざまな関係者との連携が容易になります。

MBSE はアジャイルですか?

はい。システム全体を一度に可視化することで、モデリングプロセス全体にわたってリアルタイムで簡単に変更を加え、設計の反復作業を継続できます。MBSE の作業は、ハードウェアやソフトウェアの構築を開始する前から始まるため、全体像を把握したうえで、コストや手戻りを防ぎつつ、迅速かつ効率的に変更を加えることができます。また、PTC Modeler は DSDM (Dynamic System Development Method) アジャイルメソッドをサポートしています。

MBSE を自社に導入するにはどうすればよいですか?

企業への MBSE の導入は戦略的に行う必要があります。まず、既存のプロセスを評価し、適切な人材がいるかどうかを確認してください。次に、現在の対応能力、ツール、システムズエンジニアリングのスキルを検証し、MBSE による付加価値を期待できる領域を特定します。その後、これらの評価に基づいて、トレーニングとインフラを含めたロードマップを作成します。これで MBSE を戦略的に導入できます。この評価を簡単に行えるようにするため、PTC では、お客様向けにカスタマイズされたウォークスルーをご用意しています。当社のソリューションコンサルティング担当者が提供するお客様向けウォークスルーを利用すると、導入前に、このソフトウェアを実際に試すことができます。

MBSE にはどのような課題がありますか?

MBSE を導入して、このプラットフォームを最大限に活用するには、高い技術を持つ従業員が必要です。つまり、適切な人材とプロセスへの投資が欠かせません。適切なチーム編成や適切な人材の獲得にリソースを投じることで、導入に伴う課題を解決できます。変更管理も課題の 1 つです。ただし、企業全体が MBSE での作業に適応し、より大規模な製品開発プロセスの一部として受け入れることで、最終的には、市場投入までの期間と開発サイクルが改善されます。MBSE は複雑なシステムを対象としているため、社内に定着させるにはある程度の時間とリソースを要しますが、それに十分見合う投資利益率が得られます。

How does MBSE support sustainability?

MBSE supports sustainability by enabling more efficient, transparent, and informed decision-making across the entire product lifecycle. By considering every phase, from concept and design to operation and through the end of life, MBSE helps organizations identify opportunities to reduce environmental impact at each stage. Early validation through simulation minimizes waste and rework, while product line engineering promotes the reuse of components and designs. Together, these capabilities empower teams to plan and develop more sustainable products from the outset and continue to support sustainable practices throughout the product lifecycle.

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