Los equipos de ingeniería utilizan la ingeniería de sistemas basada en modelos (MBSE) para gestionar la complejidad de sistemas, mejorar la comunicación y generar sistemas optimizados. La efectividad de la MBSE depende de capturar los requisitos de los grupos de interés en forma de requisitos de diseño de sistemas y modelos de arquitectura para crear descripciones de sistemas intuitivas.
MATLAB, Simulink, System Composer y Requirements Toolbox forman un único entorno para crear modelos de arquitectura descriptivos que se vinculan fácilmente a modelos de implementación detallados. De este modo, el entorno conectado garantiza que los elementos de arquitectura y diseño permanezcan sincronizados. Ingenieros de sistemas establecen un hilo digital para navegar entre requisitos de sistema, modelos de arquitectura, modelos de implementación y software integrado.
Con MATLAB, Simulink, System Composer y Requirements Toolbox, puede:
- Crear modelos de arquitectura para definir un sistema a través de estructura, comportamiento y vistas
- Capturar y gestionar los requisitos de sistema para realizar análisis de impacto y cobertura
- Realizar estudios de tradeoff para optimizar arquitecturas de sistemas y analizar arquitecturas con vistas de modelo personalizadas
- Crear arquitecturas de software, orientadas a servicios y AUTOSAR
- Vincular modelos de arquitectura a diseños de componentes detallados implementados en Simulink, Stateflow y Simscape empleando diseño basado en modelos, FMU y código
- Validar requisitos y verificar arquitecturas de sistema con pruebas basadas en simulación
Uso de MATLAB, Simulink, System Composer y Requirements Toolbox para MBSE
Desarrolle modelos de arquitectura
Utilice System Composer para crear intuitivamente sistemas jerárquicos de arquitecturas mediante un enfoque de modelado de componentes, puertos y conectores. Cree interfaces para garantizar que la información intercambiada entre componentes tiene propiedades compatibles en cuanto a tipos de datos, dimensiones y unidades.
Puede trabajar con el mismo nivel de detalle de costumbre e incorporar más elementos específicos sobre la marcha. Comience con una visión general de alto nivel de sistemas complejos compuestos por múltiples subsistemas y concéntrese en actividades de sistema detalladas utilizando diagramas de comportamiento, o seleccione un nivel de detalle intermedio.
Importe SysML, AUTOSAR (ARXML), Capella y otros diseños de arquitectura desde herramientas de terceros para una integración perfecta con MATLAB y Simulink. Exporte diseños según sea necesario para compartir cambios. Reutilice artefactos de diseño y documentos de control de interfaz (ICD) existentes importando repositorios y archivos externos a través de una API de MATLAB. También puede extraer modelos de arquitectura a partir de modelos de sistema de Simulink existentes.
Proceso para convertir necesidades de grupos de interés en requisitos del sistema que producen requisitos detallados.
Gestione requisitos de sistema
Mientras desarrolla modelos de arquitectura, puede capturar, visualizar y gestionar requisitos de sistema directamente con Requirements Toolbox. Los requisitos de sistema se pueden vincular con diferentes elementos arquitectónicos para establecer un hilo digital que posibilite la trazabilidad de requisitos y realizar análisis de la cobertura. Los requisitos mantienen un historial de revisiones que permite realizar análisis de impacto y comunicar cambios importantes a equipos de trabajo posteriores.
Puede utilizar otros productos de MATLAB y Simulink para realizar análisis y pruebas. Con Simulink Fault Analyzer, puede realizar análisis sistemáticos de efectos de fallos y seguridad mediante simulación. Con Simulink Coverage, puede realizar análisis de cobertura de modelos y código que miden la integridad de las pruebas realizadas en modelos y código generado.
Referencias
Realice estudios de tradeoff y analice las arquitecturas con vistas
Utilice estereotipos para ampliar los modelos de arquitectura con datos de diseño específicos del dominio, como tamaño, peso, potencia y coste. Agrupe estereotipos relacionados en perfiles para aplicarlos en la arquitectura o reutilizarlos en una arquitectura diferente. Para gestionar la complejidad arquitectónica, cree vistas personalizadas para aislar componentes de interés para diferentes interesados, editar una subsección de la arquitectura o facilitar determinadas actividades de análisis. System Composer permite crear y ejecutar diagramas de comportamiento para analizar información de sistema y flujos de acción de una composición.
Utilice MATLAB para realizar análisis y estudios de tradeoff de una arquitectura, tales como:
- Análisis y optimización de diseño multidisciplinario (MDAO)
- Consolidación ascendente o asignación descendente (tamaño, peso, potencia, coste, y más)
- Análisis de red o flujo (latencia de extremo a extremo, ruta más corta, flujo de materiales, y más)
- Análisis personalizado con scripts de MATLAB (o de Python®)
- Estudios de tradeoff con identificación de la solución más aceptable
Cree vistas personalizadas para gestionar la complejidad arquitectónica y comunicarse con distintos grupos de interés.
Más información
Desarrolle una arquitectura de software
Utilice System Composer para crear arquitecturas de software y arquitecturas orientadas a servicios (SOA) empleando un paradigma de componente-puerto-conector con componentes de software, puertos de interfaz y puertos cliente/servidor.
- Visualice y edite composiciones de software con la app Class Diagram Viewer
- Vincule arquitecturas de software con diseños de componentes en Simulink y Stateflow
- Visualice y edite el orden de ejecución de simulaciones de funciones de un modelo de arquitectura de software antes de ejecutar simulaciones
- Perfeccione el diseño iterativamente para que cumpla con los requisitos
- Genere código automáticamente para desplegar un diseño en hardware integrado, plataformas de cálculo de alto rendimiento y la nube
Referencias
- Migración de un algoritmo monolítico a una arquitectura orientada a servicios (SOA) (24:36)
- Diseño basado en modelos para desarrollar aplicaciones SOA para sistemas operativos de vehículos (15:53)
- Arbitraje orientado a servicios de funcionalidades de SAAC con diseño basado en modelos (15:36)
- Model-based Framework for Data and Knowledge-Driven Systems Architecting Demonstrated on a Hydrogen-Powered Concept Aircraft - ResearchGate
Utilice diseño basado en modelos
Emplee el diseño basado en modelos para realizar integración de manera nativa con modelos de diseño detallados en Simulink y Stateflow. Utilice Simscape para modelar y simular sistemas físicos multidominio. Importe FMU y código C/C++ para agilizar el proceso de desarrollo.
Siga un flujo de trabajo descendente para generar automáticamente modelos de Simulink y Simscape a partir de componentes de arquitectura, o cree un componente de arquitectura a partir de un modelo de componente de Simulink. Vincule modelos de arquitectura con modelos de comportamiento de Simulink para mantener los modelos de arquitectura e implementación sincronizados, y simular el comportamiento del sistema.
Realice la verificación del sistema para depurar diseños e identificar requisitos irregulares.
Verificación y validación de sistemas
La simulación permite explorar arquitecturas, realizar prototipado de componentes y crear especificaciones de componentes mientras comprende y perfecciona los comportamientos del sistema en etapas iniciales del proceso MBSE. Para escalar esto y aplicarlo a sistemas complejos de gran tamaño, automatice la verificación utilizando conjuntos de pruebas para validar requisitos y verificar comportamientos del sistema iterativamente a lo largo del proceso MBSE.
Especifique pruebas en nivel de sistema para garantizar la fidelidad y precisión de los requisitos para su uso por parte de equipos de implementación posteriores. Convierta requisitos con lógica de señal compleja y dependiente del tiempo, en evaluaciones con una semántica clara y definida para depurar los diseños e identificar irregularidades.
Simulink Fault Analyzer permite realizar análisis sistemáticos de efectos de fallos y seguridad, como el análisis de modos de fallo y sus efectos (FMEA), sirviéndose de simulación. Después de verificar y validar modelos, sírvase de Simulink Check, IEC Certification Kit y DO Qualification Kit, junto con MathWorks Consulting Services para agilizar los flujos de trabajo de certificación para DO-178, ARP-4754, ISO-26262, y más.
Diseñe y genere informes automáticamente a partir de modelos y simulaciones, para comunicarse de manera efectiva con reguladores y grupos de interés, y ahorrar tiempo para otras tareas de MBSE.
Más información
- Validación de requisitos con simulación y métodos formales
- Desarrollo ágil basado en comportamiento y pruebas con diseño basado en modelos
- Uso de diseño basado en modelos para ARP-4754
- Detección de errores relacionados con directrices de arquitectura de software y sistemas durante edición (3:32)
- Fundamentos de Simulink Fault Analyzer - Serie de vídeos
- Introducción a FMEA (5:50)
Referencias
- Ciberseguridad:Conformidad con ISO/SAE 21434 y UNECE en diseño basado en modelos (21:58)
- Pruebas de introducción de fallos y análisis de modo y efecto de fallos basado en simulación (21:58)
- Diseño de arquitectura de sistemas conforme a Automotive SPICE usando la cadena de herramientas de MathWorks (19:57)
Ejemplos
- Control de vuelo de helicóptero: Ejemplo de diseño basado en modelos para DO-178C y DO-331
- Exploración del ejemplo de seguimiento de carril de autopista
- Definición del comportamiento de fallos
- Exportación de datos de vínculo de Safety Analysis Manager a Excel
- Verificación de la lógica de detección de fallos de un sistema de control del elevador de una aeronave
- Estudio de sensibilidad a fallos para un robot de almacén
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