Le Model-Based Systems Engineering (MBSE) permet aux ingénieurs de gérer la complexité des systèmes, d'améliorer la communication et de produire des systèmes optimisés. Une approche MBSE réussie nécessite la synthèse des besoins des parties prenantes, dans des exigences de design de systèmes et des modèles d'architecture afin de créer des descriptions de systèmes intuitives.
MATLAB, Simulink, System Composer et Requirements Toolbox forment un environnement unique pour la création de modèles d'architecture descriptifs qui se connectent facilement à des modèles d'implémentation détaillés. Cet environnement connecté permet d’assurer la synchronisation entre les éléments issus de l'architecture et du design. Les ingénieurs système peuvent créer un lien numérique pour naviguer entre les exigences système, les modèles d'architecture, les modèles d'implémentation et le logiciel embarqué.
Avec MATLAB, Simulink, System Composer et Requirements Toolbox, vous pouvez :
- Créer des modèles d'architecture pour définir un système à travers sa structure, son comportement et des vues
- Capturer et gérer les exigences système pour l'analyse d'impact et de couverture
- Réaliser des études de compromis pour optimiser les architectures système et analyser les architectures avec des vues de modèle personnalisées
- Créer des architectures logicielles, orientées services et AUTOSAR
- Connecter des modèles d'architecture à des designs de composants détaillés implémentés dans Simulink, Stateflow et Simscape, en utilisant l'approche Model-Based Design, des FMU et du code
- Valider les exigences et vérifier les architectures système en utilisant des tests basés sur la simulation
Utilisation de MATLAB, Simulink, System Composer et Requirements Toolbox pour le MBSE
Développer des modèles d'architecture
Utilisez System Composer pour schématiser de façon intuitive des systèmes hiérarchiques d'architectures à l'aide d'une approche de modélisation des composants, des ports et des connecteurs. Créez des interfaces pour garantir que les informations échangées entre les composants ont des propriétés compatibles, notamment les types de données, les dimensions et les unités.
Travaillez au niveau de détail qui convient à vos besoins et ajoutez plus de détails au fur et à mesure. Commencez par une vue d'ensemble des systèmes complexes composés de plusieurs sous-systèmes, concentrez-vous sur les activités détaillées des systèmes en utilisant des diagrammes de comportement, ou choisissez n'importe quel niveau de détail intermédiaire.
Importez des designs architecturaux SysML, AUTOSAR (ARXML), Capella et autres, à partir d'outils tiers, pour une intégration simple avec MATLAB et Simulink. Exportez les designs si nécessaire pour communiquer les modifications. Réutilisez des artefacts de design et des documents de contrôle d'interface (ICD) existants en important des référentiels et des fichiers externes via une API MATLAB. Extrayez également des modèles d'architecture à partir de modèles de système Simulink existants.
Processus visant à traduire les besoins des parties prenantes en exigences du système, ce qui conduit à des exigences détaillées.
Gérer les exigences système
Lors du développement des modèles d'architecture, capturez, affichez et gérez directement les exigences système avec Requirements Toolbox. Liez les exigences système à différents éléments architecturaux afin de créer un lien numérique pour la traçabilité des exigences et de réaliser une analyse de couverture des exigences. Les exigences liées maintiennent un historique des révisions, vous permettant ainsi de réaliser une analyse d'impact et de communiquer les modifications aux équipes en aval.
Utilisez d'autres produits MATLAB et Simulink pour les analyses et les tests. Simulink Fault Analyzer permet une analyse systématique des effets des défauts et de la sécurité grâce aux simulations. Simulink Coverage effectue une analyse de la couverture du modèle et du code, qui renseigne sur l’exhaustivité des tests dans les modèles et les codes.
Références
- PATAC automatise le framework de recherche numérique des moteurs pour améliorer l'efficacité
- DENSO construit un modèle d'architecture système pour le moteur auxiliaire afin d'accélérer le design et la vérification des systèmes de contrôle
- Une approche de l’ingénierie des exigences numérique intégrée
Réaliser des études de compromis et analyser des architectures à l'aide de vues
Utilisez des stéréotypes pour enrichir vos modèles d'architecture avec des données de design spécifiques au domaine, comme la taille, le poids, la puissance ou le coût. Regroupez les stéréotypes associés dans des profils que vous pouvez appliquer dans votre architecture ou réutiliser dans d'autres architectures. Pour gérer la complexité architecturale, créez des vues personnalisées afin d'isoler les composants qui présentent un intérêt pour différentes parties prenantes, modifiez une sous-section de l'architecture ou facilitez des activités d'analyse spécifiques. System Composer permet la création et l'exécution de diagrammes comportementaux pour faciliter l'analyse des informations système et des flux d'action de votre composition.
Avec MATLAB, réalisez directement des analyses et des études de compromis sur votre architecture, telles que :
- Analyse et optimisation de design pluridisciplinaire (MDAO)
- Synthèse bottom-up ou allocation top-down (taille, poids, puissance, coût, etc.)
- Analyse de réseaux ou de flux (latence de bout en bout, chemin le plus court, flux de matières, etc.)
- Analyse personnalisée avec des scripts MATLAB (ou Python®)
- Études de compromis (identification de la solution la plus acceptable)
Créer des vues personnalisées pour gérer la complexité architecturale et communiquer avec les différentes parties prenantes.
En savoir plus
- Vues spotlight dans System Composer (1:03)
- Développer votre architecture avec des données de design spécifiques au domaine (1:29)
- Dimensionner des batteries et analyser des systèmes électriques automobiles
- Comment analyser les exigences pour des éléments d'architecture avec Requirements Toolbox (1:05)
Construire des architectures logicielles
Utilisez System Composer pour créer des architectures logicielles et des architectures orientées services (SOA) en utilisant un paradigme composant-port-connecteur avec des composants logiciels et des ports d'interface, notamment des ports client/serveur.
- Affichez et modifiez vos compositions logicielles avec Class Diagram Viewer
- Liez l'architecture logicielle aux designs de composants dans Simulink et Stateflow
- Visualisez et modifiez l'ordre d'exécution des simulations pour les fonctions de votre modèle d'architecture logicielle avant d'exécuter des simulations
- Affinez votre design de manière itérative pour répondre aux exigences
- Générez automatiquement du code pour déployer votre design sur du hardware embarqué, sur des plateformes informatiques haute performance et dans le cloud
Références
- Migration d'un algorithme monolithique vers une architecture orientée services (SOA) (24:36)
- Utiliser l'approche Model-Based Design pour développer des applications SOA destinées aux systèmes d'exploitation embarqués (15:53)
- Arbitrage orienté services des fonctionnalités ADAS avec l'approche Model-Based Design (15:36)
- Framework basé sur les modèles pour l'architecture de systèmes axés sur les données et les connaissances faisant l'objet d'une démonstration sur un avion concept à hydrogène
Se connecter à l’approche Model-Based Design
L' approche Model-Based Design permet l'intégration native aux modèles de design détaillés dans Simulink et Stateflow. Utilisez Simscape pour modéliser et simuler des systèmes physiques multidomaines. Importez des FMU et du code C/C++ pour rationaliser votre processus de développement.
Suivez un workflow de type top-down pour générer automatiquement des modèles Simulink et Simscape à partir de composants architecturaux, ou créez un composant d'architecture à partir d'un modèle de composant Simulink. Liez les modèles d'architecture à des modèles comportementaux Simulink pour synchroniser vos modèles d'architecture et d'implémentation et simuler le comportement du système.
Vérifier le système pour débugger les designs et identifier les exigences incohérentes.
Vérification et validation du système
Les simulations vous permettent d'explorer des architectures, de prototyper des composants et de créer des spécifications de composant, tout en comprenant et en affinant les comportements du système dès le début du processus MBSE. Afin d’étendre la vérification aux systèmes volumineux et complexes, automatisez la vérification en utilisant des suites de test pour valider des exigences et vérifier de manière itérative les comportements du système tout au long du processus MBSE.
Spécifiez des tests au niveau système pour garantir la cohérence et l'exactitude des exigences utilisées par les équipes d'implémentation en aval. Traduisez les exigences avec une logique de signal complexe reposant sur la temporalité en évaluations comportant une sémantique claire et définie pour le débuggage des designs et l'identification des incohérences.
Simulink Fault Analyzer permet des analyses systématiques de l'effet des défauts et de la sécurité, notamment l'analyse des modes de défaillance et de leurs effets (FMEA, Failure Mode and Effects Analysis), grâce à des simulations. Après la vérification et la validation du modèle, des outils tels que Simulink Check, IEC Certification Kit et DO Qualification Kit, avec MathWorks Consulting, peuvent rationaliser vos workflows de certification pour DO-178, ARP-4754, ISO-26262, etc.
Concevez et générez des rapports automatiquement à partir de modèles et de simulations, en communiquant efficacement avec les parties prenantes et les organismes de réglementation et en économisant du temps pour d'autres tâches MBSE.
En savoir plus
- Validation des exigences par la simulation et les méthodes formelles
- Développement agile piloté par le comportement et par les tests avec l’approche Model-Based Design
- Utilisation de l’approche Model-Based Design pour satisfaire les exigences de la norme ARP-4754
- Identifier en cours d'édition les erreurs relatives aux directives de modélisation d'architecture logicielle et système (3:32)
- Fondamentaux de Simulink Fault Analyzer – Série de vidéos
- Introduction à la FMEA (5:50)
Références
Exemples
- Commandes de vol d'un hélicoptère : exemple d'approche Model-Based Design pour DO-178C et DO-331
- Découvrir l'exemple de suivi des voies de circulation
- Définir les comportements des défauts
- Exporter les informations de lien Safety Analysis Manager vers Excel
- Vérifier la logique de détection des défauts dans le système de contrôle de la gouverne de profondeur d'un avion
- Réaliser une étude de sensibilité aux défauts sur un robot d'entrepôt
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