Introducción de SysML. Matthew Hause, Chief Consulting Engineer de Atego

Introducción de SysML Matthew Hause, Chief Consulting Engineer de Atego 2012 2012 Atego. Atego. All All Rights Rights Reserved. Reserved. 1

Agenda Bienvenida e introducción al webinar Perfil corporativo de Atego La ingeniería de sistemas con SysML Matthew Hause, Chief Consulting Engineer de Atego Introducción a la ingeniería de sistemas Ingeniería dirigida por modelos El SysML (Systems Modeling Language) Sesión de preguntas y respuestas 2

Consejo Internacional en Ingeniería de Sistemas Fundada en 1990 8,000 miembros Certificacion de ingenieros Congreso en Roma (Julio 9-13) Capitulo en Madrid, interes en Mexico Prof. Jose Luis Fernandez Sanchez [joselfernandez@telefonica.net] Prof. Jorge Aguilar Cisneros [jorge.aguilar@upaep.mx] 3

TalentiaTech tiene como objetivo servir de vehículo del liderazgo y la innovación para así ayudar a dinamizar e internacionalizar empresas de habla hispana

Agenda Fundada en 2010 Fusión entre Aonix y Artisan Software Tools Soluciones para el ciclo completo de desarrollo de sistemas embarcados, tiempo real, críticos y complejos Mercados de referencia: defensa, aeroespacial, aviónica, energía, transportes, automobilístico, telecomunicaciones, aplicaciones industriales, sistemas críticos (sistemas médicos, control de tráfico aéreo, etc.) Sedes principales en San Diego, EEUU y Cheltenham, Reino Unido Oficinas directas en Francia, Alemania, Italia Red internacional de representantes y distribuidores Atos Origin en España 5

Code Generation Soluciones de Atego Process Definition, Deployment and Management Requirements Interchange Java Modeling C / C++ IDE Ada Co-Simulation Tool-Chain Collaboration and Hosting Professional Services (tool-dependent AND independent) 6

Introducción a la ingeniería de sistemas La ingeniería de sistemas es considerada frecuentemente como una disciplina emergente Aunque existe desde hace milenios... El término ingeniería de sistemas es muy común pero se presta a interpretaciones erróneas Lo mismo sucede con el concepto de ingeniero de sistemas Existe la necesidad de definir correctamente los conceptos pertenecientes al mundo de la ingeniería de sistemas 7

El manual de ingeniería de sistemas del INCOSE Manual de Mejores Prácticas para la ingeniería de sistemas Basado en ISO 15288 systems engineering systems life cycle processes Versiones previas basadas en EIA 632 Actualmente disponible en su versión 3.2 8

Definir la ingeniería de sistemas No hay una definición única para la ingeniería de sistemas Consultar las definiciones del manual de INCOSE Más otras definiciones adicionales La ingeniería de sistemas implica otras disciplinas Aplicable a todos los dominios No sólo a la ingeniería La ingeniería de sistemas se aplica al ciclo de vida completo de un sistema 9

Algunas definiciones Systems engineering is a discipline that concentrates on the design and application of the whole (system) as distinct from the parts. It involves looking at a problem in its entirety, taking into account all the facets and all the variables relating the social to the technical aspect (Ramo) La ingeniería de sistemas es una disciplina que se focaliza en el diseño y aplicación de un sistema en su totalidad, considerando ésta diferente a sus partes. Implica ver un problema en su totalidad, tomando en cuenta todas las facetas y todas las variables que relacionan el aspecto social al aspecto técnico (Ramo) 10

Otra definición Systems engineering is an iterative process of top-down synthesis, development and operation of a real-world system that satisfies, in a near optimal manner, the full range of requirements for the system (Eisner) La ingeniería de sistemas es un proceso iterativo descendente de síntesis, desarrollo y operación de un sistema del mundo real que satisface, en un modo casi óptimo, el conjunto completo de requisitos de un sistema (Eisner) 11

Y otras más.. Systems engineering is an inter-disciplinary approach and means to enable the realisation of successful systems (INCOSE) La ingeniería de sistemas es un enfoque interdisciplinario y se propone permitir la realización de sistemas... (INCOSE) Systems engineering is the implementation of common sense (Holt) La ingeniería de sistemas es la implementación del sentido común (Holt) 12

La necesidad de una ingeniería de sistemas Las cosas pueden ir mal muy fácilmente... Todos sabemos de proyectos fracasados o cancelados Es esencial inspirar confianza En el propio equipo de trabajo En los clientes Es fundamental demostrar profesionalidad 13

La profesionalidad en la ingeniería de sistemas Las únicas noticias son buenas y malas Esencial para demostrar profesionalidad A nivel de la organización capacidad A nivel individual competencia Capacidad + competencia = confianza 14

Los tres males de la ingeniería Complejidad Subestimada o no suficientemente tomada en consideración Falta de comprensión De las necesidades, del problema y de la solución Problemas de comunicación En el proyecto, entre organizaciones y entre individuos 15

El SysML (System Modeling Language 2012 2012 Atego. Atego. All All Rights Rights Reserved. Reserved. 16

Ingeniería dirigida por modelos El cambio consiste en el pasaje de focalizado en documentos a focalizado en modelos Especificación de requisitos Definición de las interfaces Arquitectura del sistema Funcionalidades del sistema Análisis de alternativas (trade-off) Especificación de tests Enfoque anterior Nuevo enfoque 17

Los beneficios de la ingeniería de sistemas basada en modelos Mejora de comunicación a través del uso de un lenguaje visual estandarizado Contribuye a gestionar el desarrollo de sistemas complejos Separación de problemáticas Modelado jerárquico Desarrollo incremental Mejora en la calidad del diseño Menores errores y ambigüedad Representación más completa y consistente Verificación temprana y validación de actividades en curso para minimizar riesgos 18

Qué es SysML Es un lenguaje de modelado visual para ingenieros de sistemas, derivado de UML Soporta el análisis, la especificación, el diseño, la verificación y la validación de sistemas e incluye aspectos de hardware, software, datos, personal, procedimientos e instalaciones Es independiente del proceso y de la aplicación 19

Reuso de UML 2.0 por parte de SysML UML 2.0 SysML UML no requerido por SysML UML reutilizado por SysML Extensiones del SysML 20

Un lenguaje unificado de sistemas Requisitos de comportamiento Requisitos de performance Start Shift Accelerate Brake Control Input Power Equations Vehicle Dynamics Engine Transmission Drive Shafts Modelo de sistema Mass Properties Model Efficiency Model Safety Model Cost Model Componentes estructurales Otros modelos de análisis en ingeniería El modelo de sistema debe incluir distintos aspectos a considerar 21

Taxonomía de los diagramas de SysML Igual a UML Modificado de UML Nuevo de SysML Diagrama Diagrama de Estructura Diagrama de Requisitos Diagrama de Comportamiento Diagrama de Definición de Bloques[1] Diagrama de Bloques internos[2] Diagrama de Paquetes Diagrama de Actividad Diagrama de Máquinas de Estado Diagrama de Secuencia Diagrama de Caso de Uso Diagrama Paramétrico [1] Diagrama de clase de UML modificado [2] Diagrama de Estructura Compuesta de UML mejorado 22

Las cuatro vistas del SysML (Ejemplo del ABS) 1. Estructura bdd [Package] Vehicle [ABS] «Block» Library:: Electronic Processor «Block» Traction Detector «Block» Anti-Lock Controller d1 m1 «Block» Brake Modulator ibd [Block] Anti-Lock Controller1 «Block» Library:: Electro-Hydraulic Valve c1:modulator interface definición «Block» Anti-Lock Controller «BlockProperty» d1 : Traction Detector «BlockProperty» m1 : Brake Modulator uso act PreventLockup stm Tire [Traction] 2. Comportamiento interaction Detect Loss Of TractionLoss s OfTrac tion/ Modulate Traction Braking Force Gripping Slipping RegainTrac tion/ activity/ state machine function par [constraint] StraightLineVehicleDynamics [Parametric Diagram] {f = (tf*bf)*(1-tl)} {F = ma} : BrakingForceEquation : AccelerationEquation tf f F c tl bf a : DistanceEquation : VelocityEquation x v v req [Package] Vehicle Specifications [Braking] Vehicle System Specification «requirement» Stopping Distance id# 102 txt The vehicle shall stop from 60 mph within 150ft on a clean dry surface. Braking Subsystem Specification 3. Requisitos «requirement» Anti-Lock Performance id# 337 txt The Braking subsystem shall prevent wheel lockup under all braking conditions. {v = dx/dt} {a = dv/dt} a 4. Relaciones paramétricas 23 «derivereqt»

Como se combinan todos los elementos 1. Estructura 2. Comportamiento ibd [block] ibd [block] Anti-LockController satisfies satisfies [Internal [Internal Block Block Diagram] Diagram] «requirement» «requirement» Anti-Lock Anti-Lock Performance Performance ibd [block] Anti-LockController [Internal Block d1:tractiondetector Diagram] allocatedfrom c1:modulator allocatedfrom c1:modulator «activity»detectlos «activity»detectlos d1:traction Interface OfTraction Interface Of Detector c1:modulator interface m1:brakemodulator m1:brakemodulator allocatedfrom Modulator allocatedfrom allocatedfrom allocatedfrom «ObjectNode» «ObjectNode» «activity»modulate «activity»modulate TractionLoss: TractionLoss: BrakingForce BrakingForce values DutyCycle: Percentage satisfy req req req [package] VehicleSpecifications [Requirements Diagram - - - Braking Requirements] act PreventLockup [Swimlane Diagram] «allocate» act PreventLockup :TractionDetector [Activity Diagram] DetectLossOf Traction TractionLoss: par [constraintblock] StraightLineVehicleDynamics [Parametric Diagram] v.chassis.tire. Friction: v.brake.abs.m1. DutyCycle: v.brake.rotor. BrakingForce: «allocate» :BrakeModulator Modulate BrakingForce allocatedto «connector»c1:modulatorinterface v.weight: Vehicle Vehicle System System Specification Specification 3. Requisitos Braking Braking Subsystem Specification Specification «requirement» «requirement» «requirement» «requirement» StoppingDistance Anti-LockPerformance StoppingDistance Anti-LockPerformance id= 102 id= 337" id= 102 text= The vehicle shall stop id= 337" text= Braking subsystem text= The from from 60 60 vehicle mph within shall 150 stop ft ft text= Braking shall prevent subsystem wheel lockup from on on a 60 a mph clean dry within dry surface. 150 ft shall under prevent all braking wheel conditions. lockup on a clean dry surface. under all braking conditions. VerifiedBy SatisfiedBy «interaction»minimumstopp «block»anti-lockcontroller ingdistance «derivereqt» «derivereqt» «derivereqt» par [constraintblock] StraightLineVehicleDynamics [Parametric Diagram] tf: tl: bf: m: tf: tl: bf: c :BrakingForce Equation :BrakingForce [f [f = (tf*bf)*(1-tl)] (tf*bf)*(1-tl)] Equation [f = (tf*bf)*(1-tl)] v: :DistanceEquation v: :DistanceEquation [v dx/dt] [v = dx/dt] :DistanceEquation [v = x: dx/dt] x: v.position: x: v.position: f: f: v: F: F: v: v: :Accelleration Equation :Accelleration [F [F = ma] ma] Equation F: [F = ma] a: a: a: a: a: a: :VelocityEquation :VelocityEquation [a dv/dt] [a = dv/dt] :VelocityEquation v: [a = dv/dt] 4. Relaciones paramétricas 24

La importancia del proceso Construir un sistema sin un modelo es como construir una casa sin los diagramas arquitectónicos El proceso describe qué hacer, cuándo y con qué Establecer los cimientos Agregar las estructuras exteriores Agregar la red de plomería y electricidad Etc. 25

Cumulative Percentage Life Cycle Cost El ciclo de vida del sistema IEC15288 - System Lifecycle Costs 100% Committed Costs 95% 90% 80% 85% Operations Through Disposal 70% 70% 500-1000% 60% 50% 20-100% Prod/Test Phase 100% 40% 30% 20% 3-6% Design Phase Development 50% 10% 0% Concept Phase 8% 15% Full Program Expenditures 20% Time Reference: Defense Systems Management College - 9/1993 26

El ciclo de vida del desarrollo de proyecto Cobertura del ciclo de vida - Fases & Artefactos (el modelo V) Business Case Verification Traceability Architecture Frameworks Release Testing User Requirements System Requirements Validation Traceability Systems Engineering Validation Traceability User Acceptance System Testing Technical Architecture Detailed Design Validation Traceability Software design Verification Traceability Installation Qualification Unit & Integration Testing System Configuration & Development 27

Un proceso NO es un libro de recetas Los proyectos DoDAF/SysML/UML cubren un amplio espectro de aplicaciones Un proceso único no es adecuado para todos Similar a una receta de cocinar comida Las empresas invertirán millones en desarrollar sus procesos durante varios años Procesos existentes deben ser : Personalizados para DoDAF/SysML/UML Prototipados y testeados en proyectos reales Actualizados para hacer un mejor uso de MBE (Model-Based Engineering) (Repetir al infinito) 28

Atego Academic Resource Kit - SysML Programa académico de Atego Material para preparar cursos sobre SysML en la universidad Guía para el profesor Guía para los estudiantes Licencias de Artisan Studio Modelos de ejemplo Material adicional Para mayores informaciones: http://www.atego.com/community/university-program/university-program http://www.atego.com/downloads/arks/atego-academic-resource-kit-for- SysML.pdf 29

Programa académico de Atego Socios de programa académico de Atego Artisan Studio Cornell University New York, USA Indiana University-Purdue University Indiana, USA Johns Hopkins University Maryland, USA Missouri University of Science and Technology Missouri, USA Royal Military College of Canada Ontario, Canada University of Central Florida Florida, USA University of South Australia (UNISA) Politecnico di Milano Universidad de Málaga (Spain) Para más detalles visite: http://www.atego.com/community/university-program/universityprogram 30

Resumen SysML es patrocinado por INCOSE / OMG con la industria y la participación amplia de proveedores de herramientas SysML proporciona un lenguaje de modelado de propósito general para apoyar la especificación, análisis, diseño y verificación de los sistemas complejos Subconjunto de UML 2 con extensiones 4 pilares de SysML incluyen el modelado de los requisitos, el comportamiento, la estructura y paramétricos OMG SysML fue originalmente aprobado en Mayo de 2006 Enfoque de modelado basada en las normas para la SE intenta mejorar las comunicaciones, la interoperabilidad de herramientas, y la calidad de diseño 31

Discusión y comentarios 32

Próximos Pasos Obtenga más información en http://www.atego.com/products/artisan-studio/ http://www.atego.com/community/standards/sysml/ Pruébelo usted mismo http://www.atego.com/download-center/product/artisan-studio/ Atego Global Services http://www.atego.com/services/training-courses/ Contáctenos Matthew.Hause@Atego.com Andrea.Sanchez@Atego.com Info@Atego.com 33