Modelgebaseerde systeemtechniek (MBSE)| Volledige gids
Inhoudsopgave
Wat is modelgebaseerde systeemtechniek (MBSE)
Model-Based Systems Engineering (MBSE) is een methodologie die wordt gebruikt bij de ontwikkeling van complexe systemen. Het is een op modellen gebaseerde benadering waarbij het systeem wordt weergegeven door middel van verschillende modellen die het gedrag, de functies en de fysieke kenmerken van het systeem vastleggen. In dit artikel zullen we onderzoeken wat Model-Based Systems Engineering is, hoe het werkt en welke voordelen het biedt.
Wat is modelgebaseerde systeemengineering?
Model-Based Systems Engineering is een benadering van systeemtechniek die modellen gebruikt om verschillende aspecten van een systeem weer te geven. Deze modellen worden gebruikt om het gedrag, de functies en de fysieke kenmerken van het systeem vast te leggen. In MBSE wordt het systeem ontwikkeld en geanalyseerd met behulp van computermodellen en simulaties. Deze modellen worden meestal gemaakt met behulp van gespecialiseerde softwaretools die het gedrag van het systeem kunnen simuleren en analyseren.
Het gebruik van modellen in MBSE zorgt voor meer nauwkeurigheid en consistentie in het ontwikkelingsproces. De modellen zijn ontworpen om op zichzelf staand te zijn, wat betekent dat ze tijdens het ontwikkelingsproces naar behoefte kunnen worden hergebruikt en bijgewerkt. Dit helpt fouten en inconsistenties te verminderen en zorgt voor meer efficiëntie in het ontwikkelingsproces.
Hoe werkt Model-Based Systems Engineering?
Model-Based Systems Engineering omvat een gestructureerd raamwerk voor de ontwikkeling van het systeem gedurende zijn levenscyclus. Dit raamwerk omvat de volgende belangrijke stappen:
- Analyse van vereisten: De eerste stap in MBSE is het identificeren en definiëren van de vereisten voor het systeem. Dit omvat het identificeren van de behoeften van de belanghebbenden en het vertalen van die behoeften naar systeemvereisten.
- Model ontwikkeling: Zodra de vereisten zijn gedefinieerd, is de volgende stap het ontwikkelen van de modellen die zullen worden gebruikt om het systeem weer te geven. Deze modellen worden doorgaans ontwikkeld met behulp van gespecialiseerde softwaretools waarmee het gedrag van het systeem kan worden gesimuleerd en geanalyseerd.
- Systeemintegratie: Nadat de modellen zijn ontwikkeld, worden ze geïntegreerd in een groter systeemmodel. Dit systeemmodel wordt gebruikt om het gedrag van het systeem als geheel te simuleren en te analyseren.
- Validatie en verificatie: De volgende stap in MBSE is het valideren en verifiëren van het systeemmodel. Hierbij wordt het systeemmodel getoetst aan de vereisten om er zeker van te zijn dat het voldoet aan de behoeften van de belanghebbenden.
- Systeemimplementatie: Nadat het systeem is gevalideerd en geverifieerd, wordt het geïmplementeerd. Dit omvat de fysieke implementatie van het systeem en de integratie van de software- en hardwarecomponenten.
Voordelen van modelgebaseerde systeemengineering
Modelgebaseerde systeemengineering biedt een aantal voordelen ten opzichte van traditionele documentgebaseerde systeemengineering. Deze voordelen omvatten:
- Grotere nauwkeurigheid en consistentie: MBSE gebruikt modellen om het systeem weer te geven, wat zorgt voor meer nauwkeurigheid en consistentie in het ontwikkelingsproces. De modellen zijn ontworpen om op zichzelf staand te zijn, wat fouten en inconsistenties vermindert.
- Verbeterde communicatie en samenwerking: MBSE biedt een gemeenschappelijke taal en kader voor belanghebbenden om te communiceren en samen te werken. Dit verbetert de efficiëntie en effectiviteit van het ontwikkelproces.
- Snellere ontwikkeling: MBSE zorgt voor een grotere efficiëntie in het ontwikkelingsproces, wat kan leiden tot snellere ontwikkeltijden en lagere kosten.
- Betere besluitvorming: MBSE biedt een raamwerk voor simulatie en analyse van het gedrag van het systeem, waardoor tijdens het ontwikkelingsproces betere beslissingen kunnen worden genomen.
- Grotere flexibiliteit en flexibiliteit: MBSE zorgt voor meer wendbaarheid en flexibiliteit in het ontwikkelingsproces. Het gebruik van modellen maakt snelle prototyping en iteratie mogelijk, wat kan helpen om de tijd en kosten van ontwikkeling te verminderen.
Uitdagingen van op modellen gebaseerde systeemtechniek
Hoewel Model-Based Systems Engineering een aantal voordelen biedt, brengt het ook enkele uitdagingen met zich mee. Deze uitdagingen omvatten:
- complexiteit: MBSE kan een complex proces zijn, waarvoor gespecialiseerde softwaretools en expertise nodig zijn om de systeemmodellen te ontwikkelen en te onderhouden.
- Leercurve: MBSE kan een leercurve met zich meebrengen, aangezien belanghebbenden mogelijk moeten leren hoe ze de gespecialiseerde softwaretools moeten gebruiken en de modelleringstaal moeten begrijpen.
- Kosten: De kosten van het implementeren van MBSE kunnen hoog zijn, omdat hiervoor investeringen in gespecialiseerde software en training voor het ontwikkelingsteam nodig kunnen zijn.
- Gegevensbeheer: MBSE vereist het beheer van grote hoeveelheden gegevens en modellen, wat uitdagend en tijdrovend kan zijn.
- Beperkte standaardisatie: Er is momenteel beperkte standaardisatie in de modelleringstalen en softwaretools die worden gebruikt in MBSE, wat interoperabiliteitsproblemen tussen verschillende systemen kan veroorzaken.
Modelgebaseerde definitie (MBD) VS Modelgebaseerde onderneming (MBE) VS Modelgebaseerde systeemtechniek (MBSE) VS Modelgebaseerde ontwikkeling
Model-Based Definition (MBD), Model-Based Enterprise (MBE), Model-Based Systems Engineering (MBSE) en Model-Based Development zijn allemaal verwante termen die verwijzen naar het gebruik van modellen om een systeem weer te geven en te ontwikkelen. Ze hebben echter elk hun eigen unieke focus en doel.
Op modellen gebaseerde definitie (MBD)
Model-Based Definition (MBD) is een proces waarbij 3D-modellen worden gebruikt om product- en productie-informatie (PMI) in een digitaal formaat te definiëren en te communiceren. In MBD wordt het 3D-model gebruikt als de gezaghebbende bron voor ontwerp- en productie-informatie, waardoor 2D-tekeningen niet meer nodig zijn. Deze aanpak helpt om fouten en inconsistenties in het productieproces te verminderen en de communicatie en samenwerking tussen verschillende afdelingen en belanghebbenden te verbeteren.
Modelgebaseerde onderneming (MBE)
Model-Based Enterprise (MBE) is een uitbreiding van MBD waarbij digitale modellen door de hele onderneming worden gebruikt, inclusief productontwerp, productie, beheer van de toeleveringsketen en onderhoud. MBE is een holistische benadering die de gehele levenscyclus van een product probeert te optimaliseren door digitale modellen te gebruiken om de communicatie, samenwerking en besluitvorming in de hele onderneming te verbeteren.
Modelgebaseerde systeemtechniek (MBSE)
Model-Based Systems Engineering (MBSE) is een methodologie die modellen gebruikt om verschillende aspecten van een systeem weer te geven, inclusief het gedrag, de functies en fysieke kenmerken. MBSE richt zich op de ontwikkeling van complexe systemen en gebruikt computermodellen en simulaties om het systeem te ontwerpen en te analyseren. Het gebruik van modellen in MBSE zorgt voor meer nauwkeurigheid, consistentie en efficiëntie in het ontwikkelingsproces.
Modelgebaseerde ontwikkeling
Modelgebaseerde ontwikkeling is een proces dat modellen gebruikt om een systeem te ontwerpen, simuleren en testen voordat het fysiek wordt gebouwd. Deze aanpak helpt de ontwikkelingstijd en -kosten te verminderen en de kwaliteit en betrouwbaarheid van het systeem te verbeteren. Model-Based Development wordt vaak gebruikt bij de ontwikkeling van software en embedded systemen, waarbij het gedrag en de interacties van verschillende componenten kunnen worden gesimuleerd en geanalyseerd met behulp van modellen.
Belangrijkste verschillen
Hoewel MBD, MBE, MBSE en modelgebaseerde ontwikkeling allemaal het gebruik van modellen inhouden, hebben ze elk hun eigen unieke focus en doel. MBD en MBE zijn primair gericht op het ontwerpen en vervaardigen van producten, terwijl MBSE gericht is op het ontwikkelen van complexe systemen. Model-Based Development richt zich op de ontwikkeling van software en embedded systemen.
MBD en MBE houden zich beide bezig met het gebruik van digitale modellen om de communicatie en samenwerking tussen verschillende afdelingen en belanghebbenden te verbeteren. MBD richt zich op het gebruik van 3D-modellen om PMI te definiëren en te communiceren, terwijl MBE een meer holistische benadering is die de gehele levenscyclus van het product probeert te optimaliseren met behulp van digitale modellen.
MBSE is gericht op het gebruik van modellen om het gedrag, de functies en fysieke kenmerken van een systeem weer te geven en te analyseren. Deze aanpak zorgt voor meer nauwkeurigheid, consistentie en efficiëntie in het ontwikkelingsproces. Modelgebaseerde ontwikkeling is gericht op het gebruik van modellen om een systeem te ontwerpen, simuleren en testen voordat het fysiek wordt gebouwd, waardoor de ontwikkeltijd en -kosten worden verminderd en de kwaliteit en betrouwbaarheid van het systeem worden verbeterd.
Welke technische velden maken gebruik van MBSE?
Model-Based Systems Engineering (MBSE) kan worden toegepast op een breed scala van technische gebieden en industrieën, met name die betrokken zijn bij het ontwerp, de ontwikkeling en analyse van complexe systemen. Hier zijn enkele voorbeelden van technische velden die gebruik maken van MBSE:
- Lucht- en ruimtevaarttechniek: MBSE wordt veel gebruikt in de ruimtevaart- en defensietechniek voor het ontwerp, de ontwikkeling en analyse van complexe systemen zoals vliegtuigen, ruimtevaartuigen, raketten en verdedigingssystemen.
- Autotechniek: MBSE wordt in de auto-industrie gebruikt voor het ontwerp en de ontwikkeling van voertuigen en voertuigsystemen, waaronder motoren, transmissies en elektronische regelsystemen.
- Systeemtechniek: MBSE is een integraal onderdeel van systeemtechniek, dat gericht is op de ontwikkeling en analyse van complexe systemen die hardware, software en menselijke factoren kunnen omvatten.
- Elektrische en elektronische engineering: MBSE wordt gebruikt in elektrische en elektronische engineering voor het ontwerp en de ontwikkeling van complexe systemen zoals elektriciteitsnetten, telecommunicatiesystemen en elektronische regelsystemen.
- Productietechniek: MBSE wordt gebruikt in productietechniek om productieprocessen en -systemen te ontwerpen en te optimaliseren, inclusief het gebruik van digitale modellen voor simulatie en analyse.
- Engineering van medische hulpmiddelen: MBSE wordt gebruikt bij de ontwikkeling van medische hulpmiddelen om hun veiligheid, betrouwbaarheid en naleving van wettelijke vereisten te waarborgen.
- Robotica-engineering: MBSE wordt gebruikt in robotica-engineering om robotsystemen voor industriële, medische en militaire toepassingen te ontwerpen en te ontwikkelen.
MBSE en SysML
MBSE en SysML (Systems Modeling Language) zijn nauw verwante concepten, aangezien SysML een van de belangrijkste modelleertalen is die in MBSE worden gebruikt.
SysML is een grafische modelleringstaal die specifiek is ontworpen voor systeemengineering. Het biedt een gestandaardiseerde set symbolen en diagrammen om verschillende aspecten van een systeem weer te geven, inclusief de structuur, het gedrag en de interacties met andere systemen. SysML is ontwikkeld door een consortium van industriële en academische partners en wordt nu veel gebruikt in veel verschillende technische gebieden.
MBSE, aan de andere kant, is een breder concept dat het gebruik van modellerings- en simulatietools omvat gedurende het gehele proces van systeemengineering. MBSE omvat de ontwikkeling van modellen die verschillende aspecten van een systeem vertegenwoordigen, zoals de vereisten, architectuur en gedrag, en het gebruik van deze modellen om het systeem te analyseren, simuleren en optimaliseren.
Hoewel MBSE het gebruik van verschillende modelleringstalen kan inhouden, zoals UML (Unified Modeling Language), is SysML bijzonder geschikt voor systeemtechnische toepassingen. SysML biedt een uitgebreide set diagrammen en symbolen die kunnen worden gebruikt om de verschillende aspecten van een systeem weer te geven, inclusief de vereisten, structuur, gedrag en interfaces.
SysML bevat verschillende soorten diagrammen, zoals:
- Blokdefinitiediagrammen (BDD's) - worden gebruikt om de componenten van een systeem en hun onderlinge relaties te definiëren.
- Interne blokschema's (IBD's) - gebruikt om de interne structuur van een systeem weer te geven, inclusief de componenten en hun onderlinge verbindingen.
- Activiteitsdiagrammen – gebruikt om het gedrag van een systeem en zijn componenten te modelleren en te laten zien hoe ze in de loop van de tijd met elkaar omgaan.
- State Machine-diagrammen - gebruikt om het gedrag van een systeem of component te modelleren als reactie op verschillende gebeurtenissen en toestanden.
- Sequentiediagrammen – gebruikt om de interacties tussen verschillende componenten van een systeem weer te geven, zoals de gegevensstroom of besturingssignalen.
Door SysML en andere modelleringstalen te gebruiken als onderdeel van MBSE, kunnen ingenieurs gedetailleerde modellen van complexe systemen maken en hun gedrag en prestaties in een virtuele omgeving analyseren. Hierdoor kunnen ze potentiële problemen identificeren en het ontwerp optimaliseren voordat er fysieke prototypes worden gebouwd, wat tijd en kosten kan besparen.
SysML-nadelen
Hoewel SysML veel voordelen biedt voor het modelleren van complexe systemen, zijn er ook enkele mogelijke nadelen waarmee rekening moet worden gehouden:
- complexiteit: SysML is een krachtige en flexibele modelleertaal, maar kan ook complex en moeilijk te leren zijn. Het vereist een aanzienlijke hoeveelheid training en ervaring om bekwaam te worden met de taal en de bijbehorende hulpmiddelen.
- Standaardisatie: Hoewel SysML een gestandaardiseerde taal is, is er nog steeds enige variatie in de manier waarop het wordt gebruikt in verschillende industrieën en toepassingen. Dit kan problemen opleveren bij het integreren van modellen of het communiceren met belanghebbenden die verschillende versies of interpretaties van de taal gebruiken.
- Gereedschapsafhankelijkheid: SysML-modellen worden meestal gemaakt en beheerd met behulp van gespecialiseerde modelleringstools. Dit kan een afhankelijkheid creëren van specifieke software en kan het moeilijk maken om modellen te delen of eraan samen te werken met belanghebbenden die geen toegang hebben tot dezelfde tools.
- Modellering overhead: Het maken en onderhouden van SysML-modellen kan een aanzienlijke investering in tijd en middelen vergen. Dit kan aanzienlijke overhead opleveren voor projecten, met name voor kleinere of minder complexe systemen.
- Beperkte expressiviteit: Hoewel SysML een uitgebreide set symbolen en diagrammen biedt voor het modelleren van systemen, is het mogelijk niet voldoende voor alle soorten systemen of toepassingen. In sommige gevallen kunnen aanvullende modelleringstalen of tools nodig zijn om het gedrag of de kenmerken van een systeem volledig vast te leggen.
- Over-engineering: Het gebruik van SysML om een systeem te modelleren kan leiden tot over-engineering, waarbij het model te complex of te gedetailleerd wordt voor het eigenlijke systeem dat wordt gemodelleerd. Dit kan onnodige complexiteit en kosten met zich meebrengen en biedt mogelijk geen significant voordeel voor het project of systeem.
Is Excel geschikt voor een modelmatige aanpak?
Excel kan een handig hulpmiddel zijn voor het modelleren van bepaalde aspecten van een systeem, maar het wordt doorgaans niet beschouwd als een ideale keuze voor een volledig op modellen gebaseerde aanpak. Dit komt omdat Excel de robuuste functies en mogelijkheden mist van speciale modelleringstools die specifiek zijn ontworpen voor systeemengineering en modelgebaseerde benaderingen.
Excel is een spreadsheetprogramma dat doorgaans wordt gebruikt voor gegevensanalyse, berekeningen en basismodellering. Hoewel het kan worden gebruikt om eenvoudige modellen te maken en berekeningen uit te voeren, is het niet ontworpen om de complexiteit van systeemtechnische modellen aan te kunnen.
Een van de belangrijkste beperkingen van Excel voor een modelgebaseerde benadering is dat het niet de mogelijkheid heeft om de volledige systeemarchitectuur vast te leggen, inclusief de onderlinge relaties tussen verschillende componenten en subsystemen. Dit maakt het moeilijk om complexe systemen nauwkeurig en effectief te modelleren.
Bovendien is Excel niet ontworpen voor samenwerking of teamgebaseerde modellering, wat een cruciaal onderdeel kan zijn van een modelgebaseerde aanpak. Het delen van en samenwerken aan Excel-spreadsheets kan een uitdaging zijn, en het kan moeilijk zijn om wijzigingen bij te houden en ervoor te zorgen dat alle teamleden met de meest actuele versie van het model werken.
Een andere beperking van Excel is dat het de geavanceerde analyse- en simulatiemogelijkheden mist die vaak vereist zijn bij een modelgebaseerde aanpak. Hoewel Excel basisberekeningen en -analyses kan uitvoeren, heeft het niet de mogelijkheid om systeemgedrag te simuleren of complexe analyses uit te voeren, zoals optimalisatie of gevoeligheidsanalyse.
Ten slotte is Excel niet ontworpen voor het beheren van vereisten, wat een essentieel onderdeel is van een modelgebaseerde aanpak. Tools voor vereistenbeheer zijn specifiek ontworpen om systeemvereisten vast te leggen, te beheren en te traceren gedurende het gehele systeemengineeringproces, om ervoor te zorgen dat alle vereisten nauwkeurig worden vastgelegd en door het systeemontwerp worden nageleefd.
Visuele vereisten ALM-platform
Vereisten spelen een cruciale rol in Model-Based Systems Engineering (MBSE) door een duidelijk begrip van systeemdoelstellingen te bieden, consistentie en traceerbaarheid tijdens de ontwikkeling te waarborgen en als basis voor validatie en verificatie te dienen.
Visure vergemakkelijkt effectieve communicatie tussen belanghebbenden die betrokken zijn bij het MBSE-proces, waardoor de zichtbaarheid en aansprakelijkheid worden vergroot, en het biedt end-to-end traceerbaarheid van vereisten tot artefacten tot modellen om weloverwogen besluitvorming te ondersteunen. Over het algemeen dragen goed gedefinieerde vereisten bij aan een efficiënter, gestroomlijnder en succesvoller systeemontwikkelingsproces in MBSE.
Visure is een tool voor vereistenbeheer die effectief kan worden gebruikt om Model-Based Systems Engineering (MBSE) te ondersteunen door een gecentraliseerd platform te bieden voor het beheren en analyseren van vereisten gedurende de levenscyclus van systeemontwikkeling.
Zo kan Visure helpen bij MBSE:
- Gecentraliseerd vereistenbeheer: Visure biedt één enkel platform om vereisten op te slaan, te organiseren en te beheren, wat een betere samenwerking en communicatie tussen teamleden en belanghebbenden mogelijk maakt.
- traceerbaarheid: Visure maakt traceerbaarheid mogelijk tussen vereisten, systeemelementen en de bijbehorende modellen, waardoor consistentie tijdens het ontwikkelingsproces wordt gegarandeerd en wijzigingsbeheer wordt vereenvoudigd.
- Integratie met modelleringstools: Visure kan worden geïntegreerd met populaire modelleringstools zoals SysML of UML, waardoor een naadloze uitwisseling van informatie mogelijk wordt en het requirementsmanagementproces beter kan worden afgestemd op de modelgebaseerde aanpak.
- Ondersteuning voor validatie en verificatie: Visure ondersteunt de validatie en verificatie van vereisten door ze te koppelen aan testgevallen, testresultaten en andere verificatieartefacten, zodat het systeem voldoet aan het beoogde doel en aan de behoeften van belanghebbenden.
- Change Management: Visure biedt efficiënte functies voor wijzigingsbeheer, waaronder versiebeheer, het bijhouden van wijzigingen en impactanalyse, waardoor teams effectief kunnen omgaan met wijzigingen in vereisten en de bijbehorende modellen.
- Samenwerking en communicatie: De samenwerkingsfuncties van Visure bevorderen effectieve communicatie tussen teamleden en belanghebbenden, inclusief commentaar, meldingen en beoordelingsworkflows, waardoor misverstanden worden verminderd en een gedeeld begrip van systeemdoelen wordt bevorderd.
- Aanpasbare workflows: Visure biedt aanpasbare workflows die kunnen worden aangepast aan de specifieke behoeften van uw MBSE-proces, zodat u uw eigen stadia, rollen en activiteiten kunt definiëren, zodat u kunt voldoen aan de organisatorische processen en normen.
- Rapportage en analyse: Visure bevat krachtige rapportage- en analysefuncties die inzicht geven in de voortgang van uw project, waardoor belanghebbenden weloverwogen beslissingen kunnen nemen over alternatieven voor systeemontwerp, compromissen en prioriteiten.
- Nalevingsondersteuning: Visure kan organisaties helpen om te voldoen aan verschillende industriestandaarden en wettelijke vereisten door traceerbaarheid, audittrajecten en ondersteuning voor rapportage en documentatie te bieden.
Conclusie
Kortom, Model-Based System Engineering (MBSE) is de praktijk waarin systems engineering-modellen worden geformaliseerd, gekoppeld en geverifieerd aan de hand van systeemvereisten. Door MBSE-technieken te gebruiken, kunnen ingenieurs hun ontwerpen beter begrijpen en plannen ontwikkelen om ze effectief te gebruiken, samen met het elimineren van handmatige fouten. De voordelen zijn onder meer verbeterde communicatie en samenwerking tussen meerdere teams, evenals een vermindering van ontwikkelingstijd en -kosten.
Er zijn bepaalde uitdagingen bij het gebruik van MBSE, zoals beperkte beschikbare middelen en problemen bij het integreren van bestaande tools of methoden in nieuwe modellen. Model-Based Definitions (MBD), Model-Based Enterprises (MBE), Model-Based Systems Engineering (MBSE) en Model-Based Development gaan allemaal hand in hand als het gaat om het maximaliseren van de effectiviteit van MBSE. Veel technische gebieden maken gebruik van deze benadering, waaronder lucht- en ruimtevaarttechniek, autotechniek, fabricage van medische apparatuur, maritieme techniek, enz. SysML is een essentieel onderdeel van de MBSE-workflow, maar heeft ook zijn beperkingen vanwege het gebrek aan schaalbaarheidsmogelijkheden naast andere functies. Visurevereisten Het ALM-platform biedt een alles-in-één oplossing voor het beheer van informatie over productgegevens door middel van geavanceerde traceerbaarheidsanalysemethoden binnen de SysML-omgeving. Wij nodigen u uit om onze te proberen Gratis 30-dagproef bij Visure Requirements ALM Platform vandaag!
Vergeet dit bericht niet te delen!
hoofdstukken
1. Introductie van MBSE
2. Belangrijkste componenten en technieken van MBSE
3. Voordelen van MBSE
4. Beste MBSE-tools en -software
5. Beste praktijken voor het implementeren van MBSE
6. Toekomstige trends en ontwikkelingen in MBSE
7. MBSE-topbronnen
8. MBSE-trainingen en -cursussen
9. Glossarium
Sneller op de markt met Visure
- Zorg voor naleving van de regelgeving
- Volledige traceerbaarheid afdwingen
- Stroomlijn ontwikkeling
