Introduzione Il Model-Based System Engineering ( MBSE ) è un approccio collaborativo orientato alla gestione requisiti , alla progettazione , all’analisi , alla verifica e alla validazione nei processi di progettazione e sviluppo di sistemi complessi. Contrariamente agli approcci tradizionali dell’ ingegneria di sistema , principalmente incentrati sulla redazione di documenti tecnici in grado di descrivere caratteristiche e funzionamento, l’MBSE si focalizza sulla creazione e l’utilizzo di modelli di dominio quale mezzo principale di progettazione e di scambio di informazioni.

La sempre maggior adozione di ambienti di modellazione digitale ( CAE ) ha portato, negli ultimi anni, ad un incremento nell’utilizzo dell’MBSE come approccio di sviluppo sistemistico, non solo nel campo aereospaziale – aereonautico, precursore di queste tematiche, ma anche in altre  industrie caratterizzate da sistemi complessi, fra cui quella automotive .

Nel gennaio 2020, la NASA ha notato questa tendenza, riferendo che l’approccio MBSE “è sempre più adottato sia dall’industria che dal governo come mezzo per tenere traccia della complessità del sistema.

Caratteristiche

L’MBSE si basa su 3 elementi fondamentali: linguaggio strumento metodologia . L’approccio MBSE si pone a supporto delle fasi di progettazione e sviluppo. Dunque non esonera dal fatto di possedere adeguata conoscenza di dominio nel campo tecnico considerato.

ALTEN ha scelto di strutturare i propri processi MBSE servendosi del software Dassault ‘ Cameo Cyber System Engineer’ ™ , che sfrutta il linguaggio di modellazione grafica SysML ™ .

La scelta della metodologia da adottare risulta un passaggio fondamentale per stabilire una struttura coerente del modello del sistema oggetto di progettazione e la corretta sequenza di modellizzazione a seconda del dominio applicativo.

A tal proposito ALTEN adotta la metodologia denominata MagicGrid ™ . Essa offre un’ampia flessibilità di adattamento ai vari progetti nell’ambito automotive : i.e. sistemi di bordo, soluzioni powertrain, energy management systems, connectivity & security.

Il metodo si basa sulla scomposizione ordinata di vari livelli di dettaglio crescente, declinando il processo V-scope (tipico delle metodologie Automotive-SPICE) nell’approccio model-based. Il flusso di lavoro può essere così applicato ai quattro domini dell’ingegneria dei sistemi:

• Elicitazione Requisiti
• Determinazione del comportamento
• Definizione di Architettura/Struttura
• Verifica e Validazione

La differenza fondamentale tra MBSE e un più tradizionale approccio all’ingegneria di sistema risiede nel fatto che i contenuti necessari alla progettazione di soluzioni automotive sono definiti non come un insieme di documenti , ma attraverso modelli in grado di catturare caratteristiche e comportamenti anche di sistemi complessi.

Vantaggi dell’MBSE 

Un corretto utilizzo dell’MBSE può assicurare una riduzione complessiva dei rischi di sviluppo ed un incremento dell’efficienza di progettazione in termini di tempo e risorse.

Con una corretta impostazione del progetto si ha infatti la possibilità di eseguire analisi, verifiche e simulazioni sul sistema già dalle prime fasi dello sviluppo ( concept phase ), in modo da individuare fin da subito le soluzioni più adatte allo scopo, evitando lunghi processi iterativi.

Poiché la progettazione del sistema viene eseguita in un ambiente di modellazione integrato , tutti gli ingegneri che partecipano al flusso creativo, i manager e gli stakeholder vari possono avere accesso alle informazioni di progetto: requisiti, flussi di comportamento e architettura.

Un altro vantaggio di questo approccio è di accentrare i contenuti informativi di progetto in un’unica fonte . Da lì è possibile estrarre informazioni, viste, documentazione senza alterare o duplicare elementi.

Ciò perette di assicurare un grado di robustezza elevato , difficile da raggiungere o mantenere attraverso un approccio document-based, dove l’utilizzo di gestori di requisiti, documenti di testo e fogli di calcolo troppo spesso scollegati tra loro può causare incongruenze o perdite di informazioni di progetto.

Con l’MBSE, tutte le informazioni sono interconnesse e tracciabili. In questo modo è possibile mantenere traccia delle relazioni esistenti tra gli elementi dei vari domini del sistema, minimizzando le perdite di informazione . Ciò permette inoltre di evidenziare agevolmente gli impatti di eventuali modifiche verso altri elementi del modello.

Uno degli aspetti fondamentali in campo industriale ed in particolare in quello automotive riguarda la Safety and Reliability Analysis. L’approccio MBSE di ALTEN integra all’interno dell’ambiente di modellizzazione le analisi System FMEA, HARA FTA.

Le analisi possono essere completamente interconnesse tra di loro e con il modello, riducendo errori e automatizzando alcuni passaggi spesso critici.

Tra le nuove opportunità che ALTEN offre nella sua roadmap di breve termine legata all’MBSE, vi sono l’automazione di processi e la completa integrazione nei framework aziendali. Lo scopo è di riuscire ad armonizzare aspetti normativi, di safety e di sostenibilità legati all’intero lifecycle dei sistemi.

Articolo a cura di F. Pomari