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Dúvidas: christophercerqueira@gmail.com
Site: http://cscerqueira...
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[Ci2016] MBSE

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Conceitos de modelo, metamodelo e transformação de modelos.
Conceitos de Model Based System Engineering, ou Engenharia de Sistemas Baseado em Modelo.
Conceitos de OPM - Object Process - Methodology.

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[Ci2016] MBSE

  1. 1. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mis HIC Ficha: Nome: Apresentação sobre MBSE Local: INPE Data: 2016-07-15 – 08h00  10h00 Público Alvo: Alunos de Graduação - Multidisciplinares 12:40 1
  2. 2. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40cscerqueira.com.br 2 O que vocês viram durante as semanas? Problemas de engenharia Desenvolver e Manter um sistema altamente complexo e acoplado O que todas as áreas tem em comum? Mas ninguém fala?! Modelagem e Simulação
  3. 3. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Shift de Realidades 12:40cscerqueira.com.br 3 Margaret Hamilton Servidores
  4. 4. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Missio HICEE Conceitos de “Model Based System Engineering” cscerqueira.com.br Drª. Ana Maria Ambrosio MSc. Christopher Cerqueira aluno doutorado Dr. Claudio Kirner
  5. 5. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE [Agenda] Meta Apresentação. Apresentação da Apresentação. Motivação Conceitos Tendências Diagramáticas Exemplo de uso de OPM 12:40 5cscerqueira.com.br
  6. 6. Motivação 12:406
  7. 7. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Será que é possível fazer isso tudo na mão? 12:40cscerqueira.com.br 7 (SpaceX) Grasshoper Test (Google) Self-drive Car (Google) Boston Dynamic – Atlas Robot
  8. 8. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Sistemas Complexos Interdisciplinares e Acoplados 12:40 8 Sistemas Complexos Acoplados Engenharia de Sistemas Complexos AGILE *pouca documentação *muitos modelos cscerqueira.com.br
  9. 9. Conceitos Engenharia de Sistemas Modelos, metamodelos, metodologia 12:409
  10. 10. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Engenharia de Sistemas Como projetar, e gerir, sistemas complexos no seu ciclo de vida Sistema: “A system is a set of elements in interaction” (von Bertalanffy)(1) Conjunto de boas práticas! http://sebokwiki.org/wiki/Guide_to_the_Systems_Engineering_Body_of_Knowledge_(SEBoK) http://www.incose.org
  11. 11. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Engenharia de sistemas Engenharia de Controle Pensar abstratamente... 12:40cscerqueira.com.br 11 Engenharia das Especialidades Abstrato
  12. 12. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40cscerqueira.com.br 12
  13. 13. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Métodos/algoritmos/receitas de bolo/melhores práticas de como construir sistemas complexos. 12:40cscerqueira.com.br 13 Figuras do autor, adaptadas do SMAD(Wertz)
  14. 14. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Ciclo de Vida (Diagrama V) 12:40 14 Figura do autor, adaptada do NASA-SE e ECSS-E-TM-10-21
  15. 15. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40 15 Projetar o produto e o que vai dar suporte a ele (pessoas/equipamentos) Figura do autor
  16. 16. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40cscerqueira.com.br 16
  17. 17. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Core do esforço: Modelos Em palavras simples... ▪Um modelo é uma imagem simplificada de um sistema. ▪Modelo vem da palavra em latim “modullus”, diminutivo de “modus” (medida) ▪O que? (mapeamento) ▪Como? (redução) ▪pra quem, quando e para o que? (pragmatismo) ▪As terminologias são recentes mas a ideia é antiga 12:40 17cscerqueira.com.br
  18. 18. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Modelo 12:40 18 Mapeamento Pragmatismo cscerqueira.com.br Redução Figura da palestra do J. Bezevin
  19. 19. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE modelo = metamodelo( ); “Metamodelo é uma especificação explicita de uma abstração. Para definir uma abstração, um metamodelo identifica uma lista de conceitos relevantes e uma lista de relações relevantes entre os conceitos, sendo usado como um filtro de possibilidades de uma dada atividade de modelagem.” (Bézivin e Gerbé, 2001) Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40cscerqueira.com.br 19 Figura da palestra do J. Bezevin
  20. 20. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE modelo = metamodelo( ); 12:40cscerqueira.com.br 20 http://www.ariquemesonline.com.br/noticia.asp?cod=292364&codDep=34
  21. 21. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Meta-modelo Mk Meta-modelo A 3 paradigmas: (BÉZIVIN, 2012) sistema S modelo M representa Em conformidade modelo Mk derivado de Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Redução Mapeamento 12:40cscerqueira.com.br 21Meta-modelo Mk modelo Mk derivado de 1 2 Transformação 3
  22. 22. Model Based System Engineering (MBSE) 12:40cscerqueira.com.br 22 Model Approach System Engineering MBSE
  23. 23. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE [Motivador] Model Based Design by MathWorks 12:40 23cscerqueira.com.br
  24. 24. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Metodologias que utilizam modelos: 12:40cscerqueira.com.br 24 (Sampson e Friedenthal , 2015) “Formalização da aplicação de modelagem de sistemas como apoio para atividades de requisitos, design, análise, verificação e validação, começando na fase de design conceitual e continuando através do desenvolvimento em futuras fases do ciclo de vida.” “Um conjunto de práticas bem definidas baseadas em ferramentas que utilizam ao mesmo tempo metamodelagem e transformação de modelos para atingir automaticamente objetivos em produção, manutenção e operação de sistemas intensivos de software.” (Bézivin, 2012) Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Formalização da aplicação de modelagem, baseadas em ferramentas. metamodelagem, e transformação de modelos
  25. 25. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Múltiplos nomes ▪ MDD – Model Driven Development ▪ MDSD – Model Driven Software Development ▪ MDA – Model Driven Architect ▪ MDSE – Model Driven Software Engineering ▪ MDRE – Model Driven Reverse Engineering ▪ MM – Model Management ▪ ADM – Architecture Driven Modernization ▪ DDD – Domain Driven Design ▪ MBD – Model Based Development ▪ … → infinito 12:40 25cscerqueira.com.br
  26. 26. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Modelos devem fazer parte de TUDO Figura da palestra do Prof. Dov Dori
  27. 27. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Ciclo de vida Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40cscerqueira.com.br 27 Concepção Necessidade Projeto Conceitual Projeto Detalhado Industrializaçã o Integração e Testes Lançamento Operação Figura do autor
  28. 28. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Tradicional: troca de documentos 12:40cscerqueira.com.br 28 Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Concepção Necessidade Projeto Conceitual Projeto Detalhado Industrializaçã o Integração e Testes Lançamento Operação Clientes Equipe de Viabilidade Equipe de Projeto Conceitual Equipe de Projeto Detalhado Indústria / Equipe de prototipação in-house Equipe de AIT Equipe de entrega (finalização/lançamento) ClientesOperadores Figura do autor
  29. 29. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE MBSE: Troca de Modelos 12:40cscerqueira.com.br 29 Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Concepção Necessidade Projeto Conceitual Projeto Detalhado Industrializaçã o Integração e Testes Lançamento Operação Clientes Equipe de Viabilidade Equipe de Projeto Conceitual Equipe de Projeto Detalhado Indústria / Equipe de prototipação in-house Equipe de AIT Equipe de entrega (finalização/lançamento) ClientesOperadores Figura do autor
  30. 30. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Concepção Necessidade Projeto Conceitual Projeto Detalhado Industrializaçã o Integração e Testes Lançamento Operação Clientes Equipe de Viabilidade Equipe de Projeto Conceitual Equipe de Projeto Detalhado Indústria / Equipe de prototipação in-house Equipe de AIT Equipe de entrega (finalização/lançamento) ClientesOperadores Centro de Informação Equipe de Tecnologia da Informação MBSE: Armazenamento “centralizado” 12:40cscerqueira.com.br 30 Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Figura do autor
  31. 31. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Modelar e Simular... sempre Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40cscerqueira.com.br 31 Concepção Necessidade Projeto Conceitual Projeto Detalhado Industrializaçã o Integração e Testes Lançamento Operação Inputs Design Simulate Verificate Outputs Cada Atividade Figura do autor
  32. 32. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Modificação do conceito em V, para Cascatas de Ys 12:40 32 Inputs Design Simulate Verificate Outputs cscerqueira.com.br Conceito baseado na apresentação do Andrea Barp, EMBRAER
  33. 33. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40 33 tempo “quantidadedetrabalho+profundidadededetalhes” V – Waterfall Ys – Prototype Cascade cscerqueira.com.br Equip SubS Sis 0 A B C D E F Figura do autor
  34. 34. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE MBSE: Redesenhando... 12:40cscerqueira.com.br 34 Figura do autor
  35. 35. Tendências em Diagramas
  36. 36. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE
  37. 37. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Sistema Final T1. Modelagem Target “Código Final” embarca constrói Algoritmos codificados na linguagem do target transforma Modelo numa linguagem independente do target transforma Ex.: Código de máquina Ex.: Código Arduino Ex.: Modelo Matlab Ex.: Arduino Figura do autor
  38. 38. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE T2. Requisitos... 12:40cscerqueira.com.br 38
  39. 39. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE T2. Requisitos  Modelos Simuláveis ▪ Requisito Textual ▪ Requisito diagramático ▪ Requisito dinâmico (modelo/simulação) 12:40cscerqueira.com.br 39 REQ001 – O churrasco do curso de inverno de 2016 deve conter carne. Tendência
  40. 40. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Modelos modelos modelos ▪ Já temos bons modelos diagramáticos nas especialidades. ▪ Elétrica ▪ Mecânica ▪ Térmica ▪ Etc. ▪ E para descrição de sistemas? 12:40cscerqueira.com.br 40
  41. 41. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Modelos para sistemas SysML - System Modelling Language ▪ SysML é uma linguagem de modelagem gráfica em resposta ao UML para Sistemas ▪ SysML suporta especificação, análise, projeto, verificação e validação de sistemas incluindo hardware, software, dados, pessoal, procedimento e infraestruturas. ▪ http://www.omgsysml.org/ ▪ SysML V1.4 Beta Specification ▪ – Março 2014 12:40cscerqueira.com.br 41
  42. 42. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Modelos para sistemas SysML 12:40cscerqueira.com.br 42 Figura da palestra do Prof. Dov Dori
  43. 43. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40cscerqueira.com.br 43
  44. 44. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Modelos para sistemas OPM – Object-Process Methodology OPM aspectos estruturais e de comportamento coexistem Três blocos básicos de entidades: objetos, processos e estados Apenas um diagrama – possibilita melhor compreensão do sistema como um todo Ontologicamente completo. 12:40cscerqueira.com.br 44
  45. 45. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE OPM foi desenvolvida para Modelagem Conceitual ▪ Qual a ideia da modelagem conceitual? ▪ Modelar de maneira simplificada sistemas. http://sdm.mit.edu/the-maturation-of-model-based-systems-engineering-opm-as-the-iso-conceptual-modeling-language-standard/ Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40cscerqueira.com.br 45 Construção de uma figura mental simplificada utilizando formalismos visuais/textuais que possam converter conhecimentos do indivíduo para bases de dados, melhorando a eficiência da colaboração e compartilhamento de conhecimento (inter/intra fases de desenvolvimento). ideia Modelagem Conceitual Sistema Real Sistema Simplificado modelagem Figura da palestra do Prof. Dov Dori Figura do autor
  46. 46. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Coisas (entidades): Objetos e Processos Coisas Objetos Processos 12:40cscerqueira.com.br 46 Objeto: Uma coisa que existe ou pode existir Processo: Uma coisa que transforma um ou mais objetos Product testing not tested tested 1. Objetos com estados 2. Processos Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE
  47. 47. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Dois canais de estimulação cognitiva: visual-OPD e textual-OPL Diagramático (OPD) Textual (OPL) Christopher is physical. Christopher knows OPM Theory. Christopher handles presenting. OPM consists of OPM Theory. presenting is physical. presenting consumes OPM Theory. presenting yields Presentation. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40cscerqueira.com.br 47 Figura do autor
  48. 48. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Tudo OK? 12:40 48cscerqueira.com.br
  49. 49. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Majors aspects of any system? ▪ Structure – the static aspect. What the system is made of. ▪ Time-independent ▪ Behavior – the dynamic aspect. How the system changes over time. ▪ Time-dependent ▪ Function – The utilitarian, subjective aspect. ▪Why is the system built? ▪ For whom is the system built? ▪Who benefits from operating the system? 12:40 49 OnlyoneDiagramType
  50. 50. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Structural Links 12:40 50 StructuralRelational Aggregation Exhibition Specialization Instantiation Figuras da ISO 19540
  51. 51. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Behaviour (Procedural Links) 12:40 51 Procedural Transforming • Consume • Create • Effect Enabling • Agent • Instrument Control • Events • Conditions • Invocation • Exceptions Figuras da ISO 19540
  52. 52. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Other Mechanisms Operators • Multiplicity • Logical Complexity • Zoom-In – Zoom- Out • Unfolding - Folding • State expression – suppression Simulation 12:40 52 “Models interrelation” Figuras da ISO 19540
  53. 53. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Exemplos: Model-Based Guidelines for User-Centric Satellite Control Software Development Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40cscerqueira.com.br 53
  54. 54. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Exemplos: Agile Modeling of an Evolving Ballistic Missile Defense System with Object-Process Methodology Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40cscerqueira.com.br 54
  55. 55. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Exemplos: Project Management vs. Systems Engineering Management: A Practitioners’ View on Integrating the Project and Product Domains Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40cscerqueira.com.br 55
  56. 56. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Exemplos: Conceptual Model-Based Systems Biology: Mapping Knowledge and Discovering Gaps in the mRNA Transcription Cycle Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40cscerqueira.com.br 56
  57. 57. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Exemplos: 12:40 57 https://www.researchgate.net/publication/265745813_Visualizing_the_Dynamics_of_Conceptual_Behavior_Models_The_Vivid_OP M_Scene_Player
  58. 58. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Brief comparison: SysML and OPM Feature SysML OPM Theoretical Foundation UML; Object- Oriented Paradigm Minimal Universal Ontology; Object-Process Theorem Standard Documentation number of pages 1670 130 Standardization body OMG (2006) ISO (2015) Number of diagram kinds 9 1 Graphic modality Yes Yes Textual modality No Yes Physical-Informatical Distinction No Yes Systemic-Environmental Distinction No Yes 12:40 58 Tabela da palestra do Prof. Dov Dori
  59. 59. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE OPM ecosystem 12:40 59 OPM Vivid OPM Player MATLAB AUTOMATLAB Java UML(SysML) Use Case Sequence State Chart Class Deployment Activity HTML Code Generation Connects with Model Transformation Code Generation Document Generation C++ Targets Figura do autor
  60. 60. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Por fim... 12:40cscerqueira.com.br 60 Como implantar MBSE (não necessariamente OPM-Based) em qualquer fase do ciclo de vida?? Algumas Perguntas:
  61. 61. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40cscerqueira.com.br 61 1. Quais são as linguagens computacionais para descrever modelos!??!
  62. 62. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40cscerqueira.com.br 62 2. Os engenheiros tem facilidade de modelar nas linguagens disponíveis!??!
  63. 63. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40cscerqueira.com.br 63 3. Como simplificar o linguajar para descrição de modelos? E tornar modelagem e simulação natural para a engenharia...
  64. 64. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40cscerqueira.com.br 64 E por fim 4. Como aplicar este linguajar a um cenário do domínio de conhecimento e da fase??
  65. 65. O que aprendemos hoje Wrap-up
  66. 66. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE OPM Designer Desenvolvimento de módulos  Norma 12:40 66 OPL • Template de Contextos, “herança de modelos”. • Exportação para outras ferramentas. cscerqueira.com.br Figura do autor
  67. 67. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE ▪ Deve-se evoluir os modelos no ciclo de vida. REUSO = NÃO PERDER TEMPO ▪ Uso intensivo de software (processo / produto) é um caminho sem retorno (Ressalvo explosão solar, guerra nuclear, Skynet, Apocalipse Zumbi) ▪ (Generalizando) Maioria das outras áreas de conhecimento tem ZERO conhecimento de programação. Como resolver isso? Desafios... ▪ Montar ferramentas para “Produtos Interdisciplinares Acoplados” são desafios. ▪ OPM is COOL ▪ Cerne computacional: Grafos 12:40cscerqueira.com.br 67
  68. 68. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE 12:40 68cscerqueira.com.br
  69. 69. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE O futuro 12:40 69cscerqueira.com.br GE
  70. 70. Mission Simulation Lab HICEE Mission Simulation Lab HICEE Dúvidas: christophercerqueira@gmail.com Site: http://cscerqueira.com.br Facebook: http://fb.com/RVA.BR Para maiores dúvidas filosóficas: INPE – SJC Prédio Satélite Sala 95 12:40cscerqueira.com.br 70

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