Представьте, разработайте и используйте киберфизическую систему
В основе инновационных интеллектуальных продуктов будущего лежит передовое сочетание встроенных систем и электронных устройств. Кроме того, при разработке интеллектуальных продуктов следует помнить об управлении сложностью, оптимизации технических характеристик и обеспечении надежности продукта. Для повышения конкурентоспособности системные инженеры полагаются на платформу 3DEXPERIENCE для системной инженерии, предлагаемую компанией Dassault Systèmes
Киберфизические системы открывают совершенно новые возможности для людей и машин. В киберфизических системах механические и программные компоненты тесно взаимосвязаны, могут работать в разных пространственных и временных координатах, демонстрировать различные варианты поведения в зависимости от условий и взаимодействовать друг с другом.
Для адаптации к текущим и будущим тенденциям необходима цифровая трансформация. Перечисленные ниже факторы развития бизнеса должны соответствовать текущим и будущим тенденциям.
1. Цифровой поток — это инфраструктура, которая связывает потоки данных и создает комплексное представление о продукте на всем протяжении жизненного цикла, начиная от разработки и производства и заканчивая эксплуатацией и выводом из эксплуатации. Как правило, цифровой поток объединяет цифровые двойники, цифровые модели физических активов или группы активов.
2. Цифровой двойник — это полное виртуальное представление объектов, их свойств и взаимодействия — виртуальная копия систем или процессов, используемая для прогнозирования и оптимизации характеристик, а также для обеспечения цифровой синхронизации с системами или процессами.
3. Модельно-ориентированная системная инженерия (MBSE) — это системный подход, ориентированный на создание и использование моделей предметной области, которые являются основным средством обмена информацией между инженерами и заменяют традиционные документы.
MBSE — первый основополагающий элемент цифровой цепочки ценности.
Решение для разработки киберфизических систем от компании Dassault Systèmes расширяет возможности отраслевых решений на базе платформы 3DEXPERIENCE. Это открывает новый уровень использования системного инжиниринга — "Internet of Experiences", решающий задачи проектирования системы систем, системного инжиниринга и проектирования систем, эти интеллектуальные автономные системы, связанные в умной цифровой среде, охватывают различные аспекты взаимодействия сложных технических систем и деятельности человека в реальном физическом мире.
Ключевые преимущества:
- Моделирование и имитация(Mod-Sim): единая методология позволяет не только проектировать и моделировать продукты, но и выполнять имитацию поведения модели для ее валидации.
- Объединение: доступны следующие возможности:
- Объединение данных системного проектирования независимо от инструментов разработки; возможность сквозного контроля для оценки соответствия нормативным требованиям и анализа влияния инженерных изменений.
- Объединение предметного проектирования в рамках системной архитектуры и управление интерфейсами, прогнозирование поведения системы и выбор решения, в точности соответствующего целям проекта.
- Объединение сред проектирования систем на локальном и глобальном уровне, независимо от инструментов разработки, создание и использование полной цифровой копии киберфизической системы.
- Управление: в системе должен быть единый источник достоверной и непротиворечивой информации, позволяющий оценивать соответствие нормативным требованиям и полностью контролировать все процессы системной инженерии с точки зрения надзорных органов.
- Открытость: моделирование в соответствии с ведущими современными стандартами, обеспечивающие цифровую преемственность информации в цепочке ценности.
Системная инженерия — это междисциплинарная область, объединяющая проектирование и управление. Она включает в себя разработку, интеграцию и управление сложными системами на протяжении всего жизненного цикла.
Системная инженерия предусматривает комплексный подход, обеспечивающий глобальное представление о проекте и целый ряд преимуществ:
- Управление сложностью и интерфейсами, снижение рисков.
- Более четкое понимание потребностей заинтересованных сторон и разработка концепции с учетом реальных меняющихся условий.
- Предоставление качественных и надежных продуктов с оптимальными показателями эффективности, соответствующих потребностям заинтересованных сторон.
- Расширение возможностей совместной работы в цепочке ценности и предотвращение многократных доработок.
- Контроль стоимости и сроков проекта за счет интеграции процессов системной инженерии и управления проектом.
Посмотрите видео, чтобы получить общее представление о системной инженерии.
В процессе разработки систем возникает множество проблем и вопросов, требующих решения:
- Недостаток контроля над инженерными данными: отсутствие единого источника достоверных данных для проектирования и принятия своевременных решений.
- Неэффективная работа с требованиями: большое количество неоднозначных и избыточных требований.
- Реактивный, а не упреждающий подход: отсутствие понимания о поведении системы до создания прототипов.
- Несогласованность между разными дисциплинами: профильные инженерные команды используют разрозненные данные, что приводит к потере контроля над разрабатываемом продуктом.
- Разрывы по всей цепочке поставок: обмен информацией с поставщиками основан на документах и требует значительных усилий и времени.
- Дорогостоящий процесс обеспечения соответствия нормативным требованиям: при отсутствии единого источника достоверных инженерных данных формирование отчетов о соответствии имеют повышенный риск, связанный с неполнотой информации.
Модельно-ориентированная системная инженерия (MBSE) — это совместная междисциплинарная деятельность, позволяющая решать отраслевые проблемы и адаптироваться к текущим и будущим тенденциям.
Модельно-ориентированная системная инженерия — формализованный подход к моделированию, отталкивающейся от создания единой точно определенной модели во всем: в требованиях к изделию, проектировании, анализе, проверке и тестировании, начиная прямо со стадии концептуального проектирования и продолжающейся в течение всей разработки и на последующих этапах жизненного цикла.
MBSE — это фактически набор визуальных представлений, основанных на целостной и полной модели системы и позволяющий рассматривать ее с разных сторон. Эти представления могут быть статическими или динамическими, описательными или предсказуемыми. Такой подход помогает лучше понять поведение системы на ранних этапах разработки и изучить его на примере функционального цифрового двойника продукта.
- MBSE на платформе 3DEXPERIENCE
Преимущества MBSE:
- Более четкое понимание миссии, сценариев и потребностей заинтересованных сторон.
- Возможность создать целостную и полную спецификацию системы для разработчиков продукта на основе анализа поведения и структурного анализа.
- Возможность с точностью описать не только статические характеристики интерфейсов, которые обычно содержатся в требованиях, но и динамический обмен интерфейсами, присущий сложным системам.
- Предотвращение дорогостоящих доработок на поздних этапах за счет моделирования поведения системы до создания физических прототипов.
- Поддержка междисциплинарного сотрудничества с помощью модели системы, основанной на специально выделенных представлениях для каждого инженерного департамента.
Технологии Dassault Systèmes для системной инженерии включают следующие уровни:
- Уровень системы систем/предприятия: определение миссий, сценариев и областей применения в качестве спецификации для систем и предприятий.
- Уровень систем: определение функционального поведения и сценариев в качестве спецификации для системы проектируемого изделия.
- Уровень решения: определение и выбор подходящего решения, начиная от верхнеуровневого до детального, для разрабатываемого продукта со всеми компонентами (оборудование, программное обеспечение, детали) в соответствии требованиям, полученными на этапе определения функционального поведения и сценариев.
- Уровень реализации: разработка специализированных компонентов, определенных на уровне решения.
Портфель решений Dassault Systèmes для разработки киберфизических систем позволяет управлять программами и проектами (вариативность, изменения, конфигурации, план-графики, задачи, рабочие процессы), использовать методы системной инженерии, которые влияют на качество и технические характеристики разрабатываемого продукта, а также контролировать стоимость и отклонения от хода проекта и/или программы.
Для системной инженерии предусмотрено несколько интегрированных ролей и приложений:
В этом сценарии используется открытая, но защищенная платформа 3DEXPERIENCE, где все заинтересованные стороны могут получить доступ к точной и актуальной информации. Предприятие вводит новое требование для разработки более безопасного автомобиля премиум-класса в соответствии со стандартом Европейской программы оценки новых автомобилей (European New Car Assessment Program).
Для реализации этого требования безопасности необходимо разработать усовершенствованную систему помощи водителю с программным обеспечением, встроенным в датчики и электронные блоки управления.
