Miesiąc temu pisałem: 

Mechatronika i nota­cja SysML ma swo­je począt­ki w latach 90-tych. Modele w tej nota­cji powsta­wa­ły już w fir­mie Boeing (Herrold, 2016). Od tam­tej pory powsta­ło wie­le publi­ka­cji na ten temat, w tym tak­że opi­sy dobrych prak­tyk jaki­mi są wzor­ce pro­jek­to­we (Barbieri, Kernschmidt, Fantuzzi & Vogel-Heuser, 2014). Można spo­tkać coraz czę­ściej publi­ka­cje na temat sto­so­wa­nia metod pro­jek­to­wa­nia opar­tych na SysML (Van Noten, Gadeyne & Witters, 2017).Moim celem było tu zwró­ce­nie uwa­gi na tę w sumie nową dzie­dzi­nę inży­nie­rii, waż­ne by nie utoż­sa­miać jej jedy­nie z robo­ty­ką, bo było by to ogrom­ne uprosz­cze­nie, co mam nadzie­ję poka­za­łem powyż­szy­mi przy­kła­da­mi. (źr.: Inteligentna pral­ka czy­li czym jest mechatronika)

Dzisiaj kon­ty­nu­acja: kil­ka słów o zasto­so­wa­niach i pole­ca­na literatura.

To co nazy­wa­my inży­nie­rią sys­te­mów, to mul­ti­dy­scy­pli­nar­na dzie­dzi­na wie­dzy. Założeniem pod­sta­wo­wym jest uzna­nie, że na eta­pie ana­li­zy i pro­jek­to­wa­nia sys­tem (jego model) jest abs­trak­cją jakiejś imple­men­ta­cji, któ­ra nie jest zna­na. Wiemy tak­że, że obec­nie kom­po­nen­ty wszel­kich urzą­dzeń to albo ele­men­ty mecha­nicz­ne (mate­rial­ne) albo reali­zu­ją­ce ich funk­cje opro­gra­mo­wa­nie (a kon­kret­nie kom­pu­ter czy­li pro­ce­sor i pamięć oraz pro­gram). Komputer jest tu czę­sto postrze­ga­ny jako «uni­we­ral­ny mecha­nizm» (patrz tak­że ww. arty­kuł o pral­ce: pro­gra­ma­tor mecha­nicz­ny vs. elektroniczny).

Ogólnie pro­ces two­rze­nia sys­te­mu moż­na zobra­zo­wać tak:

Składa się on z trzech klu­czo­wych faz: spe­cy­fi­ko­wa­nie, pro­jek­to­wa­nie i wyko­na­nie kom­po­nen­tów, zesta­wie­nie cało­ści i odda­nie do użyt­ku. Inżynieria sys­te­mów, na eta­pie pro­jek­to­wa­nia, cał­ko­wi­cie abs­tra­hu­je od imple­men­ta­cji i jej szcze­gó­łów. Potrzeba ta poja­wi­ła się wraz ze wzro­stem zło­żo­no­ści takich kon­struk­cji jak np. samo­lo­ty. Cykl życia pro­jek­tu sys­te­mu i jego same­go (np. samo­lot lub pociąg), gdy skła­da się on z setek tysię­cy deta­li, jest nie­moż­li­wy do zarzą­dza­nia bez opra­co­wa­nia jego abs­trak­cyj­nej uogól­nio­nej posta­ci. Warto zwró­cić uwa­gę, że takim zło­żo­nym sys­te­mem jest tak­że np. nowo­cze­sna fabryka. 

W latach 90-tych opra­co­wa­no (na począt­ku lat 2000 opu­bli­ko­wa­ło OMG​.org) nota­cję SysML (roz­sze­rze­nie UML) pozwa­la­ją­ca opi­sać dowol­ny sys­tem na pozio­mie kom­po­nen­tów i związ­ków mię­dzy nimi, w cał­ko­wi­tym ode­rwa­niu od ich imple­men­ta­cji .

Filozofia SysML ope­ra się na dwóch klu­czo­wym struk­tu­rach: jest to drze­wia­sta struk­tu­ra defi­niu­ją­ca typy kom­po­nen­tów i ich zależ­no­ści całość-część (block defi­ni­tion dia­gram) oraz struk­tu­ra obra­zu­ją­ca współ­dzia­ła­nie kon­kret­nych kom­po­nen­tów okre­ślo­nych typów (inter­nal block dia­gram). Poniżej obra­zo­wy przy­kład tych dwóch struk­tur dla samochodu: 

SysML, jako meto­da mode­lo­wa­nia, ma swo­ją pozy­cję i kon­tekst wśród innych:

Standard MBSE (Model-based Systems Engineering) to podej­ście do inży­nie­rii opar­te na mode­lo­wa­niu (Prezentacja SysML). Jest to nie­ja­ko kon­ty­nu­acja abs­trak­cji w górę” począw­szy od metod takich jak CAD/CAM czy­li metod pro­jek­to­wa­nia opar­tych na rysun­ku tech­nicz­nym i mode­lach 3D. Jak wspo­mnia­łem, prak­tycz­nie każ­de urzą­dze­nie moż­na skon­stru­ować jako zespół kom­po­nen­tów mecha­nicz­nych i będą­cych kom­pu­te­rem. Jeżeli wznie­sie­my” się na wyż­szy poziom abs­trak­cji, będzie na pozio­mie nota­cji SyML. Schematycznie moż­na to poka­zać tak:

Powyższe ilu­stra­cje zaczerp­ną­łem z książ­ki A Practical Guide to SysML The System Modeling Language” . Książka zwię­zły opis nota­cji SysML oraz przy­kła­dy, dla­te­go jej walo­ry edu­ka­cyj­ne są nie do prze­ce­nie­nia. Autorzy bar­dzo dokład­nie, na wie­lu przy­kła­dach, opi­sa­li jak pro­wa­dzić cały pro­ces mode­lo­wa­nia i jak orga­ni­zo­wać mode­le np. z pomo­cą w sys­te­mów CASE. Książka tak­że krót­ki, cie­ka­wy roz­dział o tym, jak wdro­żyć w orga­ni­za­cji inży­nier­skiej kul­tu­rę mode­lo­wa­nia i tę notację. 

Teraźniejszość uczy, że mono­dzie­dzi­no­wość” pro­jek­tów powo­li odcho­dzi do lamu­sa. Prawdę mówić kom­pu­ter, jaki każ­dy kto to teraz czy­ta ma przed ocza­mi, to urzą­dze­nie mecha­tro­nicz­ne. Każdy robot prze­my­sło­wy w szcze­gól­no­ści tak­że nim jest.

Druga książ­ka, któ­rą chciał­bym pole­cić to SysML for Systems Engineering”. Autorzy tej książ­ki sku­pi­li sie na samej nota­cji, tu przy­kła­dy (w prze­ci­wień­stwie do poprzed­niej) są na dru­gim pla­nie, dla­te­go ta pozy­cja to raczej podręcznik.

Druga książ­ka, któ­rą chciał­bym pole­cić to SysML for Systems Engineering” . Autorzy tej książ­ki sku­pi­li sie na samej nota­cji, tu przy­kła­dy (w prze­ci­wień­stwie do poprzed­niej) są na dru­gim pla­nie, dla­te­go ta pozy­cja to raczej podręcznik.

Sformalizowane gra­ficz­ne (albo pik­to­rial­ne) języ­ki wyra­zu, są stan­dar­dem w każ­dej inży­nie­rii. Szybko rosną­ca zło­żo­ność ele­men­tów nasze­go oto­cze­nia, powo­du­ją, że inży­nie­ria jako taka, szyb­ko sta­je się dzie­dzi­ną wie­dzy sku­pio­na wokół pro­jek­to­wa­nia sys­te­mów. Ich fizycz­na imple­men­ta­cja to rze­mio­sło (ang. cra­ft­sman­ship), co abso­lut­nie nie zna­czy, że rze­mieśl­nik jest kimś złym. Podział taki – pro­jek­to­wa­nie i wyko­na­nie – funk­cjo­nu­je od setek lat, wszedł już nawet na dobre do inży­nie­rii oprogramowania. 

Trzecia to Systems Engineering with SysML/UML. Modeling, Analysis, Design .

UML, był pierw­szym języ­kiem opi­su i mode­lo­wa­nia zapro­jek­to­wa­nym w celu speł­nie­nia wymo­gu uni­wer­sal­no­ści”. Jest postrze­ga­ny jako język spe­cy­ficz­ny dla opro­gra­mo­wa­nia i nie wspie­ra potrzeb inży­nie­rów pro­jek­tu­ją­cych z szer­szej per­spek­ty­wy sys­te­mo­wej. W kon­se­kwen­cji powstał SysML. Stale zysku­je on na popu­lar­no­ści, a wie­le firm, zwłasz­cza z sil­nie regu­lo­wa­nych branż: Defense, Automotive, Aerospace, Medical Device i Telecomms, uży­wa SysML. Na ryn­ku nadal dostęp­nych jest nie­wie­le infor­ma­cji na temat SysML. Jego uży­cie jest dopie­ro na pro­gu upo­wszech­nie­nia się, dla­te­go tysią­ce inży­nie­rów opro­gra­mo­wa­nia zaczy­na poszu­ki­wać szko­leń i zaso­bów. Ta książ­ka będzie słu­żyć jako kom­plek­so­wy, osta­tecz­ny prze­wod­nik, któ­ry zapew­ni wpro­wa­dze­nie do SysML i instruk­cje, jak go wdro­żyć, dla wszyst­kich tych nowych użyt­kow­ni­ków. (na pod­sta­wie wstępu).

Pozycje te dosko­na­le sie uzu­peł­nia­ją. Oczywiście zawsze war­to pamię­tać, że źró­dło jest na stro­nie OMG​.org .

Dla prze­ra­żo­nych nową wie­dzą do pozy­ska­nia (pierw­sza książ­ka 600 stron, dru­ga 300, nie­ste­ty obie tyl­ko import), być może dobrą na począ­tek będzie cie­niut­ka pozy­cja Język inży­nie­rii sys­te­mów SysML: archi­tek­tu­ra i zasto­so­wa­nia : pro­fi­le UML 2.x w prak­ty­ce” , jed­nak uprze­dzam, że to tyl­ko krót­ki opis samej notacji. 

Czy to dzia­ła? jeden z czo­ło­wych dostaw­ców sys­te­mów CAD/CAM pisze (źr. pod cyta­tem, nie mam żad­nej umo­wy z fir­mą Siemens): 

W cza­sach gdy nowo­cze­sne pro­duk­ty mogą zawie­rać ele­men­ty mecha­nicz­ne, elek­tro­nicz­ne, elek­trycz­ne i opro­gra­mo­wa­nie, trud­no jest sobie wyobra­zić uży­cie narzę­dzia do mode­lo­wa­nia, któ­re może uwzględ­nić tyl­ko ogra­ni­czo­ny dzie­dzi­no­wo zestaw sche­ma­tów blo­ko­wych (np. tyl­ko mecha­nicz­ne). Zwłaszcza, że każ­da z tych dzie­dzin będzie praw­do­po­dob­nie zawie­rać wie­le wła­snych pod­sys­te­mów, któ­re inte­gru­ją się w więk­szy sys­tem sys­te­mów. Nasze [Siemens, mój przy­pis] zaan­ga­żo­wa­nie w SysML v.2. ma klu­czo­we zna­cze­nie dla przy­szło­ści roz­wo­ju pro­jek­to­wa­nia – kom­plek­so­we mode­lo­wa­nie MBSE zapew­nia szyb­sze podej­mo­wa­nie lep­szych decy­zji. Eliminuje ryzy­ko i popra­wia jakość pro­jek­tów poprzez opty­ma­li­za­cję i wery­fi­ka­cję sze­rzej poj­mo­wa­nej defi­ni­cji archi­tek­tu­ry pro­duk­tu. Przełamuje gra­ni­ce pomię­dzy dzie­dzi­no­wy­mi dzia­ła­mi roz­wo­jo­wy­mi, aby osią­gnąć inte­ro­pe­ra­cyj­ność i wymia­nę wie­dzy w całym łań­cu­chu war­to­ści. Będziemy kon­ty­nu­ować naszą pra­cę jako aktyw­ny part­ner w opra­co­wy­wa­niu stan­dar­du języ­ka mode­lo­wa­nia następ­nej gene­ra­cji oraz zgod­ne­go z nim roz­wią­za­nia MBSE, aby zre­wo­lu­cjo­ni­zo­wać spo­sób, w jaki fir­my two­rzą, udo­stęp­nia­ją i opty­ma­li­zu­ją sys­te­my w całym przedsiębiorstwie.

Polecam tak­że to:

Źródła

OMG​.org. (2017, December 8). Systems Modeling Language (SysML). http://​www​.omg​sy​sml​.org/
Weilkiens, T. (2007). Systems engi­ne­ering with SysML/UML: mode­ling, ana­ly­sis, design (1. Aufl). Morgan Kaufmann OMG Press/Elsevier.
Craver, C., & Tabery, J. (2019). Mechanisms in Science. In E. N. Zalta (Ed.), The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Summer 2019). Metaphysics Research Lab, Stanford University. https://​pla​to​.stan​ford​.edu/​e​n​t​r​i​e​s​/​s​c​i​e​n​c​e​-​m​e​c​h​a​n​i​s​ms/
Hause, M. (2006). The SysML model­ling lan­gu­age. Fifteenth European Systems Engineering Conference, 9, 1 – 12.
Friedenthal, S., Moore, A., & Steiner, R. (2015). A prac­ti­cal guide to SysML: the sys­tems mode­ling lan­gu­age (Third edi­tion). Elsevier, MK, Morgan Kaufmann is an imprint of Elsevier. https://www.sciencedirect.com/book/9780128002025/a‑practical-guide-to-sysml
Holt, J., & Perry, S. (2008). SysML for sys­tems engi­ne­ering. The Institution of Engineering and Technology.
Wrycza, S., & Marcinkowski, B. (2010). Język inży­nie­rii sys­te­mów SysML: archi­tek­tu­ra i zasto­so­wa­nia : pro­fi­le UML 2.x w prak­ty­ce. Helion.

Jarosław Żeliński

BIO: Od roku 1991 roku, nieprzerwanie, realizuję projekty z zakresu analiz i projektowania systemów, dla urzędów, firm i organizacji. Od 1998 roku prowadzę także samodzielne studia i prace badawcze z obszaru analizy systemowej i modelowania (modele jako przedmiot badań: ORCID). Od 2005 roku, jako nieetatowy wykładowca akademicki, prowadzę wykłady i laboratoria (ontologie i modelowanie systemów informacyjnych, aktualnie w Wyższej Szkole Informatyki Stosowanej i Zarządzania pod auspicjami Polskiej Akademii Nauk w Warszawie. Oświadczenia: moje badania i publikacje nie mają finansowania z zewnątrz, jako ich autor deklaruję brak konfliktu interesów.

Dodaj komentarz

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.