O que é engenharia de sistemas baseada em modelos (MBSE)?

O processo de engenharia baseado em modelos oferece diversas vantagens em comparação com abordagens de engenharia tradicionais ao projetar sistemas e subsistemas complexos:

Existem três componentes principais do MBSE: primeiro é o modelo de arquitetura de sistemas (SAM), que serve como uma fonte única da verdade para o projeto. Em segundo lugar, o software de simulação de engenharia que determina se o que está no SAM atende aos requisitos e se ele funcionará como planejado. Finalmente, um centro de computação centralizado, que pode ser baseado na nuvem ou físico, executa todas as funções e armazena os resultados. Juntas, essas partes compõem o segmento digital, que garante que, quando as atualizações são feitas em um modelo, elas são posteriormente atualizadas em todos os outros modelos do sistema.

O processo de engenharia de sistemas baseada em modelos consiste em uma série de fases interligadas que conduzem o desenvolvimento do sistema desde a concepção até a conclusão.

Primeiro, as partes interessadas definem os objetivos do sistema e o contexto em que ele irá operar. Essas necessidades são então traduzidas em requisitos de sistema específicos e mensuráveis. As ferramentas MBSE e a modelagem de dados permitem a criação de um modelo detalhado que captura esses requisitos, garantindo que sejam consistentes e alinhados com os objetivos gerais. Por meio do design de arquitetura do sistema, a estrutura geral do sistema é desenvolvida.

Uma vez que a arquitetura está estabelecida, o design mais detalhado dos componentes individuais começa. O MBSE facilita a simulação do comportamento do sistema, permitindo que os engenheiros testem e refinem seus projetos em um ambiente virtual. Isso ajuda a identificar e resolver problemas antes que protótipos físicos sejam construídos.

A partir daqui, o sistema é desenvolvido e montado, utilizando o modelo como referência para garantir consistência. Os processos de verificação, teste e validação seguem para garantir que o sistema funcione conforme o esperado. Uma vez implementados, os modelos MBSE podem ser usados para apoiar as atividades de manutenção e quaisquer atualizações futuras, garantindo que o sistema continue atendendo às novas necessidades ao longo de seu ciclo de vida.

Como uma abordagem de engenharia de sistemas, o MBSE depende de uma variedade de ferramentas e linguagens, que vão desde aplicativos simples de diagramação, planilhas, ferramentas de modelagem e plataformas de fluxo de trabalho até software sofisticado. Exemplos incluem:

• SysML (linguagem de modelagem de sistemas): O SysML é uma linguagem de modelagem gráfica que estende o UML (Unified Modeling Language) e é adaptado para engenharia de sistemas. Ele fornece uma maneira padronizada de representar sistemas com vários diagramas que auxiliam na visualização dos componentes e comportamentos do sistema.

• Ferramentas de software MBSE: Ferramentas de software projetadas especificamente para MBSE oferecem ambientes para criação, edição e gerenciamento de modelos SysML. Eles facilitam a colaboração, o controle de versão e a integração com outras ferramentas de engenharia.

• Ferramentas de simulação e análise: O MBSE geralmente utiliza ferramentas de simulação para teste e análise do sistema. Digital twins, ou representações virtuais de objetos ou sistemas que abrangem todo o seu ciclo de vida, funcionam como uma cópia dinâmica para testar o comportamento de um sistema em diferentes condições; isso auxilia na identificação de problemas potenciais e na otimização do desempenho.

• Ferramentas de gerenciamento de requisitos: Manter o controle dos requisitos do sistema é fundamental em projetos complexos, portanto, ferramentas são utilizadas para garantir que todos sejam capturados, rastreados e compatíveis com o design do sistema.

O MBSE é particularmente benéfico para projetos grandes e complexos devido à sua capacidade de gerenciar a complexidade e facilitar a comunicação entre equipes numerosas. No entanto, ele pode ser adaptado também a projetos menores, resultando em uma comunicação aprimorada e na redução de erros. O MBSE também pode ser implementado incrementalmente, para que seja fácil rastrear e organizar projetos à medida que eles se expandem. Pode ser valioso em engenharia digital e outras disciplinas de engenharia.

Ao permitir uma alocação mais eficiente de recursos, reduzir o desperdício e facilitar o projeto de sistemas mais eficientes em termos de energia, o MBSE pode ajudar nas metas de desenvolvimento sustentável. Sua ênfase no pensamento sistêmico abrangente e integrado ajuda no desenvolvimento de soluções que não são apenas tecnicamente sólidas, mas também ambientalmente responsáveis.

Através do MBSE, os engenheiros podem modelar e simular o impacto ambiental de seus projetos antes de serem construídos. Isso ajuda a identificar e mitigar possíveis riscos ambientais no início do processo de desenvolvimento. Ele também facilita a integração de fontes de energia renovável e materiais sustentáveis em projetos de sistemas, promovendo soluções ambientalmente amigáveis. Ao otimizar a eficiência operacional e de design, o MBSE ajuda a limitar a pegada ambiental de novos projetos, garantindo que consomem menos energia e recursos, contribuindo assim para uma redução nas emissões de carbono e outros impactos ambientais.