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Modelagem com Máquinas de Estados em MATLAB
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MDSE
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Como é feita a engenharia
Como é feita a engenharia
● Concepção de missão: são criado modelos, para verificar a
viabilidade a missão.
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Modelo
Modelo
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3 Eras de escrita de requisitos:
● Requisito textual
● Requisito diagramático
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Modelos
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fenômeno ou processo
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Múltiplos nomes
● MDD – Model Driven Development
● MDSD – Model Driven Software Development
● MDA – Model Driven Architect...
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Exemplo de um projeto
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• Iluminação* (não foi colocado) 
• Ligado. (Sigla: E – Enable / nE – not Enable)
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Casos de testes gerados automaticamente:
SYSML
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SysML
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● SysML é uma linguagem de modelagem gráfica em resposta ao UML para
Engenharia de Sistemas
● SysML suporta...
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Básico do SysML (System Modelling Language)
MODELANDO NO MATLAB
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MATLAB e StateFlow
• Modeling  environment,  graphical 
components,  and  simulation  engine  for 
modeling and simulating...
Exemplo de funcionamento: Controle 
power supply via simulink
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GRAPH BASED DESIGN 
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Desafio: Como
implantar
MBSE em uma
etapa do ciclo
de vida??(no estudo de
caso: Fase 0)
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Perguntas:
1. Quais são as
linguagens
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modelos!??!
2. Os
engenheiros
tem facilidade
de modelar
nas linguagens
disponíveis!??!
3. Como simplificar o
linguajar para descrição
de modelos? E tornar
modelagem e simulação
natural para a
engenharia...
E por fim
4. Como aplicar este
linguajar a um cenário de
engenharia espacial ?
Evolução das linguagens
computacionais
Evolução das linguagens
computacionais
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Linguagens de design
Mudança de paradigma
de design
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Motor de decisão baseado em
regras – if then (ASAP)
Sequência de atividades
Regras de construção (topologia)
Programando em lógica de
design
Topologias x Interfaces entre os
elementos de sistema
Grafo final
de um
sistema
O que nós aprendemos hj?!!?
● Deve-se evoluir os modelos no ciclo de
vida. REUSO = NÃO PERDER TEMPO
● Deve-se entender os papéis de cada
um da sua ins...
Fundamentos e Modelagem
Msc. Christopher 
Cerqueira
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  1. 1. MDSE (MODEL DRIVEN SYSTEM ENGINEERING) Fundamentos  Modelagem com Máquinas de Estados em MATLAB Christopher Cerqueira 22:24:33 2
  2. 2. Quests dessa manhã! • Apresentar sobre MDSE (Model Driven System Engineering) • O que estamos fazendo • Entendendo o Problema • Modelagem SysML • Modelando no MATLAB • Graph Based Design Language 22:24:33 3
  3. 3. MDSE Model Driven System Engineering 22:24:33 4
  4. 4. Como é feita a engenharia
  5. 5. Como é feita a engenharia ● Concepção de missão: são criado modelos, para verificar a viabilidade a missão. ● Requisitos/Arquitetura (Projeto Simplificado): são criado modelos, para especificar como o produto deve ser desenvolvido. ● Projeto detalhado: são criado modelos, específicos de como os equipamentos devem funcionar. ● Implementação: são realizados processos para concretizar os modelos. ● Integração: testa-se os objetos concretos frente aos modelos detalhados. ● Operação: utiliza-se os objetos.
  6. 6. Bemmmmmm e então!? Modelo Modelo Modelo Modelo → Equipamento Real Equipamento Equipamento Tudo OK!
  7. 7. 3 Eras de escrita de requisitos: ● Requisito textual ● Requisito diagramático ● Requisito dinâmico (modelo/simulação) REQ001 – O churrasco do curso de inverno deve conter carne.
  8. 8. Vídeo motivacional • MBD MATLAB/SIMULINK 22:24:34 9MDSE
  9. 9. MD(S)E é uma mudança de paradigma MDE Lectures – Prof. Jean Bézivin 22:24:34 10MDSE Mudança de paradigma: unificação de objetos via modelos
  10. 10. Modelos • Um modelo é uma imagem simplificada de um sistema. • Sistema: “A system is a set of elements in interaction”  (von Bertalanffy)(1) • Modelo vem da palavra em latim “modullus”, diminutivo  de “modus” (medida) • As terminologias são recentes mas a ideia é antiga (1) Model Based Systems Engineering: Fundamentals and Methods  Por Patrice Micouin 22:24:34 11MDSE
  11. 11. MD(S)E MD(S)E é um conjunto de práticas de  engenharia, baseadas em ferramentas  que utilizam ao mesmo tempo meta- modelagem e transformações de  modelos para atingirem automaticamente  objetivos em produção, manutenção ou  operação de sistemas intensivos em  software.  22:24:34 12MDSE
  12. 12. Relações Uma sistema, entidade,  fenômeno ou processo 22:24:34 13MBSE Um modelo pode ser transformado em outro modelo. É realizados através de mudanças conhecidas. 
  13. 13. Três tipos principais de aplicações MDE MDE Geração automática Descoberta do Modelo Interoperabilidade  de sistemas 22:24:35 14MDSE
  14. 14. Níveis de maturidade de MDE What's Model Driven Engineering. (MDE) and How Can it Impact Process, People,Tools and Productivity. Mark R.  Blackburn, Ph.D. Systems and Software   22:24:36 15MDSE
  15. 15. 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 ● DSL – Domain Specific Language ● … → infinito
  16. 16. ENTENDENDO O  PROBLEMA  A SER  MODELADO 22:25:44 17
  17. 17. Exemplo de um projeto • Representar o comportamento de um satélite simples  através das ferramentas MatLab e JPlavisFSM. • Projeto similar foi feito no Curso de Inverno 2014 – INPE.  Com orientação de: Christopher, Paulo, Italo e Rodrigo.  Utilizando LabView. 22:25:45 18Entendendo o problema
  18. 18. Identificando Eventos • Iluminação* (não foi colocado)  • Ligado. (Sigla: E – Enable / nE – not Enable) • Transmissão. (Sigla T – Transmit / nT – not Transmit) • Filmagem. (Sigla: F – Film / nF – not Film) • Estados possíveis =  • 4 eventos binários = 16 estados possíveis (teóricos) • Para simplificar ( e fazer sentido) utilizou-se 5 estados: • (1) Desligado, (2) Stand-by, (3) Transmitindo e Gravando, (4)  Transmitindo e (5) Gravando 22:25:45 19Entendendo o problema
  19. 19. Autômato do Satélite (JPlavisFSM) 22:25:45 20Entendendo o problema Casos de testes gerados automaticamente:
  20. 20. SYSML 22:25:45 21
  21. 21. SysML 22:25:45 ● SysML é uma linguagem de modelagem gráfica em resposta ao UML para Engenharia de Sistemas ● SysML suporta especificação, análise, projeto, verificação e validação de sistemas incluindo hardware, software, dados, pessoal, procedimento e infraestruturas. ● Dados são salvos, em XML. ● http://www.omgsysml.org/ ● SysML V1.4 Beta Specification – Março 2014
  22. 22. SysML - Modelos
  23. 23. Básico do SysML (System Modelling Language)
  24. 24. MODELANDO NO MATLAB 22:25:45 25
  25. 25. MATLAB e StateFlow • Modeling  environment,  graphical  components,  and  simulation  engine  for  modeling and simulating complex logic • Deterministic  execution  semantics  with  hierarchy, parallelism, temporal operators, and  events • State diagrams, state transition tables, and  state transition matrices representing finite  state machines • Flow  charts,  MATLAB  functions,  and  truth  tables for representing algorithms • State diagram animation, state activity logging,  data  logging,  and  integrated  debugging  for  analyzing  the  design  and  detecting  run-time  errors • Static  and  run-time  checks  for  transition  conflicts,  cyclic  problems,  state  inconsistencies,  data-range  violations,  and  overflow conditions • Mealy and Moore finite-state machines http://www.mathworks.com/products/stateflow/ 22:24:38 26MATLAB
  26. 26. Exemplo de funcionamento: Controle  power supply via simulink 22:25:46 27MATLAB
  27. 27. GRAPH BASED DESIGN  LANGUAGE 22:25:46 28
  28. 28. Desafio: Como implantar MBSE em uma etapa do ciclo de vida??(no estudo de caso: Fase 0) 29
  29. 29. Perguntas:
  30. 30. 1. Quais são as linguagens computacionais para descrever modelos!??!
  31. 31. 2. Os engenheiros tem facilidade de modelar nas linguagens disponíveis!??!
  32. 32. 3. Como simplificar o linguajar para descrição de modelos? E tornar modelagem e simulação natural para a engenharia...
  33. 33. E por fim 4. Como aplicar este linguajar a um cenário de engenharia espacial ?
  34. 34. Evolução das linguagens computacionais
  35. 35. Evolução das linguagens computacionais 36
  36. 36. Linguagens de design
  37. 37. Mudança de paradigma de design 38
  38. 38. Motor de decisão baseado em regras – if then (ASAP) Sequência de atividades Regras de construção (topologia)
  39. 39. Programando em lógica de design
  40. 40. Topologias x Interfaces entre os elementos de sistema
  41. 41. Grafo final de um sistema
  42. 42. O que nós aprendemos hj?!!?
  43. 43. ● Deve-se evoluir os modelos no ciclo de vida. REUSO = NÃO PERDER TEMPO ● Deve-se entender os papéis de cada um da sua instituição. ● Modelando PlavisFSM ● ● ●
  44. 44. Fundamentos e Modelagem Msc. Christopher  Cerqueira fb.com/RVA.BR christophercerqueira@gmail.com Satélite – 95. R:7321

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