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Necessidades e Características da
IMDE, suas Tendências e Desafios
por
Professor Marcelo Lopes de Oliveira e Souza
Curso de Engenharia e Tecnologia Espaciais-ETE
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais-INPE
Sumário
• Introdução e Contexto
• Necessidades e Características da IMDE
• Suas Tendências e Desafios (Inovação, Tecnolo
gia e Oportunidades de Negócios)
• Atividades do LabSystems para atende-las
• Conclusão e Perspectivas
Introdução e Contexto
• Desde sempre, a IMDE apresentou necessidades e
características especiais que a singularizam.
• Até recentemente, ela podia viabilizá-las e seguir
tendências e desafios internos, via lógica direta/imediata.
• Desde então, ela começou a seguir tendências e desafios
externos, via lógica indireta/mediata, mas que renovam
oportunidades de inovação e negócios.
• Nesta palestra vamos resumí-las, e apresentar várias
atividades do LabSystems para atende-las.
Necessidades e Características da IMDE
• Gerencia atividades de propostas massivas
• Obedece normas FAR, DFARS, CAS, EIA, ANSI/EIA, etc.
• Gerencia atividades de projetos massivos
• Gerencia programas e projetos
• Adota Estruturas de Divisão do Trabalho (“Work
Breakdown Structures”-WBS)
• Gerencia operações de manufatura
• Conduz inúmeras ordens de serviço abertas
Necessidades e Características da IMDE
• Suporta constantes mudanças de engenharia
• Atende requisitos de relatos ao governo
• Usa “Materials Management and Accounting Systems”-
MMAS
• Pratica confidencialidade de custos/preços
• Requer Engenharia de Requisitos, Engenharia de
Sistemas, Gerenciamento da Configuração, Confiabilidade
• Guarda a memória dos projetos por n razões e muito tempo
• Sofre da síndrome do “como algo/algo parecido com”, etc.
Necessidades e Características da IMDE
• Supervisão do Governo
• Projeto/Engenharia segundo o pedido
• Atividades orientadas a projetos
• P&D, Dispositivos
• Imensas e Detalhadas Listas de Materiais
• Constantes mudanças de engenharia
• Longos ciclos de vida dos produtos (30+ anos)
• Atitudes mentais arraigadas
• Envolvem Governo e Contratadas
Suas Tendências e Desafios
Suas Tendências e Desafios
• Globalização da Produção x Regionalização de Mercados
• Abundância de Tecnologias x Escassez de Especialistas
• Formação de Oligopólios de Conhecimento x Nichos de
P&D
• Reduções de Tempo & Dinheiro x Aumento de Qualidade
• Acréscimo de Regulações/Acionabilidades X Limitações
em atende-las
• Acréscimo de Consciência Pública X Ausência de
Representação Política
• (13 Modelos) do Ciclo de Desenvolvimento X Ciclo de Vida
Suas Tendências e Desafios
Nos últimos anos as indústrias de componentes eletrônicos
deixaram de investir na fabricação de componentes para a
aplicação aeroespacial, o que motivou as indústrias
aeroespaciais comerciais e de defesa a se adaptarem.
Cadeias
de
forneci
mento -
2000
Cadeias
de
forneci
mento -
1984
Fonte:
Adaptado
de
Condra
et al.
(2000)
Suas Tendências e Desafios
1.O crescimento do custo comprometido do projeto é muito maior que o
custo despendido nas fases iniciais.
2.O custo para eliminar os defeitos é menor nas fases iniciais do projeto.
Fonte: Adaptado de
INCOSE (2011)
Suas Tendências e Desafios
da
Suas Tendências e Desafios
1) Modelo Construa & Corrija
•Amplamente usado nos primeiros dias da Ciência da
Computação.
• É útil aplicá-lo quando o SW é tão simples que corrigir o
software após te-lo implementado não é difícil; cumprimento
de requisitos pode ser testado de uma vez e no fim do
projeto,e a documentação pode ser escrita ao final.
• Nào há um modelo a seguir, sem fases, sem processos.
• A concepção é: “Implementar o código, então executá-lo e,
se houver algum erro, corrigí-lo, e repetir este processo até
o programa está terminado.”
Suas Tendências e Desafios
14
Análises/Projetos Preliminares
e Rev. Preliminares
Análises de Factib, /Compatib.
e Rev. de Concepção
Def. da Solução/Escolha das Espec.
(pela Engenharia de Sistemas)
Detalh. da Solução/Detalh. dos Projetos
(pelas Engenharias das Especialidades)
Análises/Projetos Detalhados
e Rev. Críticas
Def. da Missão
Def. do Problema/Elicit. dos Requisitos
(pela Engenharia de Requisitos)
Aquisição/Aproveit./
Desenv. e Aceitação
dos Componentes, etc.
Montagem/Integração/Verific.
dos Comp.,Equip. e Subsistemas
Prototipação/Serialização/
Fabricação do Sistema
Montagem/Integração e
Verificação do Sistema
Aceitação/Certificação
do Sistema
Oper./Manut./Modernização
e Descarte do Sistema
...12) Modelo Único V/ Planeje & Corrija/
Planeje & Cheque
Suas Tendências e Desafios
specificAircraftation
Aircraft
System
specification
Equipment
specification
a/c manufacturer
Equipment supplier
Equipment
development
- at supplier -
Equipment test
- at supplier -
Equipment test
- at a/c manufacturer -
- a/c ground test -
System integration
- HIL rig test -
Aircraft
integration
- flight test -
Virtual techniques (Simulation)
Virtual
system
Legend:
Iterative system
development process
Virtual
prototype
Virtual
system
integration
Test procedures and
expected reactions
Simulation in A380 life cycle
13) Modelo Múltiplo V/ Planeje & Corrija/ Planeje & Cheque
Atividades do LabSystems para atende-las
Formação de Recursos Humanos desde 1985 em:
• Modelagem, Identificação & Simulação
• Controle & Otimização
• Aquisição/Manipulação/Armazenamento de Dados
• Computação & Comunicação
• Montagem, Integração & Testes
• Prevenção, Tolerância, Remoção e Predição de Falhas
• Confiabilidade, Manutenabilidade, Disponibilidade, Dependabilidade,
Suportabilidade
• Planejamento & Gerenciamento de Projetos
Atividades do LabSystems para atende-las
Cursos de Pós-Graduação desde 1985 em:
• 1) CMC-021-0 Introdução ao Estudo de Sistemas de Controle
• 2) CMC-201-4 Teoria de Controle (Moderno, Ótimo)
• 3) CMC-204-4 Otimização em Sistemas Dinâmicos I
• 4) CMC-317-3 Otimização em Sistemas Dinâmicos: Métodos Numéricos
• 5) CMC-212-3 Análise e Projeto de Sistemas de Controle Digitais
S
P
A
C
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S
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G
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T
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P
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V
G
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G
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C
S
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A
T
I
O
N
ENABLING SEGMENTS; MFG.,CAL.,
PROJECT MISSION:
EARTH SCIENCES, ETC.
STAKEHOLDERS:US
ERS, ETC.
Atividades do LabSystems para atende-las
Cursos de Pós-Graduação desde 1997 em:
• 6) CMC-215-4 Modelagem e Simulação em Tempos Virtual e Real
• 7) CMC-318-4 Simulação e Controle em Tempos Virtual e Real
• 8) CMC-415-4 Controle e Computação em Tempos Virtual e Real
• 9) CMC-210-4 Controle e Manipulação(E/P/S) de Dados em Tempos
Virtual e Real
• 10) CMC-308-4 Controle e Comunicação em Tempos Virtual e Real
• 11) CMC-424-4 Controle e Integração/Testes (VVA) em Tempos Virtual
e Real
• 12) CMC-216-4 Modelagem e Identificação em Tempos Virtual e Real
• 13) CMC-319-4 Identificação e Controle em Tempos Virtual e Real
• 14) CMC-211-4 Modelagem e Tolerância a Falhas em Tempos Virtual e
Real
Atividades do LabSystems para atende-las
Cursos de Pós-Graduação desde 1997 em:
• 15) CMC-320-4 Tolerância a Falhas e Controle em Tempos Virtual e
Real
• 16) CMC-214-4 Satélites Artificiais: Constelações e Detritos Espaciais
• 17) CMC-222-4 Sistema de Controle Embarcados
• 18) CMC-328-4 Sistemas de Controle Distribuídos
• 19) CMC-429-4 Sistemas de Controle Reconfiguráveis
na Opção Mecânica Espacial e Controle-CMC do Curso de Engenharia e
Tecnologia Espaciais-ETE do INPE.
Atividades do LabSystems para atende-las
Cursos de Pós-Graduação desde 1997 em:
• 1) CSE-202-4 Modelagem de Sistemas Espaciais
• 2) CSE-203-4 Confiabilidade e Prevenção de Falhas em Sistemas Es
paciais
• 3) CSE-204-4 Engenharia de Requisitos
• 4) CSE-304-4 Simulação de Sistemas Espaciais
• 5) CSE-305-4 Redundância e Tolerância à Falhas em Sistemas Espa
ciais
• 6) CSE- 326-4 VVAC de Sistemas de Controle em Tempos Virtual e
Real
• Na Opção Engenharia e Gerenciamento de Sistemas Espaciais-CSE
do Curso de Engenharia e Tecnologia Espaciais-ETE do INPE.
Atividades do LabSystems para atende-las
Criação do LabSystems em 2002:
Atividades do LabSystems para atende-las
Criação do LabSystems em 2002:
Atividades do LabSystems para atende-las
LabSystems creation in 2002:
Atividades do LabSystems para atende-las
IMA1G IMA2G Aplicações Espaciais
Arquitetura IMA, sua evolução IMA2G (DIMA) e sua aplicação a sist.espaciais
Evolução e transição do sistema Federado para IMA - Watkin (2007)
Conceitualização sobre IMA – Tagawa (2013), Prisaznuk (1992), Spitzer (2015)
e Moir (2006)
Conceitualização sobre IMA2G e DIMA - Wilkinson (2005), Fuchsen (2009),
Jakovljevic (2013), Jakovljevic (2015) e Gaska (2015)
Aplicações Espaciais - Doss (1996) e Baggerman (2009) IMA4Space,
IMA4Brazil, Projeto Orion, etc
Atividades do LabSystems para atende-las
25
Computadores de Missão represen
tados pelos Beagle Bones Black, que
foram escolhidos por serem compatí
veis com o sistema AIR e por ser uma
plataforma de baixo custo.
RDCs representados pelo Arduino
One, escolhido por ser uma
plataforma de baixo custo.
Construção do demonstrador IMA2G
Atividades do LabSystems para atende-las
Os Beagle Bones foram configurados
para carregar o sistema operacional via
interface Ethernet no computador
rodando o aplicativo TFTP, que cria um
servidor FTP.
A comunicação Ethernet entre Ardui
no e a rede não é trivial e precisa ser
customizada.
Houve dificuldades para atualizar os
drives de comunicação com os
conversores RS-232/USB. A cada
atualização do Windows 10 os drives
são sobrescritos.
A construção do demonstrador foi
realizada sob tentativa e erro. Esse
processo demanda muito tempo e
pesquisa sobre os componentes.
Construção do demonstrador IMA2G
Atividades do LabSystems para atende-las
O objetivo principal foi exercitar, de
forma acadêmica, a implementação de
um sistema aviônico em arquitetura
DIMA
Avaliar a capacidade de
reconfiguração e tolerância a falhas
Comparar com o trabalho de Tagawa
Duas operações foram implementa
das: Operação Normal e em Modo de
Falha
O Beagle Bone#1 executa apenas a
Operação Normal e o Beagle Bone#2
executa ambos os modos de operação
Construção do demonstrador IMA2G
Conclusão e Perspectivas
• Desde sempre, a IMDE apresentou necessidades e
características especiais que a singularizam.
• Até recentemente, ela podia viabilizá-las e seguir
tendências e desafios internos, via lógica direta/imediata.
• Desde então, ela começou a seguir tendências e desfios
externos, via lógica indireta/mediata, mas que renovam
oportunidades de inovação e negócios.
• Nesta palestra as resumimos, e apresentamos várias
atividades do LabSystems para atende-las.
OBRIGADO!

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INOVADEF - Apresentação Marcelo Lopes

  • 1.
  • 2. Necessidades e Características da IMDE, suas Tendências e Desafios por Professor Marcelo Lopes de Oliveira e Souza Curso de Engenharia e Tecnologia Espaciais-ETE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais-INPE
  • 3. Sumário • Introdução e Contexto • Necessidades e Características da IMDE • Suas Tendências e Desafios (Inovação, Tecnolo gia e Oportunidades de Negócios) • Atividades do LabSystems para atende-las • Conclusão e Perspectivas
  • 4. Introdução e Contexto • Desde sempre, a IMDE apresentou necessidades e características especiais que a singularizam. • Até recentemente, ela podia viabilizá-las e seguir tendências e desafios internos, via lógica direta/imediata. • Desde então, ela começou a seguir tendências e desafios externos, via lógica indireta/mediata, mas que renovam oportunidades de inovação e negócios. • Nesta palestra vamos resumí-las, e apresentar várias atividades do LabSystems para atende-las.
  • 5. Necessidades e Características da IMDE • Gerencia atividades de propostas massivas • Obedece normas FAR, DFARS, CAS, EIA, ANSI/EIA, etc. • Gerencia atividades de projetos massivos • Gerencia programas e projetos • Adota Estruturas de Divisão do Trabalho (“Work Breakdown Structures”-WBS) • Gerencia operações de manufatura • Conduz inúmeras ordens de serviço abertas
  • 6. Necessidades e Características da IMDE • Suporta constantes mudanças de engenharia • Atende requisitos de relatos ao governo • Usa “Materials Management and Accounting Systems”- MMAS • Pratica confidencialidade de custos/preços • Requer Engenharia de Requisitos, Engenharia de Sistemas, Gerenciamento da Configuração, Confiabilidade • Guarda a memória dos projetos por n razões e muito tempo • Sofre da síndrome do “como algo/algo parecido com”, etc.
  • 7. Necessidades e Características da IMDE • Supervisão do Governo • Projeto/Engenharia segundo o pedido • Atividades orientadas a projetos • P&D, Dispositivos • Imensas e Detalhadas Listas de Materiais • Constantes mudanças de engenharia • Longos ciclos de vida dos produtos (30+ anos) • Atitudes mentais arraigadas • Envolvem Governo e Contratadas
  • 9. Suas Tendências e Desafios • Globalização da Produção x Regionalização de Mercados • Abundância de Tecnologias x Escassez de Especialistas • Formação de Oligopólios de Conhecimento x Nichos de P&D • Reduções de Tempo & Dinheiro x Aumento de Qualidade • Acréscimo de Regulações/Acionabilidades X Limitações em atende-las • Acréscimo de Consciência Pública X Ausência de Representação Política • (13 Modelos) do Ciclo de Desenvolvimento X Ciclo de Vida
  • 10. Suas Tendências e Desafios Nos últimos anos as indústrias de componentes eletrônicos deixaram de investir na fabricação de componentes para a aplicação aeroespacial, o que motivou as indústrias aeroespaciais comerciais e de defesa a se adaptarem. Cadeias de forneci mento - 2000 Cadeias de forneci mento - 1984 Fonte: Adaptado de Condra et al. (2000)
  • 11. Suas Tendências e Desafios 1.O crescimento do custo comprometido do projeto é muito maior que o custo despendido nas fases iniciais. 2.O custo para eliminar os defeitos é menor nas fases iniciais do projeto. Fonte: Adaptado de INCOSE (2011)
  • 12. Suas Tendências e Desafios da
  • 13. Suas Tendências e Desafios 1) Modelo Construa & Corrija •Amplamente usado nos primeiros dias da Ciência da Computação. • É útil aplicá-lo quando o SW é tão simples que corrigir o software após te-lo implementado não é difícil; cumprimento de requisitos pode ser testado de uma vez e no fim do projeto,e a documentação pode ser escrita ao final. • Nào há um modelo a seguir, sem fases, sem processos. • A concepção é: “Implementar o código, então executá-lo e, se houver algum erro, corrigí-lo, e repetir este processo até o programa está terminado.”
  • 14. Suas Tendências e Desafios 14 Análises/Projetos Preliminares e Rev. Preliminares Análises de Factib, /Compatib. e Rev. de Concepção Def. da Solução/Escolha das Espec. (pela Engenharia de Sistemas) Detalh. da Solução/Detalh. dos Projetos (pelas Engenharias das Especialidades) Análises/Projetos Detalhados e Rev. Críticas Def. da Missão Def. do Problema/Elicit. dos Requisitos (pela Engenharia de Requisitos) Aquisição/Aproveit./ Desenv. e Aceitação dos Componentes, etc. Montagem/Integração/Verific. dos Comp.,Equip. e Subsistemas Prototipação/Serialização/ Fabricação do Sistema Montagem/Integração e Verificação do Sistema Aceitação/Certificação do Sistema Oper./Manut./Modernização e Descarte do Sistema ...12) Modelo Único V/ Planeje & Corrija/ Planeje & Cheque
  • 15. Suas Tendências e Desafios specificAircraftation Aircraft System specification Equipment specification a/c manufacturer Equipment supplier Equipment development - at supplier - Equipment test - at supplier - Equipment test - at a/c manufacturer - - a/c ground test - System integration - HIL rig test - Aircraft integration - flight test - Virtual techniques (Simulation) Virtual system Legend: Iterative system development process Virtual prototype Virtual system integration Test procedures and expected reactions Simulation in A380 life cycle 13) Modelo Múltiplo V/ Planeje & Corrija/ Planeje & Cheque
  • 16. Atividades do LabSystems para atende-las Formação de Recursos Humanos desde 1985 em: • Modelagem, Identificação & Simulação • Controle & Otimização • Aquisição/Manipulação/Armazenamento de Dados • Computação & Comunicação • Montagem, Integração & Testes • Prevenção, Tolerância, Remoção e Predição de Falhas • Confiabilidade, Manutenabilidade, Disponibilidade, Dependabilidade, Suportabilidade • Planejamento & Gerenciamento de Projetos
  • 17. Atividades do LabSystems para atende-las Cursos de Pós-Graduação desde 1985 em: • 1) CMC-021-0 Introdução ao Estudo de Sistemas de Controle • 2) CMC-201-4 Teoria de Controle (Moderno, Ótimo) • 3) CMC-204-4 Otimização em Sistemas Dinâmicos I • 4) CMC-317-3 Otimização em Sistemas Dinâmicos: Métodos Numéricos • 5) CMC-212-3 Análise e Projeto de Sistemas de Controle Digitais S P A C E S E G M E N T R P A V G R O U N D S E G M E N T G N C S T A T I O N ENABLING SEGMENTS; MFG.,CAL., PROJECT MISSION: EARTH SCIENCES, ETC. STAKEHOLDERS:US ERS, ETC.
  • 18. Atividades do LabSystems para atende-las Cursos de Pós-Graduação desde 1997 em: • 6) CMC-215-4 Modelagem e Simulação em Tempos Virtual e Real • 7) CMC-318-4 Simulação e Controle em Tempos Virtual e Real • 8) CMC-415-4 Controle e Computação em Tempos Virtual e Real • 9) CMC-210-4 Controle e Manipulação(E/P/S) de Dados em Tempos Virtual e Real • 10) CMC-308-4 Controle e Comunicação em Tempos Virtual e Real • 11) CMC-424-4 Controle e Integração/Testes (VVA) em Tempos Virtual e Real • 12) CMC-216-4 Modelagem e Identificação em Tempos Virtual e Real • 13) CMC-319-4 Identificação e Controle em Tempos Virtual e Real • 14) CMC-211-4 Modelagem e Tolerância a Falhas em Tempos Virtual e Real
  • 19. Atividades do LabSystems para atende-las Cursos de Pós-Graduação desde 1997 em: • 15) CMC-320-4 Tolerância a Falhas e Controle em Tempos Virtual e Real • 16) CMC-214-4 Satélites Artificiais: Constelações e Detritos Espaciais • 17) CMC-222-4 Sistema de Controle Embarcados • 18) CMC-328-4 Sistemas de Controle Distribuídos • 19) CMC-429-4 Sistemas de Controle Reconfiguráveis na Opção Mecânica Espacial e Controle-CMC do Curso de Engenharia e Tecnologia Espaciais-ETE do INPE.
  • 20. Atividades do LabSystems para atende-las Cursos de Pós-Graduação desde 1997 em: • 1) CSE-202-4 Modelagem de Sistemas Espaciais • 2) CSE-203-4 Confiabilidade e Prevenção de Falhas em Sistemas Es paciais • 3) CSE-204-4 Engenharia de Requisitos • 4) CSE-304-4 Simulação de Sistemas Espaciais • 5) CSE-305-4 Redundância e Tolerância à Falhas em Sistemas Espa ciais • 6) CSE- 326-4 VVAC de Sistemas de Controle em Tempos Virtual e Real • Na Opção Engenharia e Gerenciamento de Sistemas Espaciais-CSE do Curso de Engenharia e Tecnologia Espaciais-ETE do INPE.
  • 21. Atividades do LabSystems para atende-las Criação do LabSystems em 2002:
  • 22. Atividades do LabSystems para atende-las Criação do LabSystems em 2002:
  • 23. Atividades do LabSystems para atende-las LabSystems creation in 2002:
  • 24. Atividades do LabSystems para atende-las IMA1G IMA2G Aplicações Espaciais Arquitetura IMA, sua evolução IMA2G (DIMA) e sua aplicação a sist.espaciais Evolução e transição do sistema Federado para IMA - Watkin (2007) Conceitualização sobre IMA – Tagawa (2013), Prisaznuk (1992), Spitzer (2015) e Moir (2006) Conceitualização sobre IMA2G e DIMA - Wilkinson (2005), Fuchsen (2009), Jakovljevic (2013), Jakovljevic (2015) e Gaska (2015) Aplicações Espaciais - Doss (1996) e Baggerman (2009) IMA4Space, IMA4Brazil, Projeto Orion, etc
  • 25. Atividades do LabSystems para atende-las 25 Computadores de Missão represen tados pelos Beagle Bones Black, que foram escolhidos por serem compatí veis com o sistema AIR e por ser uma plataforma de baixo custo. RDCs representados pelo Arduino One, escolhido por ser uma plataforma de baixo custo. Construção do demonstrador IMA2G
  • 26. Atividades do LabSystems para atende-las Os Beagle Bones foram configurados para carregar o sistema operacional via interface Ethernet no computador rodando o aplicativo TFTP, que cria um servidor FTP. A comunicação Ethernet entre Ardui no e a rede não é trivial e precisa ser customizada. Houve dificuldades para atualizar os drives de comunicação com os conversores RS-232/USB. A cada atualização do Windows 10 os drives são sobrescritos. A construção do demonstrador foi realizada sob tentativa e erro. Esse processo demanda muito tempo e pesquisa sobre os componentes. Construção do demonstrador IMA2G
  • 27. Atividades do LabSystems para atende-las O objetivo principal foi exercitar, de forma acadêmica, a implementação de um sistema aviônico em arquitetura DIMA Avaliar a capacidade de reconfiguração e tolerância a falhas Comparar com o trabalho de Tagawa Duas operações foram implementa das: Operação Normal e em Modo de Falha O Beagle Bone#1 executa apenas a Operação Normal e o Beagle Bone#2 executa ambos os modos de operação Construção do demonstrador IMA2G
  • 28. Conclusão e Perspectivas • Desde sempre, a IMDE apresentou necessidades e características especiais que a singularizam. • Até recentemente, ela podia viabilizá-las e seguir tendências e desafios internos, via lógica direta/imediata. • Desde então, ela começou a seguir tendências e desfios externos, via lógica indireta/mediata, mas que renovam oportunidades de inovação e negócios. • Nesta palestra as resumimos, e apresentamos várias atividades do LabSystems para atende-las.