MBSE e Espaço 4.0

Mission Simulation Lab
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Missio
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Ficha:
Nome: Engenharia de Sistemas (MBSE) e tendências para o Espaço 4.0
Local: INPE
Data: 2017-07-11 – 08h00  10h00
Público Alvo: Alunos de Graduação - Multidisciplinares
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Engenharia de Sistemas (MBSE)
e tendências para o Espaço 4.0
Christopher Shneider Cerqueira
10:52 AM4
Engenharia de
Sistemas Baseada
em Modelos

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SE (MBSE)  Space 4.0
Motivação
Contexto para MBSE
Contexto para Space 4.0

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Motivação Produto
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(SpaceX) Grasshoper Test
(Google) Self-drive Car
(Google) Boston Dynamics
Será que é
possível fazer
todos esses
produtos na
mão?!?

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Typical Life-Cycle
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Standard Approach
Model Philosophy
Domains

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Motivação Processo/Organização
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Produtos Complexos Interdisciplinares e Acoplados
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Produtos
Complexos
Acoplados
“Engenharia de
Produtos
Complexos”
AGILE
*pouca documentação
*muitos modelos

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Engenharia de Sistemas  Sistematizar
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Sistematizando o Problema:
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Sistematização do Processo/Organização
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O que é um sistema?
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“A system is a set of
elements in interaction” (von
Bertalanffy)(1)
http://sebokwiki.org/wiki/Guide_to_the_Systems_Engineering_Body_of_Knowledge_(SEBoK)

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Quem trabalha com sistemas?
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http://sebokwiki.org/wiki/Introduction_to_Systems_Engineering

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Definição Engenharia de Sistemas
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“Systems Engineering is an engineering discipline whose
responsibility is creating and executing an interdisciplinary
process to ensure that the customer and stakeholder's needs are
satisfied in a high quality, trustworthy, cost efficient and schedule
compliant manner throughout a system's entire life cycle.”
http://www.incose.org/AboutSE/WhatIsSE

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Origens da Engenharia de Sistema
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Engenharia de Sistemas
Engenharia de Controle
Engenharia das
Especialidades
Abstrato
+informaçãoacumulada
“Gerenciamento”
http://www.incose.org/AboutSE/history-of-systems-engineering
http://collegebuddi.com/system_engineering/systems_domains.php

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Exemplo do que ocorre
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Conversar com Interessados

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[ Sistema de Engenharia ou Engenharia de Sistemas??? ]
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An engineered system is an open system of technical or sociotechnical
elements that exhibits emergent properties not exhibited by its individual
elements. It is created by and for people; has a purpose, with multiple views;
satisfies key stakeholders’ value propositions; has a life cycle and evolution
dynamics; has a boundary and an external environment; and is part of a system-
of-interest hierarchy.
Systems engineering is “an interdisciplinary approach and means to enable
the realization of successful (engineered) systems”. It focuses on holistically and
concurrently understanding stakeholder needs; exploring opportunities;
documenting requirements; and synthesizing, verifying, validating, and evolving
solutions while considering the complete problem, from system concept
exploration through system disposal.
http://sebokwiki.org/wiki/Use_Case_0:_Systems_Engineering_Novices

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Quem segura o bastão?! Evolução de quem domina as
boas práticas, e melhores técnicas de Engenharia de Sistemas
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Espacial Aeronáutica Automobilística Biomédica
60s 80s 00s futuro
cubesats
drones

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Tudo OK?
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cscerqueira.com.br

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Até entrar a Computação: Modelos ....... Simulações
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Engineering?
Modelling and
auto-build?

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Model Driven Development ...
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▪ 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
▪ … → infinito
http://www.devmedia.com.br/model-driven-architecture-com-enterprise-
architect/33898

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Core do esforço: Modelos
Em palavras simples...
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AM
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▪ Um modelo é uma imagem
simplificada de um sistema.
▪ Modelo vem da palavra em latim
“modullus”, diminutivo de “modus”
(medida)
▪O que? (mapeamento)
▪Como? (redução)
▪pra quem, quando e para o que?
(pragmatismo)
▪ As terminologias são recentes mas a
ideia é antiga

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Modelos
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Metamodelos
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“Metamodelo é uma especificação explicita de uma abstração. Para definir uma abstração, um metamodelo
identifica uma lista de conceitos relevantes e uma lista de relações relevantes entre os conceitos, sendo usado
como um filtro de possibilidades de uma dada atividade de modelagem.”
(Bézivin e
Gerbé, 2001)

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Transformações de Modelos
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Transformador
de Universos
Arqueiro
Piadista e
Problemático

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Benefícios
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27http://www.eclipse.org/proposals/eclipse-mddi/

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MBSE
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“Model-based systems engineering (MBSE) is a systems
engineering methodology that focuses on creating and
exploiting domain models as the primary means of information
exchange between engineers, rather than on document-based
information exchange.”
http://www.omgwiki.org/MBSE/doku.php
“the formalized application of modelling to support system requirements, design, analysis, verification and validation activities
beginning in the conceptual design phase and continuing throughout development and later life cycle phases. MBSE is part of a
long-term trend toward model-centric approaches adopted by other engineering disciplines, including mechanical, electrical and
software. In particular, MBSE is expected to replace the document-centric approach that has been practiced by systems
engineers in the past and to influence the future practice of systems engineering by being fully integrated into the definition of
systems engineering processes.”

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Modelos modelos modelos..... Modelos Sistêmicos...
▪Já temos bons modelos diagramáticos nas especialidades.
▪Elétrica
▪Mecânica
▪Térmica
▪Etc.
▪E para descrição de sistemas?
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SysML
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▪ SysML é uma linguagem de
modelagem gráfica, em resposta
ao UML, para Sistemas
▪ SysML suporta especificação,
análise, projeto, verificação e
validação de sistemas incluindo
hardware, software, dados, pessoal,
procedimento e infraestruturas.
▪ http://www.omgsysml.org/
▪ SysML V1.4 Beta Specification
▪ – Março 2014

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Arcadia / Capella
▪ Polarsys Group
▪ Thales Alenia
▪ Phases 0 - C
▪ Capella is a layer above the Eclipse
IDE
▪ Eclipse Modelling Framework (EMF)
▪ diagrams:
▪ operational architecture, use cases,
dataflow, architecture, logical, physical,
tree, sequence, state, and classes
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https://www.polarsys.org/capella/

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Exemplo
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op
arc
log
tree

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OPM – Object-Process Methodology
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➢OPM aspectos estruturais e de
comportamento coexistem
➢Três blocos básicos de entidades:
objetos, processos e estados
➢Apenas um diagrama – possibilita
melhor compreensão do sistema
como um todo
➢Ontologicamente completo.
ideia
Modelagem
Conceitual
Sistema Real
Sistema
Simplificado
modelagem
http://sdm.mit.edu/the-maturation-of-model-based-systems-engineering-opm-as-the-iso-conceptual-modeling-language-standard/
http://esml.iem.technion.ac.il/?page_id=1849

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Dois Canais e Simplicidade
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Objeto: Uma coisa que
existe ou pode existir
Processo: Uma coisa
que transforma um ou
mais objetos
Product
testing
not tested tested
1. Objetos com estados
2. Processos
Christopher is physical.
Christopher knows OPM Theory.
Christopher handles presenting.
OPM consists of OPM Theory.
presenting is physical.
presenting consumes OPM Theory.
presenting yields Presentation.

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Exemplo
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AM
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Influência numa etapa
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tempo
“quantidadedetrabalho+profundidadededetalhes”
V – Waterfall
Ys – Prototype CascadeEquip
SubS
Sis
0 A B C D E F
Figura do autor

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Influência no Ciclo de Vida (Transferência de Artefatos)
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Tudo OK?
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Abertura a novas interfaces de Software
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Realidade Virtual
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interfaceque
permite ao usuário
interagir, em tempo
real, com um
mundo
tridimensional
gerado por
computador,
usando seus
sentidos através de
equipamentos
especiais.

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Realidade Aumentada
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uma interface
baseada na sobreposição
de informações virtuais
geradas por computador
(envolvendo imagens
estáticas e dinâmicas, sons
espaciais e sensações
hápticas) com o ambiente
físico do usuário, percebida
através de dispositivos
tecnológicos e usando as
interações naturais do
usuário, no mundo físico.
LEGO
Unreal
Demoapple

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Realidade Cruzada (IoT)  Hiper Realidade
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CR AI
HI
AR
IoT
HR
HIMYM
HR
MIT -
Material
Augmented
Future
é um ambiente de
realidade misturada
ubíqua, que vem da
fusão de uma rede de
sensores e atuadores
(que coletam e enviam
dados relacionados ao
mundo real) com
mundos virtuais
compartilhados,
usando a interface da
realidade aumentada.
Claudio Kirner
https://www.facebook.com/RVA.BR/

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AM
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Big Data / IA / MDO /
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46https://ocw.mit.edu/courses/engineering-systems-division/esd-77-multidisciplinary-system-design-optimization-spring-2010/

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BioSystems / Nano / Additive / IoT
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Feudalismo
“Dark Ages”
1ª Rev. Industrial17xx
3ª Rev. Industrial
1950
Hoje?
4ª Rev. Industrial
1850
1945 2ª Rev. Industrial
?

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Industry 4.0
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http://www.aethon.com/industry-4-0-means-manufacturers/

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Espaço 4.0
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50http://www.esa.int/About_Us/Ministerial_Council_2016/What_is_space_4.0

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O que aprendemos hoje
Wrap-up

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O que eu faço da vida...
Estudo colaboração de equipes
interdisciplinares que usam
modelos para desenvolverem
arquiteturas de sistemas
complexos altamente acoplados
(sistemas espaciais)
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Ambiente colaborativo híbrido
baseado em Realidade Cruzada
(IoT + RA).
cscerqueira.com.br
Quem ainda não tiver tema de TCC/TFG/TF, e quiser se aventurar:
(i) transformação de modelo (EMF e Capella), (ii) criação de
ferramenta (OPM) – Java/Web, (iii) Bancos em Grafos (Neo4J), (iv)
Realidade Cruzada (IoT + RA), (v) Engenharia Simultânea, e (vi)
Otimização Multi-Disciplinar com modelos em OPM

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Mini-Estágio
SysML OPM
▪2-4 pessoas
(com PC)
▪Modelar o
subsistema de
coleta de dados
do CBERS em
OPM e Arcadia
(colaborando)

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Dúvidas:
christophercerqueira@gmail.com
Site: http://cscerqueira.com.br
Facebook: http://fb.com/RVA.BR
Para maiores dúvidas
filosóficas:
INPE – SJC
Prédio Satélite
Sala 95
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cscerqueira.com.br

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