MATLAB und Simulink für Model-Based Systems Engineering (MBSE)

Entwickeln, Analysieren und Testen von System- und Softwarearchitekturen.

Ingenieure verwenden Model-Based Systems Engineering (MBSE) zur Verwaltung komplexer Systeme, zur Verbesserung der Kommunikation und zur Produktoptimierung. Zielführendes MBSE erfordert die Integration aller Stakeholder-Anforderungen in Architekturmodelle, um intuitive Systembeschreibungen erstellen zu können.

MATLAB, Simulink und System Composer bilden zusammen eine einzige Umgebung zur Erstellung deskriptiver Architekturmodelle, die nahtlos in detaillierte Implementierungsmodelle übergehen. Die vernetzte Umgebung stellt sicher, dass die Elemente sowohl in der Architektur- als auch der Designwelt synchron bleiben. Systemingenieure können einen digitalen Faden (Digital Thread) erstellen, um zwischen Systemanforderungen, Architekturmodellen, Implementierungsmodellen und eingebetteter Software (Embedded Software) zu navigieren.

Mit MATLAB, Simulink und System Composer ist Folgendes möglich:

  • Erfassen und Verwalten von Systemanforderungen, die eine Auswirkungs- und Abdeckungsanalyse ermöglichen
  • Optimieren von Systemarchitekturen durch Erfassung von Architektur-Metadaten und direkte Verknüpfung mit MATLAB-Analysen für domänenspezifische Vergleichsstudien
  • Erstellen von vereinfachten, benutzerdefinierten Modellansichten, um Komponenten für verschiedene technische Belange zu isolieren
  • Validieren von Anforderungen und Verifizieren von Systemarchitekturen anhand von simulationsbasierten Tests
  • Umsetzen und Verfeinern von Anforderungen in Architekturen mit simulations- und implementierungsfähigen Komponenten unter Verwendung von Model-Based Design in Simulink

„Modellierung mit Simulink ist für die Arbeit unseres Teams an ARP 4754 von besonderer Bedeutung, insbesondere die Validierung der Anforderungen auf Systemebene, die Entwicklung anforderungsbasierter Tests und die Definition von Low-Level-Softwareanforderungen, die unser Lieferant zur Erstellung des Flugcodes gemäß Norm DO-178/A mit Simulink und Embedded Coder verwendet.“

Rodrigo Fontes Souto, Embraer

Verwendung von MATLAB und Simulink für Model-Based Systems Engineering (MBSE)

Entwicklung von Architekturmodellen und Verwaltung von Systemanforderungen

Verwenden Sie System Composer zum intuitiven Entwerfen hierarchischer Architektursysteme unter Verwendung eines Komponenten-, Port- und Konnektor-Modellierungsansatzes. Arbeiten Sie auf einer Abstraktionsebene, die Ihren gegenwärtigen Anforderungen entspricht, und fügen Sie Details bei Bedarf hinzu. Um Informationen, die zwischen Komponenten ausgetauscht werden, formal zu definieren, können Schnittstellen angelegt werden, die eine Überprüfung der ausgetauschten Daten auf kompatible Eigenschaften wie Datentyp, Dimension oder Einheit erlauben.

Vorhandene Entwicklungsartefakte und ICD-Informationen (Interface Control Document) können durch den Import von externen Repositorien und Dateien über eine MATLAB-API wiederverwendet werden. Sie können auch ein Architekturmodell aus vorhandenen Simulink-Systemmodellen extrahieren.

Während Sie Architekturmodelle entwickeln, können Sie Systemanforderungen mit Simulink Requirements direkt erfassen, anzeigen und verwalten. Systemanforderungen können mit verschiedenen Architekturelementen verknüpft werden, um einen digitalen Faden (Digital Thread) zur Rückverfolgbarkeit von Anforderungen zu erstellen und um eine Analyse der Anforderungsabdeckung durchzuführen. Verknüpfte Anforderungen hinterlassen eine Revisionshistorie, die es Ihnen ermöglicht, Auswirkungsanalysen durchzuführen und wichtige Änderungen an nachgelagerte Teams zu kommunizieren.

Verbinden Sie Systemanforderungen mit Architekturmodellen, um die Rückverfolgbarkeit von Anforderungen zu ermöglichen und eine Anforderungsabdeckungsanalyse oder Auswirkungsanalyse durchzuführen.

Verbinden Sie Systemanforderungen mit Architekturmodellen, um die Rückverfolgbarkeit von Anforderungen herzustellen und eine Anforderungsabdeckungsanalyse oder Auswirkungsanalyse durchzuführen.


Benutzerdefinierte Ansichten zur Verwaltung der architektonischen Komplexität und zur Kommunikation mit verschiedenen Beteiligten erstellen.

Durchführung von Vergleichsstudien und Analyse von Architekturen mit benutzerdefinierten Detailansichten

Sie können Stereotypen verwenden, um Ihre Architekturmodelle um domänenspezifische Entwicklungsdaten wie Größe, Gewicht, Leistung oder Kosten zu erweitern. Verwandte Stereotypen können zu Profilen gruppiert werden, die in Ihrer gesamten Architektur angewendet oder in anderen Architekturen wiederverwendet werden können. Um die architektonische Komplexität zu verwalten, können Sie benutzerdefinierte Detailansichten erstellen, um Komponenten, die für verschiedene Interessensgruppen von Bedeutung sind, zu isolieren oder um bestimmte Analyseaufgaben zu erleichtern.

Mit MATLAB können Sie Analysen und Vergleichsstudien direkt an Ihrer Architektur durchführen. Beispiele:

  • Basis-Ansatz (Bottom-Up Methode) oder Überbau-Ansatz (Top-Down Methode)(Größe, Gewicht, Leistung, Kosten, usw.)
  • Netzwerk- oder Flussanalyse (lückenlose Latenzzeiten (end-to-end latency), kürzester Weg, Materialfluss, usw.)
  • Benutzerdefinierte Modellanalysen
  • Vergleichsstudien (zur Identifizierung der bestmöglichen Lösung)

Vernetzung mit Model-Based Design in Simulink

Eine unmittelbare Verknüpfung Ihrer Architekturkomponenten mit Simulink-Modellen definiert Verhaltensweisen mittles Model-Based-Design, der systematischen Verwendung von Modellen während Ihres gesamten Entwicklungsprozesses.  Im Top-Down Workflow können Sie Simulink-Modelle automatisch aus Architekturkomponenten generieren. Und umgekehrt können Sie eine Architekturkomponente direkt aus einem Simulink-Komponentenmodell erstellen. Die Verknüpfung von Architekturmodellen mit Simulink-Verhaltensmodellen stellt sicher, dass Ihre Architektur- und Implementierungsmodelle immer synchronisiert sind, und ermöglicht Ihnen die Simulation von Systemverhalten.


Führen Sie eine Systemverifikation durch, um Entwürfe zu debuggen und inkonsistente Anforderungen zu ermitteln.

Systemverifikation

Mittels Simulation können Sie Architekturen und Komponenten-Prototypen ausprobieren und deren Spezifikationen erstellen, während Sie das Systemverhalten schon früh im Entwicklungsprozess kennenlernen und verbessern können. Für die Skalierung umfangreicher und komplexer Systeme kann Verifikation mithilfe von Testsuiten automatisiert werden, um Anforderungen validieren und das Systemverhalten während des gesamten MBSE-Prozesses schrittweise verifizieren zu können.

Sie können Tests auf Systemebene spezifizieren, um Konsistenz und Richtigkeit der Anforderungen zu überprüfen, die von nachgelagerten Implementierungsteams verwendet werden können. Anforderungen mit komplexer, zeitabhängiger Signallogik können in Bewertungen mit klarer, definierter Semantik übersetzt werden, die zur Fehlerbehebung (Debuggen) von Entwürfen und zur Identifizierung inkonsistenter Anforderungen verwendet werden können.