엔지니어는 MBSE(모델 기반 시스템 공학)를 사용하여 시스템 복잡성을 관리하고, 커뮤니케이션을 개선하고, 최적화된 시스템을 만들 수 있습니다. MBSE를 성공적으로 구현하려면 시스템 설계 요구사항과 아키텍처 모델에 이해관계자들의 요구사항을 반영하여 직관적인 시스템 설명을 도출해야 합니다.
MATLAB, Simulink, System Composer 및 Requirements Toolbox를 함께 사용하면 세부적인 구현 모델에 원활하게 연결되는 기술 아키텍처 모델을 작성하기 위한 단일 환경을 구축할 수 있습니다. 이렇게 연결된 환경을 통해 전체 아키텍처 및 설계 워크플로의 항목을 동기화할 수 있습니다. 시스템 엔지니어는 디지털 스레드를 설정하여 시스템 요구사항, 아키텍처 모델, 구현 모델 및 임베디드 소프트웨어 사이를 탐색할 수 있습니다.
MATLAB, Simulink, System Composer 및 Requirements Toolbox를 통해 다음과 같은 작업을 수행할 수 있습니다.
- 구조, 동작 및 보기를 통해 시스템을 정의하는 아키텍처 모델 생성
- 시스템 요구사항을 수집하고 관리하여 영향 분석 및 커버리지 분석 지원
- 상충관계 연구를 수행하여 시스템 아키텍처 최적화하고 사용자 지정 모델 보기로 아키텍처 분석
- 소프트웨어, 서비스 지향 및 AUTOSAR 아키텍처 구축
- 모델 기반 설계, FMU 및 코드를 사용하여 Simulink, Stateflow 및 Simscape에서 구현된 세부 컴포넌트 설계에 아키텍처 모델 연결
- 시뮬레이션 기반 테스트를 사용한 요구사항 확인 및 시스템 아키텍처 검증
MATLAB, Simulink, System Composer 및 Requirements Toolbox를 사용한 MBSE
아키텍처 모델 개발
System Composer로 컴포넌트, 포트 및 커넥터 모델링 접근법을 사용하여 아키텍처의 계층적 시스템을 직관적으로 표현할 수 있습니다. 인터페이스를 만들어 컴포넌트 간에 교환되는 정보가 데이터형, 차원 및 단위 등의 속성이 호환되도록 할 수 있습니다.
필요에 맞는 세부 수준에서 작업하고 진행하면서 더 구체적인 사항을 추가할 수 있습니다. 여러 서브시스템으로 구성된 복잡한 시스템에 대한 전반적인 개요부터 시작하여 동작 다이어그램을 통해 세부적인 시스템 활동을 중점적으로 살펴보거나 그 사이의 원하는 세부 수준을 선택할 수 있습니다.
타사 툴에서 SysML, AUTOSAR(ARXML), Capella 및 기타 아키텍처 설계를 가져와서 MATLAB 및 Simulink에 원활하게 통합할 수 있습니다. 필요에 따라 설계를 내보내 변경 사항을 전달할 수 있습니다. MATLAB API를 통해 외부 리포지토리와 파일을 가져와 기존 설계 아티팩트 및 ICD(인터페이스 제어 문서)를 재사용할 수 있습니다. 또한 기존 Simulink 시스템 모델에서 아키텍처 모델을 추출할 수도 있습니다.
이해관계자의 필요를 시스템 요구사항으로 구체화하여 세부 요구사항으로 변환하는 프로세스.
시스템 요구사항 관리
아키텍처 모델을 개발할 때 Requirements Toolbox를 사용하여 시스템 요구사항을 직접 수집하고 확인하며 관리할 수 있습니다. 시스템 요구사항을 다양한 아키텍처 요소에 연결하여 요구사항 추적성을 위한 디지털 스레드를 설정하고 요구사항 커버리지 분석을 수행할 수 있습니다. 연결된 요구사항에는 개정 내역이 유지되므로 영향 분석을 수행하고 변경 사항을 다운스트림 팀에 전달할 수 있습니다.
기타 MATLAB 및 Simulink 제품을 사용하여 분석과 테스트를 수행할 수 있습니다. Simulink Fault Analyzer를 통해 시뮬레이션을 사용하여 시스템 결함의 영향 및 안전성 분석을 수행할 수 있습니다. Simulink Coverage는 모델 및 생성된 코드에 대한 테스트의 완전성을 측정하는 모델 및 코드의 커버리지 분석을 수행할 수 있습니다.
보기를 사용한 상충관계 연구 및 아키텍처 분석 수행
스테레오타입을 사용하여 크기, 중량, 전력 또는 비용과 같은 도메인 특정 설계 데이터로 아키텍처 모델을 확장할 수 있습니다. 관련 스테레오타입을 프로파일로 그룹화하여 아키텍처 전체에 적용하거나 다른 아키텍처에서 재사용할 수 있습니다. 아키텍처 복잡성을 관리하려면 사용자 지정 보기를 만들어 다양한 이해관계자의 관심 컴포넌트를 분리하거나, 아키텍처의 하위 섹션을 편집하거나 특정 분석 활동을 촉진할 수 있습니다. System Composer를 사용하면 동작 다이어그램을 생성 및 실행하여 시스템 정보와 구성의 동작 흐름을 분석할 수 있습니다.
MATLAB을 사용하여 아키텍처에 대한 다음과 같은 분석 및 상충관계 연구를 직접 수행할 수 있습니다.
- MDAO (다분야 설계 분석 및 최적화)
- 상향식 롤업 또는 하향식 할당 (크기, 중량, 전력, 비용, 등)
- 네트워크 분석 또는 흐름 분석 (종단간 지연, 최단 경로, 자재의 흐름 등)
- MATLAB(또는 Python®) 스크립트를 사용한 사용자 지정 분석
- 상충관계 연구 (가장 적절한 솔루션 파악)
사용자 지정 보기를 만들어서 아키텍처 복잡도를 관리하고 여러 이해관계자와 소통할 수 있습니다.
소프트웨어 아키텍처 구축
System Composer에서 클라이언트/서버 포트를 비롯한 소프트웨어 컴포넌트 및 인터페이스 포트로 컴포넌트-포트-커넥터 패러다임을 사용하여 소프트웨어 아키텍처와 SOA(서비스 지향 아키텍처)를 작성할 수 있습니다.
- 클래스 다이어그램 뷰어로 소프트웨어 컴포지션 보기 및 편집
- Simulink 및 Stateflow에서 소프트웨어 아키텍처를 컴포넌트 설계에 연결
- 시뮬레이션 실행 전에 소프트웨어 아키텍처 모델에서 함수의 시뮬레이션 실행 순서 시각화 및 편집
- 반복적인 설계의 미세 조정을 통한 요구사항 충족
- 임베디드 하드웨어, 고성능 컴퓨팅 플랫폼 및 클라우드에 설계를 배포하기 위한 코드의 자동 생성
모델 기반 설계에 연결
모델 기반 설계를 사용하면 Simulink 및 Stateflow의 세부 설계 모델과 네이티브 통합이 가능합니다. Simscape를 사용하여 멀티도메인 물리 시스템을 모델링하고 시뮬레이션할 수 있습니다. FMU 및 C/C++ 코드를 가져와 개발 공정을 간소화할 수 있습니다.
하향식 워크플로를 따라 아키텍처 컴포넌트에서 Simulink 및 Simscape 모델을 자동으로 생성하거나, Simulink 컴포넌트 모델에서 아키텍처 컴포넌트를 생성할 수 있습니다. 아키텍처 모델을 Simulink 거동 모델에 연결하여 아키텍처 및 구현 모델을 동기화하고 시스템 거동을 시뮬레이션할 수 있습니다.
시스템 검증을 수행하여 설계를 디버그하고 비일관적인 요구사항을 식별할 수 있습니다.
시스템 검증 및 확인
시뮬레이션을 사용하면 MBSE 공정의 조기에 시스템 거동을 이해하고 미세 조정하면서 아키텍처를 탐색하고 컴포넌트를 프로토타이핑하며 컴포넌트 사양을 작성할 수 있습니다. 크고 복잡한 시스템에 맞게 이를 확장하려면 테스트 스위트로 검증을 자동화하여 요구사항을 확인하고 MBSE 공정 전반에서 시스템 거동을 반복적으로 검증할 수 있습니다.
시스템 수준 테스트를 지정하여 다운스트림 구현 팀에서 사용할 요구사항의 일관성과 정확성을 보장할 수 있습니다. 복잡한 타이밍 의존적 신호 논리가 있는 요구사항을 명확하고 정의된 의미 체계가 있는 평가로 변환하여 설계를 디버그하고 비일관성을 파악할 수 있습니다.
Simulink Fault Analyzer를 사용하면 시뮬레이션을 통해 FMEA(고장 모드 및 영향 분석)와 같은 시스템 결함의 영향 및 안전성 분석을 수행할 수 있습니다. 모델의 검증 및 확인 이후에는 Simulink Check, IEC Certification Kit 및 DO Qualification Kit 등의 툴과 MathWorks Consulting을 통해 DO-178, ARP-4754, ISO-26262 및 기타에 대한 인증 워크플로를 간소화할 수 있습니다.
모델과 시뮬레이션에서 설계하고 자동으로 리포트를 생성하여 이해관계자 및 규제 기관과 효과적으로 소통하고 다른 MBSE 작업을 위한 시간을 절약할 수 있습니다.
