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Anais do XVII Encontro de Iniciação Científica e Pós-Graduação do ITA XVII ENCITA / 2011 Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, SP, Brasil, 19 de outubro de 2011 LABORATÓRIO DE ENGENHARIA DE SISTEMAS AEROESPACIAIS Humberto Consolo Holanda Rua H8-C, n° 321, Campus do CTA. CEP: 12228-462 São José dos Campos SP - Brasil Bolsista PIBIC-CNPq [email protected] Geilson Loureiro Laboratório de Integração e Testes, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Avenida dos Astronautas, 1758, São José dos Campos, SP - Brasil Bolsista de Produtividade Desenvolvimento Tecnológico e Extensão Inovadora do CNPq - Nível 2 [email protected] Resumo. Este artigo tem por objetivo apresentar o esforço inicial para a implantação de um laboratório computacional de Engenharia de Sistemas no ITA. O laboratório é baseado no software Cradle, através do qual se implementa o método de Engenharia Simultânea de Sistemas. Esse esforço inicial consistiu no desenvolvimento de um tutorial para usar o software Cradle e na aplicação do software Cradle para fazer a Engenharia Simultânea de Sistemas de um forno de microondas. Palavras chave: Engenharia de sistemas complexos, Arquitetura de sistemas, Ferramentas de modelagem, software de engenharia de sistemas, Cradle. 1. Introdução Produtos aeroespaciais são complexos, pois envolvem várias disciplinas. Tais produtos devem resistir a condições ambientais extremas ao longo do seu ciclo de vida, sem contar com os requisitos especiais e específicos nos processos de montagem, integração e testes (AIT). Dessa forma, pode-se aumentar a produtividade através de todo o ciclo de vida se uma abordagem de Engenharia Simultânea for utilizada. Essa é a filosofia de trabalho assumida nos exemplos a serem feitos para o Laboratório de Engenharia de Sistemas Aeroespaciais. Com a criação do novo curso de Engenharia do ITA, Engenharia Aeroespacial, faz-se necessária uma grade nova de matérias focadas à formação dos alunos. Uma dessas disciplinas é a Engenharia de Sistemas. Assim, foi concebido o projeto que visa à implantação de um laboratório de engenharia de sistemas aeroespaciais no ITA. Tal projeto é baseado no software Cradle [3SL, 2011] desenvolvido pela empresa inglesa 3SL (www.threesl.co.uk). Há no CCM (Centro de Competência em Manufatura) máquinas com o software na versão 6.0 já instalado. A ideia é utilizar esses computadores para futuras aulas de Engenharia de Sistemas nos níveis de graduação e pós-graduação no ITA. Engenharia de Sistemas (ES) é uma abordagem multidisciplinar colaborativa de engenharia para derivar, evoluir e verificar uma solução balanceada ao longo de todo o seu ciclo de vida buscando a satisfação dos seus stakeholders [IEEE, 2005]. Stakeholders se referem aos indivíduos e organizações que são ativamente envolvidos no projeto ou cujos interesses podem ser afetados como o resultado da execução do projeto ou de sua realização. Eles podem também exercer influência sobre os objetivos e resultado do projeto [PMBOK, 2004]. O objetivo final é a concepção de um produto, isto é, uma entidade feita por seres humanos com um propósito distinguível e idenficável [Stevens et al., 1998]. Este artigo tem por objetivos: 1) Desenvolver material para ensino de utilização do software ambiente de Engenharia de Sistemas, chamado Cradle [3SL, 2010]; 2) Adaptar o método de Engenharia Simultânea de Sistemas [Loureiro, 2010] no ambiente virtual; 3) Exercitar o método desenvolvendo um exemplo de aplicação, no caso o de um forno de micro-ondas, usando o software Cradle. 2. Software Cradle O software Cradle é um ambiente de Engenharia de Sistemas desenvolvido pela empresa britânica 3SL. Da criação ao projeto, ele prove mecanismos para desenvolver os conceitos dessa disciplina na vida real, de forma coordenada entre os vários membros de um projeto e de forma automatizada. Esse programa é utilizado para a captura de requisitos, gerenciamento de requisitos e como ferramenta de Engenharia de Sistemas, fornecendo gerenciamento de requisitos estável e confiável. Através de seus módulos, ele facilita os projetos de Engenharia de Sistemas no desenvolvimento de produtos complexos, tais como aeronaves, satélites e veículos lançadores. Esses módulos permitem a realização de análise de stakeholders, engenharia e gestão de requisitos de produtos e de organização, análise de missão, análise

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Anais do XVII Encontro de Iniciação Científica e Pós-Graduação do ITA – XVII ENCITA / 2011

Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, SP, Brasil, 19 de outubro de 2011

LABORATÓRIO DE ENGENHARIA DE SISTEMAS AEROESPACIAIS

Humberto Consolo Holanda

Rua H8-C, n° 321, Campus do CTA. CEP: 12228-462 São José dos Campos – SP - Brasil

Bolsista PIBIC-CNPq

[email protected]

Geilson Loureiro Laboratório de Integração e Testes, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Avenida dos Astronautas, 1758, São José dos

Campos, SP - Brasil

Bolsista de Produtividade Desenvolvimento Tecnológico e Extensão Inovadora do CNPq - Nível 2

[email protected]

Resumo. Este artigo tem por objetivo apresentar o esforço inicial para a implantação de um laboratório computacional

de Engenharia de Sistemas no ITA. O laboratório é baseado no software Cradle, através do qual se implementa o método de

Engenharia Simultânea de Sistemas. Esse esforço inicial consistiu no desenvolvimento de um tutorial para usar o software Cradle e

na aplicação do software Cradle para fazer a Engenharia Simultânea de Sistemas de um forno de microondas.

Palavras chave: Engenharia de sistemas complexos, Arquitetura de sistemas, Ferramentas de modelagem, software de

engenharia de sistemas, Cradle.

1. Introdução

Produtos aeroespaciais são complexos, pois envolvem várias disciplinas. Tais produtos devem resistir a condições

ambientais extremas ao longo do seu ciclo de vida, sem contar com os requisitos especiais e específicos nos processos

de montagem, integração e testes (AIT). Dessa forma, pode-se aumentar a produtividade através de todo o ciclo de vida

se uma abordagem de Engenharia Simultânea for utilizada. Essa é a filosofia de trabalho assumida nos exemplos a

serem feitos para o Laboratório de Engenharia de Sistemas Aeroespaciais.

Com a criação do novo curso de Engenharia do ITA, Engenharia Aeroespacial, faz-se necessária uma grade nova de

matérias focadas à formação dos alunos. Uma dessas disciplinas é a Engenharia de Sistemas. Assim, foi concebido o

projeto que visa à implantação de um laboratório de engenharia de sistemas aeroespaciais no ITA. Tal projeto é baseado

no software Cradle [3SL, 2011] desenvolvido pela empresa inglesa 3SL (www.threesl.co.uk). Há no CCM (Centro de

Competência em Manufatura) máquinas com o software na versão 6.0 já instalado. A ideia é utilizar esses

computadores para futuras aulas de Engenharia de Sistemas nos níveis de graduação e pós-graduação no ITA.

Engenharia de Sistemas (ES) é uma abordagem multidisciplinar colaborativa de engenharia para derivar, evoluir e

verificar uma solução balanceada ao longo de todo o seu ciclo de vida buscando a satisfação dos seus stakeholders

[IEEE, 2005]. Stakeholders se referem aos indivíduos e organizações que são ativamente envolvidos no projeto ou

cujos interesses podem ser afetados como o resultado da execução do projeto ou de sua realização. Eles podem também

exercer influência sobre os objetivos e resultado do projeto [PMBOK, 2004]. O objetivo final é a concepção de um

produto, isto é, uma entidade feita por seres humanos com um propósito distinguível e idenficável [Stevens et al.,

1998].

Este artigo tem por objetivos:

1) Desenvolver material para ensino de utilização do software ambiente de Engenharia de Sistemas, chamado

Cradle [3SL, 2010];

2) Adaptar o método de Engenharia Simultânea de Sistemas [Loureiro, 2010] no ambiente virtual;

3) Exercitar o método desenvolvendo um exemplo de aplicação, no caso o de um forno de micro-ondas, usando o

software Cradle. 2. Software Cradle

O software Cradle é um ambiente de Engenharia de Sistemas desenvolvido pela empresa britânica 3SL. Da criação

ao projeto, ele prove mecanismos para desenvolver os conceitos dessa disciplina na vida real, de forma coordenada

entre os vários membros de um projeto e de forma automatizada. Esse programa é utilizado para a captura de requisitos,

gerenciamento de requisitos e como ferramenta de Engenharia de Sistemas, fornecendo gerenciamento de requisitos

estável e confiável. Através de seus módulos, ele facilita os projetos de Engenharia de Sistemas no desenvolvimento de

produtos complexos, tais como aeronaves, satélites e veículos lançadores. Esses módulos permitem a realização de

análise de stakeholders, engenharia e gestão de requisitos de produtos e de organização, análise de missão, análise

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funcional, análise de perigos, análise de riscos, arquitetura de implementação de produto e de organização. A Figura 1

ilustra os diversos módulos presentes na ferramenta computacional Cradle.

Figura 1. Esquema das principais funcionalidades do Cradle.

3. Engenharia Simultânea de Sistemas

A Figura 2 detalha o método de Engenharia Simultânea de Sistemas. A primeira etapa consiste em identificar a

missão do produto, seu ciclo de vida e seus cenários, além do escopo do esforço de desenvolvimento. Já a seguir,

devem-se identificar os stakeholders do produto bem como suas preocupações para cada cenário do processo do ciclo

de vida. Dessas preocupações, requisitos são identificados e derivam-se medidas de efetividade (MoEs). Desses

requisitos, funções, desempenho e condições são identificados. A análise de requisitos transforma-os em requisitos do

sistema. Note que os requisitos de sistema não são somente decisões técnicas, mas também escolhas feitas para

elementos de organização, a sociedade ou o meio ambiente. A terceira etapa é identificar o contexto funcional para o

produto em cada processo do ciclo de vida e para a organização em cada cenário do ciclo de vida do processo dentro do

escopo do esforço de desenvolvimento. Por último, deve-se determinar o contexto da arquitetura de implementação para

o produto em cada cenário do processo de ciclo de vida e para organização em cada cenário do processo do ciclo de

vida dentro do escopo do esforço de desenvolvimento. Assim, partes físicas são identificadas. Por fim é utilizada a

matriz de alocação, que relaciona as partes físicas e as interfaces físicas às funções e aos fluxos funcionais. A soma de

todos esses esforços implica na arquitetura do sistema.

Figura 2. Elementos do processo de engenharia simultânea de sistemas adaptada de [Loureiro, 2010], fonte: [Fulindi,

2011].

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4. Resultados

A seguir, são apresentados os resultados obtidos ao longo do desenvolvimento do projeto.

4. Tutorial desenvolvido para o software Cradle 6.0

Primeiramente, desenvolveu-se um tutorial do software Cradle versão 6.0. Um problema real de Engenharia de

Sistemas foi concebido para ser modelado com o ambiente virtual. O tutorial é auto-explicativo, sendo um guia passo a

passo das suas principais funcionalidades. Os resultados obtidos foi o domínio das ferramentas principais do programa

Cradle e a confecção de apresentações das aulas para a utilização básica desses recursos. Tendo como base o tutorial da

versão 3.0 do Cradle [3SL, 1998], foram feitas apresentações de slides em inglês em formato Power Point. As várias

versões do programa Cradle só acrescentam algumas mudanças de comandos e de interfaces, o que justificou a

utilização do tutorial de uma versão mais antiga. Aproximadamente 300 slides foram confeccionados e compreendem

uma visão geral do software em questão.

O tutorial consistiu em um exemplo no qual uma empresa especializada em sistemas de tempo real (Consolo’s

Industries) está desenvolvendo um sistema de controle para uma indústria química. Falhas nesse sistema são

potencialmente catastróficas. O sistema a ser desenvolvido é relativamente simples e consistem de um tanque, uma

válvula de entrada, uma válvula de saída, um aquecedor, um sensor de nível e um sensor de temperatura, como

mostrado na Figura 3. O consumidor em potencial prove as especificações dos requisitos em um documento. Por tudo

isso, o objetivo desse tutorial é conduzir um estudo de viabilidade cujo relatório será submetido ao consumidor em

potencial como uma prova de competência da empresa.

Figura 3. Sistema de aquecimento de produtos químicos adaptado de [3SL, 1998].

Por meio de módulos são apresentados os seguintes tópicos referentes à utilização do Cradle 6.0:

Criar e configurar um projeto no Cradle

Explica-se como criar um projeto no Cradle, configurar preferências do projeto e a conta de usuário. Ensina-se

também como criar uma baseline para o projeto. O conceito de baseline é muito importante, pois permite

revisões formais e informações aprovadas de ser protegidas de alterações, além de prover pontos onde os

deliverables do projeto podem ser coletados para sincronizar com os milestones do projeto. A Figura 4 mostra

a criação de um novo trabalho.

Figura 4. Criação de um novo projeto no Cradle, utilizando o módulo Project Manager.

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Capturar requisitos de um documento cuja fonte é o cliente e adaptá-los numa forma a ser utilizada em um

estudo de viabilidade;

O objetivo deste exercício é capturar requisitos do sistema para que na próxima tarefa seja possível trabalhar

com eles. Tais requisitos são a base para o desenvolvimento do sistema. Para este tutorial, é utilizado um

pequeno documento em formato Word. O documento em questão é ilustrado na figura 5. Ele contém diversas

declarações (source statements), os quais serão capturados em somente três requisitos (requirements).

Figura 5. Documento contendo as declarações dos requisitos do sistema capturado pelo Cradle.

Revisar formalmente os requisitos, colocando-os em uma baseline e obter a referência cruzada entre eles;

Primeiramente, cria-se uma lista de eventos que define o ambiente, em conjunto com o diagrama de contexto,

como indicado na figura 6. Cada evento na liste de eventos é um refinamento dos requisitos em forma de texto.

Assim, descreve-se o ambiente do sistema e os requisitos, sendo possível abrir uma baseline no módulo

Configuration Management System (CMS). Essa baseline pode ser considerada a primeira milestone em

termos dos deliverables do cliente.

Figura 6. Exemplo da criação da lista de eventos.

Com a lista de eventos criada, o seu conteúdo pode ser referenciado aos requisitos do sistema. O

estabelecimento de ligações (processo denominado de cross reference) é a parte mais importante em qualquer

projeto. Explica-se como criar referências bidirecionais e links entre dois itens de informação para mostrar a

interdependência entre eles. A figura 7 indica a ligação feita para itens de requisitos e de eventos. Referências

é a base para a criação de matrizes de alocação (figura 20), para assegurar que todos os aspectos do sistema são

derivados dos requisitos do cliente, sem adições indesejadas e omissões não autorizadas.

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Figura 7. Esquema da referência (cross reference) entre requisitos e eventos.

Criação do projeto inicial;

No estágio atual do ciclo de vida do projeto, estende-se efetivamente o conjunto de requisitos textuais pelo uso

de uma combinação de diagramas e técnicas gráficas. Nesse exercício, explica-se como analisar diagramas de

contexto. Esta atividade toma como entrada os resultados da engenharia de requisitos e produz uma descrição

formal das funcionalidades requeridas, dos dados armazenados e das características dinâmicas do sistema para

satisfazer tais requisitos. Dessa forma, para o exemplo em questão, a análise do sistema consiste de um

diagrama de fluxo (DFD) e de um diagrama de transição de estados (STD), ambos contidos na figura 8.

Figura 8. Diagrama de fluxo de dados (DFD) e diagrama de transição de estados (STD) criados para a

arquitetura funcional do sistema de aquecimento de produtos químicos.

Revisar e rejeitar o projeto inicial, incluir no projeto uma extensão simples e validar o projeto resultante;

Submete-se o recém-criado projeto inicial para o gerente do projeto e este o rejeita para ilustrar o aspecto do

módulo Configuration Management System (CMS). A razão para esta rejeição é que se quer introduzir um

botão de parada de emergência no sistema.

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Figura 9. Ilustração de como rejeitar o projeto inicial.

Assim, esse exercício ilustra como submeter as informações de um trabalho para o revisor, como revisá-las,

aprová-las ou rejeitá-las (sendo o revisor), e registrar as informações rejeitadas para permitir alterações pelos

autores. Na figura 9 é indicado parte desse processo no Cradle. Durante esta operação as informações são

guardadas pelo CMS. Isso previne que qualquer usuário altere as informações após elas serem submetidas.

Uma vez rejeitadas e registradas, elas retornam para modificações. Aqueles com permissão são então

permitidos para acessá-las. Ao final, modifica-se o conceito inicial introduzindo um requisito adicional, o

botão de emergência, e o projeto é revalidado. O botão de emergência é criado no modelo como um novo

requisito e um novo evento, sendo necessário a modificacao dos diagramas STD e DFD criados anteriormente.

Já na figura 10 estão contidos os diagramas modificados.

Figura 10. Diagrama de fluxo de dados (DFD) e diagrama de transição de estados (STD) modificados com o

botão de parada de emergência.

Analisar o desempenho do projeto;

Utiliza-se nesse exercício a ferramenta do Cradle chamada Performance Modelling (PERF) para empreender a

análise de desempenho do projeto e para investigar as implicações de diferentes implementações e suas

limitações na viabilidade do sistema de tempo real. Como foi anteriormente citado, o máximo intervalo de

atraso que pode ser tolerado entre o sinal de entrada, correspondente à leitura de temperatura do sensor, e o

sinal de saída do aquecedor, correspondente ao calor dissipado, é de 1 segundo. Caso esse tempo seja maior,

corre-se o risco de uma explosão por sobreaquecimento do líquido no tanque. A figura 11 mostra o caminho

percorrido pela a análise de desempenho, que mede a temperatura do tanque, realiza a sua amostragem e

compara com a temperatura máxima permitida. Se a temperatura medida é maior que tal valor permitido o

aquecedor para de aquecer o sistema.

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Figura 11. Esquema de como definir os passos a serem realizados para a análise do projeto.

Para um caso simplificado, supõem-se ter disponíveis dois hardwares, um com atraso de 350 ms e outro, mais

barato, de 550 ms. Cada processo, como no caso de comparar se a temperatura medida atingiu a temperatura

desejada, demora 100 ms, totalizando mais 400ms de atraso. Além disso, o sistema por trabalhar com um

sistema mecânico de aquecimento de fluidos possui um atraso natural de 200 ms. É necessário no projeto

entender qual montagem deve ser considerada e utiliza-se a ferramenta de análise de desempenho para facilitar

a decisão. É fácil ver que qualquer hardware que leve menos de 400 ms de atraso satisfaz o requisito do

sistema. Note que a figura 12 fornece a simples conclusão anterior. Contudo, esse exemplo mostra ao usuário

como trabalhar com o Performance Modelling para ser utilizado em exemplos mais complexos.

Figura 12. Resultado da análise de desempenho do sistema a partir do uso dos componentes disponíveis.

Construir uma implementação parcial do software, gerar código e realizar a engenharia reversa do software

implementado.

No último tópico abordado pelo tutorial, utilizam-se os resultados obtidos pela análise de desempenho do

sistema. Sabe-se que o sistema pode ser construído com uma realização híbrida de hardware e software do

processo de amostragem da temperatura, dado que ela funcione com um atraso máximo de 400 ms. Decide-se

pelo critério de custo que essa será a abordagem a ser seguida. Tal implementação consiste de um conversor

analógico-digital e um software que amostra o conversor periodicamente. Estende-se o projeto do sistema

desenhando um gráfico do tipo Structure Chart (STC), que define os módulos necessários para a

implementação da amostragem da temperatura e sua organização. Esta é a primeira parte do projeto

especificamente preocupada com o software. A segunda parte lida com a ferramenta de engenharia de software

do Cradle chamada Code Generator (CGEN), ou gerador de códigos, para converter o projeto detalhado do

software em código fonte preliminar. Já a terceira etapa é complementada com a ferramenta de engenharia

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reversa Reverse Engineering tool (CREV) que reconverte o projeto do código fonte. O Cradle prove suporte a

essas funções para as linguagens Ada, C e Pascal. A figura 13 mostra o gráfico STC e o código gerado em

linguagem ADA correspondente.

Figura 13. Gráfico STD gerado com base na arquitetura funcional definida e o código em linguagem de

programação ADA associado.

5. Adaptação do método de Engenharia Simultânea de Sistemas

Como o software Cradle não é especifico para qualquer método de Engenharia de Sistemas, foi necessário adaptar o

método de Engenharia Simultânea de Sistemas concebido por [Loureiro, 2010]. Assim, criou-se uma estrutura para que

as diversas etapas do processo sejam feitas de modo organizado, coerente e sistematizado. Esse esforço consistiu de

uma busca por alternativas tendo como base as ferramentas disponíveis no Cradle. Foi necessária certa dose de

criatividade para fazer adaptações coerentes com o método proposto. O trabalho de [Fulindi, 2011] foi tomado como

principal referencia. Ao todo, cerca de 80 slides foram confeccionados em português para serem utilizados como

material didático.

Figura 14. Tabela simplificada dos diagramas utilizados no processo de automação de Engenharia Simultânea de

Sistemas utilizando o software Cradle, fonte [Fulindi, 2011].

Resumidamente, optou-se para cada etapa contida na Figura 2 a criação de um item e o uso dos diagramas do Cradle

como uma ferramenta que auxilia na criação desses itens. Os elementos dos diagramas não devem ser referenciados aos

itens criados, pois nem todos os diagramas permitem esse processo. Por sua vez, os itens, como missão, processo do

ciclo de vida, cenários, são facilmente referenciados entre si. Na Figura 14 são apresentados alguns diagramas usados

para cada etapa do processo proposto por [Loureiro, 2010] e a Figura 15 mostra como fica a relação dos itens para o

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ciclo de vida do produto (forno de micro-ondas) e no detalhe um diagrama que mostra o encadeamento no caso do

processo de operação.

Figura 15. Detalhe dos itens criados para representar as diversas etapas do processo e das relações entre os itens

correspondentes aos processos de ciclo de vida do forno de micro-ondas.

6. O exemplo do forno de micro-ondas

Para apresentar um exemplo da utilização do método usando o Cradle, foi escolhido o caso da engenharia simultânea

de sistemas de um forno de micro-ondas. Utilizaram-se como referência trabalhos desenvolvidos como exercícios em

cursos anteriores de Engenharia de Sistemas lecionados pelo professor Geilson Loureiro como motivação e auxílio para

essa tarefa. Foi escolhido para essa tarefa esse aparelho por ser um produto industrial simples e cotidiano. Ao final,

foram também confeccionados apresentações em formato Power Point, ao todo aproximadamente 150 slides em

português, para serem utilizados como material didático. O trabalho aqui descrito segue a referencia [Fulindi, 2011].

Como indicado na figura 2, o processo se inicia com a declaração da missão, a definição dos processos do ciclo de

vida do produto e seus respectivos cenários, e dos cenários dentro do escopo do esforço de desenvolvimento da

organização. A figura 16 mostra como fica no Cradle a etapa de declaração da missão e da definição cenário da

utilização do forno de micro-ondas.

Figura 16. Determinação da missão do sistema e detalhe para o cenário da utilização do forno de micro-ondas.

Daqui em diante, todas as etapas são realizadas para a análise do produto e organização de maneira dual.

Determinam-se os stakeholders bem como seus interesses, implicando nas medidas de efetividade (desdobradas usando

o método objetivo, questão e métrica) e nos seus requisitos. A figura 17 ilustra um exemplo de análise de stakeholders

para um contexto tanto para o produto quanto para a organização. Ao mesmo tempo, determina-se o contexto funcional

e o contexto de implementação. Todas essas etapas derivam ao final modos, um conjunto de funcionalidades que o

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produto realiza dependendo das circunstâncias, como modo de economia de energia ou de seleção de potência no caso

do forno de micro-ondas. Tais modos derivam os requisitos do sistema.

Figura 17. Análise dos stakeholders para o produto no contexto de operação e para a organização no contexto do

sistema de distribuição.

Os requisitos derivados são aprofundados na forma de estrutura funcional tendo como base uma lista de eventos,

confeccionada através da identificação das funções internas do produto em um determinado cenário, levando em conta

os elementos do ambiente e os fluxos correspondentes. Em seguida, comportamento funcional é definido, no qual se

indica quando e as condições do modo de operação de uma determinada função. É o comportamento funcional que

mostra as transições entre estados e entre modos do sistema, como ilustrado na figura 18.

Figura 18. Comportamento funcional do forno de micro-ondas em operação.

Uma análise muito importante em qualquer projeto de caráter complexo é a análise de perigo e risco. Ela é realizada

para cada perigo potencial que possa ser observado nos passos anteriores (estrutura funcional e comportamento

funcional). Posteriormente, apresentam-se em forma textuais os atributos do produto, que descrevem e qualificam os

elementos da estrutura e comportamento funcional do produto. Finalmente, partindo para a arquitetura do sistema, faz-

se o contexto de arquitetura ou de implementação para cada cenário do processo do ciclo de vida. No caso, aproveita-se

contexto funcional, modificando apenas os elementos de ligação entre o sistema e os elementos do seu ambiente.

Aproveita-se essa arquitetura para determinar os fluxos, contendo as partes constituintes e o que flui sobre as conexões

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físicas entre essas partes, bem como os atributos de implementação, que acrescentam características de desempenho, ou

limitações físicas a cada elemento dos modelos de implementação.

Figura 19. Contexto da arquitetura ou de implementação do forno de micro-ondas em operação.

Opcionalmente, podem-se relacionar os atributos obtidos ao longo do processo de engenharia simultânea em

matrizes e relacioná-los entre si, as chamadas tabelas de atributos e matrizes de alocação. A figura 20 ilustra esse

conceito produzido pelo Cradle. Essas matrizes podem conter em suas linhas e colunas, os diversos tipos de atributos

obtidos, sejam eles do produto ou da organização. O principal objetivo dessa abordagem é promover a rastreabilidade.

Com isso, tem-se uma representação dos impactos mútuos entre produto e organização, que precisam ser identificados

para o desenvolvimento de soluções de Engenharia Simultânea de Sistemas.

Figura 20. Exemplo de tabela de atributos relacionando atributos da organização (ATB-ORG) e atributos do produto

(ATB-PROD).

Por fim, depois de realizar todos esses procedimentos, chega-se à base da pirâmide da figura 2, correspondente à

arquitetura do sistema. Ela é o resultado de tudo o que foi feito nos passos anteriores, apresentando um estudo

detalhado dos elementos constituintes do produto e da organização, formando o sistema forno de microondas. A

arquitetura de sistemas também é a referência para todas as operações envolvidas com o produto.

7. Trabalhos futuros

O projeto precisou ser alterado com relação à preparação do exemplo de prática de Engenharia de Sistemas aplicado

a produtos aeroespaciais, como satélites ou veículos lançadores. Não houve tempo de desenvolver exemplos com esses

produtos. Isso continua sendo um objetivo futuro do laboratorio de engenharia de sistemas do ITA. Apesar disso, os

passos a serem seguidos para a aplicação do método nesses exemplos aeroespaciais usando o Cradle já estão

determinados e só resta ser feita pesquisa aprofundada sobre o assunto, tendo ênfase nos estudos de casos nacionais e

desenvolvidos no CTA, como o desenvolvimento satélite do tipo Cansat pelos alunos do curso de Aeroespacial do ITA

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e do veículo lançador de Microssatélites (VLM) desenvolvido pelo IAE. Por isso, essas atividades serão feitas na

continuação do trabalho de iniciação científica.

8. Conclusão

Por tudo isso, o objetivo do artigo foi cumprido com sucesso por meio da preparação do material didático para a

utilização do Cradle como ambiente de engenharia de sistemas. Através do tutorial, do guia de adaptação do método de

Engenharia Simultânea de Sistemas e do exemplo do forno de microondas, a base do laboratório dessa disciplina está

pronta para ser utilizado. A vantagem de se utilizar o ambiente virtual é que o trabalho resultante é mais acessível aos

membros da equipe de engenharia de sistema e o trabalho é feito de forma mais sistemática e organizada.

A próxima etapa será o desenvolvimento de material para os casos de produtos de interesse da indústria

aeroespacial, no caso veículos lançadores e satélites. Dessa forma, o aluno poderá ter uma visão global e ampla da

engenharia simultânea de sistemas.

Esse trabalho, de caráter inovador no ensino de engenharia de sistemas, contribuirá não só com o aprendizado dos

alunos do curso de aeroespacial do ITA, mas também poderá ser utilizado em outras universidades, pois o material está

em formato digital e é de caráter autoexplicativo. Somente licenças do software Cradle precisarão ser obtidas.

9. Agradecimentos

Gostaria de agradecer ao CNPq pela oportunidade de desenvolver esse trabalho de Iniciação Científica e pelo

fomento à pesquisa brasileira. Também agradeço ao Jonas Bianchini Fulindi pelos inúmeros auxílios ao longo do meu

projeto.

10. Referências

Fulindi, Jonas Bianchini, 2011. Auxílio computacional a um processo de engenharia simultânea de sistemas espaciais.

Dissertação de Mestrado. São José dos Campos, Brasil : INPE.

3SL. Cradle 3.0 . Tutorial, 1998 London : s.n.

IEEE, 2005. Systems engineering process, IEEE-1220 standard.

Loureiro, Geilson, 2010. Lessons learned in 12 years of space systems concurrent engineering. Prague : s.n. 61ª

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