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AS
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-002
02/06/2016
Ref.:
Model Based System Engineeringwith Capella
Laetitia SaoudTAS/ CTO / SSEPG - System Modelling expertise
Ce document ne peut être reproduit, modifié, adapté, publié, traduit d'une quelconque façon en tout ou partie,ni divulgué à un tiers sans l'accord préalable et écrit de Thales Alenia Space - © 2015, Thales Alenia Space
SCOPE of the presentation
Introduction
Arcadia & Capella overview
Co-architecting & multi criteria trade-off
Example
Additional information
02/06/2016
2
Ref.:
Introduction
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Spatial systems: functional complexity & variety of criteria
A wide range of needs combined with a lot of criteria and variety of technology lead to more and more complex system architectures
From Requirements Allocation to Architecture Mastering
�late discovery of design issues during IVV
Requirements
« Requirement to Boxallocation »
Non-functionalConstraints
Architecture building & Justification
OperationalNeed
FunctionalNeed
Reqs
Trade-off
Architecture
�Early validation of the Architecture �Mastering and optimisation of product & IVV
And from Document driven to MBSE practices
Moving from Document Centric to Data Centric
SpecificationsInterface specificationsSystem DesignAnalysis & Trade-offTest plans & procedures
Document Driven Model Driven
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Need for a collaborative architecting solution
02/06/2016
Ref.:
A global engineering approach, not limited to System engineers.
To enable:
HW and SW teams to:
- work In co-engineering with system engineering team
- take benefits for their own architecting activities
IVVQ & Operations to:
- express specific IVV needs,
- build an IVVQ strategy driven by functions & architecture
Domain analyses / specialty engineering to:
- contribute to architecture early validation and optimization,
- introduce architecture constraints from analyses
Specialty
engineers
Customer
System
Architects
SW/HW designers
& developpers
IVVQ
manager
Operations
engineers
…
Arcadia & Capella Overview
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Thales MBE solution : Capella
02/06/2016
Ref.:
It embeds a Model Based Engineering method called ARCADIA :
• Customer need & operational concepts
refinement
• System Functional analysis
• Solution architecture definition :
• Logical Architecture (sub-systems specification and internal interfaces)
• Physical Architecture (architecture as developed and deployed,
incl. SW/HW allocation)
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Capella core concepts
Ref.:
Functions & dataflows Structure
Interfaces & data
Behaviour: scenario
Behaviour: modes
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Thales MBE solution : Capella
02/06/2016
Ref.:
Capella:
• Provides graphical views for major
engineering concerns
• Based on a central design database
(model) => consistency and impact
analysis
Physical architecture
Scenarios (operations, IVV,
protocols …)
Functional analysis
Interfaces definition
Modes & States
Logical Architecture
System mission
Interfaces Data model
MODEL
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System modelling approach
02/06/2016
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Ref.:
Operational
Analysis
System
Analysis
Logical
Architecture
Physical
Architecture
• Mission Operational processes description
• ‘Voice of the customer’
• Functional analysis / mapping to upper level
• System external interfaces
• System lifecycle and scenarios
• System internal architecture:
• Ground centers allocation and interfaces
• Space segment architecture (PL/PF alloc)
• Refined operational scenarios, additional FDIR
scenarios
• Physical design consolidation:
• Network and redundancies considerations
• Physical constraints / perfo assessment
• Refined satellite FDIR
• End-to-end system analysis
Co-architecting & multi criteria trade-off
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Engineering disciplines constraints sharing
6/2/2016Ref.:
Architecture constraints
System Engineer -ArchitectCustomer
Requirements
System model
Domain constraints and req.
Domain teams
SW / HW engineer
Domain engineering tools (perfo, RAM,
safety)
Analysis Parameters
+ constraints
Architecture Building & Design: the Art of Compromise
Product Architecture must deal with potentially contradictory Constraints, which impact Breakdown, e.g. :
SafetyPerformancesComplexity of internal interfacesEase of System IntegrationCost, sub-contracting…
SolutionArchitecture
RAMS, ILS, IVV
Architect
Product line
Performance Non-Functional Viewpoint
1°°°° Automatic analysis:-CPU overloaded-Bus overloaded-Latency in excess
2°°°° Causal analysis-Tool locates problems-Quantitative analysis
3°°°° Architecture improvement:-Lighter protocols-Higher bandwidth-Hardware processing
3°°°° Architecture improvement:-Second redundant server
2°°°° Causal analysis-Tool locates problems-Failure propagation algorithm
Safety Non-Functional Viewpoint
1°°°° Automatic analysis:-Rule: “No single source for major failure condition”-Not met for video
Multi-Viewpoints Trade-off
Confrontation rules for multi-viewpoints trade-off
Exemple of functional allocation trade-off
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Functional allocation trade-off example : the problem
Allocationtrade-off
on referencearchitecture
cost
security
complexibility
TM/TC bandwidth
flexibility
CPU
Autonomy
Maturity
s/s Specification derivation
Operationprocedure
specification
Ground/boardIRD
OBCP specification
PL managementspecification
PL IRD
safety
Timing
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Functional allocation trade-off example : candidate architectures
Autonomous payload
Dumb payload managed from ground
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Functional allocation trade-off example : candidate architectures & automated evaluation.Dumb payload managed from OBCP
Automated evaluation of criteriaSome of the criteria may be automatically evaluated by the modeling environment:
TM/TC bandwith,Sub-system complexity (from function complexity),Timing performances …
Compromise to be found for the precision of modeling (behaviours, timing, …) to obtain a representative model and the benefits wrt to manual evaluation.
Additional information
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Open sourcing as Capella
Melody Advance has been open sourced in 2015 as CAPELLA
Clarity project: - Experimentation @ Airbus D&S, Areva,
Continental Automotive, OHB...- Collaboration/Contribution with external
companies to develop extensions or tools integration
https://www.polarsys.org/capella /
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What is Open Source?
Technical
platform
Domain
platform
Expertise,
Know-how,
Core business
Domain
end-user
solutions
Va
lue
Share
-
Co-develop
-
Contribute
-
Use
Focus on
one’s value
-
Keep as
competitive
Advantage
Viewpoints
• IVV• Product Line• Safety• Performance• Etc.
Advanced add-ons
• Teamworking• Model maintenance• Non functional• Etc.
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02/06/2016
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02/06/2016
Ref.:
Commercial Tools Experiments
The Thales MBE Odyssey
2000 2002 2004 2006 2008 2010 20142012
NatoAF
Corporate Research Program
Engineering PracticesTransformation Plan
MethodBuilding
Short-LoopValidation & Adjustment
Pilot Deployments
Real Operational Use
ToolOpen Sourcing
Dedicated ToolDevelopment
Early Experiments
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Unique and shared reference
SYSTEM MODEL
CUSTOMER
RAMS
ILS & operations
Specification & design
Sub-contractors
END USER
AIV
Perfo
Managing the system complexity:
� Breakdown according to system layers,
� Mastering the product behaviour,
� Asking the right questions at the right time.
Support requirement and design engineering wrt
to customer inputs :
� Logical derivation from customer need
analysis down to solution,
� Design data formalisation and organization
A unique and shared reference for system
definition:
� Viewpoints integration and sharing,
� Early validation
� Early preparation of ILS, AIV
Support to analyses (trade-off, change impacts…)