モデルベース システムズ エンジニアリング (MBSE) 向けMATLAB および Simulink

システムおよびソフトウェア アーキテクチャの設計、解析、テスト

モデルベース システムズ エンジニアリング (MBSE) を使用すれば、エンジニアは、システムの複雑性を管理し、コミュニケーションを改善して、最適化されたシステムを作成することができます。MBSE を最大限活用するためには、ステークホルダーの要件をアーキテクチャモデルに統合して、直感的なシステム記述をする必要があります。

MATLAB、Simulink、およびSystem Composerの連携により、詳細な実装モデルとのギャップをシームレスに埋める記述的なアーキテクチャモデルを作成するための単一の環境が提供されます。接続された環境では、アーキテクチャや設計関連の項目が常に同期されます。システムエンジニアは、デジタルスレッドを確立して、システム要件、アーキテクチャモデル、実装モデル、組み込みソフトウェア間を移動することができます。

MATLAB、Simulink、System Composer を使用すると、次のことが可能になります。

  • システム要件を取得および管理して、影響およびカバレッジを解析
  • アーキテクチャのメタデータを作成、MATLAB の解析と直接接続し、ドメイン固有のトレードスタディを行うことで、システムアーキテクチャを最適化
  • 簡素化してカスタマイズされたモデルビューを作成して、対象のコンポーネントを分離し、さまざまなエンジニアリング課題に対応
  • シミュレーションベースのテストにより要件の妥当性を確認し、システムアーキテクチャを検証
  • Simulink のモデルベースデザインを使用して、シミュレーションと実装の準備が整ったコンポーネントを使用し、要件のアーキテクチャへの組み込みと改善を実行

「Simulink を使用したモデリングは、チームの ARP 4754 の作業に役立ちます。特に、システムレベル要件の妥当性確認、要件ベースでのテスト開発、サプライヤーが Simulink と Embedded Coder を使用して DO-178 レベル A フライトコードを生成する際に使用する詳細レベルのソフトウェア要件の定義に役立ちます。」

Rodrigo Fontes Souto, Embraer

モデルベース システムズ エンジニアリング (MBSE) のための MATLAB と Simulink の使用

アーキテクチャモデルの開発とシステム要件の管理

System Composer を使用して、コンポーネント、ポート、コネクタ モデリング アプローチによりアーキテクチャの階層システムを直感的にスケッチします。その場のニーズに合った抽象化レベルで作業し、詳細情報が得られたときに追加します。コンポーネント間で交換される情報を正式に定義するために、交換されるデータにデータ型、次元、単位などの互換性のあるプロパティがあることを確認するインターフェイスを作成することができます。

MATLAB API を使用して外部リポジトリとファイルをインポートすることで、既存の設計成果物およびインターフェイス管理文書 (ICD) の情報を再利用できます。既存の Simulink システムモデルからアーキテクチャモデルを抽出することも可能です。

アーキテクチャモデルの開発中に、Simulink Requirements を使用して、システム要件を直接取得、表示、管理できます。システム要件をさまざまなアーキテクチャ要素にリンクし、デジタルスレッドを確立して要件のトレーサビリティを実現し、要件のカバレッジを解析できます。リンクされた要件の変更履歴は維持されるため、影響分析を実施して、重要な変更を下流のチームに伝えることができます。

システム要件をアーキテクチャモデルにリンクして、要件のトレーサビリティを確立し、要件のカバレッジ解析または影響分析を実行します。


カスタムビューを作成して、アーキテクチャの複雑性を管理し、さまざまなステークホルダーと通信します。

ビューを使用した、トレード研究の実行とアーキテクチャの解析

ステレオタイプを使用して、サイズ、重量、電力、コストなどのドメイン固有の設計データで、アーキテクチャモデルを拡張できます。関連するステレオタイプをプロファイルにグループ化して、アーキテクチャ全体に適用したり、他のアーキテクチャで再利用したりすることができます。アーキテクチャの複雑性を管理するには、カスタムビューを作成して、さまざまなステークホルダーのために対象のコンポーネントを分離したり、特定の解析業務を効率化したりすることができます。

MATLAB を使用すると、アーキテクチャの解析とトレードスタディを直接実行できます。以下はその例です。

  • ボトムアップのロールアップまたはトップダウンの割り当て (サイズ、重量、電力、コストなど)
  • ネットワークまたはフロー解析 (エンドツーエンドの待ち時間、最短経路、材料のフローなど)
  • カスタム解析
  • トレードスタディ (最も望ましいソリューションの特定)

Simulink のモデルベースデザインへの接続

アーキテクチャのコンポーネントを Simulink モデルに直接リンクして、モデルベースデザインを使用して動作を定義します。モデルベースデザインでは、開発プロセス全体でモデルを体系的に使用します。トップダウンのワークフローに従って、アーキテクチャのコンポーネントから Simulink モデルを自動生成することができます。逆に、Simulink コンポーネントモデルからアーキテクチャのコンポーネントを直接作成することもできます。アーキテクチャモデルと Simulink の動作モデルをリンクさせると、アーキテクチャモデルと実装モデルの同期が維持され、システムの動作をシミュレーションできます。


システム検証を実行して設計をデバッグし、矛盾する要件を特定します。

システム検証

シミュレーションを使用すると、アーキテクチャの探索、コンポーネントのプロトタイプ作成、コンポーネントの仕様の作成が可能です。また、開発プロセスの早い段階でシステムの動作を理解し、改善できます。これを大規模で複雑なシステムに拡張するには、テストスイートを使用して検証を自動化し、要件の妥当性を確認して、モデルベース システムズ エンジニアリング プロセス全体でシステムの動作を繰り返し検証します。

システムレベルのテストを指定して、下流の実装チームが使用する要件の一貫性と正確性を確認することができます。タイミングに依存する複雑な信号ロジックの要件を、明確な定義済みのセマンティクスを使用した評価に変換し、設計のデバッグと矛盾する要件の特定に使用することができます。