כשמדובר בהנדסת מערכות מונחית מודלים, למעשה מתכוונים לשיטה המתמקדת ביצירה ושימוש במודלים של מערכות דיגיטליות ומודלים של תחומים הנדסיים בתור האמצעי המרכזי לחילופי מידע, משוב ודרישות, זאת בניגוד להנדסת מערכות אשר מתמקדת במסמכים. הנדסת מערכות מונחית מודלים כוללת את כל התהליך של לכידה, תקשורת והקפדה על כך שכל המודלים הדיגיטליים בהם נעשה שימוש לצורך ייצוג המערכת מתואמים ומתוחזקים לאורך כל מחזור החיים של המערכת.
למה התקדמו להנדסת מערכות מונחית מודלים?
לפני 1990 בערך, תכנון הנדסת מערכת היה למעשה ערימה של ניירות ומסמכים קשורים המכילים שרטוטים, דיאגרמות, נוסחאות מתמטיות, דרישות ומפרטים אחרים לאופן הפעולה של המערכת. אבל בערך באותה תקופה פרויקטים הפכו גדולים מכדי להסתמך על מסמכים מנותקים. חלק מן הבעיות שצצו באותה תקופה הן:
- שמירה על מפרט התכנון עם התפתחות הרעיון של המערכת – אם מהנדס היה משנה ממד בודד במסמך אחד, הוא היה צריך לעבור על כל ערימת המסמכים ולוודא שאותו שינוי בוצע בכל מסמך אחר שהכיל את הממד הזה. אם היו עותקים אחרים קיימים, לא היה אפשר להיות בטוח שהשינוי נרשם בכל העותקים.
- פרשנות אנושית – ייתכן בהחלט ששני מהנדסים יכולים לקרוא את אותו משפט במפרט ולצאת עם משמעויות שונות, בהתחשב בלאי הבהירות של מערכות הכתיבה וההבנה האנושיות.
- אימות – מהנדסים לא יכלו לדעת בוודאות שחישוב אשר נעשה בעמוד אחד של המודל נטול שגיאות לפני השימוש בו כקלט לחישוב אחר בהמשך התהליך.
לשם מה פותחה שיטת הנדסת מערכות מונחית מודלים?
שיטת הנדסת מערכות מונחית מודלים פותחה כדי להחליף מסמכים סטטיים במודלים דיגיטליים "חכמים" המכילים את כל מה שחשוב במערכת – הדרישות, הארכיטקטורה והממשקים בין חלקי המערכת. במקום מסמכי נייר שאורגנו במקרה הטוב בתיקיות, הדגמים הדיגיטליים הללו מחוברים באמצעות "חוט דיגיטלי" שניתן לעקוב אחריו כדי להבין את העיצוב כולו.
במסגרת השיטה נעשה שימוש במודל SAM, המשמש בתור מקור סמכותי לאמת לכל מי שלוקח חלק בפרויקט. למודל הדיגיטלי הזה יש מיקום מרכזי אליו יכולים לגשת כל המהנדסים העובדים על הפרויקט, אך לא ניתן לשנותו ללא תלות באחרים, תוך שמירה על מקור האמת היחיד. כל השינויים שבוצעו מופצים באופן אוטומטי בכל המודל ונבדקים בנוגע לעקביות ודיוק על ידי התוכנה.
מהם הרכיבים העיקריים של הנדסת מערכות מונחית מודלים?
הנדסת מערכות מונחית מודלים מתבססת על שלושה מרכיבים עיקריים:
- מודל ה-SAM – שבו המערכת המתוכננת מיוצגת על ידי סדרה של דיאגרמות בלוקים המחוברות לתיאור הארכיטקטורה הפיזית והתפקודית של המערכת. יתר על כן, המודל מכיל רשימה מקיפה של איכויות שהמערכת נדרשת להן או פונקציות שהיא נדרשת לבצע (הדרישות). מודלים של SAM נוצרים באמצעות תוכנות מיוחדות ומשתמשים בשפות ייעודיות לתיאור ארכיטקטורות המערכת.
- תוכנת סימולציה הנדסית – ניתן להשוות SAM לשרטוט תכנון בעזרת מחשב (מערכת CAD): המחשב מתאר את המערכת בפירוט, אך אין דרך לדעת מה-SAM בלבד אם המערכת עומדת בדרישות. לשם כך, ה-SAM חייב להיות משולב עם סימולציה הנדסית. נניח כי אתם מעצבים מטוס אשר נדרש לעמוד ב-6 Gs, המהנדסים של הפרויקט יצטרכו להריץ סימולציה כדי להבין אם המטוס שהם מתכננים מתאים למשימה. מאחר ומערכות מורכבות עשויות לדרוש ממהנדסים לבצע סוגים רבים ושונים של פתרונות סימולציה – מבניים, נוזלים, אלקטרומגנטיים, בטיחות, אבטחת סייבר וכו' – חשוב לדעת כיצד להשתמש בסוגים רבים ושונים של כלי סימולציה.
- מרכז חישוב מרוכז – לא משנה אם הוא ממוקם באזור כלשהו בשטח החברה או שמא בענן, מרכז החישוב המרוכז הוא זה אשר מכיל את מודל ה-SAM ואת תוכנת ההפעלה. הוא זה שמבצע את כל הפונקציות ומאחסן את כלל התוצאות של הנדסת מערכות מונחית מודלים.
