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Un approccio model-driven per lo sviluppo di simulazioni distribuite in ambito Systems Engineering

Il lavoro definisce un approccio per ridurre l’effort di sviluppo di sistemi di simulazione distribuita nell’ambito dell’ingegneria dei sistemi. Per raggiungere l’obiettivo prefissato si è deciso di adottare metodi e standard della model driven engineering (MDA, Model Driven Architecture in particolare).
Per la simulazione distribuita è stato considerato lo standard IEEE HLA (High Level Architecture) con la definizione di uno specifico profillo UML.
Poi è stata definita una trasformazione (M2M, Model to Model) per la generazione di un modello per HLA (modello UML con apposito profilo) partendo da un modello dell’ingegneria dei sistemi definito con SysML (System Modeling Language).
La trasformazione è stata prima definita a livello concettuale poi sono state considerate e confrontate due soluzioni implementative:
• Trasformazione definita tramite QVT (Query View Transformation) Operational Mappings in ambito MDA
• Trasformazione definita con Artisan Studio (linguaggio sdl), suite di modellazione sviluppata da Atego
In seguito dal modello UML per la simulazione distribuita basato su HLA sono state definite le regole di mapping per la generazione di codice eseguibile a livello concettuale poi implementate attraverso lo standard in ambito MDA MOFM2T (MOF Model to Text).
Come implementazione HLA RTI (Run-Time Infrastructure) è stata scelta la piattaforma open source Portico con generazione di codice Java.
Infine è stato considerato un caso di studio su cui applicare le trasformazioni definite e successiva analisi dell’effort necessario per l’esecuzione di una simulazione completa.

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1 Introduzione 1 Introduzione L’ingegneria dei sistemi (Systems Engineering) definisce una serie di approcci per lo sviluppo di sistemi complessi attraverso la definizione di un processo che va dalla gestione dei requisiti fino al rilascio del sistema. Questo raccoglie tutti gli aspetti riguardanti le discipline ingegneristiche coinvolte nello sviluppo garantendo un alto grado di interazione. In ogni fase dello sviluppo di un sistema è possibile eseguire una serie di simulazioni per prevedere il comportamento di un sistema evidenziando eventuali problematiche che possono presentarsi sul prodotto una volta rilasciato. La simulazione distribuita definisce l’interazione tra più unità di elaborazione interconnesse tramite una rete di comunicazione ed è utile per definire il comportamento di un sistema interdisciplinare in fase di sviluppo. Obiettivo di questo lavoro è definire un approccio model-driven in ambito Systems Engineering basato sullo standard HLA (High Level Architecture) di simulazione distribuita. All’inizio sono introdotti i principi base della modellazione di sistema basata su modello MBSE (Model Based Systems Engineering) e il linguaggio per la modellazione di sistemi di sistemi UPDM (Universal Profile for DoDAF and MODAF). In seguito sono presentate le principali caratteristiche dello standard di modellazione SysML (System Modeling Language) ed è fornita una visuale generale dei principi MDA (Model Driven Architecture) descrivendo il linguaggio per le trasformazioni “model to model” (M2M) QVT (Query View Transformation) e quello per le trasformazioni “model to text” (M2T) MOF2Text. Nel capitolo 3 è introdotto il tool per lo sviluppo nell’ambito dell’ingegneria dei sistemi Artisan Studio prendendo come riferimento le trasformazioni “model to model” (M2M). Nel capitolo 4 è introdotta l’architettura per la simulazione distribuita HLA (High Level Architecture) con la descrizione dei principi base per la definizione di una federazione (simulazione) e dei federati (i partecipanti). Nel capitolo 5 è definito un profilo per HLA che estende il metamodello UML (Unified Modeling Language) e racchiude le principali caratteristiche dell’architettura di simulazione distribuita fornendo gli elementi base per modellare la simulazione di un sistema complesso. Attraverso i principi definiti da MDA e QVT Operational Mappings sono elaborate le regole di mapping da modello SysML a modello UML con profilo HLA (capitolo 6). In seguito si esamina un caso di studio reale modellato con SysML su cui è applicata la trasformazione “model to model” (M2M) precedentemente definita. Viene poi considerata la soluzione per la specifica delle trasformazioni M2M (model to model) implementata nel tool per lo sviluppo di sistemi Artisan Studio. Questa soluzione proprietaria presenta un proprio linguaggio per definire trasformazioni M2M, denominato sdl (Specification and Description Language), con relativa notazione grafica basata su diagramma delle classi UML, e presenta delle analogie con QVT OM (Operational Mappings). Anche qui è considerato il caso di studio SysML applicato alla trasformazione definita con QVT Operational Mappings. Viene poi definito un confronto tra le due soluzioni per implementare una trasformazione “model to model” evidenziando le principali analogie nell’esprimere regole di mapping, basando la comparazione relativamente alle principali caratteristiche dei linguaggi per la definizione di trasformazioni M2M: definizione clausole, potere espressivo, ordine di esecuzione, principali costrutti, cardinalità di input/output, direzionalità e semplicità di utilizzo.

Laurea liv.II (specialistica)

Facoltà: Ingegneria

Autore: Gabriele Fabiani Contatta »

Composta da 118 pagine.

 

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Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.