Diseño del sistema

En esta parte del tutorial, exploraremos un caso de uso típico para diseñar un sistema dentro de Requirements & Systems Portal. Este proceso implica crear un modelo digital y un desglose del sistema, calcular parámetros de rendimiento, realizar estudios de compromiso y tomar decisiones de diseño.

Configurar los valitypes

Los valitypes garantizan que cada bloque nuevo que cree ya contenga valis de un determinado tipo con una fórmula y una unidad predeterminadas (p. ej., masa, consumo de potencia, etc.). Debemos asegurarnos de que existan los valitypes correctos.

1. Haga clic en el icono de la parte inferior izquierda y seleccione Settings en el menú que aparece. En la página que se abre, seleccione la entrada Valitypes en el panel lateral izquierdo para ver todos los valitypes existentes. 

   

2. Asegúrese de que existan los valitypes Mass y PowerConsumption. Si no existen, agréguelos haciendo clic en el botón  en la parte inferior derecha de la página y añada valitypes con estos nombres.

3. Las unidades del valitype PowerConsumption pueden estar en kW o W. Si la unidad está en kW, haga doble clic en la celda y edite kW a W. Además, en este tutorial usaremos la propiedad de masa de los bloques en gramos; puede elegir mantener las unidades en kg o g.

4. Habilite la propiedad add by default para los valitypes Mass y PowerConsumption. Haga doble clic en la celda de uno de estos valitypes y seleccione True en el menú que aparece; después haga lo mismo para el otro valitype. Estos valitypes se añadirán automáticamente a cada bloque nuevo que cree más adelante en este tutorial.

   Tenga en cuenta que esta propiedad es una configuración de usuario, es decir, esto no afectará a qué valitypes otros usuarios hayan marcado como predeterminados.

   

Añadir sistemas al proyecto

¡Comencemos a construir su ventilador! Todo producto puede desglosarse en sus subsistemas, como un árbol. El árbol jerárquico del sistema es una de las funciones principales de Requirements & Systems Portal.

En el módulo de diseño del sistema, puede crear y acceder al árbol del sistema, que incluye todos los sistemas y subsistemas, incluidos los parámetros técnicos (valis).

1. Vaya al módulo de diseño del sistema haciendo clic en el icono  en la barra de navegación de módulos de la izquierda.

2. Para crear un bloque nuevo, haga clic en el botón de la parte superior derecha. Introduzca Fan en el campo Name de la ventana Create new block que aparece y haga clic en .

   

3. Es hora de desglosar el sistema en subsistemas o partes. Haga clic con el botón derecho en el nuevo bloque Fan en el panel de navegación izquierdo y seleccione el comando Add Block. Asigne al nuevo bloque el nombre Propeller y luego expanda el bloque Fan para ver el nuevo subbloque en el árbol de navegación.

   

4. De forma similar, cree los siguientes subbloques para el bloque Fan: Motor, Speed_Controller y Structure.

   En la ventana Create new block, puede hacer clic en la opción del botón para crear varios bloques sin salir de la ventana.

   

   Puede arrastrar y soltar bloques en el árbol para cambiar su nivel jerárquico.

Cambiar parámetros técnicos (Valis)

En Requirements & Systems Portal, Valis son parámetros técnicos que contienen sus valores de ingeniería. Los valis tienen propiedades como fórmulas, valores, historial y mucho más. Así que, ¡vamos a añadir valores a sus valis!

1. Seleccione el bloque Fan en el panel de navegación. Se abrirá la vista Properties del bloque, donde podrá ver que el bloque ya contiene dos valis, Mass y PowerConsumption (porque estos valis se han configurado para añadirse de forma predeterminada en la configuración de valitype).

   

   Si desea ver más información y atributos de sus valis, puede hacer clic en el nombre del vali. Esto abre la página de detalles del vali, donde también puede editar su fórmula. Para este tutorial, solo cambiaremos los valores dentro de la vista de lista.

2. Ahora, cambie el valor de Mass y PowerConsumption en cada subbloque del bloque Fan. Para ello, seleccione un subbloque y haga doble clic en la celda correspondiente de la columna Value. Introduzca los siguientes valores:

   • Motor: Mass = 110g, PowerConsumption = 1W

   • Propeller: Mass = 30g, PowerConsumption = 0W (asegúrese de introducir 0W en lugar de soc())

   • Speed_Controller: Mass = 15g, PowerConsumption = 0.1W

   • Structure: Mass = 80g, PowerConsumption = 0W (asegúrese de introducir 0W en lugar de soc())

   • Al introducir la propiedad Value, es fundamental incluir tanto el valor numérico como su unidad, por ejemplo, 110g.

   • En la columna Display Unit puede especificar la unidad en la que desea que se represente el valor. Así, al introducir inicialmente el valor como 110g y establecer Display Unit como kg, el motor de cálculo lo convertirá y lo mostrará como 0.11kg.

   • Para los cálculos, el motor de cálculo utiliza la unidad proporcionada en el campo Value. Si necesita que la unidad se muestre en un formato diferente, como libras (lbs), el motor de cálculo convertirá la unidad mostrada en consecuencia. Obtenga más información sobre la lista de unidades utilizada por el motor de cálculo.

   • Asegúrese de usar siempre puntos (.) como separadores decimales para los valores.

   A continuación se muestra un ejemplo de valores añadidos al subbloque Motor.

   

3. Vaya al bloque Fan y observe que su Mass total se ha calculado automáticamente como 235 g (o 0,235 kg) y su PowerConsumption total se ha calculado como 1,1 W.

   

Añadir un nuevo vali

En los pasos anteriores, hemos mostrado cómo añadir valitypes. Sin embargo, los valis (propiedades) no se limitan solo a la masa y al consumo de potencia. Se pueden añadir diferentes propiedades a los bloques. En Requirements & Systems Portal, puede crear un nuevo vali que puede ser un número con o sin unidad. También puede ser una matriz, textvali (p. ej., material), datevali (p. ej., fecha de compra) y datasets (dos dimensiones). Puede acceder a los valis en fórmulas usando el símbolo $ en cualquier campo.

En los siguientes pasos, añadiremos la eficiencia de la hélice y la potencia entregada.

1. Vaya al bloque Propeller.

2. Haga clic en el botón de la parte superior derecha para abrir la ventana Create Property. En esta ventana, asegúrese de que la pestaña Vali esté abierta e introduzca Efficiency en el campo Name y 0.85 en el campo Formula and unit. Deje vacío el campo Display Unit y haga clic en .

   

3. De forma similar, añada otro vali con el nombre power_delivered y añada la fórmula  $Motor.PowerConsumption*$Propeller.efficiency. Al escribir el símbolo $ en el campo Formula and unit, aparecerá una lista desplegable desde la que podrá elegir el elemento requerido.  Deje vacío el campo Display Unit (las unidades correctas, W, se asignarán automáticamente en función del cálculo) y haga clic en .

   

   También puede acceder a un vali de otro proyecto en una fórmula o análisis escribiendo $ y seleccionando show other projects en la lista desplegable.

   Los valis del bloque Propeller deberían verse ahora como se muestra a continuación.

   

4. Haga clic en el nombre del vali power_delivered para abrir una página detallada con información y propiedades adicionales. Aquí puede ver Fórmula, Propiedades, Información, Copias conectadas, Acciones y acceder a funciones adicionales, como Historial, Análisis de sensibilidad y el gráfico de conexiones.

   

Detallar el diseño y reutilizar los bloques

Una vez que tenga un diseño básico, puede crear un modelo más detallado de su producto. Si hay bloques que deben duplicarse, puede utilizar la función de 'copias conectadas'. Esto garantiza que permanezcan sincronizados: si realiza cambios en un bloque conectado, todos los demás también se actualizarán automáticamente.

En nuestro ejemplo, tenemos tres palas de rotor y todas son iguales.

1. Haga clic con el botón derecho en el bloque Propeller en el panel de navegación y seleccione el comando Add Block. Asigne al nuevo bloque el nombre Blade1.

2. Haga clic con el botón derecho en el nuevo bloque Blade1 y seleccione Copy & connect. Aparecerá un nuevo bloque conectado Blade2 en el mismo nivel.

3. De forma similar, cree un bloque conectado Blade3.

   

4. Navega a cualquiera de los tres bloques y cambia su valor de Mass a 10g y el valor de PowerConsumption a 0W. Puedes verificar que todos los bloques blade conectados ahora tienen el mismo Mass y PowerConsumption.

Todos los valis con la fórmula soc() (Suma de hijos) tienen una tabla de presupuesto y un gráfico asociados que pueden verse en la información del vali.

1. Navega al bloque Fan y haz clic en el nombre del vali Mass para abrir sus detalles.

2. Haz clic en el control Budget de la parte superior para ver un desglose de la masa total del ventilador. Puedes expandir la estructura haciendo clic en las flechas a la izquierda de los nombres de los bloques.

   

3. Haz clic en el control Breakdown Chart para ver un desglose de la masa total del ventilador. El gráfico circular muestra el desglose de masa del nivel inferior inmediato de subsistemas.

   

Uso de márgenes

En una etapa temprana del desarrollo, normalmente no estás seguro de los valores exactos de ninguna propiedad. Por eso, añadir un margen al valor puede ser útil. Requirements & Systems Portal propaga esta incertidumbre a lo largo de todos tus cálculos (propagación lineal de incertidumbre).

Por ejemplo, puede que no conozcas el valor final de una masa. En la mayoría de los casos, terminas con una masa mayor de la esperada. Para estos casos, puedes añadir un margen de seguridad a tu vali. Con este margen, Requirements & Systems Portal calcula automáticamente el peor caso para tu vali. Hagámoslo con la masa de la hélice.

1. Navega al bloque Propeller y habilita la visibilidad de las columnas Margin + y Margin - en la tabla usando el control Columns de la derecha.

   

2. En la columna Margin + para el vali Mass, introduce 10 (lo que significa un margen+ del 10%).

   

3. Haz clic en el nombre del vali Mass para abrir su vista detallada. El valor Worst Case se mostrará como 33g | 30g debido al margen+ del 10%.

   

4. Según el margen definido en el bloque Propeller, Requirements & Systems Portal actualiza automáticamente los márgenes y los peores casos en el nivel superior. Navega al bloque Fan y abre la vista detallada de su vali Mass. Como puedes ver, la masa del ventilador ahora tiene un margen total de +1.28% y un peor caso de 238g | 235g.

   

Añadir etiquetas para tus necesidades personalizadas

Las etiquetas son una herramienta multipropósito para las necesidades específicas de tu equipo. Puedes usarlas para marcar valis y bloques. Úsalas para indicar:

• Fiabilidad de un valor (p. ej., assumption/calculated/measured).

• Acciones para los miembros del equipo (p. ej., review: Tom/approval: Christine).

• Cualquier otra marca o agrupación.

1. Navega al bloque Motor.

2. Haz doble clic en la celda de la columna Tags para el vali Mass, escribe measurement y pulsa Enter para añadir la etiqueta.

   

Vincular bloques a requisitos

Ahora que ya tienes la estructura básica de tu sistema, establezcamos una conexión entre el sistema Fan y los requisitos de nuestra especificación Fan_Specs. Esto crea un vínculo directo entre el diseño del sistema y el requisito.

1. Navega al módulo de requisitos haciendo clic en el icono  de la barra de navegación de módulos de la izquierda y abre la especificación Fan_Specs.

2. Marca la casilla a la izquierda del encabezado de la columna Identifier para seleccionar todos los requisitos dentro de la especificación.

3. Haz doble clic dentro de una celda de la columna Applicable Block, selecciona Fan en el desplegable y confirma la actualización masiva.

   ❯ ❮ Javascript ID: RSP_FanTutorial_Requirements_AddApplicableBlock

Para más información sobre la función Applicable Blocks, consulta la página Applicable Blocks.

Creación de tablas de presupuesto y gráfico circular

Ahora tenemos un desglose preliminar del diseño de nuestro sistema y nos gustaría ver los presupuestos de masa en nuestro documento de análisis (Project_Summary) creado anteriormente. Añadamos nuevos bloques a nuestra documentación.

1. Navega al módulo de análisis haciendo clic en el icono  de la barra de navegación de módulos y selecciona Project_Summary.

2. Haz clic en el control Click to add new block en la parte inferior del documento.

3. En la ventana Add Block que se abre, expande la entrada Table y selecciona Budget.

   

4. Se añadirá un nuevo bloque al documento. Haz clic en el control Add data to this table para abrir la ventana Table Block donde puedes seleccionar los valis para los que quieres ver el desglose. En el campo vali, selecciona Fan.Mass.

   

5. Haz clic en  en la ventana Table Block. Se añadirá una nueva tabla al documento. En esta tabla, tienes acceso al presupuesto de masa del Valifan con un desglose completo, márgenes y escenarios de peor caso.

   

6. También puedes crear una representación gráfica del desglose de masa usando un gráfico. Haz clic en el control Click to add new block en la parte inferior del documento.

7. En la ventana Add Block expande la entrada Charts y selecciona Budget.

   

8. Se añadirá un nuevo bloque al documento. Haz clic en el control Add data to this table para abrir la ventana Table Block . En el campo vali, selecciona Fan.Mass y luego haz clic en . Se añadirá un nuevo gráfico al documento.

   

Definir modos

Algunos valores no son estáticos, sino que dependen del estado del producto que estás construyendo. Para eso están los modos: realizan el seguimiento de distintas configuraciones y de sus relaciones con tu producto.

En esta parte del tutorial, definimos los modos del ventilador: diferentes velocidades, modos de potencia y estados de ENCENDIDO/APAGADO.

Añadir modos

El motor puede funcionar a tres velocidades discretas que pueden modelarse mediante modos.

1. En el módulo de requisitos (), abre el bloque Motor.

2. Navega a la pestaña Modelists en la parte superior. Las modelists sirven para modelar propiedades dependientes del modo, como el consumo de potencia, la velocidad de rotación, el empuje, etc.

   

3. Haz clic en el botón  en la parte superior derecha. En la ventana Create Modelist que se abre, introduce speed_settings en New Modelist name y 3 en el campo # (Number of modes).

   

4. Después de hacer clic en el botón  en la ventana Create Modelist, se creará una nueva modelist. Haz clic en la flecha a la izquierda del nombre de la nueva modelist para expandirla.

   

5. Cambia los nombres de los modos desde los valores predeterminados a, b y c a ZERO, LOW y HIGH, respectivamente.

   

6. Haz clic en el control Properties en la parte superior de la página para volver a los valis del bloque.

7. Haz clic en el botón  en la parte superior derecha para abrir la ventana Create Property. En esta ventana:

   1. Selecciona la pestaña Matrix.

   2. Introduce rotational_speeds en el campo Name.

   3. Selecciona speed_settings en el desplegable del campo Mode reference.

   4. Introduce rpm en el campo Display Unit.

   Dado que estás añadiendo una referencia de modo, el número de filas y columnas se tomará y completará automáticamente a partir de la modelist. Por lo tanto, no tienes que definir las filas y columnas en la ventana Create Property .

   

8. Haz clic en el botón  en la ventana Create Property y luego haz clic en la flecha a la izquierda del nombre de la nueva propiedad para expandirla. Cambia los valores (que actualmente son 0) de la siguiente manera:

   • ZERO = 0rpm

   • LOW = 2000rpm

   • HIGH = 5000rpm

   

9. Crea una modelist para el bloque Speed_Controller llamada power_modes y con dos modos. Cambia los nombres de los modos desde los valores predeterminados a y b a ON y OFF, respectivamente.

   

10. Cree una modelist para el bloque Fan llamado state y con tres modos. Cambie los nombres de los modos predeterminados a, b y c por OFF, MIN y MAX, respectivamente.

    

Hacer que los valis dependan del modo

Ahora, con los modos del sistema definidos, puede hacer que los valis dependan de ellos. Un vali no siempre tiene el mismo valor, sino un valor que depende de un modo determinado.

1. Vaya a las propiedades del bloque Fan y haga clic en el nombre del vali PowerConsumption para abrir su vista detallada.

2. Haga clic en el botón para abrir la ventana Select Modelist. Seleccione state en el menú desplegable y haga clic en el botón .

   

3. De manera similar, haga que el vali PowerConsumption del bloque Motor dependa del modo speed_settings y que el vali PowerConsumption del bloque Speed_Controller dependa del modo power_modes.

4. Cambie los valores del consumo de energía del bloque Motor de la siguiente manera:

   • ZERO = 0W

   • LOW = 1W

   • HIGH = 4W

   

5. Cambie los valores del consumo de energía del bloque Speed_Controller de la siguiente manera:

   • ON = 0.1W

   • OFF = 0W

   

Vinculación de los modos

Los estados de un sistema pueden depender entre sí. Por eso, en Requirements & Systems Portal puede vincular modos que pertenecen juntos.

En esta parte del tutorial, crearemos una conexión entre los estados del ventilador y los modos del motor y del controlador de velocidad.

1. Vaya a las modelists del bloque Fan y haga clic en el nombre de la modelist state para abrir su panel de detalles.

   

2. Haga clic en el icono en la parte superior del panel. En el menú desplegable Select Modelist en la parte inferior del panel, seleccione Speed_Controller.power_modes y haga clic en el botón ; luego seleccione Motor.speed_settings y  haga clic en el botón . Los modos se agregarán como se muestra a continuación.

   

3. Edite los vínculos entre los modos como se muestra a continuación y luego haga clic en el botón para guardar los cambios.

   

4. En la vista Properties del bloque Fan, puede ver que los valores de Power Consumption han cambiado como se muestra a continuación.