Progettazione del sistema

In questa parte del tutorial esploreremo un caso d’uso tipico per la progettazione di un sistema all’interno di Requirements & Systems Portal. Questo processo prevede la creazione di un modello digitale e della scomposizione del sistema, il calcolo dei parametri prestazionali, l’esecuzione di studi di trade-off e l’assunzione di decisioni di progettazione.

Configurare i Valitype

I valitype garantiscono che ogni nuovo blocco creato contenga già vali di un determinato tipo con una formula e un’unità predefinite (ad es. massa, consumo di potenza, ecc.). Dobbiamo assicurarci che esistano i valitype corretti.

1. Fare clic sull’icona in basso a sinistra e selezionare Settings dal menu visualizzato. Nella pagina che si apre, selezionare la voce Valitypes nel riquadro a sinistra per visualizzare tutti i valitype esistenti. 

   

2. Assicurarsi che esistano i valitype Mass e PowerConsumption. Se non esistono, aggiungerli facendo clic sul pulsante  in basso a destra della pagina e aggiungendo valitype con questi nomi.

3. Le unità per il valitype PowerConsumption potrebbero essere in kW o W. Se l’unità è in kW, fare doppio clic nella cella e modificare kW in W. Inoltre, in questo tutorial useremo la proprietà massa dei blocchi in grammi; è possibile scegliere se mantenere le unità in kg o g.

4. Abilitare la proprietà add by default per i valitype Mass e PowerConsumption. Fare doppio clic nella cella di uno di questi valitype e selezionare True dal menu visualizzato, quindi fare lo stesso per l’altro valitype. Questi valitype verranno aggiunti automaticamente a ogni nuovo blocco creato più avanti in questo tutorial.

   Si noti che questa proprietà è un’impostazione utente, cioè non influirà su quali valitype altri utenti hanno selezionato come predefiniti.

   

Aggiunta di sistemi al progetto

Iniziamo a costruire la ventola! Ogni prodotto può essere scomposto nei suoi sottosistemi, come un albero. L’albero gerarchico del sistema è una delle funzionalità principali di Requirements & Systems Portal.

Nel modulo System Design è possibile creare e accedere all’albero del sistema, che include tutti i sistemi e sottosistemi, compresi i parametri tecnici (vali).

1. Passare al modulo System Design facendo clic sull’icona  nella barra di navigazione dei moduli a sinistra.

2. Per creare un nuovo blocco, fare clic sul pulsante in alto a destra. Immettere Fan nel campo Name della finestra Create new block visualizzata e fare clic su .

   

3. È il momento di scomporre il sistema in sottosistemi o parti. Fare clic con il pulsante destro del mouse sul nuovo blocco Fan nel riquadro di navigazione a sinistra e selezionare il comando Add Block. Assegnare al nuovo blocco il nome Propeller e quindi espandere il blocco Fan per visualizzare il nuovo sottoblocco nell’albero di navigazione.

   

4. Allo stesso modo, creare i seguenti sottoblocchi per il blocco Fan: Motor, Speed_Controller e Structure.

   Nella finestra Create new block è possibile fare clic sull’opzione del pulsante per creare più blocchi senza uscire dalla finestra.

   

   È possibile trascinare i blocchi nell’albero per modificarne il livello gerarchico.

Modifica dei parametri tecnici (Vali)

In Requirements & Systems Portal, i Valis sono parametri tecnici che contengono i valori di ingegneria. I vali hanno proprietà come formule, valori, cronologia e molto altro. Quindi, procediamo ad aggiungere valori ai vali.

1. Selezionare il blocco Fan nel riquadro di navigazione. Si aprirà la vista Properties del blocco, dove si può vedere che il blocco contiene già due vali, Mass e PowerConsumption (perché questi vali sono stati configurati per essere aggiunti per impostazione predefinita nelle impostazioni dei valitype).

   

   Se si desidera visualizzare più informazioni e attributi per i propri vali, è possibile fare clic sul nome del vali. Si aprirà la pagina dei dettagli del vali, dove è anche possibile modificarne la formula. Per questo tutorial, cambieremo solo i valori nella vista elenco.

2. Ora modificare il valore di Mass e di PowerConsumption in ciascun sottoblocco del blocco Fan. Per farlo, selezionare un sottoblocco e fare doppio clic sulla cella corrispondente nella colonna Value. Immettere i seguenti valori:

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

   • Propeller: Mass = 30g, PowerConsumption = 0W (assicurarsi di immettere 0W invece di soc())

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

   • Structure: Mass = 80g, PowerConsumption = 0W (assicurarsi di immettere 0W invece di soc())

   • Quando si immette la proprietà Value, è essenziale includere sia il valore numerico sia la relativa unità, ad es. 110g.

   • Nella colonna Display Unit è possibile specificare l’unità in cui si desidera che il valore venga rappresentato. Pertanto, inserendo inizialmente il valore come 110g e impostando Display Unit come kg, il motore di calcolo lo convertirà e lo visualizzerà come 0.11kg.

   • Per i calcoli, il motore di calcolo utilizza l’unità fornita nel campo Value. Se si desidera che l’unità venga visualizzata in un formato diverso, come libbre (lbs), il motore di calcolo convertirà di conseguenza l’unità visualizzata. Ulteriori informazioni sull’elenco delle unità utilizzate dal motore di calcolo.

   • Assicurarsi di utilizzare sempre il punto (.) come separatore decimale per i valori.

   Di seguito è mostrato un esempio di valori aggiunti al sottoblocco Motor.

   

3. Passare al blocco Fan e notare che la sua Mass totale è stata calcolata automaticamente come 235 g (o 0,235 kg) e il suo PowerConsumption totale è stato calcolato come 1,1 W.

   

Aggiunta di un nuovo vali

Nei passaggi precedenti abbiamo mostrato come aggiungere valitype. Tuttavia, i vali (proprietà) non sono limitati solo a massa e consumo di potenza. Ai blocchi possono essere aggiunte proprietà diverse. In Requirements & Systems Portal è possibile creare un nuovo vali che può essere un numero con o senza unità. Può anche essere una matrice, un textvali (ad es. materiale), un datevali (ad es. data di acquisto) e dataset (due dimensioni). È possibile accedere ai vali nelle formule usando il simbolo $ in qualsiasi campo.

Nei passaggi seguenti aggiungeremo l’efficienza dell’elica e la potenza erogata.

1. Passare al blocco Propeller.

2. Fare clic sul pulsante in alto a destra per aprire la finestra Create Property. In questa finestra, assicurarsi che sia aperta la scheda Vali e immettere Efficiency nel campo Name e 0.85 nel campo Formula and unit. Lasciare vuoto il campo Display Unit e fare clic su .

   

3. Allo stesso modo, aggiungere un altro vali con il nome power_delivered e aggiungere la formula  $Motor.PowerConsumption*$Propeller.efficiency. Quando si digita il simbolo $ nel campo Formula and unit, verrà visualizzato un menu a discesa dal quale è possibile scegliere l’elemento richiesto.  Lasciare vuoto il campo Display Unit (le unità corrette, W, verranno assegnate automaticamente in base al calcolo) e fare clic su .

   

   È anche possibile accedere in una formula o in un’analisi a un vali di un progetto diverso digitando $ e selezionando show other projects dal menu a discesa.

   I vali del blocco Propeller dovrebbero ora apparire come mostrato di seguito.

   

4. Fare clic sul nome del vali power_delivered per aprire una pagina dettagliata con informazioni e proprietà aggiuntive. Qui è possibile vedere Formula, Proprietà, Info, Copie collegate, Azioni e accedere a funzionalità aggiuntive, come Cronologia, Analisi di sensibilità e il grafico delle connessioni.

   

Dettagliare il progetto e riutilizzare i blocchi

Una volta definito un progetto di base, è possibile creare un modello più dettagliato del prodotto. Se ci sono blocchi che devono essere duplicati, è possibile utilizzare la funzionalità “copie collegate”. Questo garantisce che rimangano sincronizzati: se si apportano modifiche a un blocco collegato, anche tutti gli altri verranno aggiornati automaticamente.

Nel nostro esempio, abbiamo tre pale del rotore e sono tutte uguali.

1. Fare clic con il pulsante destro del mouse sul blocco Propeller nel riquadro di navigazione e selezionare il comando Add Block. Assegnare al nuovo blocco il nome Blade1.

2. Fare clic con il pulsante destro del mouse sul nuovo blocco Blade1 e selezionare Copy & connect. Sullo stesso livello apparirà un nuovo blocco collegato Blade2 .

3. Allo stesso modo, creare un blocco collegato Blade3.

   

4. Passa a uno qualsiasi dei tre blocchi e modifica il suo valore Mass in 10g e il valore PowerConsumption in 0W. Puoi verificare che tutti i blade block collegati ora abbiano gli stessi Mass e PowerConsumption.

Tutti i valis con la formula soc() (somma dei figli) hanno una tabella di budget e un grafico associati, visualizzabili nelle informazioni del vali.

1. Passa al blocco Fan e fai clic sul nome del vali Mass per aprirne i dettagli.

2. Fai clic sul controllo Budget in alto per visualizzare una ripartizione della massa totale della ventola. Puoi espandere la struttura facendo clic sulle frecce a sinistra dei nomi dei blocchi.

   

3. Fai clic sul controllo Breakdown Chart per visualizzare una ripartizione della massa totale della ventola. Il grafico a torta mostra la ripartizione della massa per il livello immediatamente inferiore dei sottosistemi.

   

Uso dei margini

Nelle prime fasi di sviluppo, di solito non si conoscono con certezza i valori esatti di alcuna proprietà. Per questo motivo, aggiungere un margine al valore può essere utile. Requirements & Systems Portal propaga questa incertezza in tutti i calcoli (propagazione lineare dell’incertezza).

Ad esempio, potresti non conoscere il valore finale di una massa. Nella maggior parte dei casi, la massa finale risulta superiore al previsto. In questi casi, puoi aggiungere un margine di sicurezza al tuo vali. Utilizzando questo margine, Requirements & Systems Portal calcola automaticamente il worst-case per il tuo vali. Facciamolo con la massa dell’elica.

1. Passa al blocco Propeller e abilita la visibilità delle colonne Margin + e Margin - nella tabella usando il controllo Columns a destra.

   

2. Nella colonna Margin + per il vali Mass, inserisci 10 (che significa un margine del 10%+).

   

3. Fai clic sul nome del vali Mass per aprirne la vista dettagliata. Il valore Worst Case verrà mostrato come 33g | 30g a causa del margine del 10%+.

   

4. In base al margine definito sul blocco Propeller, Requirements & Systems Portal aggiorna automaticamente i margini e i worst-case ai livelli superiori. Passa al blocco Fan e apri la vista dettagliata del suo vali Mass. Come puoi vedere, la massa della ventola ora ha un margine totale di +1.28% e un worst-case di 238g | 235g.

   

Aggiunta di tag per esigenze personalizzate

I tag sono uno strumento polivalente per le esigenze specifiche del tuo team. Puoi usarli per contrassegnare valis e blocchi. Usali per indicare:

• Affidabilità di un valore (ad es., assumption/calculated/measured).

• Azioni per i membri del team (ad es., review: Tom/approval: Christine).

• Qualsiasi altro tipo di contrassegno o raggruppamento.

1. Passa al blocco Motor.

2. Fai doppio clic sulla cella nella colonna Tags per il vali Mass, digita measurement e premi Enter per aggiungere il tag.

   

Collegamento dei blocchi ai requisiti

Ora che hai la struttura di base del sistema, stabiliamo una connessione tra il sistema Fan e i requisiti della nostra specifica Fan_Specs. Questo crea un collegamento diretto tra la progettazione del sistema e il requisito.

1. Passa al modulo Requirements facendo clic sull’icona  nella barra di navigazione dei moduli a sinistra e apri la specifica Fan_Specs.

2. Seleziona la casella a sinistra dell’intestazione della colonna Identifier per selezionare tutti i requisiti all’interno della specifica.

3. Fai doppio clic all’interno di una cella della colonna Applicable Block, seleziona Fan dal menu a discesa e conferma l’aggiornamento in blocco.

   ❯ ❮ Javascript ID: RSP_FanTutorial_Requirements_AddApplicableBlock

Per ulteriori informazioni sulla funzionalità Applicable Blocks, consulta la pagina Applicable Blocks.

Creazione di tabelle di budget e grafico a torta

Ora abbiamo una suddivisione preliminare del progetto del nostro sistema e desideriamo visualizzare i budget di massa nel documento di analisi (Project_Summary) creato in precedenza. Aggiungiamo nuovi blocchi alla documentazione.

1. Passa al modulo Analyses facendo clic sull’icona  nella barra di navigazione dei moduli e seleziona Project_Summary.

2. Fai clic sul controllo Click to add new block nella parte inferiore del documento.

3. Nella finestra Add Block che si apre, espandi la voce Table e seleziona Budget.

   

4. Un nuovo blocco verrà aggiunto al documento. Fai clic sul controllo Add data to this table per aprire la finestra Table Block in cui puoi selezionare i valis di cui vuoi vedere la ripartizione. Nel campo vali, seleziona Fan.Mass.

   

5. Fai clic su  nella finestra Table Block. Una nuova tabella verrà aggiunta al documento. In questa tabella, avrai accesso al budget di massa del Valifan con una ripartizione completa, margini e scenari worst-case.

   

6. Puoi anche creare una rappresentazione grafica della ripartizione della massa usando un grafico. Fai clic sul controllo Click to add new block nella parte inferiore del documento.

7. Nella finestra Add Block espandi la voce Charts e seleziona Budget.

   

8. Un nuovo blocco verrà aggiunto al documento. Fai clic sul controllo Add data to this table per aprire la finestra Table Block . Nel campo vali, seleziona Fan.Mass e poi fai clic su . Un nuovo grafico verrà aggiunto al documento.

   

Definizione delle modalità

Alcuni valori non sono statici, ma dipendono dallo stato del prodotto che stai realizzando. È proprio a questo che servono le modalità: tengono traccia di diverse configurazioni e delle loro relazioni con il prodotto.

In questa parte del tutorial definiamo le modalità della ventola: diverse velocità, modalità di alimentazione e stati ON/OFF.

Aggiunta di modalità

Il motore può funzionare a tre velocità discrete che possono essere modellate tramite modalità.

1. Nel modulo Requirements (), apri il blocco Motor.

2. Passa alla scheda Modelists in alto. Le modelist servono a modellare proprietà dipendenti dalla modalità, come consumo energetico, velocità di rotazione, spinta ecc.

   

3. Fai clic sul pulsante  in alto a destra. Nella finestra Create Modelist che si apre, inserisci speed_settings nel campo New Modelist name e 3 nel campo # (Number of modes).

   

4. Dopo aver fatto clic sul pulsante  nella finestra Create Modelist, verrà creata una nuova modelist. Fai clic sulla freccia a sinistra del nome della nuova modelist per espanderla.

   

5. Modifica i nomi delle modalità dai valori predefiniti a, b e c rispettivamente in ZERO, LOW e HIGH.

   

6. Fai clic sul controllo Properties in alto nella pagina per tornare ai valis del blocco.

7. Fai clic sul pulsante  in alto a destra per aprire la finestra Create Property. In questa finestra:

   1. Seleziona la scheda Matrix.

   2. Inserisci rotational_speeds nel campo Name.

   3. Seleziona speed_settings dal menu a discesa del campo Mode reference.

   4. Inserisci rpm nel campo Display Unit.

   Poiché stai aggiungendo un riferimento di modalità, il numero di righe e colonne verrà acquisito e compilato automaticamente dalla modelist. Pertanto, non è necessario definire righe e colonne nella finestra Create Property.

   

8. Fai clic sul pulsante  nella finestra Create Property e poi fai clic sulla freccia a sinistra del nome della nuova proprietà per espanderla. Modifica i valori (che attualmente sono 0) come segue:

   • ZERO = 0rpm

   • LOW = 2000rpm

   • HIGH = 5000rpm

   

9. Crea una modelist per il blocco Speed_Controller denominata power_modes e con due modalità. Modifica i nomi delle modalità dai valori predefiniti a e b rispettivamente in ON e OFF.

   

10. Crea una modelist per il blocco Fan denominato state e con tre modalità. Cambia i nomi delle modalità dai valori predefiniti a, b e, c in OFF, MIN e MAX, rispettivamente.

    

Rendere i vali dipendenti dalla modalità

Ora, con le modalità del sistema definite, puoi rendere i vali dipendenti da esse. Un vali potrebbe non avere sempre lo stesso valore, ma un valore dipendente da una determinata modalità.

1. Vai alle proprietà del blocco Fan e fai clic sul nome del vali PowerConsumption per aprirne la vista dettagliata.

2. Fai clic sul pulsante  per aprire la finestra Select Modelist. Seleziona state dal menu a discesa e fai clic sul pulsante .

   

3. Allo stesso modo, rendi il vali PowerConsumption del blocco Motor dipendente dalla modalità speed_settings e il vali PowerConsumption del blocco Speed_Controller dipendente dalla modalità power_modes.

4. Cambia i valori del consumo energetico del blocco Motor come segue:

   • ZERO = 0W

   • LOW = 1W

   • HIGH = 4W

   

5. Cambia i valori del consumo energetico del blocco Speed_Controller come segue:

   • ON = 0.1W

   • OFF = 0W

   

Collegamento delle modalità

Gli stati di un sistema possono dipendere l’uno dall’altro. Per questo motivo, in Requirements & Systems Portal puoi collegare le modalità che appartengono insieme.

In questa parte del tutorial, creiamo una connessione tra gli stati della ventola e le modalità del motore e del controller di velocità.

1. Vai alle modelist del blocco Fan e fai clic sul nome della modelist state per aprirne il pannello dei dettagli.

   

2. Fai clic sull’icona  nella parte superiore del pannello. Nel menu a discesa Select Modelist nella parte inferiore del pannello, seleziona Speed_Controller.power_modes e fai clic sul pulsante , quindi seleziona Motor.speed_settings e  fai clic sul pulsante . Le modalità verranno aggiunte come mostrato di seguito.

   

3. Modifica i collegamenti tra le modalità come mostrato di seguito, quindi fai clic sul pulsante  per salvare le modifiche.

   

4. Nella vista Properties del blocco Fan, puoi vedere che i valori di Power Consumption sono cambiati come mostrato di seguito.