Uma abordagem orientada a modelos aplicada à otimização de layout de equipamentos embarcados em satélites

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Michele Medeiros
• Orientador(a): Fabiano Luis de Sousa, Walter Abrahão dos Santos
• Banca de defesa: Emília Villani
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Engenharia e Gerenciamento de Sistemas Espaciais
• País: BR
• Resumo em Inglês: Nowadays there has been a significant increase in number and complexity on board satellites which requires improvement in methods and processes in Space System Engineering. This dissertation focuses on one such aspect, more specifically regard¬ing the interoperability of tools for computational engineering environments, here named Optima, which support the design of satellites and have to meet constraints on time, cost and quality, among others. This need is more remarkable in the conceptual design phase since it involves decisions that may infiuence the entire system life cycle. Computing applications allow the study of scenarios involving simulations, choice of viable system architectures and complex optimization calculations on the various disciplines of space systems engineering. Typically, this requires dealing with interoperability in data exchange between the various traditional software tools of each particular discipline which may hinder actions on concurrent engineering. In order to contribute to this scenario, this work deals jointly with two approaches, namely: (1) Model-Based Systems Engineering (MBSE) using the SysML language handled by an extended application called SatBudgets and (2) Multidisciplinary Design Optimization (MDO) using a evolutionary algorithm called MGEO already available. The layout problem of on-board equipments in satellites is presented as a case study limited to a two-dimensional scenario for scope reasons. This problem typically occurs during the conceptual phase of development. Starting from highlevel requirements of the mission architecture for the Brazilian Space Multimission Platform (MMP), the decomposition and derivation of requirements that will influence the layout problem were done. From this process, three objective functions were defined for the MGEO optimization. Additionally, this process involved the interop¬eration and reuse of artifacts between two commercial tools: one for Requirements Management and another for SysML modeling. The methodology adopted here can be extended to a wide range of problems with similar application domain.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2014/02.14.14.56

Atualmente, nota-se um sensível aumento em número e complexidade a bordo de satélites exigindo melhoria de métodos e processos em Engenharia de Sistemas Espaciais. Este trabalho tem como foco a interoperabilidade de ferramentas em ambientes computacionais de engenharia, neste trabalho, denominada Optima que apoiem o projeto de satélites. Essa necessidade é mais premente na fase de projeto conceitual, pois envolvem decisões que podem influenciar todo o ciclo de vida de um sistema. Aplicações computacionais permitem estudo de cenários que podem envolver simulações, escolha de arquiteturas viáveis de sistemas e complexos cálculos de otimização em diversas disciplinas da engenharia de sistemas espaciais. Geralmente, isso requer lidar com a interoperabilidade na troca de dados entre as diversas ferramentas de software tradicionais de cada disciplina podendo limitar ações de engenharia concorrente. Visando contribuir neste cenário, este trabalho lida com duas abordagens conjuntas, a saber: (1) Engenharia de Sistemas Baseada em Modelos (MBSE) utilizando a linguagem SysML tratada por um aplicativo denominado SatBudgets estendido e (2) Otimização de Projeto Multidisciplinar (MDO) empregando um algoritmo de otimização, evolutivo, denominado MGEO. O problema de layout de equipamentos embarcados em satélites é apresentado como estudo de caso limitado ao cenário bi¬dimensional para fins de escopo. Este problema ocorre tipicamente durante a fase conceitual do desenvolvimento. A partir de requisitos de alto nível da arquitetura de missão da Plataforma Multimissão (PMM) do INPE, é feita a decomposição e derivação de requisitos que influenciarão o problema de layout. Neste processo são definidas três funções-objetivo a serem otimizadas pelo algoritmo MGEO. Adicionalmente, este processo envolveu a interoperação e reuso de artefatos entre duas ferramentas comerciais: uma de Gestão de Requisitos e outra para Modelagem SysML. A metodologia adotada neste trabalho poderá ser estendida para uma grande variedade de problemas com domínio similar de aplicação.