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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Campus Barreiro
Instituto de Informática
Bacharelado em Sistemas de Informação
SYSML, UMA EXTENSÃO
DA UML À ÁREA INDUSTRIAL
Robert Pereira
Orientador: Prof. Sylvio Silveira Santos
Belo Horizonte
2010
Robert Pereira
SYSML, UMA EXTENSÃO
DA UML À ÁREA INDUSTRIAL
Orientador: Prof. Sylvio Silveira Santos
Belo Horizonte
2010
Projeto de pesquisa apresentado em
cumprimento parcial às exigências do
Curso de Sistemas de Informação da
Pontifícia Universidade Católica de Minas
Gerais – PUC Minas, para obtenção do
diploma de graduação.
Robert Pereira
SysML, uma extensão
da uml à área industrial
__________________________________________
Sylvio Silveira Santos (Orientador) - PUC Minas
__________________________________________
Renato Moreira Hadad - PUC Minas
__________________________________________
Marcley Lazarini Pereira - PUC Minas
Belo Horizonte
2010
Projeto de pesquisa apresentado em
cumprimento parcial às exigências do
Curso de Sistemas de Informação da
Pontifícia Universidade Católica de Minas
Gerais – PUC Minas, para obtenção do
diploma de graduação.
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus por ter me dado forças nos momentos de cansaço.
Ao sábio professor Sylvio, por compartilhar um pouco de seu imensurável
conhecimento.
Aos meus pais por serem um exemplo vivo de fé, trabalho e honestidade.
A minha amada noiva Priscila, por estar sempre ao meu lado, mesmo nos momentos
que eu estava distante.
Aos meus irmãos e meus amigos pelo constante incentivo.
Aos meus colegas de faculdade pelas trocas de informação e conhecimento.
Enfim, a todos que de alguma forma colaboraram para a concretização deste trabalho.
Resumo
Este trabalho fala sobre Systems Modeling Language (Linguagem de Modelagem de
Sistemas), conhecida como SysML, uma linguagem de modelagem para Engenharia de
Sistemas. Apresentamos seu histórico, características, diagramas, utilidades e perspectivas.
Também é apresentado um modelo utilizando a linguagem e são descritos suas vantagens em
relação à UML quando tratamos de sistemas embarcados.
Palavras-chave: SysML, Engenharia de Sistemas, UML
Abstract
This paper talks about Systems Modeling Language, known as SysML, a modeling language
for Systems Engineering. Introducing its history, characteristics, diagrams, utility and
perspectives. It also presents a model using the language and its advantages are described in
relation to the UML when dealing with embedded systems.
Key-words: SysML, Systems Engineering, UML
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................ 6
1.1 JUSTIFICATIVA ........................................................................................................................................... 7 1.2 OBJETIVOS ................................................................................................................................................. 7
1.2.1 Objetivo Geral ................................................................................................................................. 7 1.2.2 Objetivos Específicos ....................................................................................................................... 8
1.3 PROBLEMA ................................................................................................................................................. 8 1.4 ORGANIZAÇÃO DA MONOGRAFIA .............................................................................................................. 8
2. REFERENCIAL TEÓRICO – REVISÃO DA LITERATURA .............................................................. 9
2.1 SYSML .................................................................................................................................................... 11 2.1.1 Diagramas ..................................................................................................................................... 12 2.1.2 Componentes de um diagrama ...................................................................................................... 14 2.1.3 Exemplo de Modelo ....................................................................................................................... 15
3. METODOLOGIA ...................................................................................................................................... 17
4. FERRAMENTAS ....................................................................................................................................... 18
4.1 ENTREPRISE ARCHITECT .......................................................................................................................... 18 4.2 ARTISAN STUDIO ..................................................................................................................................... 20 4.3 MAGICDRAW ........................................................................................................................................... 21
5. MODELO ................................................................................................................................................... 22
6. BLOG .......................................................................................................................................................... 31
7. PESQUISAS RELACIONADAS E ESTUDOS FUTUROS ................................................................... 32
7.1 MODELICA ............................................................................................................................................... 32 7.1.1 Bibliotecas de Componentes .......................................................................................................... 32
8. CONCLUSÕES .......................................................................................................................................... 33
9. BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................................................... 34
6
1. INTRODUÇÃO
Systems Modeling Language (Linguagem de Modelagem de Sistemas) ou simplesmente
SysML é uma linguagem de modelagem de uso para aplicações em Engenharia de Sistemas.
SysML é uma linguagem de modelagem gráfica de uso geral para especificar, analisar,
projetar, e verificar sistemas complexos que podem incluir hardware, software, informação
pessoal, procedimentos e facilidades. Especificamente, essa linguagem fornece representações
gráficas com significado semântico para modelar requisitos, comportamento, estrutura e
integração do sistema com uma análise da engenharia em larga escala (ROBINSON et al,
2004).
SysML é uma extensão da versão 2.0 da já amplamente estudada e divulgada UML -
Unified Modeling Language (Linguagem de Modelagem Unificada), possuindo conteúdo
necessário para satisfazer as necessidades da Engenharia de Sistemas. “Embora a UML
forneça um conjunto considerável de diversos diagramas que ajudam a definir uma aplicação,
de algum modo é uma lista completa de todos os diagramas que você poderia querer usar. Em
muitos lugares, diferentes diagramas podem ser úteis, e você não deve hesitar em usar um
diagrama que não seja feito com UML, se nenhum diagrama da UML atender seu propósito”
(FOWLER, 2005).
Devido à sabida importância e necessidade de documentar tudo que se produz, os
engenheiros de sistemas perceberam que a UML não estava sendo suficiente para atender seus
interesses e, então, a partir de uma iniciativa do INCOSE (International Council on Systems
Engineering) que se uniu a OMG (Object Management Group, responsável pela UML),
criaram em 2001 um grupo de trabalho que definiu os requisitos de uma linguagem de
modelagem para Engenharia de Sistemas. Estes requisitos foram publicados em 2003 como
uma chamada para propostas (UML for Systems Engineering Request for Proposal - UML for
SE RFP). Foi então organizado o SysML Partners, um grupo de trabalho composto por
representantes do setor industrial e produtores de ferramentas CASE. Este grupo iniciou a
elaboração da SysML Open Source, uma linguagem que respondesse aos requisitos
especificados na SE RFP. A versão draft da SysML foi publicada em 2004, enquanto que a
primeira versão, SysML 1.0, foi proposta no final de 2005. A versão pública formal
da SysML OMG ™ v1.2 foi publicada pela OMG em Junho de 2010.
7
1.1 Justificativa
UML é uma linguagem que embora muito ampla pode não conseguir abranger
algumas situações. Quando trabalhamos com produtos que envolvam principalmente
hardware com software embutido, a dificuldade em se usar UML começa a ficar evidente. É
neste ponto que SysML aparece para tentar suprir esta carência.
SysML possui hoje um leque de diagramas que permitem perfeitamente modelar a
estrutura de objetos compostos não apenas de parte física ou somente lógica.
A SysML está definida com base na UML 2, utilizando em parte sua sintaxe e
semântica. Como consequência, engenheiros de sistemas que modelam com SysML e
engenheiros de software que modelam com UML 2, estarão aptos a colaborarem
intensivamente no modelo do software e do sistema. Isso irá melhorar a comunicação entre os
vários projetistas que participam do desenvolvimento do sistema, promovendo a
interoperabilidade entre as ferramentas de modelagem (Especificação, 2008)
Da mesma forma que a UML disponibiliza várias formas de visualizar um sistema a
ser modelado, SysML também fornece várias maneiras de expor um produto, analisando-o e
modelando-o sob diferentes pontos de vista. Para isto são disponibilizados vários diagramas
que serão amplamente estudados e explicados neste projeto.
Tendo em vista a importância e a necessidade de se documentar tudo que se produz,
buscarei neste projeto conhecer, aprimorar e justificar formas de modelagem utilizando a
linguagem SysML.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo Geral
Este trabalho tem como objetivo mostrar as formas de utilização e benefícios da
linguagem SysML na modelagem de sistemas que utilizem software e hardware, assim como
um estudo das perspectivas futuras para a linguagem. Para isto são descritos os diagramas
existentes na linguagem e apresentado um modelo de um produto utilizando SysML.
8
1.2.2 Objetivos Específicos
• Aprender sobre a linguagem de modelagem SysML;
• Analisar os diagramas que mostram os elementos da SysML;
• Conhecer, analisar e utilizar ferramentas de modelagem com suporte a SysML;
• Elaborar um modelo de um produto utilizando SysML;
• Publicar um website com conteúdo sobre SysML em português.
1.3 Problema
É comum em um projeto de software embutido, a utilização de diagramas de formato
livre e diagramas de blocos que lembrem a UML, diagrama de fluxo de dados (DFD) e
fluxogramas. A falta de sintaxe e semântica padronizada pode e normalmente proporciona a
interpretação errada dos diagramas, isto é ainda mais claro quando os envolvidos no sistema
possuem formações diferentes. SysML tem o propósito de unificar e padronizar os modelos e
diagramas envolvidos.
1.4 Organização da Monografia
Será apresentado neste trabalho no capítulo 2 uma pequena revisão da literatura com
trechos de autores especialistas no assunto. Em seguida no item 2.1 é mostrada a linguagem
SysML, assim como seus diagramas e alguns modelos. O capítulo 3 descreve a metodologia
utilizada no trabalho. No quarto capítulo são mostradas algumas ferramentas existentes. No
capítulo 5 é exibido o modelo de um veículo hibrido elaborado a partir de exemplos existentes
na literatura e no capítulo seguinte, o blog criado com conteúdo em português para divulgar a
linguagem. Por fim, no sétimo capítulo, uma pequena descrição sobre pesquisas relacionadas
ao tema e estudos futuros.
9
2. REFERENCIAL TEÓRICO – REVISÃO DA LITERATURA
Weilkiens (2007) afirma: “UML, a Unified Modeling Language, foi a primeira
linguagem projetada para atender a exigência de "universalidade". No entanto, é uma
linguagem específica de software, e não suporta as necessidades dos engenheiros de
concepção dos sistemas de base mais ampla perspectiva.
Portanto, a SysML foi criada com vistas a atender a esta necessidade. Atualmente tem
vindo a ganhar popularidade, e muitas empresas, especialmente nas indústrias fortemente
regulamentadas como defesa, automobilística, aeroespacial, dispositivos médicos e de
telecomunicações, já estão usando SysML, ou algum processo de planejamento para passar a
ela no futuro próximo. No entanto, pouca informação está disponível no mercado a respeito
da SysML. Seu uso é apenas sobre a crista de tornar-se um fenômeno generalizado, e assim
milhares de engenheiros estão começando agora a olhar para a sua formação e recursos.”
Holt (2007) refere-se a ela dentro do conceito de modelagem de sistemas:
“Modelagem de Sistemas é uma técnica essencial para qualquer empresa que permita
engenharia de sistemas. Estas técnicas de modelagem, em particular, a Unified Modeling
Language (UML), têm sido amplamente empregadas no mundo da engenharia de software e
com muito êxito em engenharia de sistemas por muitos anos. No entanto, nos últimos anos
tem havido uma necessidade percebida para uma versão adaptada da UML que atenda às
necessidades dos atuais sistemas de engenharia profissional.”
Weilkiens (2007) afirma ainda: “Sistemas são constituídos por componentes de
diferentes disciplinas, tais como hardware, software e mecânica. O progresso sempre leva a
sistemas mais complexos, o mercado exige desenvolvimentos cada vez mais rápidos e a
globalização conduz a equipes de desenvolvimento distribuído internacionalmente. A
Engenharia de Sistemas com a abordagem holística e multidisciplinar tem uma enorme
importância neste ambiente.”
Friedenthal (2008), “Engenheiros de sistemas e arquitetos devem compreender como
integrar todas as partes de um sistema de trabalho em conjunto para satisfazer as suas
necessidades. SysML é uma linguagem de modelagem gráfica de propósito geral usada para
especificar, analisar e projetar sistemas que podem incluir hardware, software e pessoal. Ela
permite que os engenheiros possam descrever como um sistema interage com seu ambiente, e
10
como suas partes devem interagir para alcançar o comportamento desejado do sistema e
desempenho. Um modelo SysML fornece uma visão compartilhada do sistema, permitindo
que uma equipe de design de superfície perceba algumas questões mais cedo e assim evitar
problemas que de outra forma provoquem atraso no desenvolvimento e degradam a qualidade
do projeto. SysML é baseado em UML, que também facilita a integração entre sistemas e
desenvolvimento de software. SysML agora está sendo adotado pelas empresas através de
uma ampla gama de indústrias, incluindo aeroespacial e defesa, automotiva e
desenvolvimento de Sistemas de TI.”
Weilkiens deixa clara a importância de separar modelagem de software, da
modelagem de sistemas embarcados. Não há dúvidas acerca do poder e da qualidade de se
utilizar UML para software, mas quando tratamos de sistemas de engenharia, a linguagem não
é a mais indicada. SysML surgiu para tentar acabar com as interpretações erradas ou
ambíguas, além das lacunas ainda existentes.
Holt também mostra que UML não é mais indicada para modelagem de sistemas
embutidos, que existe uma necessidade de uma adaptação na linguagem. SysML faz
exatamente isto, adapta e cria novos diagramas para atender às necessidades atuais.
Friedenthal mostra a importância de se conhecer as características e propriedades do
produto e fala das características que podem ser melhor explicitadas com o uso de SysML
A aplicação de um modelo SysML neste trabalho surgiu depois de uma análise das
ferramentas de modelagem existentes para o tratamento de sistemas de elevada complexidade.
Sistemas que possuem características híbridas, com elementos eletrônicos, circuitos,
dispositivos mecânicos e outros em sua constituição, além de software, podem ser
considerados alvo da disciplina denominada Engenharia de Sistemas, que tem na linguagem
SysML uma de suas bases.
A Engenharia de Sistemas é um campo interdisciplinar da engenharia que foca no
desenvolvimento e organização de sistemas artificiais complexos. A engenharia de sistemas
integra outros grupos de disciplinas.
O termo Engenharia de Sistemas foi introduzido na década de 40 nos Laboratórios
Bell. Surgiu da necessidade de identificar e manipular as propriedades de um sistema como
um todo, o que em projetos complexos pode ser diferente de apenas somar as diversas
propriedades de cada componente individual (HALL, 1962)
A partir do momento onde não foi possível confiar na evolução dos projetos para
melhorar um sistema e as ferramentas disponíveis não eram mais suficientes para atender às
11
crescentes demandas, novos métodos que abordavam diretamente a complexidade começaram
a ser desenvolvidos (SAGE, 1992)
A evolução dos sistemas de engenharia, que ainda hoje continua, compreende o
desenvolvimento e a identificação de novos métodos e técnicas de análise. Estes métodos
ajudam a melhorar a compreensão do sistema em causa à medida que a sua complexidade
aumenta.
A área técnica desta disciplina, através do uso da SysML, vem obtendo ganhos
significativos ao substituir, na documentação de sistemas complexos, páginas descritivas por
modelos estruturados, cuja utilização consiste em um dos objetivos deste trabalho.
2.1 SysML
SysML é uma linguagem gráfica de modelagem que apóia a análise, especificação,
projeto, verificação e validação de sistemas complexos (FRIEDENTHAL, 2008).
A SysML reutiliza um subconjunto de UML 2 e fornece extensões adicionais
necessários para atender aos requisitos em UML para SE RFP. Desta maneira suporta a
especificação, análise, desenho, verificação e validação de sistemas o que inclui hardware,
software, dados, pessoal, processos e infra-estrutura. Abaixo, na figura 1, mostra-se como a
SysML divide com a UML alguns de seus modelos e extensões.
Figura 1: Comparativo SysML x UML
Fonte: Especificação V.1.1, 2008
12
A SysML coloca comportamento, estrutura e análise de requisitos em um único
modelo de sistemas integrados.
2.1.1 Diagramas
Um diagrama é a representação gráfica de um conjunto de elementos, geralmente
representados como gráficos de vértices (itens) e arcos (relacionamentos). São desenhados
para permitir a visualização de um sistema sob diferentes perspectivas, ou seja, um diagrama
constitui uma projeção de um determinado sistema. Em todos os sistemas, com exceção dos
mais triviais, um diagrama representa uma visão parcial dos elementos que compõem o
sistema. O mesmo elemento pode aparecer em todos os diagramas, apenas em alguns (o caso
mais comum) ou em nenhum (caso mais raro) (BOCK, 2005).
SysML reutiliza alguns diagramas da UML de forma idêntica, aplica alterações em
alguns e propõe outros novos, conforme demonstrado na figura 2.
Figura 2: Diagrama de Taxonomia SysML
Fonte: WEILKIENS, 2007
Os diagramas da SysML são divididos em três grupos: Diagramas estruturais,
diagramas comportamentais e diagramas transversais.
13
2.1.1.1 Diagramas Comportamentais
Diagrama de Atividades: usado para demonstrar através de fluxos de entrada, saída e
controle, o comportamento.
Diagrama de Sequência: utilizado para representar as interações entre objetos através
de mensagens. Mensagem é o serviço solicitado por um objeto a outro, e a respectiva
resposta da solicitação.
Diagrama de Máquina de Estados: têm o propósito de exibir o comportamento do
sistema como seqüências de estados que um componente ou uma experiência de
interação apresenta em resposta a eventos.
Diagramas de Caso de Uso: usado para representar as funcionalidades propostas para o
sistema. Casos de Uso descrevem as interações entre usuários do sistema e o próprio
sistema.
2.1.1.2 Diagramas Estruturais
Diagrama de Definição de Blocos: é utilizado para definir as características dos blocos
em termos de características estruturais e comportamentais, e as relações entre os
blocos, tais como a sua relação hierárquica. Extensões do diagrama são utilizadas para
definir restrições paramétricas e também para mostrar uma hierarquia das atividades.
Diagrama de Bloco Interno: é usado para descrever a estrutura interna de um bloco em
termos de como as suas partes estão interligadas.
Diagrama Paramétrico: representa as restrições entre os elementos estruturais; as
restrições são criadas a partir de sistemas equações.
Diagrama de Pacotes: descreve os pacotes ou partes do sistema dividido em
agrupamentos lógicos mostrando as dependências entre eles, ou seja, pacotes podem
depender de outros pacotes. Podem ser utilizados para ilustrar a arquitetura de um
sistema - as camadas, subsistemas, pacotes, etc. São também usados para definir
extensões da linguagem SysML, chamados perfis.
2.1.1.3 Diagramas Transversais
Diagrama de Requisitos: utilizado para representar hierarquias entre requisitos ou
mostrar uma exigência individual e sua relação com outros elementos do modelo. Ao
invés de representar os requisitos apenas como texto ou mesmo acompanhado por
14
figuras, como é feito tradicionalmente, SysML permite a representação de requisitos
como os elementos do modelo.
2.1.2 Componentes de um diagrama
Os diagramas SysML possuem alguns componentes que merecem uma atenção
especial.
Todo diagrama SysML tem no canto superior direito uma abreviação indicando o tipo
do diagrama em questão. A seguir a relação sigla x tipo de diagrama.
req – Diagrama de Requisitos
act – Diagrama de Atividades
sd – Diagrama de Sequência
stm – Diagrama de Máquina de Estados
uc – Diagrama de Caso de Uso
bdd – Diagrama de Definição de Bloco
ibd – Diagrama de Bloco Interno
par – Diagrama Paramétrico
pkg – Diagrama de Pacotes
Outro item importante que merece cuidados no momento de criar os diagramas é a
conexão entre elementos, os principais tipos de conexão existentes em SysML são
apresentados a seguir na figura 3.
Figura 3: Tipos de Conexões entre elementos
Fonte: Elaborado pelo autor
15
2.1.3 Exemplo de Modelo
Com o intuito de bem exemplificar o uso da SysML, podemos citar seu emprego no
desenvolvimento de um produto bastante conhecido. Trata-se de um limpador de pára-brisas
automático, que tem como sigla original RSW (Rain Sensing Wiper). O produto em questão
foi inicialmente desenvolvido e patenteado em outubro de 1986, ou seja, este exemplo
constitui um produto real na área de eletrônica embarcada para a indústria automotiva, cujo
projeto obteve melhorias consideráveis a partir de uma representação SysML.
O RSW tem como objetivo limpar a superfície do pára-brisa automaticamente sempre
que alguma gota de líquido cair sobre a área externa do pára-brisa, sem que o usuário precise
intervir. Além disto, a quantidade de líquido determina a velocidade do limpador.
(http://www.wikipatents.com/US-Patent-4620141/rain-controlled-windshield-wipers)
Este sistema possui três componentes principais: o software que controla o
comportamento do limpador, uma unidade de controle eletrônico que executa o software, e
um sensor fixo na superfície interior do pára-brisa, cuja tarefa é a de perceber as gotículas
através do pára-brisa.
A seguir o primeiro diagrama SysML mostrado neste projeto. Trata-se de um
diagrama de contexto, uma parte do diagrama de Definição de Blocos, sendo uma maneira de
representar os limites do sistema, ou seja, define o escopo do sistema.
16
Figura 4: Diagrama de contexto para o sistema Rain Wiper Sensing
Fonte: BALMELLI, 2006
Podemos perceber a existência de três atores: Maintenance (Manutenção), Car
Electrical System (Sistema elétrico do carro) e Driver (Motorista), além de três sistemas
externos: wiper interface (a interface limpa pára-brisas), windshield (o pára-brisa) e car
electrical system (sistema elétrico do carro). Note que uma palavra-chave definida pelo
usuário “external” é usada para qualificar os componentes externos.
Na seqüência do trabalho mais diagramas e detalhes desta forma de documentar um
projeto serão apresentados.
17
3. METODOLOGIA
Para alcançar nossos objetivos, inicialmente foi feita uma pesquisa de materiais já
publicados, seleção dos mesmos e tradução dos descritos em língua estrangeira. Uma revisão
da linguagem UML também se fez necessária uma vez que ela é a base da SysML.
Realizamos uma pesquisa sobre as ferramentas que permitem a modelagem SysML. A
maioria são ferramentas que originalmente modelam UML, mas introduziram suporte para
SysML. Instalamos e testamos várias ferramentas que modelam SysML. Um detalhamento
sobre as ferramentas estudadas é feito no próximo item deste trabalho.
Analisamos alguns modelos SysML existentes para podermos entender melhor suas
características e propriedades. A partir de então, fizemos um modelo pessoal utilizando
SysML, com auxílio de alguns exemplos publicados na literatura.
Após todo o trabalho descrito anteriormente, logramos obter informações e
conhecimento para relatar alguns dos benefícios da SysML em relação à UML, quando
tratamos de modelagem de sistemas embarcados.
Para finalizar nosso trabalho, criamos um blog contendo partes deste trabalho,
incluindo o modelo criado, além de outras informações sobre a linguagem. Todo o blog foi
escrito em português uma vez que entendemos que a quantidade de referência em nossa
língua mãe ainda é muito rara. O blog foi publicado no endereço
http://www.sysmlbrasil.blogspot.com.
18
4. FERRAMENTAS
Existem algumas ferramentas disponíveis para modelar SysML, a maioria ferramentas
que originalmente modelam UML, mas introduziram suporte para SysML. Várias ferramentas
de modelagem que suportam SysML foram pesquisadas, instaladas e testadas, entre elas
podemos destacar:
Enterprise Architect (Sparx System);
Artisan Studio (Artisan Software);
SysML Toolkit (EmbeddedPlus) + Rational Software Modeler/Architect
(IBM);
Rhapsody (IBM/Telelogic);
TAU G2 (IBM/Telelogic);
Papyrus for SysML (Papyrus Open Source Project) ;
MagicDraw (No Magic).
A seguir um pequeno detalhamento de três ferramentas testadas.
4.1 Enterprise Architect
Para reproduzir e criar novos modelos inicialmente utilizamos a ferramenta Enterprise
Architect versão 8.0, acrescida do add-in SysML Technology, de propriedade da Sparx
Systems e MDG Technologies.
O motivo para tal escolha foi a facilidade de instalação, além da existência de tutoriais
no próprio web site da empresa.
Abaixo alguns dos diagramas apresentados no Modelo RSW citado neste projeto.
Desta vez estão reproduzidos através do Enterprise Architect e traduzidos.
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bdd [SysML Block Definition] TD Robert RSW [diagrama de contexto]
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version EA 8.0 Unregistered Trial Version
«external,block»
Sistema Eletrico
Manutenção
Motorista
Sistema Eletrico
«block,external»
Interface limpa para-brisa
«block,external»
Para-brisa
«RequirementRelated,allocated»
RSW
Descrição do RSW
Um sistema de controle eletrônico para limpadores de pára-brisas dos veículos a motor para iniciar a de ação
limpeza em resposta à ocorrência de precipitação ao nível do pára-brisa. A unidade sensora compreende um
bloco contendo um conjunto de foto-sensores dispostos em uma configuração de ponte e uma matriz
correspondente de fontes de luz é montada na superfície interna do pára-brisa em uma posição atravessada
pelo caminho das lâminas do limpador de pára-brisa do veículo. Os elementos foto-sensor são normalmente
orientados a receber a luz refletida pelo vidro / interface ar na superfície do pára-brisa fora da foto-emissores,
mas quando a chuva está presente em pára-brisas, os raios de luz se espalham para criar uma condição
desequilibrada. O desequilíbrio da ponte gera um sinal que é desmodulado em um demodulador síncrono e,
em seguida, aplicado através de um controle automático de ganho (AGC) do circuito de um comparador de
janela. A saída do comparador, por sua vez, aplicado a um oscilador controlado por tensão tal que a
frequência do pulso é produzido, assim, determinado pelo nível de precipitação. A saída do oscilador em
seguida, é aplicada a um relé de motor do limpador de pulso da mesma em funcionamento. O uso do
desmodulador síncrono, AGC amplificador de erro e os resultados comparativos janela em um sistema que
opera de forma fiável sob severas condições ambientais.
Figura 5: Diagrama de Definição de Blocos – Diagrama de contexto
Fonte: BALMELLI, 2006 (adaptado)
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uc [Use Case] TD Robert RSW [Caso de Uso]
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RSW
Manutenção
Sistema Eletrico
Motorista
«allocated»
Iniciação
Limpando
automaticamente
«allocated»
Desativ a
manualmente
«allocated»
Sensoriamento
«allocated»
Acionar
«include»
«include»
«include»«include»
11
1
1
1
1
1
1
Figura 6: Diagrama de Caso de Uso
Fonte: BALMELLI, 2006 (adaptado)
Para utilizar a ferramenta Enterprise Architect é necessário fazer o download
diretamente da página da Sparx System. O usuário pode baixar uma versão de avaliação que
pode ser utilizada por 30 dias, assim como o add-in SysML, porém após este período para
continuar utilizando a ferramenta é necessário pagar U$135,00 pela versão mais simples e
individual além de U$105,00 pelo add-in.
4.2 Artisan Studio
O Artisan Studio é outra ferramenta que modela SysML que utilizamos bastante neste
trabalho. Ela possui alguns modelos que auxiliam bastante no entendimento da linguagem. É
uma ferramenta bastante robusta e utilizada inclusive por setores do Departamento de Defesa
Britânico, no entanto para aplicações individuais ele gera obrigatoriamente uma conta no
sistema operacional do usuário, fato que pode incomodar um pouco.
21
4.3 MagicDraw
Uma licença individual do software para modelagem MagicDraw custa U$149,00,
lembrando que para criar modelos SysML também é necessário a instalação de um plugin
para a linguagem, que eleva o preço do produto.
A ferramenta MagicDraw foi a última que utilizamos e foi através dela que
produzimos o modelo exposto no próximo capítulo deste trabalho.
Outro ponto a favor da ferramenta MagicDraw é que ela pode ser utilizada como ponto
de partida para pesquisas futuras envolvendo a integração de SysML com outra linguagem de
modelagem de sistemas, a linguagem Modelica. Esse assunto será abordado no item 7.1
22
5. MODELO
A seguir apresentamos um modelo completo em SysML. É um modelo simples, que
mostra as propriedades e atividades que envolvem um veículo esportivo híbrido, movido a
gasolina e eletricidade. Através deste modelo podemos observar o poder e a completude de
SysML.
Os diagramas abaixo apresentados foram criados com a ferramenta MagicDraw.
Figura 7: Diagrama de Pacotes
Fonte: Elaborado pelo autor
Neste primeiro diagrama do modelo são mostradas as partes do sistema agrupadas de
forma lógica, é uma maneira de subdividir o modelo em camadas. Cada um dos pacotes pode
ser expandido para dar origem a outras partes, como subsistemas e mais pacotes.
23
Figura 8: Diagrama de Definição de Blocos
Fonte: Elaborado pelo autor
O diagrama de definição de blocos tem a responsabilidade de mostrar as características
estruturais e comportamentais, assim como as relações entre os blocos. Na figura 8, podemos
observar que neste exemplo do modelo o veículo pode ter de 0 à 4 passageiros, além do
motorista, e que a velocidade será medida em Km por hora, etc.
24
Figura 9: Diagrama de Requisitos
Fonte: Elaborado pelo autor
O diagrama de requisitos é um dos diagramas novos da SysML em relação à UML.
Nele são especificados requisitos que o automóvel deve atender, como desempenho, conforto,
segurança. Cada um destes requisitos pode ser subdivido em outros como espaço, vibração e
ruído no caso do conforto, por exemplo.
25
Figura 10: Diagrama de Caso de Uso
Fonte: Elaborado pelo autor
O diagrama de caso de uso é um dos diagramas UML que foram mantidos sem
alterações. Na figura 10, vemos que no modelo em questão um ocupante do veículo pode
entrar ou sair do mesmo, pode controlar os acessórios do automóvel e caso o ocupante for um
motorista ele pode ainda dirigir o automóvel, o que não pode ocorrer se ele for um passageiro.
26
Figura 11: Diagrama de Sequência
Fonte: Elaborado pelo autor
O diagrama de sequência serve para representar as interações entre os objetos através
de mensagens. Mensagem é definida como o serviço solicitado por um objeto a outro, e a
respectiva resposta. Na figura 11 podemos ver que o motorista é responsável por ligar a
ignição, passando então uma mensagem ao veículo que será ligado.
27
Figura 12: Diagrama de Máquina de Estados
Fonte: Elaborado pelo autor
Este diagrama mostra o comportamento do sistema através de sequências de
estados que ocorrem em resposta a um evento ou uma operação. Na figura 12 podemos
observar que estando no estado Veículo Desligado, a operação Ligar Ignição leva ao estado
Veículo Ligado, assim como para o veículo ir para Frente, o motorista deve Selecionar
Marcha quando o veículo estiver no estado Neutro.
28
Figura 13: Diagrama de atividades
Fonte: Elaborado pelo autor
O diagrama de atividades visa mostrar o comportamento do sistema através de fluxos
de entrada, saída e controle. Aqui temos detalhada a atividade denominada Aceleração, onde
de acordo com a entrada fornecida pelo motorista e as condições do veículo, é gerada a
energia que irá alimentar o mesmo, lembrando que aqui consideramos um veículo hibrido.
29
Figura 14: Diagrama de Bloco Interno
Fonte: Elaborado pelo autor
O diagrama de bloco interno tem a função de descrever a estrutura interna de um
bloco. Mostramos na figura 14 a estrutura interna do Subsistema de Energia. Podemos
observar que os comandos originários do Controlador de Energia Elétrica, da Transmissão e
do Motor de Combustão Interna são interligados por um barramento chamado CAN_Bus e
então repassados para a Unidade de Controle de Potência.
30
Figura 15: Diagrama Paramétrico
Fonte: Elaborado pelo autor
Por fim temos o diagrama paramétrico, que representa as restrições entre os
elementos estruturais. Estas restrições são criadas a partir de sistemas de equações. Podemos,
através da figura 15, observar que a velocidade depende da aceleração, ou que a potência
influencia na velocidade, por exemplo.
31
6. BLOG
Parte das pesquisas realizadas neste trabalho foi publicada na internet através de um
blog. Nele é possível conhecer um pouco da história da SysML, ler sobre os diagramas,
ferramentas e links para seus respectivos downloads, além de visualizar todos os diagramas
do modelo aqui mostrado. Uma outra preocupação ao construir o blog foi a de colocar tudo
em língua portuguesa, uma vez que entendemos que ainda há muito pouco sobre SysML em
português.
O blog foi hospedado no endereço http://sysmlbrasil.blogspot.com
Figura 16: Blog SysML Brasil
Fonte: Elaborado pelo Autor
32
7. PESQUISAS RELACIONADAS E ESTUDOS FUTUROS
SysML é um assunto que tende a despontar no mercado e, pensando nisto algumas
pesquisas e estudos podem ser relacionados à ela. Podemos destacar os relacionados à
Modelica, que é uma linguagem de modelagem voltada para Engenharia de Sistemas,
possuindo características e propriedades de simulação dinâmica que, se combinadas com as de
SysML, podem permitir a criação de modelos ainda mais abrangentes e detalhados.
Existem hoje iniciativas para tentar integrar as duas linguagens, de forma que a partir
de um modelo em uma das linguagens seria possível criar o modelo equivalente ou
complementar na outra.
Atualmente as linhas de pesquisa trabalham com a possibilidade de manipular as
propriedades de alguns diagramas SysML utilizando XMI como interface entre as linguagens.
7.1 Modelica
Modelica é uma linguagem de modelagem, não proprietária, orientada a objeto com
uma definição textual para descrever sistemas físicos complexos, por exemplo, sistemas
mecânicos, elétricos, hidráulicos, térmicos e de controle.
Em 1996 um grupo de especialistas em simulação começou a desenvolver a
linguagem, que teve sua primeira versão lançada em setembro de 1997. Atualmente a
linguagem está na versão 3.2, que foi lançada oficialmente em março de 2010.
É uma linguagem open source mantida pela The Modelica Association.
7.1.1 Bibliotecas de Componentes
A Modelica Standard Library é uma biblioteca disponibilizada gratuitamente pela
organização The Modelica Association. A biblioteca contém os componentes mais
comumente usados na modelagem de sistema de vários domínios da engenharia, tais como:
mecânica, elétrica, hidráulica, termodinâmica, controle, etc. Atualmente ela dispõe de mais de
920 modelos de componentes genéricos e 620 funções de vários domínios.
33
8. CONCLUSÕES
SysML é uma linguagem bastante completa e com grande potencial. Embora ainda
pouco conhecida, ela tende a crescer bastante e se popularizar principalmente nas
organizações que trabalham com sistemas embutidos.
Para modelagem de sistemas, ela possui algumas vantagens consideráveis em relação à
UML. O principal talvez seja o fato de conseguir expor em um diagrama as propriedades,
requisitos e restrições de um sistema de forma clara e objetiva.
O fato de já existirem estudos buscando a sua integração com Modelica é outro
incentivo para aprender SysML, uma vez que Modelica já é amplamente utilizada na
indústria, principalmente automotiva.
34
9. BIBLIOGRAFIA
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systems development, USA, IBM, 2006
BOCK, C. Systems engineering in the product lifecycle. US National Institute of Standards
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35
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