Component reusability evaluation and requirement tracing for agent-based simulation-physical systems

要約

製品開発の初期段階では、品質とコストに影響を与えるため、設計コンセプトを評価することが非常に重要です。
ただし、このプロセスは、曖昧で不確実な設計情報によって妨げられることがよくあります。
ドメイン仕様言語 (DSL) を使用して、シミュレーションと物理部品を組み込んだシステムの設計分析と評価を改善します。
目標: 私たちの方法は、システムのシミュレートされた実施形態と物理的な実施形態の間の整合性を評価します。
評価はさまざまな範囲で行われます。
デジタル ツイン (DT) とその物理的な対応物である物理ツイン (PT) のペアごと、システム全体、または多くのシステム セットアップの 1 つごとに。
方法: システム モデリング言語 (SysML) に基づいた DSL を提案します。
シミュレーション物理システム モデリング言語 (SPSysML) は、少なくとも物理部分またはシミュレートされた部分で構成される CPS の分類を定義します。
SPSysML に基づいて、定量的要素と要件ベースのシステム構造化手法を定義します。これにより、要件分析が強化され、DT がシミュレートされた世界で外生的なアクションを認識できるようになります。
結果: SPSysML は、INCARE プロジェクトのロボット システムの開発に使用されます。
システムの設計プロセスのその後の反復において、システムのシミュレーションと物理的な完全性が改善され、より多くのシステムコンポーネントがそのシミュレーションされた実施形態と物理的な実施形態との間で共有される。
設計されたシステムは、物理ロボットと 2 台のシミュレーターに展開されました。
システム セットアップは、ロボット オペレーティング システム (ROS) および ROS2 に基づいています。
したがって、SPSysML は制御システム フレームワークやロボット シミュレーターに特化したものではないと主張します。
SPSysML はサードパーティの開発者によって使用され、その開発者および他の専門家によってアンケートで評価されました。
概要: SPSysML を使用すると、DT を備えたシステムの設計と、シミュレーションと物理パーツ間の整合性を向上させるための評価が可能になります。
要件ベースのシステム構造化により、システム要件の割り当ての追跡可能性が向上します。

要約(オリジナル)

In the early stages of product development, evaluating design concepts is crucial due to its impact on quality and cost. However, this process is often hindered by vague and uncertain design information. We use the Domain Specification Language (DSL) to improve design analysis and evaluation of systems incorporating simulation and physical parts. ‘ Goal: Our method evaluates the integrity between the simulated and physical embodiment of the system. The assessment is done in various scopes, e.g. per pair of Digital Twins (DT) and its physical counterpart- Physical Twin (PT), system-wide, or one of many system setups. Method: We propose a DSL based on Systems Modeling Language (SysML). The Simulation-Physical Systems Modeling Language (SPSysML) defines the taxonomy of CPS consisting of at least a physical or simulated part. Based on SPSysML, we define quantitative factors and a requirement-based system structuring method, which enhances requirement analysis and allows DT to perceive exogenous actions in the simulated world. Result: SPSysML is used to develop a robotic system for the INCARE project. In subsequent iterations of the system’s design process, the simulation-physical integrity of the system is improved, and more system components is shared between its simulated and physical embodiments. The designed system was deployed on the physical robot and two simulators. System setups are based on Robot Operating System (ROS) and ROS2. Therefore, we argue that SPSysML is neither specific for a control system framework nor a robot simulator. SPSysML was used by a third-party developer and was assessed by him and other practitioners in a survey. Summary: SPSysML allows the design of systems featuring DTs and evaluation for improved integrity between simulation and physical parts. The requirement-based system structuring enhances the traceability of system requirements allocation.

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