Engenharia de sistemas baseada en funções (ESBF)

A Engenharia de Sistemas Baseada em Funções - ESBF (em inglês, Function-based Systems Engineering - FuSE) é um conjunto de técnicas de modelagem funcional formal dos sistemas complexos desenvolvida por Hutcheson et al. [1], focada em ampliar as três primeiras fases do projeto de um sistema: o planejamento do produto, o projeto conceitual e o projeto preliminar.

A fase de planejamento de produto se inicia com a modelagem caixa preta para representar a funcionalidade geral do sistema, bem como suas entradas e saídas materiais, energéticas, sinais, entre outros. Para cada um dos elementos de entrada e saída, requisitos básicos são levantados. Em seguida a funcionalidade geral do sistema é desmembrada em funcionalidades básicas, em geral como uma máquina de estados finitos (Finite-State Machine - FSM) ou como um modelo funcional conceitual (Conceptual Functional Model - CFM). O objetivo é criar uma sequência de tarefas unitárias que podem ser realizadas facilmente, porém sem a definição de formas específicas para a sua realização. Continuando o planejamento, procura-se identificar e definir os limites do sistema e seus subsistemas, alocando cada uma das funcionalidades unitárias aos subsistemas responsáveis pela sua realização. A última etapa dessa fase consiste no rastreamento de requisitos desde o nível de produto até o nível de sistemas e subsistemas. Cada uma das funções do sistema é modelada matematicamente: os sistemas de equações relacionam variáveis de entrada, saída e estado do sistema, permitindo a determinação dos fluxos internos, bem como as trocas realizadas entre os componentes e subsistemas.

Já a fase de projeto conceitual se inicia com a definição de potenciais soluções para os subsistemas definidos na modelagem CFM/FSM. Um exemplo seria definir que, em um veículo, a conversão de energia química em rotacional será realizada por meio de motores movidos a pistões e virabrequim. Uma vez atribuídas soluções gerais para as funcionalidades, é preciso construir os modelos comportamentais do sistema. A partir dos elementos do sistema, uma técnica e/ou tipo de modelagem para cada par função-solução é definido. Os modelos serão utilizados para avaliar a performance do conceito em relação aos requisitos do produto e aos requisitos em nível de sistema/subsistema. Para finalizar, as funcionalidades e requisitos devem ser atualizados e a fase conceitual é reiterada até que uma solução factível e aceitável seja produzida.

E por fim, na fase de projeto preliminar, é preciso identificar as funcionalidades auxiliares do sistema, que podem incluir mitigar potenciais de falha ou especificar funcionalidades estruturais em um sistema cuja principal funcionalidade não seja estrutural, entre outras. O objetivo delas é permitir e garantir as condições de funcionamento do restante do sistema. Em seguida são modelados os subsistemas e suas funcionalidades; posteriormente identifica-se as soluções e funcionalidades auxiliares dos subsistemas, de forma semelhante à realizada para o sistema completo. Concluída a fase de modelagem, deve-se atualizar os modelos comportamentais e de requisitos, mantendo estes o mais detalhado possível.

REFERÊNCIAS

[1] Hutcheson, Ryan & Mcadams, Daniel & Stone, Robert & Tumer, Irem. (2007). Function-based systems engineering (FuSE).