PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
PROGRAMMA DI AUTOMAZIONE 2
1. APPROCCI ALLA PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO
COMPLESSO
2. MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA ELEMENTI DI CINEMATICA
3. MOTORE ELETTRICI PER LA MIVIMENTAZIONE CONTROLLATA
4. MOTORI A CORRENTE CONTINUA
5. MOTORI A CORRENTE ALTERNATA
6. AZIONAMENTI CON MOTORE ASINCRONO
7. AZIONAMENTI CON MOTORE BRUSHLESS
8. MOTORI A PASSO
9. AZIONAMENTI MULTIASSE
10.MODALITÀ DI CONTROLLO INNOVATIVE
11.MECCATRONICA
12.APPROCCIO OBJECT ORIENTED
13.LINGUAGGI OBJECT ORIENTED
14.IL LINGUAGGIO UML
15.UML E NORME IEC
PROGRAMMA DEL CORSO
1
Dipartimento di
Informatica e Sistemistica
Procedure di Progettazione e di
Documentazione per il Controllo di
Sistemi Complessi
Alessandro DE CARLI
Anno Accademico 2006-07
In collaborazione con
Eleonora LUCIANI, Andrea FIASCHETTI, Stefano ANDREOZZI
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Apri la mente a quel ch' io ti paleso
e fermalvi entro; ché non fa scienza,
sanza lo ritenere, avere inteso.
Due cose si convegnono a l' essenza
di questo sacrificio: l' una è quella
di che si fa; l' altr' è la convenenza.
Paradiso, CANTO 5, 41-45
REMINISCENZE LETTERARIE
3
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
ORGANIZZAZIONE DEL LAVORO
Tradizionale
Innovativa
FONDAMENTA
VALORE DI
BENI MATERIALI
QUALITÀ DEI SERVIZI
TECNOLOGIE CONVENZIONALI
BASATE SULLA MECCANICA,
L’ELETTROTECNICA, ………
GRUPPI FINANZIARI
ISTITUZIONALIZZATI
RENDIMENTO DI
CAPITALI A PRESTITO
VALORE DI BENI
MATERIALI ED IMMATERIALI
CAPITALE
INVESTIMENTI
NUOVE PROSPETTIVE OCCUPAZIONALI
TECNOLOGIE INNOVATIVE
CONCENTRATE
SULL’INFORMATICA
DIPENDENTI
COMPETENZE E
PROFESSIONALITÀ
DEI DIPENDENTI
4
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
REDDITIVITÀ
BASSA PERCHÉ
COLLEGATA AL VALORE
DEI BENI MATERIALI
ELEVATA PERCHÉ
COLLEGATA AL
VALORE AGGIUNTO
CONOSCENZE
IN CONTINUA
EVOLUZIONE
CONSOLIDATE
BASATE SUL CONTINUO
AGGIORNAMENTO
BASATE SUL RICORDO
BASATE
SULL’UTILIZZAZIONE
ISTITUZIONALIZZATE
REALIZZAZIONI
SOSTANZIALMENTE CONSERVATIVE
MIGLIORAMENTI MARGINALI
NUOVE PROSPETTIVE OCCUPAZIONALI
APERTE
ALL’INNOVAZIONE
ORIENTATE AL CAMBIAMENTO
5
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Organizzazione
Organizzazione
Tradizionale
per GRUPPI
Innovativa
per COMPETENZE
CRISTALLIZZATA
IN VIA DI EVOLUZIONE
SUDDIVISIONE DEL LAVORO
ASSEGNAZIONE
IN GRUPPI COORDINATI
INDIVIDUALE DEL LAVORO
CONOSCENZE DI BASE COMUNI E
COMPETENZE
COMPETENZE INDIVIDUALI
SPECIFICHE
DIVERSIFICATE
DIVERSIFICATE
FIDUCIA RECIPROCA ASSOLUTA
VERIFICATA
MA NON VERIFICATA
CONTINUAMENTE
SUL CAMPO
MEMORIA DISTRIBUITA IN
MEMORIA
CONTINUOCOLLETTIVA
AGGIORNAMENTO
TACITA E RADICATA
DOMINIO DI CONOSCENZE IN
CONTINUA
DOMINIO DIEVOLUZIONE
CONOSCENZE RIGIDO
NUOVE PROSPETTIVE OCCUPAZIONALI
6
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
LE FASI DELL’APPRENDIMENTO
CONOSCENZA
COMPRENSIONE
CAPACITÀ DI APPLICARE
CAPACITÀ DI ANALISI
CAPACITÀ DI SINTESI
CAPACITÀ DI VALUTARE
APPRENDIMENTO
7
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
GESTIONE DEL PROGETTO
COORDINAMENTO DEI RISULTATI
SUDDIVISIONE DELLE
COMPETENZA DA PARTE DEI
MEMBRI DEL GRUPPO
APPRENDIMENTO DELLA BASE
DI CONOSCENZE
DA PARTE DEL GRUPPO
RICERCA E SELEZIONE
DELLE PERSONE CHE FORMANO
IL GRUPPO DI PROGETTAZIONE
RICERCA E SELEZIONE
DELLE INFORMAZIONI
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
8
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
IMPATTO DELLA NUOVA ORGANIZZAZIONE
DELL’ECONOMIA E DELLE COMPETENZE
IN ITALIA NON SONO DIFFUSE E ISTITUZIONALIZZATE:
IL MERCATO
L’ AMPIEZZA
LE BASI
FINANZIARIO
INDUSTRIALE
TECNOLOGICHE
INGLESE.
TEDESCA.
FRANCESI.
LA CULTURA
INFORMATICA
SCANDINAVA.
LA FLESSIBILITÀ
DI LAVORO
OLANDESE.
LA CAPACITÀ DI
REALIZZAZIONE
INNOVATIVA GIAPPONESE.
L’IMPRENDITORIALITÀ
STATUNITENSE.
LA CAPACITÀ DI RIPRODURRE,
REALIZZARE E COMMERCIALIZZARE
PRODOTTI INNOVATIVI DEI CINESI.
IL SISTEMA UNIVERSITARIO E QUELLO PRODUTTIVO SONO ANCORA TRA I PIÙ
ARRETRATI E QUELLO AMMINISTRATIVO E LEGISLATIVO TRA I PIÙ RIGIDI.
MOLTO È LASCIATO ALLA RESPONSABILITÀ DI ALCUNI DOCENTI, DI
ALCUNI IMPRENDITORI NONCHÉ ALLA INIZIATIVA DEI DISCENTI!!!
IMPATTO DELLA NUOVA ORGANIZZAZIONE
9
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Richieste dei “cacciatori di teste”
Corretto impiego della lingua italiana e
padronanza dell’inglese parlato e scritto
Buona presenza
Dinamismo
Spirito di iniziativa e di sacrificio
Interessi collaterali ed
esperienze all’estero
Predisposizione ai
contatti umani
Determinazione e serietà
Conoscenza degli strumenti informatici
più in uso (pacchetto office, internet, ecc.)
Solida formazione nelle materie di base dell’ingegneria
Padronanza di un settore specifico
FORMAZIONE CULTURALE DELL’ESPERTO
10
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
PROGETTAZIONE
DEFINIZIONE:
Impegno temporaneo intrapreso allo scopo di creare un
prodotto, un servizio o un risultato.
“TEMPORANEO” SIGNIFICA CHE HA UN INIZIO E UNA FINE.
LA FINE SI RAGGIUNGE QUANDO VENGONO
OTTENUTI GLI OBIETTIVI PREPOSTI,
OPPURE QUANDO È EVIDENTE CHE SARÀ IMPOSSIBILE RAGGIUNGERLI
OVVERO QUANDO IL PROGETTO NON È PIÙ NECESSARIO O VIENE CHIUSO.
- NON SIGNIFICA DI BREVE DURATA
- NON E’ UN’ATTIVITA’ RIPETITIVA E CICLICA
IL RISULTATO DI UN PROGETTO DEVE ESSERE UN
PRODOTTO MISURABILE E VERIFICABILE.
FORMAZIONE CULTURALE DELL’ESPERTO
11
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
APPROCCIO CONVENZIONALE
alle nuove realizzazioni
COMMITTENTE
FINALITÀ DESIDERATE
PROGETTAZIONE
REALIZZAZIONE DEL PROGETTO
MESSA IN ESERCIZIO
VERIFICA DELLE FINALITÀ
DESIDERARE E ACCETTAZIONE
DELLE PRESTAZIONI
APPROCCIO CONVENZIONALE
COSTO
ELEVATO
MODIFICHE
12
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
APPROCCIO INNOVATIVO
alle nuove realizzazioni
COMMITTENTE
FUNZIONALITÀ
PRESTAZIONI
PROGETTAZIONE
REALIZZAZIONE DEL PROGETTO
IN REALTÀ VIRTUALE
VERIFICA DELLA FUNZIONALITÀ
E DELLE PRESTAZIONI
COSTO
BASSO
MODIFICHE
ESSENZIALI
REALIZZAZIONE DEL PROGETTO MODIFICATO
COSTO
LIMITATO
MESSA IN ESERCIZIO
VALIDAZIONE DELLA FUNZIONALITÀ
E DELLE PRESTAZIONI
APPROCCIO INNOVATIVO
MODIFICHE
MARGINALI
13
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Approccio ad una NUOVA REALIZZAZIONE
RICHIESTE DEL COMMITTENTE
DAMMI
Quello che ti chiedo!!
Subito!!
Al costo minimo!!
VOGLIO una soluzione
non sperimentale
innovativa
esclusiva
facile da usare
di elevata qualità
Voglio guadagnare
tantissimo e
subito!!!
RICHIESTE DELL’UTENTE FINALE
Voglio essere
soddisfatto!!
14
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
ATTUALMENTE IN MOLTE APPLICAZIONI L’INGEGNERE
È CHIAMATO A CONDIVIDERE CON SPECIALISTI DI ALTRI
SETTORI I PROBLEMI DI:
connessione di sistemi realizzati con
tecnologie eterogenee per portare a
compimento l’obbiettivo prefissato
comportamento del sistema complessivo differente da quello
previsto e desiderato anche se ogni singolo sottosistema è stato
realizzato correttamente.
incremento in quantità e gravità dei problemi di progettazione e di
realizzazione all’aumentare della complessità del sistema.
Nella maggioranza dei casi tali problemi sono aggravati da:
- difficoltà nel definire e specificare le funzionalità richieste;
- tendenza ad affidarsi a metodologie empiriche e regole non scritte;
- progettazione di insieme orientata a mitigare l’effetto di potenziali pericoli
determinati da errori concettuali e procedurali nella progettazione dei singoli
componenti.
15
PROBLEMI SALIENTI DELLA PROGETTAZIONE
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
aumento della complessità nella progettazione.
metodologia che favorisca il riutilizzo e l’individuazione
degli errori nelle prime fasi del progetto
L’attività di progettazione deve
essere definita rigorosamente:
- chiaramente comprensibile
- sottoposta a verifica di validità
durante lo svolgimento
condivisione dei componenti e verifiche di
progetto prima della realizzazione di prototipi.
ATTUALE SCENARIO
16
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
BASSO LIVELLO ASTRAZIONE
ALTO LIVELLO ASTRAZIONE
RIUTILIZZAZIONE PIÙ EFFICACE PER
LA RIDUZIONE DEI COSTI E DEL
TEMPO DI SVILUPPO DI UNA
REALIZZAZIONE
POCHISSIME DIFFERENZE FRA I VARI
ASPETTI DELLA PROGETTAZIONE
MINIME VARIAZIONI NELLE SPECIFICHE POSSONO PORTARE AD IMPLEMENTAZIONI MOLTO DIFFERENZIATE
PUÒ ESSERE CONDIVISA SOLO UNA
MINIMA PARTE DEL LAVORO NECESSARIO AD OTTENERE L’IMPLEMENTAZIONE FINALE
L’OBIETTIVO FINALE PUÒ ESSERE QUELLO DI CREARE UNA
LIBRERIA DI FUNZIONI (CIASCUNA DELLE QUALI ASSOCIATA ALLA
PROPRIA IMPLEMENTAZIONE HARDWARE E SOFTWARE) CHE
POSSA ESSERE UTILIZZATA PER TUTTI I NUOVI PROGETTI.
ASTRAZIONE: PRO E CONTRO
17
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
FORMAZIONE CULTURALE IN AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
DI UN PROGETTISTA
MODALITÀ
DI CONTROLLO
RETI DI
COMUNICAZIONE
STRUMENTAZIONE
DEL SISTEMA CONTROLLATO
ARCHITETTURA
AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
CONOSCENZA APPROFONDITA DEL FUNZIONAMENTO
E DEL COMPORTAMENTO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE
FISICA - CHIMICA - MECCANICA
ELETTROTECNICA - ELETTRONICA - INFORMATICA
SCIENZE DI BASE DELL’INGEGNERIA
FORMAZONE CULTURALE
18
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Competenze
STRUMENTAZIONE
TECNOLOGIE:
Meccanica
Chimica
MODALITÀ DI CONTROLLO
Controllo
manuale
Controllo
automatico
Applicato a:
Vincoli
Elettrotecnica
Controllori locali
Coordinamento
Supervisione
Elettronica
Informatica
Gestione
Esercizio
COMPETENZE PER LA REALIZZ. DI UN SISTEMA DI CONTROLLO
19
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Utente
finale
Esperti
(per la realizzazione del
sistema controllato)
Analisi dei
Requisiti Funzionali
Standardizzazione
Documentazione
Progettazione delle
Specifiche Funzionali
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA DI PRODUZIONE
20
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
REQUISITI
(IEEE STANDARD GLOSSARY OF SOFTWARE ENGINEERING TEMINOLOGY)
• CONDIZIONI O CAPACITÀ DI CUI L’UTENTE HA BISOGNO per risolvere
un problema o raggiungere un obiettivo
• CONDIZIONI O CAPACITÀ CHE DEVONO ESSERE RAGGIUNTE O
POSSEDUTE DA UN SISTEMA o da un suo componente per soddisfare un
contratto, uno standard, una specifica o quanto prescritto da ogni altro tipo
di documento imposto formalmente
• DOCUMENTAZIONE di tali condizioni o capacità
COSA SONO I REQUISITI
21
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
DEFINIZIONE DELLE PRESTAZIONI
RICHIESTE DALL’UTENTE FINALE
TRACCIABILITÀ E STORIA DEI
CAMBIAMENTI
DEFINIZIONE DELLE RISORSE NECESSARIE
PER LA REALIZZAZIONE DEL PROGETTO
CONOSCENZE DI BASE PER LA
PROGETTAZIONE E PER LA
OTTIMIZZAZIONE DEL PROGETTO
SUDDIVISIONE DEL LAVORO DI
PROGETTAZIONE IN GRUPPI
DOCUMENTAZIONE DEGLI
ASPETTI SALIENTI DEL SISTEMA
IN TERMINI NON STRETTAMENTE
TECNICI IN MODO CHE POSSA
ESSERE UTILIZZATO DALLE
PERSONE COINVOLTE
ELENCO DELLE
ATTIVITÀ CHE IL
SISTEMA DEVE
SVOLGERE
APPROCCIO LOGICO ED
ECONOMICO AI CAMBIAMENTI
ORGANIZZAZIONE DELLE
PROVE E DELLE METRICHE DI
VALUTAZIONE PER IL
RICONOSCIMENTO DEL
LAVORO SVOLTO ANCHE
DURANTE LO SVILUPPO DEL
PROGETTO
ORGANIZZAZIONE CONTRATTUALE EVIDENTE E CHIARA
RUOLO DEI REQUISITI DEL SISTEMA DA PROGETTARE
22
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
I REQUISITI UTENTE DEFINISCONO
LE PRESTAZIONI CHE L’UTENTE
FINALE DESIDERA DAL SISTEMA.
I REQUISITI DI SISTEMA
DESCRIVONO LE FUNZIONALITÀ
NECESSARIE PER OTTENERE LE
PRESTAZIONI DESIDERATE.
REQUISITI UTENTE
REQUISITI SISTEMA
Definiscono ciò che l’utente finale
desidera ottenere
Definiscono le attività del
sistema
Documentati dall’utente finale
Descrizione del sistema
Organizzati per obiettivi
Definiti nel linguaggio
utilizzato dall’utente finale
Definiti dal progettista
Descrizione “ ad oggetti”
Organizzati in forma gerarchica
Definiti nel linguaggio usato dai
progettisti
REQUISITI UTENTE E REQUISITI SISTEMA
23
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
LA SPECIFICA DEI REQUISITI DI SISTEMA È L’ULTIMA FASE DI UNA
SERIE DI ATTIVITÀ, AL TERMINE DI CIASCUNA DELLE QUALI VIENE
PRODOTTO UN DOCUMENTO DIFFERENTE.
Attività
STUDIO
FATTIBILITÀ
ANALISI
REQUISITI
SVILUPPO
PROTOTIPO
STUDIO
PROGETTO
SPECIFICA
REQUISITI
RESOCONTO
FATTIBILITÀ
REQUISITI
UTENTE
RESOCONTO
VALUTAZIONE
PROGETTO
ARCHITETTURA
REQUISITI
SISTEMA
Documentazione
DEFINIZIONE DEI REQUISITI
24
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
REQUISITI
FUNZIONALI
LEGAME FRA LE
VARIABILI:
•DI INTERVENTO
•INTERNE
•CONTROLLATE
REQUISITI
NON FUNZIONALI
PRESTAZIONI
AFFIDABILITÀ
ROBUSTEZZA
ADATTATIVITÀ
TOLLERANZA AI GUASTI
SICUREZZA
COSTO
TESTABILITÀ
MANUTENIBILITÀ
RIUSABILITÀ
DOCUMENTAZIONE
REQUISITI: POSSIBILE CLASSIFICAZIONE
COMPORTAMENTO
DURANTE IL
FUNZIONAMENTO
DURANTE LA
PROGETTAZIONE
25
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
AFFIDABILITÀ (RELIABILITY): capacità di un’unità produttiva di compiere la
funzione richiesta, in condizioni stabilite e per un determinato intervallo di
tempo.
DISPONIBILITÀ (AVAILABILITY): capacità di un prodotto di essere in grado si
eseguire la funzione richiesta nelle condizioni imposte ad un determinato
istante oppure durante un determinato intervallo di tempo, supponendo che
siano fornite le risorse esterne necessarie.
MANUTENIBILITÀ (MAINTAINABILITY): probabilità che per una data unità
produttiva, utilizzata in condizioni di impiego stabilite, possa essere svolta,
durante un intervallo di tempo stabilito, una data azione di manutenzione attiva,
attuata secondo condizioni stabilite, e con l’impiego delle procedure e dei
mezzi prescritti.
SICUREZZA (SAFETY): assenza di livelli intollerabili di rischio di danno.
A queste proprietà si debbono in generale aggiungere altri fattori:
Economici: costi di progetto, produzione, manutenzione;
Sociali: impatto del sistema sul livello di vita del cittadino e sul mondo del
lavoro;
Ambientali: impatto ecologico dei prodotti: deve far parte dell’analisi dei rischi
del prodotto;
Politici
26
FATTORI
NELLA STESURA DEI REQUISITI
PROBLEMICONSIDERATI
EMERGENTI
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
PROPRIETÀ DEI REQUISITI
•Globali (contemplanti l’intero sistema)
•Corretti (possibilità, rispondenza a norme)
•Completi (frasi e termini di senso compiuto)
•Chiari (non ambiguità)
•Consistenti (nessun conflitto tra requisiti)
•Modificabili (possibilità di aggiornamento)
Verificabili (criteri oggettivi e metriche precise)
•Tracciabili (identificazione univoca)
•Fattibili (limiti temporali e di budget)
•Minimali (non ridondanza e necessità)
PROPRIETÀ
DEI REQUISITI
PROBLEMI EMERGENTI
27
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Requisiti per la realizzazione di un
sistema controllato
E’ fondamentale la conoscenza approfondita delle
modalità di funzionamento del sistema da
controllare.
E’ richiesta la conoscenza delle
modalità di controllo applicate ai vari
livelli del sistema controllato.
REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE
28
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Applicazioni senza teoria
Teoria senza applicazioni
Secondo il
Secondo il principio:
“purché funzioni e assicuri i
margini di convenienza
economica, tutto va bene”
principio:
“Una volta formulato il
problema, definito il modello
e soddisfatte le ipotesi, si
dimostra che …”
Applicazione della teoria a problemi significativi e teoria
mirata alle applicazioni
Secondo il principio:
“Migliorare la qualità delle prestazioni mediante l’applicazione e
l’estensione della teoria a problemi concreti”
APPROCCI ALLA APPLICAZIONE DELLE METODOLOGIE
29
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
È molto diffusa l’opinione che basandosi solo
sull’empirismo e sull’esperienza
si possa rendere funzionante un sistema controllato
una volta installata la strumentazione
Ciò continua a far credere che una preparazione
metodologica adeguata non risulti di concreta utilità,
anche perché gli impianti sono stati realizzati in modo
che possano funzionare anche senza un sistema di
automazione adeguato.
Ciò porta a non tenere conto dei benefici che potrebbero essere
ottenuti applicando modalità di controllo adeguate,
ossia prendendo in considerazione congiuntamente la
realizzazione e il controllo.
APPROCCIO ALLE METODOLOGIE
30
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Influenza delle INTERAZIONI
SISTEMA DA
CONTROLLARE
MODALITÀ DI
CONTROLLO
Dimensionato senza
tenere conto della
modalità di
controllo.
Empiriche
Sistematiche
Convenzionali
Dimensionato in
funzione della
modalità di
controllo.
Emergenti
Innovative
INFLUENZA DELLE INTERAZIONI
PRESTAZIONI
Si accettano quelle
che si riescono ad
ottenere.
Vengono imposte
tramite le modalità
di controllo in modo:
Rigido
Flessibile
31
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
REALIZZAZIONE
Analisi del sistema da controllare
Progettazione del sistema da controllare
Realizzazione di impianti e apparati
Accettazione in fabbrica dei componenti
Accettazione nel sistema di produzione
Progettazione del sistema di controllo
Realizzazione del sistema di controllo
Collaudo delle prestazioni del sistema controllato
Gestione delle modifiche
ORGANIZZAZIONE DELLA REALIZZAZIONE
32
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
OBIETTIVI
PROVE DI
ACCETTAZIONE
VINCOLI SULLA STRUTTURA
SULLE APPARECCHIATURE
SPECIFICHE
ARCHITETTURA
FUNZIONALE
PROGETTAZIONE
ARCHITETTURA
DI IMPIANTO
PROVE DI
FUNZIONALITÀ
PROVE PARZIALI
SUI COMPONENTI
REALIZZAZIONE
EARLY
STATE
MANAGEMENT
PROBLEMI
EMERGENTI
33
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Suddivisione delle attività
• Attività principali
• Trasferimento delle informazioni
• Revisioni
• Principali obiettivi
Definizione delle Esigenze:
• Finalità e prestazioni richieste dal committente
• Architettura del sistema controllato
• Progettazione delle singole parti
• Assemblaggio e prove di validazione
• Modalità di utilizzazione
• Messa in esercizio
• Documentazione
ORGANIZZAZIONE DELLA PROGETTAZIONE
34
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Definizione delle finalità richieste dal committente
Definizione delle prestazioni desiderate
Progettazione dell’architettura di sistema
Progettazione delle singole parti
Realizzazione delle singole parti
Assemblaggio
Prove di validazione
Messa in esercizio
Modalità di utilizzazione
PIANIFICAZIONE DELLA GESTIONE DEL SOFTWARE
35
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
DEFINIZIONE
ESIGENZE
UTENTE
DEFINIZIONE
ESIGENZE
SOFTWARE
PROGETTAZIONE
DELLA
ARCHITETTURA
PROGETTAZIONE
DETTAGLIATA
PRODUZIONE
DEL CODICE
TRASFERIMENTO
FUNZIONAMENTO
MANTENIMENTO
PIANIFICAZIONE DELLA GESTIONE DEL SOFTWARE
36
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
VERIFICA E VALIDAZIONE
DEFINIZIONE
ESIGENZE
UTENTE
PROVE PER
L’ACCETTAZIONE
DEFINIZIONE
ESIGENZE
SOFTWARE
VERIFICA E VALIDAZIONE
PROVE SUL
SISTEMA COMPLETO
PROGETTAZIONE
DELLA
ARCHITETTURA
VERIFICA
VALIDAZIONE
PROGETTAZIONE
DETTAGLIATA
PROVE SULLA
INTEGRAZIONE
DEI MODULI
PROVE SU
OGNI MODULO
PRODUZIONE
DEL CODICE
PIANIFICAZIONE DELLA GESTIONE DEL SOFTWARE
37
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Il Modello di un sistema è un oggetto, diverso dal
sistema, sul quale può essere operata una verifica
(esperimento) al fine di rispondere a domande su quel
sistema.
Tipi di modello:
MODELLO MENTALE
MODELLO VERBALE
Espresso a parole
- Es: “onestà”
MODELLO FISICO
Oggetto fisico che
imita il sistema
MODELLO FORMALE
Rappresentazione formale di idee o conoscenze
relative ad un sistema, finalizzata alla comprensione,
interpretazione, previsione e controllo del sistema
(prototipo virtuale).
CONCETTO DI MODELLO
38
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Un modello costituisce una rappresentazione
astratta di un sistema (fisico o concettuale).
E’ utilizzato dal progettista come uno
strumento per effettuare un prima verifica
della validità delle proprie attività.
Un modello può essere di tipo
Funzionale
Comportamentale
Strutturale
Affinché un modello possa essere valido è opportuno che risulti:
Eseguibile con un programma di calcolo
Facilmente giustificabile
Facilmente comprensibile
Affidabile
PROCEDURA DI MODELLAZIONE
39
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
MODELLO
CONCETTUALE
Modello funzionale
DESCRIZIONE PUNTUALE DELLE
Cosa fa
ATTIVITÀ E DELLE PRESTAZIONI
il sistema in esame
Modello
comportamentale
DESCRIZIONE DEL COMPORTAMENTO,
Come
DEL CONTROLLO E DELLA
puòTEMPORIZZAZIONE
essere riutilizzato
Modello
strutturale
MODELLO
FISICO
DESCRIZIONECome
IN OGGETTI, MODULI
E LINEE
DI COMUNICAZIONE
è stato
realizzato
MODELLO DI UN SISTEMA
40
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
MODELLO
DEL SISTEMA COMPLESSO
MODELLO
DELLA FUNZIONALITÀ
DIAGRAMMA
DEI CASI
D’USO
MODELLO
DEL COMPORTAMENTO
DIAGRAMMA
DEI
COMPONENTI
DIAGRAMMA
DELLE
COLLABORAZIONI
DIAGRAMMA
DELLE
ATTIVITÀ
DIAGRAMMA
DELLE
CLASSI
MODELLO
DELLA STRUTTURA
DIAGRAMMA
DEGLI
OGGETTI
DIAGRAMMA
DELLE
DISTRIBUZIONI
DIAGRAMMA
DIAGRAMMA
DELLE
DEGLI STATI
SEQUENZE
MODELLO DI UN SISTEMA
41
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
La simulazione è un esperimento
operato su un modello.
Motivazioni
- Esperimenti sul sistema reale costosi o pericolosi;
- Sistema reale (ancora) non disponibile;
- Grandezze fisiche non compatibili con quelle dello
sperimentatore;
(ad. es. durata dell’esperimento)
- Variabili inaccessibili
- Facile manipolazione dei modelli
- Soppressione dei disturbi
SIGNIFICATO DI SIMULAZIONE
42
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Oltre a fornire il modello di architettura completa per il sistema in
esame, la metodologia rappresenta anche un importante
paradigma progettuale, che consente di:
Ridurre i costi di progettazione, attraverso
modelli indipendenti dal sistema operativo e
dall’hardware
Ridurre i costi dell’hardware e delle
tecnologie utilizzati nei sistemi di controllo
Omogeneizzare le conoscenze dei vari tecnici coinvolti nella
progettazione e ridurre i costi di addestramento del personale
Uniformare le rappresentazioni di tutti i componenti del sistema di
controllo
Definire le interfacce standard per la comunicazione tra
i componenti del sistema
RUOLO DELLA SIMULAZIONE
43
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Modelli e Simulazione:
PERICOLI
Innamorarsi del modello:
dimenticare che il modello
non appartiene al mondo reale.
METODI
DILINEARE
IDENTIFICAZIONE
DEI
CONROLLO
NON
DISACCOPPIANTE
PARAMETRI
DI UN MODELLO
RICORSIVO
DI UN MOTORE
ASINCRONO
“effetto Pigmalione”
Forzare la realtà ad avere lo stesso
comportamento del modello.
SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO
PER POTER APPLICARE UN REGOLATORE PI
“effetto letto di Procuste”
Dimenticare il livello di accuratezza del modello:
semplificare troppo le premesse.
MODELLI E SIMULAZIONE: PERICOLI
44
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Esperti di dominio
Formulazione
Modello
Verifica
Consistenza
Verifica
Formale

Consistenza Implementazione
Altro modello
Consistenza
RUOLO DEL MODELLO NELLA PROGETTAZIONE
45
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Strumento di supporto per
la verifica di un modello
Linguaggio di
modellazione
dei requisiti
Modello
dei
requisiti
Vincoli formali
VERIFICA DI UN MODELLO
46
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Il linguaggio UML
Strumento indiscusso per rappresentare
In forma grafica
• Programmi software;
• Realizzazioni hardware;
• Sistemi organizzativi
• Gli aspetti di maggiore interesse mediante modelli standard.
Struttura del linguaggio UML
Differenti modelli grafici per rappresentare gli
aspetti significativi collegati alla struttura e alle
condizioni operative dei vari modelli
Limitato numero simboli grafici per sviluppare i
vari modelli
UML
Possibilità espandere la capacità di
rappresentazione dei singoli modelli
Vari software di supporto ad UML disponibili in rete
IL LINGUAGGIO UML
47
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Il linguaggio UML
•
•
•
•
•
Non proprietario
Impiega pochi simboli standardizzati
Per forward & reverse engineering
Orientato agli oggetti
Permette di descrivere dettagliatamente un
sistema per quanto riguarda:
La struttura
La modalità di funzionamento
I collegamenti con l’esterno
IL LINGUAGGIO UML
48
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Perché orientato agli oggetti
• È in grado di dominare la complessità e
l’eterogeneità dei sistemi complessi.
• Massimizza:
La portabilità
La personalizzabilità
La modularità
Un oggetto UML mostra:
•L’utilizzazione
•Il funzionamento
•La realizzazione
•La manutenzione
•La qualità
•L’ubicazione
MOTIVAZIONE DELLA RAPPRESENTAZIONE AD OGGETTI
49
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Modelli utilizzati per la
progettazione
Modelli secondo blocchi funzionali
Modello del sistema, suddiviso in
blocchi funzionali
Modelli di applicazione
Comunicanti.
Modello di un determinato
Modelli di utilizzazione
Funzionalità e prestazioni
offerte all’ utilizzatore.
Modelli di un dispositivo
Modello di elemento singolo
con funzionalità propria.
MODELLI PER LA PROGETTAZIONE
sistema con una determinata
funzionalità.
Modelli di una risorsa
Modello di un componente/
apparecchiatura/ impianto.
50
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Le soluzioni offerte dall’UML:
• Comunicazione con l’esterno
- Diagramma dei casi d’uso
- Diagramma delle collaborazioni
• Struttura del sistema
- Diagramma delle classi
- Diagramma degli oggetti
- Diagramma dei componenti
- Diagramma delle distribuzioni
• Funzionamento
- Diagramma degli stati
- Diagramma delle attività
- Diagramma delle sequenze
DIAGRAMMI UML
51
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Uso dei diagrammi UML
Definizione delle attività: attraverso colloqui con l’utilizzatore
vengono analizzate in modo dettagliato le attività fondamentali del
sistema, definendo un diagramma delle attività.
Analisi del sistema: vengono definiti gli attributi e le operazioni delle
varie classi che compongono il sistema, per realizzare un diagramma
delle classi.
Correlazione tra i sistemi: vengono identificate le relazioni di
dipendenza tra i vari sistemi attraverso la realizzazione di un
diagramma di distribuzione.
Presentazione dei risultati: terminata la raccolta delle
informazioni vengono presentati i risultati delle analisi
all’utilizzatore.
Comprensione dell’utilizzo del sistema: attraverso colloqui
con i potenziali utenti vengono definiti gli attori e i relativi casi
d’ uso, per realizzare un diagramma dei casi d’uso.
USO DEI DIAGRAMMI
52
ILPROGETTAZIONE
LINGUAGGIO UML DI UN SISTEMA COMPLESSO
Analisi delle transizioni di stato: durante la creazione dei modelli
vengono analizzate le eventuali transizioni di stato di ogni oggetto,
realizzando un diagramma di stato.
Interazione tra gli oggetti: per mettere in relazione gli oggetti,
definiti nei precedenti diagrammi, con le transizioni di stato, si
realizzano il diagramma di sequenza ed il diagramma di
collaborazione.
Analisi dell’integrazione del sistema con sistemi preesistenti:
si sviluppa un diagramma di distribuzione per definire l’
integrazione con i sistemi preesistenti o con altri sistemi con i quali
è necessario cooperare.
Definizione degli oggetti: dall’analisi del diagramma delle
classi viene generato il diagramma degli oggetti.
Definizione dei componenti: vengono visualizzati i componenti
del sistema e le loro dipendenze, realizzando un diagramma dei
componenti.
USO DEI DIAGRAMMI
53
un sistema complesso
ILprogettazione
LINGUAGGIOdiUML
Realizzazione del codice: con il diagramma delle classi, il
diagramma degli oggetti, il diagramma delle attività ed il
diagramma dei componenti a disposizione, viene realizzato dai
programmatori il codice per il sistema
Prove del codice
Costruzione dell’ interfaccia utente e collegamento al
codice: una volta che è a disposizione il sistema
funzionante e completo con l’ interfaccia utente
Installazione del sistema completo sull’ hardware
appropriato
15
USO DEI DIAGRAMMI
Prove sul sistema installato
54
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Diagramma delle attività
Attività
Utile:
• Per modellare e sincronizzare le
attività svolte dal sistema.
• Per indicare le variabili di
attivazione.
Fork
Attività 1
Barra di
sincronizzazione
Percorso
Decisionale
No
?
Si
Attività 2
Attività 3
Transizione
Utilizza barre di sincronizzazione
e blocchi logico-decisionali per
visualizzare il flusso delle
informazioni.
Usa i fork/join per i processi paralleli:
un join si supera solo quando tutti i
processi che vi confluiscono sono
pronti.
DIAGRAMMA DELLE ATTIVITÀ
Attività 4
Percorsi
Concorrenti
Attività 5
Join
• Le attività sono ordinate
verticalmente in base all’og-getto
che ha la responsabi-lità di
portarle avanti
(linee di divisione = swimlines).
55
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Diagramma delle classi
Descrizione orientata agli oggetti
del sistema.
Ogni classe è caratterizzata da
nome - attributi - operazioni
Per ogni attributo viene indicato il
livello di accesso pubblico protetto - privato
Le classi sono collegate tra loro
tramite le “associazioni” e la
“molteplicità delle associazioni”.
Non viene fatto riferimento agli
eventi di sincronizzazione ma
solo alla struttura.
DIAGRAMMA DELLE CLASSI
CLASSE
ATTRIBUTI
ASSOCIAZIONI
Oggetto 1
0… ‫٭‬
0…1
1 …‫٭‬
0… ‫٭‬
0…1
1 …‫٭‬
0…y
x…1
Y …‫٭‬
0…y
x…1
Y …‫٭‬
Possibili
associazioni
CLASSE
ATTRIBUTI
ASSOCIAZIONI
Oggetto 2
ASSOCIAZIONE
AGGREGAZIONE
COMPOSIZIONE
REALIZZAZIONE
EREDITARIETÀ
Ogni classe è inoltre corredata da una
specifica di funzionalità, di prestazioni,
di funzionamento normale (schema di
base), di funzionamento anomalo
(estensioni).
56
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Diagramma delle distribuzioni
Mostra la macro-architettura di più
sistemi collegati.
Connessione
tra nodi
L’elemento chiave, una risorsa fisica, è
il nodo rappresentato da un cubo.
Il cubo può avere capacità di
elaborazione o fungere solo da
collegamento con una interfaccia.
I nodi sono in genere collegati da
associazioni rappresentanti un link
fisico.
DIAGRAMMA DELLE DISTRIBUZIONI
NOME
NOME
Nodo
57
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Diagramma dei casi d’uso
ATTORE
CASO D’USO
Interazioni tra sistema ed entità esterne (cioè gli
utilizzatori, detti attori).
Quindi nello schema si ha: l’utente/dispositivo x che può
utilizzare il sistema nel modo (caso d’uso) y.
Si utilizzano associazioni o generalizzazioni.
DIAGRAMMA DEI CASI D’USO
58
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Diagramma degli stati
Mette in rilievo la sequenza di
attivazione dei vari oggetti,
nonché lo stato iniziale e
finale.
Mostra le condizioni che
implicano un passaggio di
stato.
NOME 2
Stato iniziale
VARIABILI
CARATTERIZZANTI
LO STATO
ATTIVITÀ
Evento / condizione / azione
NOME 2
È in grado di mostrare attività
parallele.
Si basa sul concetto di
evento.
DIAGRAMMA DEGLI STATI
VARIABILI
CARATTERIZZANTI
LO STATO
ATTIVITÀ
Stato finale
59
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Diagramma delle sequenze
Sequenza temporale delle interazioni che si stabiliscono tra i vari oggetti
componenti il sistema.
L’asse verticale rappresenta il tempo.
L’asse orizzontale gli oggetti e gli attori.
Possono essere quindi
rappresentate anche le durate di
ogni singola iterazione.
Messaggio di chiamata
Ad un altro oggetto
Messaggio di risposta
Ad un altro oggetto
Messaggio
Oggetto
Attore
Messaggio di chiamata
Allo stesso oggetto
Attività
dell’oggetto
Messaggio di risposta
Allo stesso oggetto
Messaggio asincrono
DIAGRAMMA DELLE SEQUENZE
Messaggio
ricorsivo
60
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Diagramma delle collaborazioni
Oggetto
AZIONE 1
Attore
Messaggio
Nome 1
AZIONE 3
Nome 3
AZIONE 2
Nome 2
Mostra il modo in cui vari oggetti ed attori comunicano tra di loro.
Gli oggetti sono rappresentati da un quadrato.
Non rappresenta la cronologia di tale comunicazione.
Sul link va indicato il messaggio scambiato.
DIAGRAMMA DELLE COLLABORAZIONI
61
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Diagramma degli oggetti
CLASSE
CLASSE
ATTRIBUTI
ATTRIBUTI
OPERAZIONI
OGGETTO 1
OPERAZIONI
CLASSE
OGGETTO 2
ATTRIBUTO
DELLA
ASSOCIAZIONE
OPERAZZIONI
OGGETTO 3
Si tratta di diagrammi sostanzialmente analoghi ai diagrammi delle classi
(si ricavano infatti da essi), con la differenza che rappresentano le istanze
vere e proprie di tali classi cioè oggetti reali costituiti come istanza di una
classe.
DOCUMENTAZIONE DEL SOFTWARE DI CONTROLLO
62
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Diagramma dei componenti
COMPONENTE
[NOME PACKAGE]
NOME
COMPONENTE 1
[NOME PACKAGE]
NOME
COMPONENTE 2
[NOME PACKAGE]
NOME
COMPONENTE 3
RELAZIONE DI
DIPENDENZA
Fornisce una visione temporale e strutturale del sistema funzionante.
Mostra in particolare i collegamenti tra componenti.
È lecito raggruppare più componenti in un unico insieme (apparato).
DIAGRAMMA DEI COMPONENTI
63
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
Lo standard di progettazione ESA-PSS05
• serie di norme standard di sviluppo e di ingegneria del software
• originariamente sviluppato per i soli prodotti software dell’agenzia spaziale
europea (ESA)
• oggi largamente utilizzato anche dalle compagnie private
• permette una gestione ed un controllo completo e funzionale di tutte le fasi di
sviluppo
• regolamenta il progettazione di tutti i componenti e di tutte le interfacce del
sistema software
LO STANDARD DI PROGETTAZIONE ESA-PSS05
64
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
La normativa ESA si articola nella seguenti fasi:
FASE 1: requirements capture process
FASI 2 & 3: analysis & design
FASI 4 & 5: realizzazione e prove per la validazione
NORMATIVA ESA PER LA PROGETTAZIONE
65
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
FASE 1:
REQUIREMENTS CAPTURE PROCESS
•
•
•
•
•
•
INFORMAZIONI SU STRUTTURA E FUNZIONAMENTO
INFORMAZIONI SULL’ INTEGRAZIONE CON SISTEMI GIÀ ESISTENTI
INFORMAZIONI SULLE PRESTAZIONI DESIDERATE
INFORMAZIONI SULLA QUALITÀ DESIDERATA
INFORMAZIONI SUI TEMPI DI CONSEGNA
INFORMAZIONI SUI MOMENTI E SULLE MODALITÀ DI VERIFICA
INOLTRE, PER OGNI MODULO SI RISCONTRA:
• ALTA COESIONE
• BASSO ACCOPPIAMENTO
DIPENDENTI DAGLI
ACCORDI CON IL CLIENTE
• INTERFACCIAMENTO ESPLICITO
• RISERVATEZZA DELLE INFORMAZIONI
INDIVIDUAZIONE DEI REQUISITI
66
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
FASI 2 & 3: ANALYSIS & DESIGN
1)
2)
3)
4)
5)
6)
DEFINIZIONE ATTIVITÀ (ACTIVITY DIAGRAM)
ANALISI SISTEMA (CLASS DIAGRAM)
CORRELAZIONE TRA SISTEMI (DISTRIBUTION DIAGRAM)
COMPRENSIONE UTILIZZO (USE CASES DIAGRAM)
ANALISI TRANSIZIONI DI STATO (STATE CHART DIAGRAM)
INTERAZIONE TRA OGGETTI (SEQUENCE&COLLABORATION
DIAGRAM)
7) INTEGRAZIONE CON SISTEMI PRE-ESISTENTI (DISTRIBUTION
DIAGRAM)
8) DEFINIZIONE OGGETTI (OBJECTS DIAGRAM)
9) DEFINIZIONE COMPONENTI (COMPONENT DIAGRAM)
IN OGNI FASE NON BISOGNA MAI PERDERE IL CONTATTO CON IL
CLIENTE!
 RELAZIONI & VERIFICHE
ANALISI E PROGETTAZIONE
67
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
FASI 4 & 5:
REALIZAZIONE E PROVE PER LA VALIDAZIONE
QUESTE FASI COMPRENDONO:
-
LA REALIZZAZIONE DEI SINGOLI SISTEMI
LE PROVE DEI SINGOLI SISTEMI REALIZZATI
L’INTEGRAZIONE TRA DI LORO E CON SISTEMI ESISTENTI
LE PROVE DI INTEGRAZIONE, PER VERIFICARE IL
FUNZIONAMENTO DEL SISTEMA COMPLESSIVO
SONO PARTICOLARMENTE IMPORTANTI IN QUANTO DANNO
GRANDI INFORMAZIONI AL CLIENTE SULLA QUALITÀ E
SULLA QUANTITÀ DEL LAVORO SVOLTO.
CONSENTONO DI . . . TIRARE LE SOMME!
REALIZZAZIONE E PROVE DI VALIDAZIONE
68
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
LO STANDARD ESA PSS-05 SI INTERFACCIA TOTALMENTE CON IL CICLO
DI SVILUPPO UML
UML PUÒ QUINDI ESSERE EFFICACEMENTE UTILIZZATO NELLA
PROGETTAZIONE
ESA PSS-05
UNIFIED MODELLING LANGUAGE
USER REQUIREMENTS DEFINITION FASE 1: REQUIREMENTS CAPTURE
PROCESS
SOFTWARE REQUIREMENTS
DEFINITION
ARCHITECTURAL DESIGN PHASE
FASE 2: ANALYSIS
FASE 3: DESIGN
DETAILED DESIGN & PRODUCTION FASE 3: DESIGN
TRASFER & TESTS
FASI 4 & 5: REALIZZAZIONE PROVE DI
VALIDAZIONE
OPERATION & MAINTENACE
NORME ESA E UML
69
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
DEFINIZIONE
DELLE FINALITÀ
E DELLE PRESTAZIONI
MESSA IN ESERCIZIO
ACCETTAZIONE
MODELLO FUNZIONALE
DELLA NUOVA REALIZZAZIONE
PROVE DI FUNZIONALITÀ
INTEGRAZIONE
DELLA NUOVA REALIZZAZIONE
ARCHITETTURA DELLA
NUOVA REALIZZAZIONE
PROVE DI FUNZIONALITÀ
INTEGRAZIONE IN SOTTOSISTEMI
REALTÀ VIRTUALE
DELLA NUOVA REALIZZAZIONE
PROVE DI FUNZIONALITÀ
REALIZZAZIONE DELLE PARTI
IN SOFTWARE
INTEGRAZIONE DELLE PARTI
HARDWARE E SOFTWARE
REALIZZAZIONE DELLE PARTI IN HARDWARE
PROCEDURA SISTEMATICA DI PROGETTAZIONE
70
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
DIAGRAMMA
DELLE ATTIVITÀ
DIAGRAMMA
DEI CASI D’USO
UML
DIAGRAMMA
DEGLI
OGGETTI
UML
UML
DIAGRAMMA DELLE
COLLABORAZIONI
UML
DEFINIZIONE
DELLE FINALITÀ
E DELLE PRESTAZIONI
MESSA IN ESERCIZIO
ACCETTAZIONE
MODELLO FUNZIONALE
DELLA NUOVA REALIZZAZIONE
DIAGRAMMA
DEGLI STATI
UML
DIAGRAMMA
DELLE CLASSI
UML
PROVE DI FUNZIONALITÀ
INTEGRAZIONE
DELLA NUOVA REALIZZAZIONE
ARCHITETTURA DELLA NUOVA
REALIZZAZIONE
PROVE DI FUNZIONALITÀ
REALTÀ VIRTUALE
DELLA NUOVA REALIZZAZIONE
PROVE DI FUNZIONALITÀ
REALIZZAZIONE DELLE PARTI IN
SOFTWARE
DIAGRAMMA
DELLE
DISTRIBUZIONI
UML
DIAGRAMMA
DELLE SEQUENZE
UML
INTEGRAZIONE IN SOTTOSISTEMI
INTEGRAZIONE DELLE PARTI
HARDWARE E SOFTWARE
DIAGRAMMA
DEI
COMPONENTI
UML
REALIZZAZIONE DELLE PARTI IN HARDWARE
ESA PSS-05
DOCUMENTAZIONE DEL SOFTWARE
DOCUMENTAZIONE DELLA PROGETTAZIONE
71
PROGETTAZIONE
MODELLAZIONE
UMLDI UN SISTEMA COMPLESSO
LIVELLO CONCETTUALE
LIVELLO FISICO
REQUISITI FUNZIONALI
REALIZZAZIONE
UTENTE FINALE
FUNZIONALITÀ
CASO D’USO
PROGRAMMI PER
IL FUNZIONAMENTO
LA GESTIONE
UNA APPLICAZIONE
VISTA DELL’UTENTE
ATTIVITÀ DA SVOLGERE
INTEGRATORE DI SISTEMA
COMPORTAMENTO
PRESTAZIONI
PUNTI DI VISTA
UTILIZZAZIONE
INGEGNERIA DI SISTEMA
ISTALLAZIONE
COMUNICAZIONE
72
PROGETTAZIONE
UN SISTEMA COMPLESSO
APPROCCIO
OBJECTDI
ORIENTED
DISPOSITIVO DI
CONTROLLO
TRAPANO
PANNELLO DI CONTROLLO
COMANDO
MOVIMENTO
TRAPANO
RETE DI COMUNICAZIONE
TRA I DISPOSITIVI
DI CONTROLLO
ESEMPIO DI APPARATO
COMANDO
POSIZIONE
SLITTA
DISPOSITIVO DI
CONTROLLO
SLITTA
73
PROGETTAZIONE
UN SISTEMA COMPLESSO
APPROCCIO
OBJECTDI
ORIENTED
LA LAVORAZIONE
PUÒ INIZIARE
IL PEZZO È CARICATO
SULLA SLITTA
IL TRAPANO PUÒ INIZIARE
LA LAVORAZIONE
IL TRAPANO È ALLONTANATO
DAL PEZZO
IL PEZZO È PORTATO
SOTTO IL TRAPANO
IL TRAPANO EFFETTUA IL TRAPANO HA CONCLUSO
LA LAVORAZIONE
LA LAVORAZIONE
IL PEZZO È SCARICATO
DALLA SLITTA
FASI DELLA LAVORAZIONE
LA LAVORAZIONE
È CONCLUSA
74
PROGETTAZIONE
UN SISTEMA COMPLESSO
APPROCCIO
OBJECTDI
ORIENTED
CICLO DI LAVORO
INIZIO CICLO
FINE CICLO
MOVIMENTO
PEZZO
1.
IL PEZZO DA LAVORARE
POSIZIONATO SULLA SLITTA
MOVIMENTO
SLITTA
2.
LA SLITTA VIENE POSIZIONATA SOTTO
IL TRAPANO
MOVIMENTO
TRAPANO
3.
VIENE ABBASSATO IL TRAPANO
LAVORAZIONE
4.
VIENE AVVIATA LA LAVORAZIONE
MOVIMENTO
TRAPANO
5.
TERMINATA LA LAVORAZIONE,
TRAPANO VIENE SOLLEVATO
MOVIMENTO
SLITTA
6.
ILTRAPANO VIENE FERMATO
MOVIMENTO
PEZZO
7.
VIENE MOVIMENTATA LA SLITTA PER
SCARICARE IL PEZZO
ESEMPIO DI APPARATO
VIENE
IL
75
PROGETTAZIONE
UN SISTEMA COMPLESSO
APPROCCIO
OBJECTDI
ORIENTED
PANNELLO DI CONTROLLO
COMUNICAZIONE DATI
DISPOSITIVO DI
CONTROLLO
TRAPANO
COMANDO
MOVIMENTO
TRAPANO
SENSORI
COMANDO
POSIZIONE
SLITTA
ALTO
MOVIMENTO
PEZZO
MOVIMENTO
TRAPANO
CARICA
BASSO
SENSORI
RETE DI COMUNICAZIONE
TRA I DISPOSITIVI
DI CONTROLLO
ESEMPIO DI APPARATO
PRONTO
ATTESA
COMUNICAZIONE DATI
DISPOSITIVO DI
CONTROLLO
SLITTA
76
PROGETTAZIONE
DI UNUML
SISTEMA COMPLESSO
ESEMPIO
MODELLAZIONE
UNITA’ DI FORATURA AUTOMATICA
CONTROLLO
SLITTA
<<INCLUDE>>
SETUP
LAVORAZIONE
PROGETTISTA
NORMALE FUNZIONAMENTO
OPERATORE/
IMPIANTO
<<INCLUDE>>
CONTROLLO
TRAPANO
ARRESTA
SISTEMA
<<INCLUDE>>
<<INCLUDE>>
MANUTENZIONE
GESTIONE
ALLARMI
OPERATORE
<<INCLUDE>>
<<INCLUDE>>
OPERATORE
RIAVVIA
SISTEMA
DIAGRAMMA DEI CASI D’USO
77
PROGETTAZIONE
DI UNUML
SISTEMA COMPLESSO
ESEMPIO
MODELLAZIONE
UNITÀ DI FORATURA
+ ESEGUI LAVORAZIONE ()
+ TRASLA ()
+ RUOTA ()
COLLABORA CON
- POSIZIONE
- OPERATIVITÀ
SLITTA
COLLABORA CON
TRAPANO
- POSIZIONE
- OPERATIVITÀ
+ TRASLA ()
+ RUOTA ()
CONTROLLORE
- ATTESA
- CONTROLLO
+ INVIA SEGNALE ()
+ RICEVE SEGNALE ()
DIAGRAMMA DELLE CLASSI
78
PROGETTAZIONE
DI UNUML
SISTEMA COMPLESSO
ESEMPIO
MODELLAZIONE
DIAGRAMMA DELLE CLASSI
79
PROGETTAZIONE
DI UNUML
SISTEMA COMPLESSO
ESEMPIO
MODELLAZIONE
CONTROLLO
TRAPANO
CONTROLLO
SLITTA
UNITÀ DI
FORATURA
TRAPANO
DIAGRAMMA DEGLI OGGETTI
SLITTA
80
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
OPERATORE
CONTROLLO
SLITTA
1: INIZIA
SLITTA
CONTROLLO
TRAPANO
TRAPANO
2: CARICA PEZZO
3: CARICATO
4: A SINISTRA
5: PRONTO
6: PEZZO IN POSIZIONE
7: INIZIO CICLO DI LAVORAZIONE ?
8: AVVIARE TRAPANO
9: ABBASSA
10: LAVORAZIONE
DIAGRAMMA DELLE SEQUENZE
81
ESEMPIO
MODELLAZIONE
PROGETTAZIONE
UNUML
SISTEMA COMPLESSO
APPROCCIO
OBJECTDI
ORIENTED
OPERATORE
CONTROLLO
SLITTA
SLITTA
CONTROLLO
TRAPANO
TRAPANO
11: SOLLEVA
12 : IN ALTO
13: FINE LAVORAZIONE
14: A DESTRA
15 : IN ATTESA
16 : SCARICA
17 : SCARICATO
18: FINITO
DIAGRAMMA DELLE SEQUENZE
82
ESEMPIO
MODELLAZIONE
PROGETTAZIONE
UNUML
SISTEMA COMPLESSO
APPROCCIO
OBJECTDI
ORIENTED
LAVORAZIONE
INIZIO
SLITTA IN
ATTESA
SCARICA
SLITTA IN
ATTESA
CARICA
FINE
SLITTA IN PRONTO
CICLO TRAPANO
TRAPANO
ALTO
FERMO
DIAGRAMMA DI STATO
TRAPANO
ALTO
ROTAZIONE
TRAPANO
BASSO
LAVORAZIONE
83
PROGETTAZIONE
UN SISTEMA COMPLESSO
APPROCCIO
OBJECTDI
ORIENTED
OPERATORE
SLITTA
TRAPANO
INIZIO CICLO
AZIONA
COMANDO SLITTA
CARICAMENTO
PEZZO
SLITTA A
SINISTRA
AZIONA
COMANDO TRAPANO
AVVIAMENTO
TRAPANO
TRAPANO IN
BASSO
LAVORAZIONE
DIAGRAMMA DELLE ATTIVITÀ
84
ESEMPIO
MODELLAZIONE
PROGETTAZIONE
UNUML
SISTEMA COMPLESSO
APPROCCIO
OBJECTDI
ORIENTED
OPERATORE
SLITTA
TRAPANO
TRAPANO IN
ALTO
TRAPANO
FERMO
SLITTA A
DESTRA
SCARICA IL
PEZZO
FINE CICLO
DIAGRAMMA DELLE ATTIVITÀ
85
PROGETTAZIONE
DI UNUML
SISTEMA COMPLESSO
ESEMPIO
MODELLAZIONE
NODO 1
CONTROLLO
SLITTA
NODO 2
RETE DI
COMUNICAZIONE
DATI
SLITTA
DIAGRAMMA DI DISTRIBUZIONE
CONTROLLO
TRAPANO
TRAPANO
86
PROGETTAZIONE
MODELLAZIONE
UMLDI UN SISTEMA COMPLESSO
UML IN SINTESI
UML È COMPLESSO E VA ADATTATO ALLE ESIGENZE DEI
PROGETTISTI E AL CONTESTO DEL PROGETTO PRENDENDO IN
CONSIDERAZIONE I SEGUENTI FATTORI:
 SETTORE DI ATTIVITÀ
 TIPOLOGIA DI PROGETTO
 ESIGENZE DI CONFORMITÀ A NORME
 COMUNICAZIONE CON COMMITTENTI E FORNITORI
 COMPOSIZIONE E DISTRIBUZIONE DEL GRUPPO DI LAVORO
UML IN SINTESI
87
PROGETTAZIONE
MODELLAZIONE
UMLDI UN SISTEMA COMPLESSO
UML IN SINTESI
UML NON SUGGERISCE NÉ PRESCRIVE UNA SEQUENZA DI
REALIZZAZIONE DEI DIVERSI DIAGRAMMI
UML OFFRE UN’AMPIA GAMMA DI POSSIBILI MODALITÀ DI UTILIZZO
TRA LE QUALI I PROGETTISTI SONO LIBERI DI SCEGLIERE
NON TUTTI I DIAGRAMMI SONO UGUALMENTE UTILI IN OGNI
CIRCOSTANZA
IN OGNI APPLICAZIONE BISOGNA INDIVIDUARE QUALI DIAGRAMMI
SONO EFFETTIVAMENTE NECESSARI PER LA REALIZZAZIONE DEL
MODELLO
UML IN SINTESI
88
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
CONCLUSIONI
Le metodologie di progetto orientate agli oggetti sono state adottate con
successo nell’automazione industriale per far fronte alle seguenti
esigenze:
•
ridurre i tempi che intercorrono tra la progettazione e la realizzazione
di un sistema
•
sviluppare architetture software ad oggetti, che offrono maggiori
possibilità di integrazione tra sistemi eterogenei
•
realizzare sistemi di produzione, impianti ed apparati con strutture
modulari che permettono:
 una semplice configurazione del sistema
 una manutenzione più rapida ed economica
 la possibilità di riconfigurazione
 la possibilità di inserimento di nuove unità
CONCLUSIONI
89
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
L’esistenza degli standard IEC e ISA
fornisce le linee guida per la
progettazione di architetture software
orientate agli oggetti.
Progettare sistemi con struttura non conforme agli
standard si rivela un approccio perdente, perchè
porta alla realizzazione di soluzioni proprietarie
senza possibilità di integrazione con altri sistemi e
non riutilizzabili, quindi più costose.
CONCLUSIONI
90
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
“The tendency in evolution is toward greater and greater specialization.
Man's society is an ecology that forces adaptation to it. Continued
complexity makes it impossible for us to know anything outside our own
personal field.”
Philip K. Dick
“Lingvo internacia de la venontaj generacioj estos sole kaj nepre nur
lingvo arta.”
Ludoviko Zamenhof
“Below every tangled hierarchy lies an inviolate level.”
Douglas Hofstadter
“A discipline that does not lead to a compassionate practice
may be said to have failed.”
Robert Fripp
CONCLUSIONI
91
PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO
QUANDO NOÈ COSTRUÌ L’ARCA,
ANCORA NON PIOVEVA
DICEVA L’UOMO CON LA CLAVA:
“DEVO FARE LA GUERRA, NON HO TEMPO PER
CONOSCERE LE NUOVE TECNOLOGIE”
E MORÌ INCENERITO
DA UN MISSILE
CONCLUSIONI
92