Diterbitkan: 2 Desember 2023
Kontributor: Amanda McGrath, Alexandra Jonker
Rekayasa sistem berbasis model (MBSE) adalah metodologi yang menggunakan model untuk mendukung seluruh siklus hidup sistem, mulai dari konsepsi dan desain hingga aktivitas verifikasi dan validasi, hingga penonaktifan.
Tidak seperti metode rekayasa tradisional yang mengandalkan dokumen berbasis teks dan proses manual, MBSE menggunakan pemodelan dan simulasi digital untuk merancang sistem. Model-model ini menyediakan cara visual dan interaktif untuk merepresentasikan komponen sistem dan hubungan di antara mereka. Pendekatan ini sangat membantu untuk sistem dan antarmuka yang kompleks.
Model digital juga lebih mudah diperbarui. Hal ini tidak hanya membuat MBSE lebih efisien daripada metode tradisional, tetapi juga dapat menambah kejelasan, mengurangi risiko kesalahan, serta meningkatkan komunikasi dan pengambilan keputusan di antara tim teknik dan pemangku kepentingan lainnya. Hal ini memungkinkan konsistensi informasi di seluruh fase siklus hidup proyek.
Proses rekayasa sistem berbasis model memiliki beberapa keunggulan dibandingkan pendekatan rekayasa tradisional ketika merancang sistem dan subsistem yang kompleks:
Sifat model yang visual dan interaktif membantu berbagai pemangku kepentingan untuk lebih memahami dan berkontribusi dalam proses pengembangan.
MBSE mengurangi risiko kesalahan dan ketidakkonsistenan, yang biasa terjadi pada sistem yang berpusat pada dokumen, dengan memungkinkan penelusuran yang lebih baik. Model menyediakan sumber kebenaran tunggal, memastikan bahwa semua pemangku kepentingan bekerja dengan informasi yang sama dan dapat mengidentifikasi masalah di tingkat sistem dengan cepat.
Dengan mengaktifkan deteksi dini dan koreksi masalah, MBSE dapat mengurangi waktu dan biaya pengembangan secara signifikan. Hal ini memungkinkan analisis cepat melalui simulasi dan iterasi cepat, dan dapat memfasilitasi otomatisasi.
MBSE sangat membantu ketika bekerja dengan “sistem dari sistem”, atau proyek apa pun yang mengumpulkan sumber daya dari beberapa sistem untuk membuat sistem yang lebih kompleks, karena MBSE memungkinkan representasi yang jelas dan terbuka dari hubungan dan ketergantungan yang rumit di dalam sistem.
MBSE dapat diadaptasi untuk proyek dengan berbagai ukuran dan kompleksitas, menjadikannya pendekatan serbaguna yang cocok untuk berbagai aplikasi. Hal ini juga dapat membantu mendukung pengembangan produk di seluruh siklus hidup produk.
Ada tiga komponen utama MBSE: pertama adalah model arsitektur sistem (SAM), yang berfungsi sebagai sumber kebenaran tunggal untuk proyek. Kedua adalah perangkat lunak simulasi teknik yang menentukan apakah yang ada di dalam SAM sesuai dengan persyaratan dan apakah SAM akan beroperasi sesuai rencana. Terakhir, pusat komputasi terpusat, yang bisa berbasis cloud atau fisik, melakukan semua fungsi dan menyimpan hasil. Bersama-sama, semua bagian ini membentuk benang digital, yang memastikan bahwa apabila pembaruan dilakukan pada satu model, maka pembaruan tersebut akan diperbarui pada semua model lainnya dalam sistem.
Proses rekayasa sistem berbasis model adalah serangkaian fase yang saling berhubungan yang memandu pengembangan sistem dari konsep hingga selesai.
Pertama, para pemangku kepentingan mendefinisikan tujuan sistem dan konteks di mana sistem tersebut akan beroperasi. Kebutuhan tersebut kemudian diterjemahkan ke dalam kebutuhan sistem yang spesifik dan terukur. Alat bantu MBSE dan pemodelan data memungkinkan pembuatan model terperinci yang menangkap persyaratan ini, sehingga konsisten dan selaras dengan tujuan keseluruhan. Melalui desain arsitektur sistem, struktur keseluruhan sistem dikembangkan.
Setelah arsitekturnya siap, desain yang lebih rinci dari masing-masing komponen dimulai. MBSE memfasilitasi simulasi perilaku sistem, yang memungkinkan para insinyur untuk menguji dan menyempurnakan desain mereka dalam lingkungan virtual. Hal ini membantu dalam mengidentifikasi dan menyelesaikan masalah sebelum prototipe fisik dibuat.
Dari sini, sistem dibangun dan dirakit, menggunakan model sebagai referensi untuk memastikan konsistensi. Proses verifikasi, pengujian, dan validasi dilakukan untuk memastikan sistem berfungsi sebagaimana mestinya. Setelah diterapkan, model MBSE dapat digunakan untuk mendukung aktivitas pemeliharaan dan peningkatan di masa mendatang, memastikan sistem terus memenuhi kebutuhan yang berubah selama siklus hidupnya.
Pendekatan MBSE digunakan di banyak industri, terutama pengembangan perangkat lunak dan rekayasa perangkat lunak. Beberapa contoh utama meliputi:
NASA adalah contoh terkemuka dari organisasi yang mempekerjakan MBSE. Untuk proyek kompleks seperti pesawat ruang angkasa dan sistem satelit, NASA menggunakan MBSE untuk menangani interaksi rumit antara sistem yang berbeda dan untuk mensimulasikan berbagai skenario misi luar angkasa, secara signifikan mengurangi risiko yang terkait dengan eksplorasi ruang angkasa.
Perusahaan otomotif besar seperti Ford dan BMW telah menggunakan MBSE dalam merancang kendaraan mereka. Pendekatan ini membantu dalam mengelola kompleksitas mobil modern yang semakin meningkat, yang mencakup elektronik dan perangkat lunak canggih.
Departemen Pertahanan A.S. (DoD) menggunakan MBSE untuk pengembangan sistem pertahanan. Ini mencakup segala hal mulai dari sistem persenjataan hingga jaringan pengawasan dan komunikasi.
Perusahaan-perusahaan di sektor telekomunikasi menggunakan MBSE untuk merancang dan mengelola sistem jaringan yang kompleks. Hal ini termasuk pengembangan infrastruktur untuk teknologi yang sedang berkembang seperti 5G, di mana MBSE membantu mengoptimalkan tata letak jaringan dan memastikan komunikasi berkecepatan tinggi yang andal.
Sebagai pendekatan rekayasa sistem, MBSE mengandalkan berbagai alat dan bahasa, mulai dari aplikasi diagram sederhana, spreadsheet, alat bantu pemodelan, dan platform alur kerja hingga perangkat lunak yang canggih. Beberapa contohnya antara lain:
- SysML (Systems Modeling Language): SysML adalah bahasa pemodelan grafis yang memperluas UML (Unified Modeling Language) dan dirancang untuk rekayasa sistem. Ini menyediakan cara standar untuk merepresentasikan sistem dengan berbagai diagram yang membantu memvisualisasikan komponen dan perilaku sistem.
- Alat bantu perangkat lunak MBSE: Alat bantu perangkat lunak yang dirancang khusus untuk MBSE menawarkan lingkungan untuk membuat, mengedit, dan mengelola model SysML. Mereka memfasilitasi kolaborasi, kontrol versi, dan integrasi dengan alat bantu teknik lainnya.
- Alat simulasi dan analisis: MBSE sering menggunakan alat simulasi untuk pengujian dan analisis sistem. Kembaran digital, atau representasi virtual dari objek atau sistem yang mencakup siklus hidup mereka, berfungsi sebagai salinan dinamis untuk pengujian guna melihat bagaimana sistem berperilaku dalam kondisi yang berbeda; hal ini membantu mengidentifikasi potensi masalah dan mengoptimalkan kinerja.
- Alat bantu manajemen persyaratan: Melacak persyaratan sistem adalah hal terpenting dalam proyek yang kompleks, sehingga alat bantu digunakan untuk memastikan semua persyaratan tersebut ditangkap, dilacak, dan kompatibel dengan desain sistem.
MBSE sangat bermanfaat untuk proyek-proyek besar dan kompleks karena kemampuannya untuk mengelola kompleksitas dan memfasilitasi komunikasi di antara tim yang besar. Tetapi juga dapat diadaptasi untuk proyek-proyek yang lebih kecil, sehingga menghasilkan komunikasi yang lebih baik dan pengurangan kesalahan. MBSE juga dapat diimplementasikan secara bertahap, sehingga mudah untuk melacak dan mengatur proyek seiring perkembangannya. Hal ini dapat bermanfaat di seluruh bidang teknik digital dan disiplin ilmu teknik lainnya.
Dengan memungkinkan alokasi sumber daya yang lebih efisien, mengurangi limbah, dan memfasilitasi desain sistem yang lebih hemat energi, MBSE dapat membantu mencapai tujuan pembangunan berkelanjutan. Penekanannya pada pemikiran sistem yang holistik dan terintegrasi membantu dalam mengembangkan solusi yang tidak hanya baik secara teknis tetapi juga bertanggung jawab terhadap lingkungan.
Melalui MBSE, para insinyur dapat memodelkan dan mensimulasikan dampak lingkungan dari desain mereka sebelum dibangun. Hal ini membantu dalam mengidentifikasi dan memitigasi potensi risiko lingkungan di awal proses pengembangan. Hal ini juga memfasilitasi integrasi sumber energi terbarukan dan material berkelanjutan ke dalam desain sistem, mempromosikan solusi ramah lingkungan. Dan dengan mengoptimalkan efisiensi desain dan operasional, MBSE membantu membatasi jejak lingkungan dari proyek-proyek baru dengan memastikan bahwa proyek-proyek tersebut mengkonsumsi lebih sedikit energi dan sumber daya, sehingga berkontribusi pada pengurangan emisi karbon dan dampak lingkungan lainnya.
Menghadirkan sistem dan perangkat lunak berkualitas lebih tinggi lebih cepat dengan solusi yang telah terbukti untuk aktivitas pemodelan dan desain.
Manfaatkan serangkaian aplikasi untuk pemantauan aset, manajemen, pemeliharaan prediktif, dan perencanaan keandalan.
Temukan bagaimana IBM Engineering Systems Design Rhapsody dapat membantu tim sistem dan rekayasa perangkat lunak Anda menangani proyek pengembangan yang semakin kompleks.
Temukan cara membuka efisiensi, menavigasi lingkungan MBSE, mempercepat proyek, dan banyak lagi.
Pelajari bagaimana rekayasa sistem berbasis model mendorong inovasi yang sukses.
Arsitektur tiga tingkat memisahkan aplikasi menjadi tiga tingkat komputasi logis dan fisik.
Pemodelan data adalah proses menciptakan representasi visual dari keseluruhan sistem informasi atau bagian-bagiannya untuk mengkomunikasikan hubungan antara titik data dan struktur.
Otomatisasi adalah penggunaan teknologi untuk melakukan tugas-tugas dengan input manusia yang minimal.