1 programma del corso progettazione di un sistema complesso programma di automazione 2 1.approcci...

1PROGRAMMA DEL CORSO

PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO

PROGRAMMA DI AUTOMAZIONE 2

1. APPROCCI ALLA PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA CONTROLLATO COMPLESSO

2. MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA ELEMENTI DI CINEMATICA3. MOTORE ELETTRICI PER LA MIVIMENTAZIONE CONTROLLATA4. MOTORI A CORRENTE CONTINUA5. MOTORI A CORRENTE ALTERNATA6. AZIONAMENTI CON MOTORE ASINCRONO7. AZIONAMENTI CON MOTORE BRUSHLESS8. MOTORI A PASSO9. AZIONAMENTI MULTIASSE10.MODALITÀ DI CONTROLLO INNOVATIVE11.MECCATRONICA12.APPROCCIO OBJECT ORIENTED13.LINGUAGGI OBJECT ORIENTED14.IL LINGUAGGIO UML15.UML E NORME IEC

Dipartimento diInformatica e Sistemistica

Procedure di Progettazione e di Documentazione per il Controllo di

Sistemi Complessi

Alessandro DE CARLI

In collaborazione con Eleonora LUCIANI, Andrea FIASCHETTI, Stefano ANDREOZZI

Anno Accademico 2006-07

3REMINISCENZE LETTERARIE

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' essenzadi questo sacrificio: l' una è quelladi che si fa; l' altr' è la convenenza.

Paradiso, CANTO 5, 41-45


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/49/Page_of_The_Divine_Comedy.jpg

VALORE DI VALORE DI BENI MATERIALIBENI MATERIALI

TECNOLOGIE CONVENZIONALITECNOLOGIE CONVENZIONALIBASATE SULLA MECCANICA, BASATE SULLA MECCANICA, L’ELETTROTECNICA, ………L’ELETTROTECNICA, ………

VALORE DI BENI VALORE DI BENI MATERIALI ED IMMATERIALI MATERIALI ED IMMATERIALI

QUALITÀ DEI SERVIZIQUALITÀ DEI SERVIZI

CAPITALECAPITALE

TECNOLOGIE INNOVATIVE TECNOLOGIE INNOVATIVE CONCENTRATE CONCENTRATE

SULL’INFORMATICASULL’INFORMATICA

4NUOVE PROSPETTIVE OCCUPAZIONALI


GRUPPI FINANZIARI GRUPPI FINANZIARI ISTITUZIONALIZZATIISTITUZIONALIZZATI

DIPENDENTIDIPENDENTI

INVESTIMENTIINVESTIMENTIRENDIMENTO DI RENDIMENTO DI

CAPITALI A PRESTITOCAPITALI A PRESTITOCOMPETENZE E COMPETENZE E

PROFESSIONALITÀ PROFESSIONALITÀ DEI DIPENDENTIDEI DIPENDENTI

FONDAMENTAFONDAMENTA

ORGANIZZAZIONE DEL LAVOROTradizionaleTradizionale InnovativaInnovativa


CONOSCENZECONOSCENZE

REALIZZAZIONIREALIZZAZIONI

BASSA PERCHÉ BASSA PERCHÉ COLLEGATA AL VALORE COLLEGATA AL VALORE

DEI BENI MATERIALIDEI BENI MATERIALI

ELEVATA PERCHÉ ELEVATA PERCHÉ COLLEGATA AL COLLEGATA AL

VALORE AGGIUNTOVALORE AGGIUNTO

REDDITIVITÀREDDITIVITÀ

BASATE SUL RICORDOBASATE SUL RICORDO

CONSOLIDATECONSOLIDATE

ISTITUZIONALIZZATEISTITUZIONALIZZATE

BASATE SUL CONTINUO BASATE SUL CONTINUO AGGIORNAMENTOAGGIORNAMENTO

IN CONTINUA IN CONTINUA EVOLUZIONEEVOLUZIONE

BASATE BASATE SULL’UTILIZZAZIONESULL’UTILIZZAZIONE

APERTE APERTE ALL’INNOVAZIONEALL’INNOVAZIONE

ORIENTATE AL CAMBIAMENTOORIENTATE AL CAMBIAMENTO

SOSTANZIALMENTE CONSERVATIVESOSTANZIALMENTE CONSERVATIVE

MIGLIORAMENTI MARGINALIMIGLIORAMENTI MARGINALI




Organizzazione TradizionaleTradizionaleper GRUPPIper GRUPPI

Organizzazione InnovativaInnovativa

per COMPETENZEper COMPETENZE

CRISTALLIZZATACRISTALLIZZATA

ASSEGNAZIONE ASSEGNAZIONE INDIVIDUALE DEL LAVOROINDIVIDUALE DEL LAVORO

COMPETENZE INDIVIDUALI COMPETENZE INDIVIDUALI DIVERSIFICATEDIVERSIFICATE

FIDUCIA RECIPROCA ASSOLUTA FIDUCIA RECIPROCA ASSOLUTA MA NON VERIFICATAMA NON VERIFICATA

MEMORIA COLLETTIVA MEMORIA COLLETTIVA TACITA E RADICATATACITA E RADICATA

DOMINIO DI CONOSCENZE RIGIDODOMINIO DI CONOSCENZE RIGIDO

IN VIA DI EVOLUZIONEIN VIA DI EVOLUZIONE

SUDDIVISIONE DEL LAVORO SUDDIVISIONE DEL LAVORO IN GRUPPI COORDINATIIN GRUPPI COORDINATI

CONOSCENZE DI BASE COMUNI E CONOSCENZE DI BASE COMUNI E COMPETENZE SPECIFICHE COMPETENZE SPECIFICHE DIVERSIFICATEDIVERSIFICATE

FIDUCIA RECIPROCA VERIFICATA FIDUCIA RECIPROCA VERIFICATA CONTINUAMENTE SUL CAMPOCONTINUAMENTE SUL CAMPO

MEMORIA DISTRIBUITA IN MEMORIA DISTRIBUITA IN CONTINUO AGGIORNAMENTOCONTINUO AGGIORNAMENTO

DOMINIO DI CONOSCENZE IN DOMINIO DI CONOSCENZE IN CONTINUA EVOLUZIONECONTINUA EVOLUZIONE


7APPRENDIMENTO

CONOSCENZA

COMPRENSIONE

CAPACITÀ DI APPLICARE

CAPACITÀ DI ANALISI

LE FASI DELL’APPRENDIMENTO

CAPACITÀ DI SINTESI

CAPACITÀ DI VALUTARE


8PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO

RICERCA E SELEZIONEDELLE INFORMAZIONI

RICERCA E SELEZIONEDELLE PERSONE CHE FORMANO IL GRUPPO DI PROGETTAZIONE

APPRENDIMENTO DELLA BASE DI CONOSCENZE

DA PARTE DEL GRUPPO

SUDDIVISIONE DELLE COMPETENZA DA PARTE DEI

MEMBRI DEL GRUPPO

COORDINAMENTO DEI RISULTATI

GESTIONE DEL PROGETTO

IMPATTO DELLA NUOVA ORGANIZZAZIONE DELL’ECONOMIA E DELLE COMPETENZE


IN ITALIA NON SONO DIFFUSE E ISTITUZIONALIZZATE:

LE BASI TECNOLOGICHE FRANCESI.

L’ AMPIEZZA INDUSTRIALE

TEDESCA.

IL MERCATO FINANZIARIO

INGLESE.

LA CULTURA INFORMATICA SCANDINAVA.

LA FLESSIBILITÀ DI LAVORO OLANDESE.

L’IMPRENDITORIALITÀ STATUNITENSE.

LA CAPACITÀ DI REALIZZAZIONE INNOVATIVA GIAPPONESE.

LA CAPACITÀ DI RIPRODURRE,REALIZZARE E COMMERCIALIZZARE PRODOTTI INNOVATIVI DEI CINESI.

9

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

FORMAZIONE CULTURALE DELL’ESPERTO 10


Richieste dei “cacciatori di teste”Richieste dei “cacciatori di teste”Corretto impiego della lingua italiana e Corretto impiego della lingua italiana e

padronanza dell’inglese parlato e scrittopadronanza dell’inglese parlato e scritto

Buona presenzaBuona presenza DinamismoDinamismo

Spirito di iniziativa e di sacrificioSpirito di iniziativa e di sacrificio

Interessi collaterali ed Interessi collaterali ed esperienze all’estero esperienze all’estero

Predisposizione ai Predisposizione ai contatti umanicontatti umani

Determinazione e serietàDeterminazione e serietà

Conoscenza degli strumenti informatici Conoscenza degli strumenti informatici più in uso (pacchetto office, internet, ecc.)più in uso (pacchetto office, internet, ecc.)

Solida formazione nelle materie di base dell’ingegneriaSolida formazione nelle materie di base dell’ingegneriaPadronanza di un settore specificoPadronanza di un settore specifico

FORMAZIONE CULTURALE DELL’ESPERTO 11

IL RISULTATO DI UN PROGETTO DEVE ESSERE UN PRODOTTO MISURABILEMISURABILE E VERIFICABILEVERIFICABILE.

PROGETTAZIONE


Impegno temporaneo intrapreso allo scopo di creare un

prodotto, un servizio o un risultato.

DEFINIZIONE:

“TEMPORANEOTEMPORANEO” SIGNIFICA CHE HA UN INIZIO E UNA FINE.

- NON SIGNIFICA DI BREVE DURATA

- NON E’ UN’ATTIVITA’ RIPETITIVA E CICLICA

OPPURE QUANDO È EVIDENTE CHE SARÀ IMPOSSIBILE RAGGIUNGERLI OVVERO QUANDO IL PROGETTO NON È PIÙ NECESSARIO O VIENE CHIUSO.

LA FINE SI RAGGIUNGE QUANDO VENGONO OTTENUTI GLI OBIETTIVI PREPOSTI,

APPROCCIO CONVENZIONALE


12

APPROCCIOAPPROCCIO CONVENZIONALECONVENZIONALEalle nuove realizzazioni

PROGETTAZIONEPROGETTAZIONE

VERIFICA DELLE FINALITÀ VERIFICA DELLE FINALITÀ DESIDERARE E ACCETTAZIONE DESIDERARE E ACCETTAZIONE

DELLE PRESTAZIONIDELLE PRESTAZIONI

FINALITÀ DESIDERATEFINALITÀ DESIDERATE

MESSA IN ESERCIZIOMESSA IN ESERCIZIO

MODIFICHEMODIFICHE

COSTOCOSTOELEVATOELEVATO

COMMITTENTECOMMITTENTE

REALIZZAZIONE DEL PROGETTOREALIZZAZIONE DEL PROGETTO


13

APPROCCIOAPPROCCIO INNOVATIVOINNOVATIVOalle nuove realizzazioni

VALIDAZIONE DELLA FUNZIONALITÀE DELLE PRESTAZIONI

FUNZIONALITÀFUNZIONALITÀ

PRESTAZIONIPRESTAZIONI

MESSA IN ESERCIZIO

MODIFICHEESSENZIALI

REALIZZAZIONE DEL PROGETTO REALIZZAZIONE DEL PROGETTO

IN IN REALTÀ VIRTUALEREALTÀ VIRTUALECOSTOCOSTOBASSOBASSO

VERIFICA DELLA FUNZIONALITÀ E DELLE PRESTAZIONI

REALIZZAZIONE DEL PROGETTO MODIFICATO

MODIFICHE MARGINALI

COSTOCOSTOLIMITATOLIMITATO

APPROCCIO INNOVATIVO

COMMITTENTECOMMITTENTE

PROGETTAZIONEPROGETTAZIONE

RICHIESTE DELL’UTENTE FINALE


14

Approccio ad una NUOVA REALIZZAZIONENUOVA REALIZZAZIONERICHIESTE DEL COMMITTENTE

DAMMIDAMMIQuello che ti chiedo!!Quello che ti chiedo!!

Subito!!Subito!!Al costo minimo!!Al costo minimo!!

VOGLIO una soluzioneVOGLIO una soluzione

innovativainnovativanon sperimentalenon sperimentale

esclusivaesclusiva facile da usarefacile da usare

di elevata qualitàdi elevata qualità

Voglio essere Voglio essere soddisfatto!!soddisfatto!!

Voglio guadagnare Voglio guadagnare tantissimo e tantissimo e

subito!!!subito!!!

PROBLEMI SALIENTI DELLA PROGETTAZIONE 15

ATTUALMENTE IN MOLTE APPLICAZIONI L’INGEGNEREINGEGNERE È CHIAMATO A CONDIVIDERE CON SPECIALISTI DI SPECIALISTI DI

ALTRI SETTORIALTRI SETTORI I PROBLEMI DI:


comportamento comportamento del sistema complessivo differente da quello previsto e desiderato anche se ogni singolo sottosistema è stato realizzato correttamente.

connessione connessione di sistemi realizzati con tecnologie eterogenee per portare a compimento l’obbiettivo prefissato

incremento 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 specificaredifficoltà nel definire e specificare le funzionalità richieste;

- tendenza ad affidarsi a metodologie empirichemetodologie empiriche e regole non scritte;- progettazione di insieme orientata a mitigare l’effetto di potenzialimitigare l’effetto di potenziali pericolipericoli determinati da errori concettuali e procedurali nella progettazione dei singoli componenti.


ATTUALE SCENARIO 16

aumento della complessitàcomplessità nella progettazione.

metodologia che favorisca il riutilizzoriutilizzo e l’individuazione degli errori nelle prime fasi del progetto

L’attività di progettazioneattività di progettazione deve essere definita rigorosamente:

- chiaramente comprensibile

condivisionecondivisione dei componenti e verificheverifiche di progetto prima della realizzazione di prototipi.

- sottoposta a verifica di validità durante lo svolgimento

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.

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

BASSO LIVELLO ASTRAZIONE ALTO LIVELLO ASTRAZIONE

POCHISSIME DIFFERENZE FRA I VARI ASPETTI DELLA PROGETTAZIONE

MINIME VARIAZIONI NELLE SPECIFI-CHE POSSONO PORTARE AD IMPLE-MENTAZIONI MOLTO DIFFERENZIATE

PUÒ ESSERE CONDIVISA SOLO UNA MINIMA PARTE DEL LAVORO NECES-SARIO AD OTTENERE L’IMPLEMEN-TAZIONE FINALE

RIUTILIZZAZIONE PIÙ EFFICACE PER LA RIDUZIONE DEI COSTI E DEL TEMPO DI SVILUPPO DI UNA REALIZZAZIONE


18FORMAZONE CULTURALE

SCIENZE DI BASE DELL’INGEGNERIA

AUTOMAZIONE INDUSTRIALEA

RC

HIT

ET

TU

RA

DE

L S

IST

EM

A C

ON

TR

OL

LA

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AZ

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FISICA - CHIMICA - MECCANICAELETTROTECNICA - ELETTRONICA - INFORMATICA

FORMAZIONE CULTURALE IN AUTOMAZIONE INDUSTRIALE DI UN PROGETTISTA

CONOSCENZA APPROFONDITA DEL FUNZIONAMENTOE DEL COMPORTAMENTO DEL SISTEMA DA CONTROLLARE

Competenze

STRUMENTAZIONESTRUMENTAZIONE MODALITÀ DI CONTROLLOMODALITÀ DI CONTROLLO

Meccanica

Chimica

Elettrotecnica

Elettronica

Informatica

TECNOLOGIE: Controllo manuale

Applicato a:

COMPETENZE PER LA REALIZZ. DI UN SISTEMA DI CONTROLLO 19


Controllo automatico

Controllori locali

Coordinamento

Supervisione

Gestione

Esercizio

Vincoli

CostoCosto

Prestazioni

Analisi dei Analisi dei Requisiti FunzionaliRequisiti Funzionali

Progettazione delle Progettazione delle Specifiche FunzionaliSpecifiche Funzionali

Standardizzazione

Documentazione

Utente Utente finalefinale

EspertiEsperti(per la realizzazione del

sistema controllato)


PROGETTAZIONE DI UN SISTEMA DI PRODUZIONE 20

COSA SONO I REQUISITI 21


REQUISITI

(IEEE STANDARD GLOSSARY OF SOFTWARE ENGINEERING TEMINOLOGY)

• CONDIZIONI O CAPACITÀ DI CUI L’UTENTE HA BISOGNOCONDIZIONI O CAPACITÀ DI CUI L’UTENTE HA BISOGNO per risolvere un problema o raggiungere un obiettivo

• CONDIZIONI O CAPACITÀ CHE DEVONO ESSERE RAGGIUNTE O CONDIZIONI O CAPACITÀ CHE DEVONO ESSERE RAGGIUNTE O POSSEDUTE DA UN SISTEMAPOSSEDUTE 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

• DOCUMENTAZIONEDOCUMENTAZIONE di tali condizioni o capacità


RUOLO DEI REQUISITI DEL SISTEMA DA PROGETTARE 22

DEFINIZIONE DELLE PRESTAZIONI RICHIESTE DALL’UTENTE FINALE

TRACCIABILITÀ E STORIA DEI CAMBIAMENTI

DEFINIZIONE DELLE RISORSE NECESSARIE PER LA REALIZZAZIONE DEL PROGETTO

ELENCO DELLE ATTIVITÀ CHE IL SISTEMA DEVE

SVOLGERECONOSCENZE DI BASE PER LA

PROGETTAZIONE E PER LA OTTIMIZZAZIONE DEL PROGETTO APPROCCIO LOGICO ED

ECONOMICO AI CAMBIAMENTISUDDIVISIONE DEL LAVORO DI PROGETTAZIONE IN GRUPPI

ORGANIZZAZIONE DELLE PROVE E DELLE METRICHE DI

VALUTAZIONE PER IL RICONOSCIMENTO DEL

LAVORO SVOLTO ANCHE DURANTE LO SVILUPPO DEL

PROGETTO

DOCUMENTAZIONE DEGLI ASPETTI SALIENTI DEL SISTEMA IN TERMINI NON STRETTAMENTE

TECNICI IN MODO CHE POSSA ESSERE UTILIZZATO DALLE

PERSONE COINVOLTE

ORGANIZZAZIONE CONTRATTUALE EVIDENTE E CHIARA


REQUISITI UTENTE E REQUISITI SISTEMA 23

REQUISITI UTENTEREQUISITI UTENTE REQUISITI SISTEMAREQUISITI SISTEMA

Definiscono ciò che l’utente finale desidera ottenere

Definiscono le attività del sistema

Documentati dall’utente finale Definiti dal progettista

Descrizione del sistema Descrizione “ ad oggetti”

Organizzati per obiettivi Organizzati in forma gerarchica

Definiti nel linguaggio utilizzato dall’utente finale

Definiti nel linguaggio usato dai progettisti

I REQUISITI UTENTE DEFINISCONO LE PRESTAZIONIPRESTAZIONI CHE L’UTENTE FINALE DESIDERA DAL SISTEMA.

I REQUISITI DI SISTEMA DESCRIVONO LE FUNZIONALITÀFUNZIONALITÀ NECESSARIE PER OTTENERE LE

PRESTAZIONI DESIDERATE.

AttivitàAttività

DocumentazioneDocumentazione

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.

DEFINIZIONE DEI REQUISITI 24


STUDIOFATTIBILITÀ

ANALISIREQUISITI

SVILUPPOPROTOTIPO

STUDIOPROGETTO

SPECIFICAREQUISITI

RESOCONTOFATTIBILITÀ

REQUISITIUTENTE

RESOCONTOVALUTAZIONE

PROGETTOARCHITETTURA

REQUISITISISTEMA

REQUISITIFUNZIONALIREQUISITI

FUNZIONALIREQUISITI

NON FUNZIONALI

REQUISITI: POSSIBILE CLASSIFICAZIONE 25


DURANTE LAPROGETTAZIONE

COMPORTAMENTODURANTE IL

FUNZIONAMENTO

PRESTAZIONI

AFFIDABILITÀ

ROBUSTEZZA

ADATTATIVITÀ

TOLLERANZA AI GUASTI

SICUREZZA

COSTO

TESTABILITÀ

MANUTENIBILITÀ

RIUSABILITÀ

DOCUMENTAZIONE

LEGAME FRA LE VARIABILI:•DI INTERVENTO•INTERNE•CONTROLLATE

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


PROBLEMI EMERGENTIFATTORI CONSIDERATI NELLA STESURA DEI REQUISITI 26

AFFIDABILITÀAFFIDABILITÀ (RELIABILITY): capacità di un’unità produttiva di compiere la funzione richiesta, in condizioni stabilite e per un determinato intervallo di tempo.

DISPONIBILITÀDISPONIBILITÀ (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.

MANUTENIBILITÀMANUTENIBILITÀ (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.

SICUREZZASICUREZZA (SAFETY): assenza di livelli intollerabili di rischio di danno.


PROBLEMI EMERGENTIPROPRIETÀ DEI REQUISITI 27

PROPRIETÀ DEI REQUISITIPROPRIETÀ DEI REQUISITI

•GlobaliGlobali (contemplanti l’intero sistema)

•CorrettiCorretti (possibilità, rispondenza a norme)

•CompletiCompleti (frasi e termini di senso compiuto)

•ChiariChiari (non ambiguità)

•ModificabiliModificabili (possibilità di aggiornamento)

VerificabiliVerificabili (criteri oggettivi e metriche precise)•TracciabiliTracciabili (identificazione univoca)

•FattibiliFattibili (limiti temporali e di budget)•MinimaliMinimali (non ridondanza e necessità)

•ConsistentiConsistenti (nessun conflitto tra requisiti)

Requisiti per la realizzazione di un sistema controllato

E’ fondamentale la conoscenza approfondita delle

modalità di funzionamentomodalità di funzionamento del sistema da

controllare.

REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE 28


E’ richiesta la conoscenza delle

modalità di controllomodalità di controllo applicate ai vari

livelli del sistema controllato.

Applicazione della teoria a problemi significativi e teoria Applicazione della teoria a problemi significativi e teoria

mirata alle applicazionimirata alle applicazioniSecondo il principio:

“Migliorare la qualità delle prestazioni mediante l’applicazione e

l’estensione della teoria a problemi concreti”

APPROCCI ALLA APPLICAZIONE DELLE METODOLOGIE 29


Teoria senza applicazioni

Secondo il

principio: “Una volta formulato il

problema, definito il modello

e soddisfatte le ipotesi, si

dimostra che …”

Applicazioni senza teoria

Secondo il principio:

“purché funzioni e assicuri i

margini di convenienza

economica, tutto va bene”

Ciò continua a far credere che una preparazione

metodologica adeguata non risulti di concreta utilità,

si possa rendere funzionante un sistema controllatosistema controllato

una volta installata la strumentazione

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 beneficibenefici che potrebbero essere

ottenuti applicando modalità di controllo adeguatemodalità di controllo adeguate,

ossia prendendo in considerazione congiuntamentecongiuntamente la

realizzazione e il controllo.

È molto diffusa l’opinione che basandosi solo

sull’empirismoempirismo e sull’esperienzaesperienza

APPROCCIO ALLE METODOLOGIE 30



INFLUENZA DELLE INTERAZIONI 31

Influenza delle INTERAZIONIInfluenza delle INTERAZIONISISTEMA DADA

CONTROLLAREMODALITÀ DI MODALITÀ DI CONTROLLOCONTROLLO PRESTAZIONIPRESTAZIONI

Dimensionato senzasenza tenere contotenere conto della

modalità di modalità di controllocontrollo.

Dimensionato in in funzionefunzione della

modalità di modalità di controllocontrollo.

EmpiricheEmpiriche

Sistematiche

ConvenzionaliConvenzionali

EmergentiEmergenti

InnovativeInnovative

RigidoRigido

FlessibileFlessibile

Si accettanoSi accettano quelle che si riescono ad

ottenere.

Vengono imposteimposte tramite le modalità

di controllo in modo:

32ORGANIZZAZIONE DELLA REALIZZAZIONE


REALIZZAZIONEREALIZZAZIONE

AnalisiAnalisi del sistema da controllare del sistema da controllare

ProgettazioneProgettazione del sistema da controllare del sistema da controllare

RealizzazioneRealizzazione di impianti e apparati di impianti e apparati

AccettazioneAccettazione in fabbrica dei componenti in fabbrica dei componentiAccettazioneAccettazione nel sistema di produzione nel sistema di produzione

ProgettazioneProgettazione del sistema di controllo del sistema di controlloRealizzazioneRealizzazione del sistema di controllo del sistema di controllo

CollaudoCollaudo delle prestazioni del sistema controllato delle prestazioni del sistema controllato

Gestione delle modificheGestione delle modifiche

PROBLEMI EMERGENTIEARLY STATE MANAGEMENT 33

OBIETTIVI

SPECIFICHE

PROGETTAZIONE

REALIZZAZIONE

PROVE DIACCETTAZIONE

PROVE DIFUNZIONALITÀARCHITETTURA

FUNZIONALE

ARCHITETTURADI IMPIANTO

VINCOLI SULLA STRUTTURA SULLE APPARECCHIATURE

PROVE PARZIALISUI COMPONENTI


Suddivisione delle attivitàSuddivisione delle attività• Attività principali

• Trasferimento delle informazioni

• Revisioni

• Principali obiettivi

Definizione delle Esigenze:Definizione delle Esigenze:


• Modalità di utilizzazione

• Documentazione

• Finalità e prestazioni richieste dal committente

• Architettura del sistema controllato

• Progettazione delle singole parti

• Assemblaggio e prove di validazione

• Messa in esercizio

ORGANIZZAZIONE DELLA PROGETTAZIONE 34

Definizione delle finalità richiestefinalità richieste dal committente

Definizione delle prestazioniprestazioni desiderate

Progettazione dell’architetturaarchitettura di sistema

AssemblaggioAssemblaggio

Modalità di utilizzazioneModalità di utilizzazione

Messa in esercizioMessa in esercizio

Progettazione delle singole partisingole parti

Realizzazione delle singole parti

Prove di validazionevalidazione


PIANIFICAZIONE DELLA GESTIONE DEL SOFTWARE 35

DEFINIZIONEDEFINIZIONEESIGENZE ESIGENZE UTENTEUTENTE

DEFINIZIONEDEFINIZIONEESIGENZE ESIGENZE

SOFTWARESOFTWARE

PROGETTAZIONE PROGETTAZIONE DELLA DELLA

ARCHITETTURAARCHITETTURA

PROGETTAZIONE PROGETTAZIONE DETTAGLIATADETTAGLIATA

PRODUZIONE PRODUZIONE DEL CODICEDEL CODICE

TRASFERIMENTOTRASFERIMENTO

FUNZIONAMENTOFUNZIONAMENTOMANTENIMENTOMANTENIMENTO




DEFINIZIONEDEFINIZIONEESIGENZE ESIGENZE UTENTEUTENTE

DEFINIZIONEDEFINIZIONEESIGENZE ESIGENZE

SOFTWARESOFTWARE

PROGETTAZIONE PROGETTAZIONE DELLA DELLA

ARCHITETTURAARCHITETTURA

PROGETTAZIONE PROGETTAZIONE DETTAGLIATADETTAGLIATA

PRODUZIONEPRODUZIONEDEL CODICEDEL CODICE

PROVE PER PROVE PER L’ACCETTAZIONEL’ACCETTAZIONE

PROVE SU PROVE SU OGNI MODULOOGNI MODULO

PROVE SULLA PROVE SULLA INTEGRAZIONE INTEGRAZIONE

DEI MODULIDEI MODULI

PROVE SULPROVE SULSISTEMA COMPLETOSISTEMA COMPLETO

VERIFICA E VERIFICA E VALIDAZIONEVALIDAZIONE

VERIFICA E VALIDAZIONEVERIFICA E VALIDAZIONE

VERIFICAVERIFICA

VALIDAZIONEVALIDAZIONE


CONCETTO DI MODELLO 38


Il ModelloModello di un sistema è un oggetto, diverso dal sistema, sul quale può essere operata una verificaverifica

(esperimentoesperimento) al fine di rispondere a domande su quel sistema.

Tipi di modello:MODELLO MENTALE MODELLO MENTALE

MODELLO VERBALE MODELLO VERBALE MODELLO FISICO MODELLO FISICO

- Es: “onestà”

Espresso a parole Oggetto fisico che imita il sistema

MODELLO FORMALE MODELLO FORMALE Rappresentazione formale di idee o conoscenze

relative ad un sistema, finalizzata alla comprensione, interpretazione, previsione e controllo del sistema

(prototipo virtuale).


Un modello costituisce una rappresentazione rappresentazione astrattaastratta di un sistema (fisico o concettuale).

Affinché un modello possa essere valido è opportuno che risulti:

Un modello può essere di tipo

E’ utilizzato dal progettista come uno strumento per effettuare un prima verificaverifica

della validità delle proprie attività.

39PROCEDURA DI MODELLAZIONE

Facilmente giustificabileFacilmente giustificabile

Facilmente comprensibileFacilmente comprensibileAffidabileAffidabile

Eseguibile con un programma di calcoloEseguibile con un programma di calcolo

FunzionaleFunzionaleComportamentaleComportamentale

StrutturaleStrutturale

MODELLOMODELLOFISICOFISICO

MODELLOMODELLOCONCETTUALECONCETTUALE

40

Modello funzionaleModello funzionale

MODELLO DI UN SISTEMA

DESCRIZIONE PUNTUALE DELLE ATTIVITÀ E DELLE PRESTAZIONICosa faCosa fa

il sistema in esameModello Modello

comportamentalecomportamentaleDESCRIZIONE DEL COMPORTAMENTO,

DEL CONTROLLO E DELLA TEMPORIZZAZIONE

ComeComepuò essere riutilizzato

ModelloModellostrutturalestrutturale

DESCRIZIONE IN OGGETTI, MODULIE LINEE DI COMUNICAZIONE

ComeComeè stato realizzato


41MODELLO DI UN SISTEMA

DIAGRAMMADEI CASI

D’USO

DIAGRAMMADELLE

SEQUENZE

DIAGRAMMADEGLI STATI

DIAGRAMMADEI

COMPONENTI

DIAGRAMMADELLECLASSI

DIAGRAMMADEGLI

OGGETTI

DIAGRAMMADELLE

DISTRIBUZIONI

MODELLODELLA FUNZIONALITÀ

MODELLODELLA STRUTTURA

MODELLODEL SISTEMA COMPLESSO

MODELLODEL COMPORTAMENTO

DIAGRAMMADELLE

COLLABORAZIONI

DIAGRAMMADELLE

ATTIVITÀ


42SIGNIFICATO DI SIMULAZIONE


La La simulazionesimulazione è un è un esperimentoesperimento operato su un operato su un modellomodello..

MotivazioniMotivazioni- 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

Ridurre i costi di progettazioneRidurre i costi di progettazione, attraverso modelli indipendentimodelli indipendenti dal sistema operativo e

dall’hardware

Ridurre i costi dell’hardwareRidurre i costi dell’hardware e delle tecnologie utilizzati nei sistemi di controllo

Omogeneizzare le conoscenzeOmogeneizzare le conoscenze dei vari tecnici coinvolti nella progettazione e ridurre i costi di addestramento del personale

Uniformare le rappresentazioniUniformare le rappresentazioni di tutti i componenti del sistema di controllo

Definire le interfacce standardDefinire le interfacce standard per la comunicazione tra i componenti del sistema

Oltre a fornire il modello di architettura completa per il sistema in esame, la metodologiametodologia rappresenta anche un importante

paradigma progettualeparadigma progettuale, che consente di:

43RUOLO DELLA SIMULAZIONE


44MODELLI E SIMULAZIONE: PERICOLI


Innamorarsi del modelloInnamorarsi del modello:: dimenticare che il modello

non appartiene al mondo reale.

““effetto Pigmalione”effetto Pigmalione”

Forzare la realtàForzare la realtà ad avere lo stesso comportamento del modello.

““effetto letto di Procuste”effetto letto di Procuste”

Dimenticare il livello di accuratezza del modello: semplificare troppo le premesse.

Modelli e Simulazione: Modelli e Simulazione:

PERICOLIPERICOLI

CONROLLO NON LINEARE DISACCOPPIANTE CONROLLO NON LINEARE DISACCOPPIANTE DI UN MOTORE ASINCRONODI UN MOTORE ASINCRONO

SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO SISTEMA DA CONTROLLARE SOVRADIMENSIONATO PER POTER APPLICARE UN REGOLATORE PER POTER APPLICARE UN REGOLATORE PIPI

METODI DI IDENTIFICAZIONE DEI METODI DI IDENTIFICAZIONE DEI PARAMETRI DI UN MODELLO RICORSIVOPARAMETRI DI UN MODELLO RICORSIVO

Formulazione

ConsistenzaConsistenza

ModelloModello

ConsistenzaConsistenza ImplementazioneImplementazione

ValidazioneValidazione

ValidazioneValidazione Validazione

Validazione

VerificaVerifica

ConsistenzaConsistenzaAltro modello

VerificaVerificaInformaleInformale

VerificaVerificaFormaleFormale

45RUOLO DEL MODELLO NELLA PROGETTAZIONE


Esperti di dominio

Vincoli formali

Prove

Esperto di

dominio

Addetto

alla

verifica

Linguaggio dimodellazionedei requisiti


46VERIFICA DI UN MODELLO

Strumento di supporto perStrumento di supporto perla verifica di un modellola verifica di un modello

Modello Modello dei dei

requisitirequisiti

IL LINGUAGGIO UML 47

Il linguaggio UMLIl linguaggio UMLStrumento indiscusso per rappresentare

Struttura del linguaggio UML

Limitato numero simboli grafici per sviluppare i Limitato numero simboli grafici per sviluppare i vari modellivari modelli

In forma grafica • Programmi software; • Realizzazioni hardware;• Sistemi organizzativi• Gli aspetti di maggiore interesse mediante modelli standard.

UMLUMLPossibilità espandere la capacità di Possibilità espandere la capacità di rappresentazione dei singoli modellirappresentazione dei singoli modelli

Differenti modelli grafici per rappresentare gli Differenti modelli grafici per rappresentare gli aspetti significativi collegati alla struttura e alle aspetti significativi collegati alla struttura e alle

condizioni operative dei vari modellicondizioni operative dei vari modelli

Vari software di supporto ad UML disponibili in rete


IL LINGUAGGIO UML 48

Il linguaggio UMLIl 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 strutturaLa modalità di funzionamentoI collegamenti con l’esterno


MOTIVAZIONE DELLA RAPPRESENTAZIONE AD OGGETTI 49

Perché orientato agli oggetti Perché orientato agli oggetti

• È in grado di dominare la complessità e l’eterogeneità dei sistemi complessi.

• Massimizza:La portabilitàLa personalizzabilitàLa modularità

Un oggetto UML mostra:

•L’utilizzazione

•Il funzionamento

•La realizzazione

•La manutenzione

•La qualità

•L’ubicazione


Modelli secondo blocchi funzionaliModelli secondo blocchi funzionaliModello del sistema, suddiviso in

blocchi funzionali Comunicanti.

MODELLI PER LA PROGETTAZIONE 50

Modelli utilizzati per la Modelli utilizzati per la progettazione progettazione


Modelli di applicazioneModelli di applicazioneModello di un determinato

sistema con una determinata funzionalità.

Modelli di una risorsaModelli di una risorsaModello di un componente/ apparecchiatura/ impianto.

Modelli di utilizzazioneModelli di utilizzazioneFunzionalità e prestazioni

offerte all’ utilizzatore.

Modelli di un dispositivoModelli di un dispositivoModello di elemento singolo con

funzionalità propria.

DIAGRAMMI UML 51

Le soluzioni offerte dall’UML:Le soluzioni offerte dall’UML:


• ComunicazioneComunicazione con l’esterno - Diagramma dei casi d’uso - Diagramma delle collaborazioni

• StrutturaStruttura del sistema - Diagramma delle classi - Diagramma degli oggetti - Diagramma dei componenti - Diagramma delle distribuzioni

• FunzionamentoFunzionamento - Diagramma degli stati - Diagramma delle attività - Diagramma delle sequenze

USO DEI DIAGRAMMI 52

Uso dei diagrammi UMLUso dei diagrammi UMLDefinizione delle attivitDefinizione delle attivitàà: attraverso colloqui con l’utilizzatore

vengono analizzate in modo dettagliato le attività fondamentali del sistema, definendo un diagramma delle attivitdiagramma delle attivitàà.

Comprensione dell’utilizzo del sistemaComprensione 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’usodiagramma dei casi d’uso..

Presentazione dei risultatiPresentazione dei risultati: terminata la raccolta delle informazioni vengono presentati i risultati delle analisi

all’utilizzatore.

Correlazione tra i sistemiCorrelazione tra i sistemi: vengono identificate le relazioni di dipendenza tra i vari sistemi attraverso la realizzazione di un

diagramma di distribuzionediagramma di distribuzione.

AnalisiAnalisi del sistema del sistema: vengono definiti gli attributi e le operazioni delle varie classi che compongono il sistema, per realizzare un diagramma diagramma

delle classidelle classi..



IL LINGUAGGIO UML

Analisi delle transizioni di statoAnalisi delle transizioni di stato: durante la creazione dei modelli vengono analizzate le eventuali transizioni di stato di ogni oggetto,

realizzando un diagramma di statodiagramma di stato.

Definizione dei componentiDefinizione dei componenti: vengono visualizzati i componenti del sistema e le loro dipendenze, realizzando un diagramma dei diagramma dei

componenticomponenti.

Definizione degli oggettiDefinizione degli oggetti: dall’analisi del diagramma delle classi viene generato il diagramma degli oggettidiagramma degli oggetti.

Analisi dell’integrazione del sistema con sistemi preesistentiAnalisi dell’integrazione del sistema con sistemi preesistenti: si sviluppa un diagramma di distribuzionediagramma di distribuzione per definire l’

integrazione con i sistemi preesistenti o con altri sistemi con i quali è necessario cooperare.

Interazione tra gli oggettiInterazione tra gli oggetti: per mettere in relazione gli oggetti, definiti nei precedenti diagrammi, con le transizioni di stato, si

realizzano il diagramma di sequenzadiagramma di sequenza ed il diagramma di diagramma di collaborazionecollaborazione.



IL LINGUAGGIO UMLprogettazione di un sistema complesso

Realizzazione del codiceRealizzazione 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 codiceProve del codice

Costruzione dell’ interfaccia utente e collegamento al Costruzione dell’ interfaccia utente e collegamento al codicecodice: una volta che è a disposizione il sistema funzionante e completo con l’ interfaccia utente

Installazione del sistema completo sull’ hardware Installazione del sistema completo sull’ hardware appropriatoappropriato

Prove sul sistema installatoProve sul sistema installato1155

DIAGRAMMA DELLE ATTIVITÀ 55

Diagramma delle attivitàDiagramma delle attivitàUtile:

• Per modellare e sincronizzare le attività svolte dal sistema.

• Per indicare le variabili di attivazione.

• Le attività sono ordinate verticalmente in base all’og-getto

che ha la responsabi-lità di portarle avanti (linee di divisione = swimlines).

Usa i fork/join per i processi paralleli: un join si supera solo quando tutti i processi che vi confluiscono sono

pronti.

Attività 4Attività 4 Attività 5Attività 5

Attività 2Attività 2 Attività 3Attività 3??

Attività 1Attività 1

SiSiNoNo

ForkFork

JoinJoin

Barra di Barra di sincronizzazionesincronizzazionePercorsoPercorso

DecisionaleDecisionale

PercorsiPercorsiConcorrentiConcorrenti

TransizioneTransizione

AttivitàAttività


Utilizza barre di sincronizzazione e blocchi

logico-decisionali per visualizzare il flusso delle

informazioni.

DIAGRAMMA DELLE CLASSI 56

Diagramma delle classiDiagramma delle classi

Descrizione orientata agli oggetti oggetti del sistemadel sistema.

Ogni classe è caratterizzata da nome nome - attributi attributi - operazionioperazioni

Per ogni attributo viene indicato il livello di accesso pubblicopubblico - protettoprotetto - privatoprivato

Le classi sono collegate tra loro tramite le “associazioniassociazioni” e la “molteplicità delle associazioni”.

Non viene fatto riferimento agli eventi di sincronizzazione ma solo alla strutturastruttura.

Ogni classe è inoltre corredata da una specifica di funzionalità, di prestazioni, di funzionamento normale (schema di schema di

basebase), di funzionamento anomalo (estensioniestensioni).

Possibili associazioni

٭ ٭ ……0000……11

٭٭… … 11

00…y…y xx…1…1YY … …٭٭

٭ ٭ ……0000……11

٭٭… … 11

00…y…y xx…1…1YY … …٭٭

CLASSECLASSE

ATTRIBUTIATTRIBUTI

ASSOCIAZIONIASSOCIAZIONI

Oggetto 1 Oggetto 2

CLASSECLASSE

ATTRIBUTIATTRIBUTI

ASSOCIAZIONIASSOCIAZIONI

ASSOCIAZIONEASSOCIAZIONE

AGGREGAZIONEAGGREGAZIONE

COMPOSIZIONECOMPOSIZIONE

REALIZZAZIONEREALIZZAZIONE

EREDITARIETÀEREDITARIETÀ


DIAGRAMMA DELLE DISTRIBUZIONI 57

Diagramma delle distribuzioniDiagramma delle distribuzioni

Mostra la macro-architettura di più sistemi collegati.

L’elemento chiave, una risorsa fisica, è

il nodo rappresentato da un cubocubo.

Il cubo può avere capacità di elaborazione o fungere solo da collegamento con una interfaccia.

I nodinodi sono in genere collegati da associazioni rappresentanti un link fisico.

NOMENOME NOMENOME

Connessione Connessione tra noditra nodi

NodoNodo


DIAGRAMMA DEI CASI D’USO 58

Diagramma dei casi d’usoDiagramma dei casi d’uso

Interazioni tra sistema ed entità esterne (cioè gli

utilizzatori, detti attoriattori).

Quindi nello schema si ha: l’utente/dispositivo xx che può

utilizzare il sistema nel modo (caso d’uso) yy.

Si utilizzano associazioni o generalizzazioni.

ATTOREATTORE CASO D’USOCASO D’USO


DIAGRAMMA DEGLI STATI 59

Diagramma degli statiDiagramma degli stati

Mette in rilievo la sequenza di attivazione dei vari oggetti, nonché lo stato inizialeiniziale e

finalefinale.

Mostra le condizioni che implicano un passaggio di

stato.

È in grado di mostrare attività parallele.

Si basa sul concetto di eventoevento.

NOME 2NOME 2

VARIABILI VARIABILI CARATTERIZZANTI CARATTERIZZANTI

LO STATOLO STATO

ATTIVITÀATTIVITÀ

Stato finaleStato finale

NOME 2NOME 2

VARIABILI VARIABILI CARATTERIZZANTI CARATTERIZZANTI

LO STATOLO STATO

ATTIVITÀATTIVITÀ

Stato inizialeStato iniziale

EventoEvento / condizionecondizione / azioneazione


DIAGRAMMA DELLE SEQUENZE 60

Diagramma delle sequenzeDiagramma delle sequenzeSequenza temporale delle interazioni che si stabiliscono tra i vari

oggetti componenti il sistema.

L’asse verticale rappresenta il tempotempo.

L’asse orizzontale gli oggetti e gli attori.

Messaggio di chiamataMessaggio di chiamataAd un altro oggettoAd un altro oggetto

Messaggio di rispostaMessaggio di rispostaAd un altro oggettoAd un altro oggetto

Messaggio asincronoMessaggio asincrono

Messaggio di chiamataMessaggio di chiamataAllo stesso oggettoAllo stesso oggetto

Messaggio di rispostaMessaggio di rispostaAllo stesso oggettoAllo stesso oggetto

MessaggioMessaggioricorsivoricorsivo

AttivitàAttivitàdell’oggettodell’oggetto

MessaggioMessaggioOggettoOggetto

AttoreAttore


Possono essere quindi rappresentate anche le durate di

ogni singola iterazione.

DIAGRAMMA DELLE COLLABORAZIONI 61

Diagramma delle collaborazioniDiagramma delle collaborazioni

Mostra il modo in cui vari oggettioggetti ed attoriattori comunicano tra di loro.

Gli oggetti sono rappresentati da un quadratoquadrato.

Non rappresenta la cronologia di tale comunicazione.

Sul link va indicato il messaggiomessaggio scambiato.

AttoreAttore MessaggioMessaggio

OggettoOggetto

AZIONE 1AZIONE 1

AZIONE 3AZIONE 3

AZIONE 2AZIONE 2

Nome 1Nome 1

Nome 2Nome 2

Nome 3Nome 3


DOCUMENTAZIONE DEL SOFTWARE DI CONTROLLO 62

Diagramma degli oggettiDiagramma degli oggetti

Si tratta di diagrammi sostanzialmente analoghi ai diagrammi delle classi

(si ricavano infatti da essi), con la differenza che rappresentano le istanzeistanze

vere e proprie di tali classi cioè oggetti reali costituiti come istanza di una

classe.

CLASSE

ATTRIBUTI

OPERAZIONI

OGGETTO 1 OGGETTO 2

CLASSE

ATTRIBUTI

OPERAZIONI

CLASSE

ATTRIBUTODELLA

ASSOCIAZIONE

OPERAZZIONI

OGGETTO 3


DIAGRAMMA DEI COMPONENTI 63

Diagramma dei componentiDiagramma dei componenti

Fornisce una visione temporaletemporale e strutturalestrutturale del sistema funzionante.Mostra in particolare i collegamenticollegamenti tra componenti.

È lecito raggruppareraggruppare più componenti in un unico insieme (apparato).

[NOME PACKAGE]NOME

COMPONENTE 1

[NOME PACKAGE]NOME

COMPONENTE 3

[NOME PACKAGE]NOME

COMPONENTE 2

COMPONENTE

RELAZIONE DI DIPENDENZA


LO STANDARD DI PROGETTAZIONE ESA-PSS05 64

Lo standard di progettazione ESA-PSS05Lo standard di progettazione ESA-PSS05

• serie di norme standardnorme standard di sviluppo e di ingegneria del software

• originariamente sviluppato per i soli prodotti software dell’agenzia spaziale prodotti software dell’agenzia spaziale europeaeuropea (ESA)

• oggi largamente utilizzatolargamente utilizzato anche dalle compagnie private

• permette una gestione ed un controllo completo e funzionalegestione ed un controllo completo e funzionale di tutte le fasi di sviluppo

• regolamenta il progettazioneregolamenta il progettazione di tutti i componenti e di tutte le interfacce del sistema software


NORMATIVA ESA PER LA PROGETTAZIONE 65

FASE 1: requirements capture process

La normativa ESA si articola nella seguenti fasi:La normativa ESA si articola nella seguenti fasi:

FASI 2 & 3: analysis & design

FASI 4 & 5: realizzazione e prove per la validazione


INDIVIDUAZIONE DEI REQUISITI 66

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

• INTERFACCIAMENTO ESPLICITO

• RISERVATEZZA DELLE INFORMAZIONI

DIPENDENTI DAGLI ACCORDI CON IL CLIENTE


ANALISI E PROGETTAZIONE 67

FASI 2 & 3: ANALYSIS & DESIGN1) DEFINIZIONE ATTIVITÀ (ACTIVITY DIAGRAM)

2) ANALISI SISTEMA (CLASS DIAGRAM)

3) CORRELAZIONE TRA SISTEMI (DISTRIBUTION DIAGRAM)

4) COMPRENSIONE UTILIZZO (USE CASES DIAGRAM)

5) ANALISI TRANSIZIONI DI STATO (STATE CHART DIAGRAM)

6) 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


REALIZZAZIONE E PROVE DI VALIDAZIONE 68

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!


NORME ESA E UML 69

LO STANDARD ESA PSS-05 SI INTERFACCIA TOTALMENTE CON IL CICLO DI SVILUPPO UMLUML PUÒ QUINDI ESSERE EFFICACEMENTE UTILIZZATO NELLA PROGETTAZIONE

USER REQUIREMENTS DEFINITION FASE 1: REQUIREMENTS CAPTUREPROCESS

SOFTWARE REQUIREMENTSDEFINITION

ARCHITECTURAL DESIGN PHASE

FASE 2: ANALYSIS

FASE 3: DESIGN

DETAILED DESIGN & PRODUCTION

TRASFER & TESTS

OPERATION & MAINTENACE

FASI 4 & 5: REALIZZAZIONE PROVE DI VALIDAZIONE

ESA PSS-05 UNIFIED MODELLING LANGUAGE

FASE 3: DESIGN


SOFTWARE

INGEGNERIA

DI SIS

TEAMA

PROCEDURA SISTEMATICA DI PROGETTAZIONE 70

DEFINIZIONEDELLE FINALITÀE DELLE PRESTAZIONI

MODELLO FUNZIONALEDELLA NUOVA REALIZZAZIONE

ARCHITETTURA DELLA NUOVA REALIZZAZIONE

REALTÀ VIRTUALEDELLA NUOVA REALIZZAZIONE

REALIZZAZIONE DELLE PARTI IN SOFTWARE

REALIZZAZIONE DELLE PARTI IN HARDWARE

INTEGRAZIONE DELLE PARTI HARDWARE E SOFTWARE

PROVE DI FUNZIONALITÀ

INTEGRAZIONE IN SOTTOSISTEMI


INTEGRAZIONEDELLA NUOVA REALIZZAZIONE


ACCETTAZIONE

MESSA IN ESERCIZIO


71DOCUMENTAZIONE DELLA PROGETTAZIONE

UMLDIAGRAMMA DEI CASI D’USO

UMLDIAGRAMMA

DEI COMPONENTI

DEFINIZIONEDELLE FINALITÀE DELLE PRESTAZIONI

MODELLO FUNZIONALEDELLA NUOVA REALIZZAZIONE

ARCHITETTURA DELLA NUOVA REALIZZAZIONE

REALTÀ VIRTUALEDELLA NUOVA REALIZZAZIONE

REALIZZAZIONE DELLE PARTI IN SOFTWARE

REALIZZAZIONE DELLE PARTI IN HARDWARE

INTEGRAZIONE DELLE PARTI HARDWARE E SOFTWARE


INTEGRAZIONE IN SOTTOSISTEMI


INTEGRAZIONEDELLA NUOVA REALIZZAZIONE


ACCETTAZIONE

MESSA IN ESERCIZIO

UMLDIAGRAMMA DELLE ATTIVITÀ

UMLDIAGRAMMA DEGLI STATI

UMLDIAGRAMMA DELLE CLASSI

UMLDIAGRAMMA

DELLE DISTRIBUZIONI

UMLDIAGRAMMA DELLE COLLABORAZIONI

UMLDIAGRAMMA

DEGLI OGGETTI

ESA PSS-05DOCUMENTAZIONE DEL SOFTWARE

UMLDIAGRAMMADELLE SEQUENZE


LIVELLO FISICOLIVELLO CONCETTUALE

PUNTI DI VISTA

MODELLAZIONE UML

72

ATTIVITÀ DA SVOLGERE

INTEGRATORE DI SISTEMA

PRESTAZIONICOMPORTAMENTO

REQUISITI FUNZIONALI REALIZZAZIONE

UTENTE FINALE

FUNZIONALITÀ

PROGRAMMI PER

LA GESTIONE

UTILIZZAZIONE

CASO D’USOUNA APPLICAZIONE

VISTA DELL’UTENTE

IL FUNZIONAMENTO

INGEGNERIA DI SISTEMAISTALLAZIONE

COMUNICAZIONE


PANNELLO DI CONTROLLOPANNELLO DI CONTROLLO

COMANDO COMANDO POSIZIONE POSIZIONE

SLITTASLITTA

COMANDO COMANDO MOVIMENTO MOVIMENTO

TRAPANOTRAPANO

ESEMPIO DI APPARATO 73

APPROCCIO OBJECT ORIENTED

DISPOSITIVO DI DISPOSITIVO DI CONTROLLO CONTROLLO

SLITTASLITTA


TRAPANOTRAPANO

RETE DI COMUNICAZIONERETE DI COMUNICAZIONETRA I DISPOSITIVI TRA I DISPOSITIVI

DI CONTROLLODI CONTROLLO


FASI DELLA LAVORAZIONE 74


LA LAVORAZIONE PUÒ INIZIARE

IL PEZZO È CARICATO SULLA SLITTA

IL PEZZO È PORTATOSOTTO IL TRAPANO

IL TRAPANO PUÒ INIZIARE LA LAVORAZIONE

IL TRAPANO EFFETTUA LA LAVORAZIONE

IL TRAPANO HA CONCLUSO LA LAVORAZIONE

IL TRAPANO È ALLONTANATO DAL PEZZO

IL PEZZO È SCARICATO DALLA SLITTA

LA LAVORAZIONE È CONCLUSA




CICLO DI LAVOROMOVIMENTO MOVIMENTO

PEZZOPEZZO1. IL PEZZO DA LAVORARE VIENE

POSIZIONATO SULLA SLITTA

MOVIMENTO MOVIMENTO SLITTASLITTA

2. LA SLITTA VIENE POSIZIONATA SOTTO IL TRAPANO

MOVIMENTO MOVIMENTO TRAPANOTRAPANO

3. VIENE ABBASSATO IL TRAPANO

MOVIMENTO MOVIMENTO TRAPANOTRAPANO

5. TERMINATA LA LAVORAZIONE, IL TRAPANO VIENE SOLLEVATO

MOVIMENTO SLITTA

6. ILTRAPANO VIENE FERMATO

LAVORAZIONELAVORAZIONE 4. VIENE AVVIATA LA LAVORAZIONE

7. VIENE MOVIMENTATA LA SLITTA PER SCARICARE IL PEZZO

MOVIMENTO PEZZO

INIZIO CICLO

FINE CICLO


PANNELLO DI CONTROLLOPANNELLO DI CONTROLLO

COMANDO COMANDO POSIZIONE POSIZIONE

SLITTASLITTA

COMANDO COMANDO MOVIMENTO MOVIMENTO

TRAPANOTRAPANO

MOVIMENTOPEZZO

MOVIMENTOTRAPANO




SLITTASLITTA


TRAPANOTRAPANO

BASSO

PRONTO

CARICA

ATTESA

ALTO

CO

MU

NIC

AZ

ION

E D

AT

I

SENSORI

COMUNICAZIONE DATI

SENSORI

RETE DI COMUNICAZIONERETE DI COMUNICAZIONETRA I DISPOSITIVI TRA I DISPOSITIVI

DI CONTROLLODI CONTROLLO


UNITA’ DI FORATURA AUTOMATICA

DIAGRAMMA DEI CASI D’USO 77

ESEMPIO MODELLAZIONE UML

LAVORAZIONENORMALE FUNZIONAMENTO

OPERATORE/IMPIANTO

CONTROLLOTRAPANO

CONTROLLOSLITTA

<<INCLUDE>>

<<INCLUDE>>

PROGETTISTA

SETUP

<<INCLUDE>>

<<INCLUDE>> <<INCLUDE>>

<<INCLUDE>>

OPERATOREOPERATORE

ARRESTASISTEMA

RIAVVIASISTEMA

GESTIONEALLARMI

MANUTENZIONE


È COMPOSTA DA

È C

OM

PO

ST

A D

AÈ COMPOSTA D

A



CONTROLLORE

- ATTESA - CONTROLLO

+ INVIA SEGNALE () + RICEVE SEGNALE ()

TRAPANO

- POSIZIONE - OPERATIVITÀ

+ TRASLA () + RUOTA ()

SLITTA

- POSIZIONE - OPERATIVITÀ

+ TRASLA () + RUOTA ()

UNITÀ DI FORATURA

+ ESEGUI LAVORAZIONE ()

CO

LL

AB

OR

A C

ON

CO

LL

AB

OR

A C

ON



ESEMPIO MODELLAZIONE UMLPROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO

DIAGRAMMA DEGLI OGGETTI 80


CONTROLLO TRAPANO

CONTROLLO SLITTA

TRAPANO SLITTA

UNITÀ DI FORATURA


CONTROLLOSLITTA

SLITTACONTROLLO

TRAPANOTRAPANO

1: INIZIA 2: CARICA PEZZO

3: CARICATO

4: A SINISTRA

5: PRONTO

9: ABBASSA

10: LAVORAZIONE

8: AVVIARE TRAPANO

6: PEZZO IN POSIZIONE

7: INIZIO CICLO DI LAVORAZIONE ?

DIAGRAMMA DELLE SEQUENZE

OPERATORE

81


DIAGRAMMA DELLE SEQUENZE 82

CONTROLLOSLITTA

SLITTA

11: SOLLEVA

12 : IN ALTO

OPERATORE

13: FINE LAVORAZIONE

14: A DESTRA

15 : IN ATTESA

16 : SCARICA

17 : SCARICATO

18: FINITO

TRAPANOCONTROLLO

TRAPANO

APPROCCIO OBJECT ORIENTEDESEMPIO MODELLAZIONE UMLPROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO

LAVORAZIONE

DIAGRAMMA DI STATO 83

APPROCCIO OBJECT ORIENTEDESEMPIO MODELLAZIONE UML

SLITTA IN ATTESA SCARICA

SLITTA IN ATTESA CARICA

INIZIO

FINE

CICLO TRAPANO

SLITTA IN PRONTO

TRAPANO ALTO

FERMO

TRAPANO ALTO

ROTAZIONE

TRAPANO BASSO

LAVORAZIONE



SLITTASLITTA TRAPANOTRAPANO

AZIONACOMANDO SLITTA

LAVORAZIONE

TRAPANO IN BASSO

CARICAMENTOPEZZO

SLITTA ASINISTRA

AVVIAMENTOTRAPANO

AZIONA COMANDO TRAPANO

INIZIO CICLO


OPERATOREOPERATORE



TRAPANO INALTO

TRAPANO FERMO

SLITTA A DESTRA

SCARICA IL PEZZO

FINE CICLO



OPERATOREOPERATORE SLITTASLITTA TRAPANOTRAPANO


DIAGRAMMA DI DISTRIBUZIONE 86

NODO 1NODO 1

CONTROLLO

SLITTA

SLITTA

NODO 2NODO 2

CONTROLLO

TRAPANO

TRAPANO

RETE DI RETE DI COMUNICAZIONECOMUNICAZIONE

DATIDATI

ESEMPIO MODELLAZIONE UMLPROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO

UML IN SINTESI

MODELLAZIONE UML

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

87


UML IN SINTESI 88

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

MODELLAZIONE UMLPROGETTAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO

CONCLUSIONI 89

Le metodologie di progetto orientate agli oggetti sono state adottate con successo nell’automazione industriale per far fronte alle seguenti esigenze:

CONCLUSIONI

• 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 90

L’esistenza degli standard IEC e ISAstandard 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 perdenteapproccio perdente, perchè

porta alla realizzazione di soluzioni proprietarie senza possibilità di integrazione con altri sistemi e

non riutilizzabili, quindi più costose.


“A discipline that does not lead to a compassionate practice may be said to have failed.”

Robert Fripp

“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

“Below every tangled hierarchy lies an inviolate level.”Douglas Hofstadter

“Lingvo internacia de la venontaj generacioj estos sole kaj nepre nur lingvo arta.”

Ludoviko Zamenhof

CONCLUSIONI 91


CONCLUSIONI 92


QUANDO NOÈ COSTRUÌ L’ARCA,

DICEVA L’UOMO CON LA CLAVA:

ANCORA NON PIOVEVA

“DEVO FARE LA GUERRA, NON HO TEMPO PER CONOSCERE LE NUOVE TECNOLOGIE”

E MORÌ INCENERITO DA UN MISSILE

1 programma del corso progettazione di un sistema complesso programma di automazione 2 1.approcci...

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