Mini Scuola su Systems Engineering

Martedì 25 Novembre - Programma ed Interventi

09:00-10:00 Lezione 1 – Introduction to Systems Engineering

Relatore: Vincenzo Arrichiello (INCOSE Italia)

Sommario: Systems Engineering is not totally unlike traditional Engineering; on the contrary, it can be seen as its evolution to address the problems posed by the increasing complexity and multidsciplinarity of projects. Systems Engineering, an organized approach to address complex multidisciplinary engineering problems, emerged in the early fifties of the last century. Its emergence can be mainly tracked to the concurrence of novelties appearing in three contexts: cultural, technological and historic. Three elements of the cultural context contributed new notions and ways of thinking: General Systems Theory (“wholeness”, ”emergence”, “open system”), Cybernetics (“behavioristic approach”, “organic analogy”, “black box”) and Operations Research (“study of operations”, “mixed team approach”). At the same time, a profusion of novel technologies, were becoming available, opening unprecedented possibilities of new solutions development. The onset of the cold war and of the related arm race and space race led to the launch of unprecedented, large-scale and high complexity projects, which combined challenging goals with time pressure. To enable the effective operation of the large and diverse teams required by these projects, sound processes and management solutions were developed to overcome communications and management problems. The effects of these cultural, technological and historical factors likely concurred in determining the duality of Systems Engineering; that is, its combination of two complementary aspects: systemic (holistic appreciation of the problem/system of interest) and systematic (taking a structured, orderly approach to solve the problem). The systematic component is captured by the standards that evolved from the solutions developed for the trailblazing projects. The systemic aspect is more hard to codify, and is best defined through principles and guidelines. The principle of “left shift” (early commitment of resources in a project lifecycle) is aimed at anticipating the discovery of errors and omissions and at building a suitable problem-specific knowledge basis to support design decisions. A collection of elements which can be seen as essential ingredients of Systems Engineering (“Seven Pillars") includes: Life-cycle, Gates, Requirements, Perspectives, Trade-offs, Modeling and Simulation, and Operational Effectiveness.

Note Biografiche sul Relatore: Vincenzo Arrichiello si è laureato in Ingegneria Elettronica alla Università di Genova. Ha iniziato a praticare il Systems Engineering circa 30 anni fa. Ha svolto attività sia nella grande industria (Oto Melara, WELSE, SELEX Sistemi Integrati, Selex ES) che in Società di consulenza tecnica (INSIS, Eureka Engineering), applicando l'approccio sistemico/sistematico in diversi settori (Aerospace & Defence, Robotica, Packaging). È stato uno dei fondatori del Chapter Italia di INCOSE, del quale ha attualmente l'incarico di Presidente. Da Ottobre 2009 è Responsabile della Selex SI Academy e Direttore della relativa Scuola di Systems Engineering. Svolge attività didattica sul Systems Engineering sia nell'ambito della Academy che in Master Universitari.

(Download Extended Abstract Lezione ARRICHIELLO)

10:00-11:00 Lezione 2 – Modeling Approaches for the Design and Analysis of Complex Systems

Relatori: Andrea D’Ambrogio (Università di Roma "Tor Vergata"), Lucio Tirone (Aster SpA e INCOSE Italia)

Sommario: Traditionally, the design of a complex system relies on a systems engineering process that makes use of text documents and engineering data in multiple formats. The inherent limitations of the document-based manual approach have been targeted by the model-based systems engineering (MBSE) approach, promoted by the International Council on Systems Engineering (INCOSE), which defines MBSE as “the formalized application of modeling to support system requirements, design, analysis, verification, and validation activities beginning in the conceptual design phase and continuing throughout development and later life cycle”. In this respect, SysML (Systems Modeling Language) is the UML-based language that provides the modeling capability required in the systems engineering domain. SysML is now considered the standard modeling notation adopted in the MBSE context. In addition, the recent adoption of the Business Process Modeling and Notation standard by the OMG (Object Management Group, the same body that defines and promotes UML and SysML), has introduced into the MBSE discipline the formalization of the business layer describing the interactions among the organizations that make use of systems (context or operational scenario analysis). The advantages obtained by the MBSE approach, in terms of enhanced communications, reduced development risks, improved quality, increased productivity and enhanced knowledge transfer, can be further scaled up by innovative approaches that treat models as the primary artifacts of development, by increasing the level of automation throughout the system lifecycle. Such approaches, denoted as model-driven systems engineering (MDSE) approaches, represent a radical shift from a merely contemplative use of models to a productive and more effective use. MDSE applies metamodeling techniques and automated model transformations, introduced in the more general model-driven engineering context, to the systems engineering domain, thus boosting the aforementioned advantages of the MBSE approach. The talk first illustrates the principles and standards of MBSE and then focuses on the application of MDSE approaches to the simulation-based analysis of modern complex systems, i.e., large-scale heterogeneous systems, which are usually composed of several subsystems.

Note Biografiche sul Relatore: Andrea D’Ambrogio è professore associato di sistemi di elaborazione delle informazioni presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Impresa dell'Università di Roma "Tor Vergata". In precedenza è stato ricercatore presso lo stesso ateneo e research associate presso il Concurrent Engineering Research Center della West Virginia University (USA). E' coordinatore del Master Universitario di II livello in Systems Engineering, istituito presso l'Università di Roma "Tor Vergata". Andrea D'Ambrogio insegna e ha insegnato corsi di ingegneria del software, interoperabilità dei sistemi software, model-driven software engineering e simulazione distribuita a studenti dei corsi di laurea in Ingegneria Informatica, Informatica, Ingegneria Gestionale e Ingegneria di Internet e a studenti del corso di dottorato in Ingegneria Informatica, del master di II livello in Systems Engineering e del master di II livello in Ingegneria della Pubblica Amministrazione. Svolge attività di ricerca nel settore dell’ingegneria di sistemi e software con particolare riferimento alle aree dell'ingegneria delle prestazioni e della qualità di sistemi e processi, dell'ingegneria model-driven di sistemi e software, del business process management e delle tecnologie software per simulazione distribuita e web-based. Nelle aree di cui sopra ha pubblicato più di 80 articoli su riviste, libri e conferenze internazionali, e ha partecipato a vari progetti nazionali e internazionali. Andrea D'Ambrogio è membro dell’editorial board dell’IAENG International Journal of Computer Science (IJCS) e dell’International Journal of Software Architecture (IJSA). E' stato membro del program committee di varie conferenze internazionali, tra cui IEEE WETICE, ACM WOSP, ACM ICPE, SCS/ACM/IEEE TMS/DEVS, ACM PADS, Simultech e SIMUTools. E' stato general chair della conferenza IEEE WETICE 2008 e della conferenza SCS/ACM/IEEE TMS/DEVS 2014 ed ha fondato e organizzato la serie di workshop su “collaborative modeling and simulation” (IEEE CoMetS) e su “model-driven approaches for simulation engineering” (ACM/IEEE/SCS Mod4Sim). Andrea D'Ambrogio ha svolto attività di consulenza e supporto scientifico per industrie ed enti del settore ICT, sia in ambito nazionale che internazionale, ed è membro di varie società professionali, tra cui IEEE, IEEE Computer Society, ACM, SCS e INCOSE.

Note Biografiche sul Relatore: Lucio Tirone e' Direttore Tecnico presso Aster SpA. Ha accumulato oltre quindici anni di esperienza sul campo, dapprima consolidando un ampio background in campo elettromagnetico e quindi concentrandosi sullo sviluppo di software object-oriented per il calcolo, ad esempio, della propagazione di onde elettromagnetiche in ambienti complessi, sia in ambito urbano che extra-urbano. Da allora è stato coinvolto in molteplici attività nel settore del Systems Engineering, in particolare nell’analisi, progettazione, realizzazione e validazione di grandi progetti tecnologici in ambito Difesa, Aerospazio e Trasporti. Lucio Tirone è certificato CSEP (Certified Systems Engineering Professional) ed è attualmente vice-presidente del Capitolo Italiano di INCOSE.

(Download Extended Abstract Lezione D'AMBROGIO-TIRONE)

11:00-11:30 Coffee-break

11:30-12:30 Lezione 3 – System Dependability Analysis: Main Issues and Possible Solutions

Relatore: Alfredo Garro (Università della Calabria)

Sommario: Dependability, which represents an important requirement to be satisfied for a wide range of systems, becomes even crucial when a system failure may lead to catastrophic losses in terms of cost, environmental damages, or human lives, as in several industrial and service domains such as avionics, railway, automotive, energy and health care. The increase in both system complexity and accuracy required in the dependability analysis of mission-critical systems requires not only new, more powerful and flexible analysis tools and techniques, but also modeling approaches which deals with formally expressing constraints and requirements that have an impact on the behavior of the system so as to enable their verification through real or simulated experiments. In this context, the talk aims at discussing the main issues related to system dependability analysis and at presenting possible emerging solutions, centered on model-driven and simulation-based approaches, which will be exemplified through industrial case studies.

Note Biografiche sul Relatore: Alfredo Garro è Professore Associato di Sistemi di Elaborazione presso il Dipartimento di Ingegneria Informatica, Modellistica, Elettronica e Sistemistica (DIMES) dell’Università della Calabria. Da Settembre 1999 a Settembre 2001 è stato Ricercatore presso lo CSELT (Centro Studi E Laboratori Telecomunicazioni) del gruppo Telecom Italia dove si è occupato di progettazione e sviluppo di sistemi distribuiti. Dal 2001 al 2005 ha collaborato con L’Istituto di Calcolo e Reti ad Alte Prestazioni (ICAR) del Consiglio Nazionale della Ricerca (CNR). Da Gennaio 2005 a Dicembre 2011, è stato Ricercatore di Sistemi di Elaborazione presso il Dipartimento di Ingegneria Elettronica, Informatica e Sistemistica (DEIS) dell’Università della Calabria. I suoi principali interessi di ricerca includono: Systems and Software Engineering, Reliability Engineering, Modeling & Simulation of Complex Systems. E’ autore di più di 80 pubblicazioni in riviste internazionali, capitoli di libro, conferenze internazionali e nazionali. E’ membro delle seguenti organizzazioni scientifico-professionali: IEEE e IEEE Computer Society, IEEE Reliability Society, IEEE Aerospace and Electronic Systems Society e di INCOSE (Italian Chapter). E’ membro dello SPACE Forum Planning and Review Panel (PRP) della Simulation Interoperability Standards Organization (SISO), e dell’Executive Committee del Progetto Europeo ITEA2 MODRIO (Model Driven Physical Systems Operation); è, inoltre, referente per il DIMES nell’Open Source Modelica Consortium (OSMC).

(Download Extended Abstract Lezione GARRO)