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Model-Based Systems Engineering applied to the sustainable and circular design of the Industrial Product
01HWSRO
A.A. 2023/24
Course Language
Inglese
Degree programme(s)
Doctorate Research in Ingegneria Meccanica - Torino
Course structure
| Teaching | Hours |
|---|---|
| Lezioni | 12 |
| Esercitazioni in aula | 8 |
Lecturers
| Teacher | Status | SSD | h.Les | h.Ex | h.Lab | h.Tut | Years teaching |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Brusa Eugenio | Professore Ordinario | IIND-03/A | 12 | 0 | 0 | 0 | 2 |
Co-lectures
Context
| SSD | CFU | Activities | Area context | *** N/A *** | 4 |
|---|
Il corso è organizzato in lezioni teoriche, in formato di master class, che alternano momenti di spiegazione a lavori di gruppo in aula con l'intervento dei presenti e con esempi di applicazione reali tratti dall'industria. Include una simulazione finale di attività che coinvolge tutti i partecipanti e costituisce un momento di verifica dell'apprendimento utile all'accreditamento della frequenza al corso.
L'obiettivo è fornire i rudimenti del Systems Engineering, come metodologia di progettazione di sistemi e dei suoi strumenti, quali il linguaggio SysML, e di correlarla allo sviluppo dei cosiddetti Digital Twin. In pratica, i grandi vantaggi della metodologia MBSE sono illustrati in alcuni esempi, utilizzando il semplice metalinguaggio (figurativo) SysML inerenti varie applicazioni industriali meccatroniche, spaziali e aeronautiche.
Ogni sezione propone contenuti teorici e concettuali all'inizio, poi passa all'illustrazione di casi reali di tipo industriale. I presenti sono subito coinvolti in esercizi pratici, per interagire meglio con i docenti, in un approccio "learning by doing" e rilassato. Segue, poi, qualche esempio di applicazioni più complesse, in cui si illustrano potenzialità e proprietà degli strumenti software utilizzati nell'industria. La verifica finale prevede lo sviluppo di un caso reale con la collaborazione di tutti i partecipanti al corso. In questa edizione sono introdotti i più recenti sviluppi della metodologia che include oggi sia elementi di eco design per la sostenibilità che di circular design per il riutilizzo delle risorse e il riciclo dei materiali.
This course is organized in some theoretical lectures, being conceived as master classes, where, after a preliminary introduction of concepts, all the attendees are immediately involved in some team works to be performed in classroom, while some examples of applied industrial test cases are shown. A final mini challenge involves all the students and allow the instructors verifying their learning level to certify their attendance to this course.
This module is aimed to introduce the fundamentals of the Systems Engineering methodology for the system design, and its tools,, as the SysML language, and to correlate those contents to the development of the so-called Digital Twin. Realizing the advantages of this methodology and showing the participants how the SysML language is used in a tool are both goals of this course.
Each section focuses on a specific topic and introduces its main theoretical contents, and then all the attendees are involved in some practical examples, coming from real industrial applications. This way allows participants interacting more and better with the instructors and to apply a "learning by doing" approach, easily. Some more complex implementations are then described. to show the strength and the properties of some software currently used by companies. The final verification of knowledge is based on the development in classroom of a real case all together by exploiting the concepts learnt. In this edition of the course, the most recent developments of this methodology are introduced, including some elements of eco design for sustainability and of the circular design for the reuse of resources and for recycling of materials.
Fondamenti di base dell'ingegneria
Fundamentals of engineering
1. Introduzione al Systems Engineering e allo sviluppo del Digital twin in progettazione
2. Metodologia SE/MBSE
3. Il linguaggio SysML e gli altri in sviluppo
4. Diagrammi fondamentali del SysML
5. Analisi dei requisiti
6. Creazione dei modelli di sistema
7. Analisi Operazionale
8. Analisi Funzionale
9. Analisi Logica
10. Analisi Fisica (modellazione quantitativa dei sistemi per via numerica)
11. Simulazione multidisciplinare ed eterogenea
12. Verifica e Validazione del sistema (V&V) e integrazione con RAMS
13. Il processo di innovazione mediato dal MBSE
14. I canoni dell'Eco Design per la sostenibilità
15. Le viste del Circular Design per l'economia circolare
16. Integrazione tra MBSE - Eco Design - Circular Design in ambito industriale
17. Correlazione con il Life Cycle Assessment (LCA)
18. Conclusioni
Tutorials: Casi test: applicazioni dell'industria spaziale, aeronautica e meccatronica
Verifica: Mini challenge tra i partecipanti su soggetti di interesse tecnologico attuale
1. The Systems Engineering in a nutshell and development of the Digital Twin in design
2. The methodology of SE/MBSE
3. The language SysMl and other ones currently developed
4. Fundamental diagrams of the SysML
5. Requirement Analysis
6. System modeling
7. Operational analysis
8. Functional Analysis
9. Logical Analysis
10. Physical Analysis (numerical modeling)
11. Multidisciplinary and Heterogeneous simulation
12. System Verification and Validation (V&V) and integration with RAMS
13. The innovation process managed through the MBSE
14. Contents of the Eco Design for sustainability
15. Views of the Circular Design for circular economy
16. Integration among MBSE - Eco Design - Circular Design in industry
17. Correlation with the Life Cycle Assessment (LCA)
18. Conclusions
Tutorials: Test cases from applications of space, aeronautical and mechatronic engineering
Final test: Mini challenge with participants on some current technologic topics.
In presenza
On site
Presentazione orale
Oral presentation
P.D.2-2 - Aprile
P.D.2-2 - April
La prima lezione si terrà il 9 aprile 2024 (ulteriori dettagli saranno inviati via email agli iscritti all'approssimarsi della data) e in quel contesto sarà condiviso con i partecipanti il calendario delle master class, che prevedrà un paio di incontri settimanali, per concludere il corso in circa 4/5 settimane.
I principali contenuti del corso sono descritti in dettaglio in alcuni articoli scientifici scritti dai titolari del corso e nel libro di testo, (disponibile anche in formato digitale): E.BRUSA, A.CALA’, D.FERRETTO, "Systems Engineering and Its Application to Industrial Product Development", Springer, Cham, Switzerland, 2018. ISNN: 2148-4182; ISBN-13: 978-3319718361; ISBN-10: 3319718363; DOI:10.1007/978-3-319-71837-8.
The first meeting is foreseen on April 9th, 2024 (further details will be sent by email to the participants registrated) During that lecture the calendar of activities will be shared with the Students. The master classes will be performed approximately twice a week, to conclude the course within 4/5 weeks.
The main contents of this course are described in detail by some papers published by the instructors and in the textbook (available even in digital format): E.BRUSA, A.CALA’, D.FERRETTO, "Systems Engineering and Its Application to Industrial Product Development", Springer, Cham, Switzerland, 2018. ISNN: 2148-4182; ISBN-13: 978-3319718361; ISBN-10: 3319718363; DOI:10.1007/978-3-319-71837-8.