Efficient Management of Configura4ons in the Model-Based - - PowerPoint PPT Presentation

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Efficient ¡Management ¡of ¡Configura4ons ¡in ¡the ¡ Model-­‑Based ¡System ¡Development ¡of ¡a ¡Common ¡ Submarine ¡Combat ¡System ¡

25 May 2011

Brandon C. Gibson MBSE Technical Lead Lockheed Martin

2 ¡ 2 ¡

Agenda ¡

• Introduc.on ¡to ¡SWFTS ¡
• MBSE ¡for ¡SWFTS ¡
• Managing ¡Complexity ¡with ¡Catalogs ¡and ¡Libraries ¡
• Future ¡Research ¡

3 ¡ 3 ¡

Submarine ¡Warfare ¡Federated ¡ Tac2cal ¡System ¡(SWFTS) ¡

4 ¡ 4 ¡

Submarine ¡Warfare ¡Federated ¡Tac2cal ¡System ¡

• A ¡Common ¡Combat ¡System ¡Deployed ¡Across ¡Mul.ple ¡

Fleets ¡

– USN: ¡Los ¡Angeles ¡(SSN ¡688), ¡Ohio ¡(SSGN ¡726), ¡Seawolf ¡(SSN ¡21), ¡ Virginia ¡(SSN ¡774), ¡Ohio ¡Replacement ¡(SSBN) ¡ – RAN: ¡Collins ¡(SSG ¡73) ¡

• Federates ¡Mul.ple ¡Subsystems ¡from ¡Mul.ple ¡Program ¡

Offices ¡and ¡Vendors ¡

– Sonar, ¡ESM, ¡Imaging, ¡Tac.cal ¡Control, ¡Weapons ¡Control, ¡ Communica.ons, ¡etc. ¡

• SWFTS ¡Manages ¡Subsystem ¡Interfaces ¡and ¡System ¡I&T ¡

SWFTS ¡Reduces ¡Maintenance ¡and ¡Training ¡Costs ¡while ¡Maximizing ¡Capabili2es ¡

5 ¡ 5 ¡

688/688i Collins 688/688i VIRGINIA SEAWOLF

8.0 6.5A 8.1 8.1A 8.1B 8.1C 8.1D 8.1E 7.0 7.1 7.1A 9.0 9.1 7.1B

TI06/APB06 TI06/APB07 TI08/APB07 TI08/APB09 TI02 TI04 TI08/APB07 TI08/APB09 688/688i VIRGINIA SEAWOLF SSGN Collins TI10/APB09

10.0 9.2 4.7 3.8

688/688i SSGN SEAWOLF VIRGINIA

High ¡Variability ¡Between ¡SWFTS ¡PlaZorms ¡

• Each ¡Class ¡May ¡Have ¡Mul.ple ¡Flights ¡

– Los ¡Angeles ¡Flights ¡1, ¡2, ¡Improved ¡ – Ohio ¡SSBN ¡(Trident ¡I, ¡Trident ¡II) ¡and ¡SSGN ¡ – Virginia ¡Flights ¡1, ¡2, ¡3, ¡4, ¡… ¡

• Within ¡Flights, ¡Ships ¡May ¡Vary ¡Significantly ¡

– SSN ¡23 ¡is ¡100 ¡feet ¡longer ¡than ¡sister ¡ships ¡ – TEMPALTs ¡and ¡SHIPALTs ¡for ¡New ¡Sensors, ¡ Weapons, ¡etc ¡for ¡At-­‑Sea ¡Tes.ng ¡or ¡Special ¡ Opera.ons ¡are ¡Common ¡

• Mul.ple ¡Deployed ¡and/or ¡Managed ¡Baselines ¡

within ¡Flight ¡

– Annual ¡SWFTS ¡baselines ¡(denoted ¡TInnAPBmm) ¡ – Subsystems ¡Updated ¡on ¡Varying ¡Cycles ¡ – Individual ¡Boats ¡Updated ¡on ¡~4 ¡Year ¡Cycle ¡ Over ¡21 ¡Dimensions ¡of ¡Varia2on ¡Must ¡Be ¡Managed ¡in ¡SWFTS ¡

6 ¡ 6 ¡

0 ¡ 50 ¡ 100 ¡ 150 ¡ 200 ¡ 250 ¡ 300 ¡ 350 ¡ 400 ¡ 450 ¡ 500 ¡ 2006 ¡ 2007 ¡ 2008 ¡ 2009 ¡ Total ¡BCRs ¡ eBCRs ¡

Need ¡for ¡Change ¡

• SWFTS ¡Systems ¡Engineering ¡efforts ¡have ¡increased ¡steadily ¡in ¡the ¡past ¡3 ¡years ¡and ¡

Systems ¡Engineering ¡resources ¡are ¡stretched ¡ – Increasing ¡number ¡of ¡Baseline ¡Change ¡Requests ¡(BCR) ¡processed ¡per ¡year ¡ – More ¡concurrent ¡baselines ¡(baselines ¡not ¡re.red) ¡and ¡more ¡subsystems ¡being ¡ added ¡ – Expanding ¡System ¡of ¡Systems ¡role, ¡and ¡Principal ¡Systems ¡Engineer ¡IPT ¡and ¡ Architecture ¡Working ¡Group ¡support ¡

eBCR ¡= ¡Equivalent ¡BCR ¡ (deprecates ¡replica.ons) ¡

Engineering ¡Budget ¡ Engineering ¡Workload ¡

7 ¡ 7 ¡

Systems ¡Engineering ¡Core ¡Trend ¡

• The ¡efficiency ¡to ¡perform ¡the ¡SWFTS ¡System ¡Engineering ¡has ¡

been ¡improved ¡through ¡con.nuous ¡process ¡improvements, ¡ but ¡we’re ¡reaching ¡the ¡limits. ¡

– DOORS ¡automated ¡Requirements ¡Baseline ¡Management, ¡but ¡ Interfaces ¡(IP ¡addressing, ¡IDL, ¡etc.) ¡are ¡s.ll ¡managed ¡manually ¡

• The ¡future ¡growth ¡in ¡SE ¡will ¡drive ¡the ¡need ¡for ¡more ¡SWFTS ¡SE ¡

funding ¡ ¡ ¡

– In ¡order ¡to ¡meet ¡the ¡con.nually ¡increasing ¡needs ¡of ¡the ¡fleet ¡without ¡ increased ¡funding, ¡the ¡SWFTS ¡SE ¡process ¡must ¡become ¡more ¡efficient ¡ ¡

• MBSE ¡affects ¡larger ¡scope ¡
• SWFTS ¡(Capabili.es ¡Defini.on ¡& ¡Baseline ¡Management), ¡JCIDS/ISP, ¡

and ¡Subsystems ¡

• implies ¡larger ¡poten.al ¡savings ¡

MBSE ¡Will ¡Enable ¡a ¡More ¡Efficient ¡System ¡Engineering ¡Process ¡

8 ¡ 8 ¡

Model ¡Based ¡Systems ¡ Engineering ¡for ¡SWFTS ¡

9 ¡ 9 ¡

SWFTS ¡MBSE ¡

S ¡Y ¡S ¡T ¡E ¡M ¡S ¡ ¡ O ¡P ¡E ¡R ¡A ¡T ¡I ¡O ¡N ¡S ¡ B ¡O ¡T ¡T ¡O ¡M ¡ ¡ ¡U ¡P ¡ ¡ T ¡O ¡P ¡ ¡ ¡D ¡O ¡W ¡N ¡ ¡

Modeling ¡Approach ¡

Submarine ¡Missions ¡ Universal ¡Joint ¡Task ¡List ¡(UJTL) ¡ DoD ¡Informa.on ¡Enterprise ¡ Architecture ¡(DIEA) ¡ FORCENET ¡ TEAM ¡SUB ¡Capability ¡Threads ¡ SubSystems ¡ Methods ¡ System ¡Edge ¡Func.ons ¡ IDL ¡ GDD ¡ IIDB ¡ …. ¡

UPDM ¡ DoDAF ¡

SysML ¡ Systems ¡

T ¡r ¡a ¡c ¡e ¡a ¡b ¡I ¡l ¡I ¡t ¡y ¡ ¡

DoD ¡IT ¡Standards ¡Registry ¡(DISR) ¡ Joint ¡Capability ¡Areas ¡(JCAs) ¡

Tier3 ¡ Tier2 ¡ Tier1 ¡

TEAM ¡SUB ¡MBSE ¡

Requirements ¡(DOORS) ¡

10 ¡ 10 ¡

Top ¡Level ¡SWFTS ¡Model ¡Organiza.on ¡

Fleet ¡ Requirements ¡ Groups, ¡IWS5 ¡ Fleet ¡PlaZorm ¡ Iden.fica.ons ¡ and ¡Update ¡ Cycles ¡ Models ¡of ¡ Individual ¡ Subsystems ¡to ¡ Support ¡PARMS ¡ Network ¡Splinter ¡ Group ¡ SWFTS-­‑SE ¡System ¡ Services ¡and ¡ Func.ons ¡ Defini.ons ¡ SWFTS ¡Tech ¡ Inser.on ¡Group ¡ SWFTS-­‑SE ¡ Interface ¡ Alloca.ons ¡and ¡ Defini.ons ¡ SWFTS-­‑SE ¡ Interface ¡ Alloca.ons ¡and ¡ Defini.ons ¡ SWFTS ¡SE ¡ Process ¡ Reengineering ¡ ¡

11 ¡ 11 ¡

Hierarchy ¡of ¡Models ¡Suppor.ng ¡ ¡ TEAM ¡SUBMARINE ¡Engineering ¡

12 ¡ 12 ¡

SWFTS’ ¡Mul.ple ¡Interdependent ¡Models ¡ ¡

13 ¡ 13 ¡

SWFTS ¡Model ¡Components ¡

• ~35 ¡subsystems ¡from ¡~20 ¡program ¡offices ¡
• ~2,500 ¡interface ¡requirements ¡
• ~100 ¡services ¡
• ~3,700 ¡model ¡elements ¡for ¡interfaces ¡

– Interfaces, ¡methods, ¡data ¡structures ¡

• >15,000 ¡rela.onships ¡between ¡model ¡

elements ¡

14 ¡ 14 ¡

Catalogs ¡and ¡Libraries ¡

15 ¡ 15 ¡

Managing ¡Complexity ¡

• Mul.ple ¡Concurrent ¡and ¡Overlapping ¡Baseline ¡

Configura.ons ¡

– Several ¡concurrent ¡itera.ons ¡of ¡the ¡Systems ¡ Engineering ¡“V” ¡ – Overlapping ¡Advanced ¡Development, ¡Produc.on ¡ Development, ¡Deployment, ¡Maintenance ¡Cycles ¡

• Baselines ¡deployed ¡in ¡2002 ¡are ¡being ¡ac.vely ¡

maintained ¡

• Maximizing ¡Reuse ¡Between ¡Baselines ¡

– Defining ¡ever-­‑growing ¡library ¡data ¡sets ¡

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Construc.ng ¡Catalogs ¡from ¡Libraries ¡

17 ¡ 17 ¡

Catalogs ¡Simplify ¡the ¡Configura.on ¡Task ¡

• Catalogs ¡frame ¡alterna.ve ¡views ¡of ¡the ¡model ¡

for ¡the ¡engineer ¡

• U.lize ¡the ¡catalog ¡as ¡an ¡ac.ve ¡filter ¡of ¡the ¡

model ¡

– Reduces ¡the ¡scope ¡of ¡the ¡ library ¡without ¡duplica.ng ¡ the ¡elements ¡ – Provides ¡u.liza.on ¡ assessments ¡for ¡elements ¡ across ¡mul.ple ¡baselines ¡ and ¡baseline ¡configura.ons ¡

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Assembling ¡Baselines ¡from ¡Catalogs ¡

19 ¡ 19 ¡

Conclusions ¡

• Libraries ¡and ¡catalogs ¡improve ¡the ¡quality ¡and ¡

efficiency ¡of ¡the ¡baseline ¡configura.on ¡process ¡

• Reduce ¡duplica.on ¡and ¡inconsistency ¡of ¡element ¡

defini.ons ¡

• Manage ¡the ¡complexity ¡faced ¡by ¡systems ¡

engineers ¡

• Provide ¡intui.ve ¡tools ¡for ¡engineers ¡to ¡develop ¡

complex ¡systems ¡with ¡maximum ¡reuse ¡

20 ¡ 20 ¡

Future ¡Research ¡

21 ¡ 21 ¡

Evolu.on ¡of ¡the ¡SWFTS ¡Product ¡Family ¡ Model ¡

• Extend ¡Current ¡SWFTS ¡MBSE ¡Prototype ¡to ¡Full ¡

Informa.on ¡Model ¡

– May ¡Discover ¡Addi.onal ¡Limita.ons ¡in ¡UML, ¡SysML, ¡and ¡ UPDM ¡Standards. ¡ ¡If ¡so, ¡Work ¡With ¡Standards ¡Bodies ¡as ¡ Needed ¡to ¡Update ¡ ¡

• Develop ¡Tool ¡Ecology ¡Around ¡SWFTS ¡Model ¡to ¡Support ¡

Process ¡Re-­‑Engineering ¡

– Validate ¡in ¡Parallel ¡with ¡Current ¡Process ¡Using ¡TI12/APB11 ¡ ¡

• Extend ¡SWFTS ¡MBSE ¡Towards ¡TEAM ¡SUBMARINE ¡

Enterprise ¡Architecture ¡

– Assess ¡Interac.ons ¡of ¡Proposed ¡Baseline ¡Change ¡Requests ¡ – Directly ¡Support ¡Selected ¡Subsystem ¡Providers ¡ – Interface ¡with ¡Shipyard ¡Models ¡to ¡Enable ¡Integrated ¡Ship ¡ Performance ¡Impact ¡Assessments ¡ – Support ¡Full ¡Life ¡Cycle ¡

22 ¡ 22 ¡

23 ¡ 23 ¡

ROI ¡for ¡SE&I ¡

• Expect ¡13% ¡addi.onal ¡savings ¡to ¡SE ¡from ¡MBSE ¡

– 25% ¡in ¡Capability ¡Defini.on ¡ – Another ¡10% ¡over ¡DOORS ¡in ¡Baseline ¡Management ¡

• Savings ¡won’t ¡be ¡seen ¡un.l ¡4th ¡year ¡

– 2 ¡years ¡to ¡implement ¡model ¡ – 1 ¡year ¡transi.on ¡overlap ¡with ¡current ¡process ¡

24 ¡ 24 ¡

References ¡and ¡Acknowledgement ¡

• References ¡

– Model-­‑Based ¡System ¡Development ¡for ¡Managing ¡the ¡Evolu2on ¡of ¡a ¡Common ¡Submarine ¡Combat ¡ System, ¡Steven ¡W. ¡Mitchell, ¡Lockheed ¡Mar4n, ¡AFCEA-­‑GMU ¡C4I ¡Center ¡2010 ¡Symposium ¡on ¡Cri.cal ¡ Issues ¡in ¡C4I, ¡18-­‑19 ¡May ¡2010 ¡

• Paper ¡and ¡Briefing ¡Available ¡Here ¡

– Complex ¡Product ¡Family ¡Modeling ¡for ¡Common ¡Submarine ¡Combat ¡System ¡MBSE, ¡Steven ¡W. ¡ Mitchell, ¡Lockheed ¡Mar4n, ¡Third ¡Interna.onal ¡Conference ¡on ¡Model ¡Based ¡Systems ¡Engineering, ¡ Fairfax, ¡VA, ¡Sept ¡2010 ¡ – Bridging ¡the ¡Gap: ¡Modeling ¡Federated ¡Combat ¡Systems, ¡B. ¡Gibson, ¡S. ¡Mitchell, ¡and ¡D. ¡Robinson, ¡ Lockheed ¡Mar4n, ¡Third ¡Interna.onal ¡Conference ¡on ¡Model ¡Based ¡Systems ¡Engineering, ¡Fairfax, ¡VA, ¡ Sept ¡2010 ¡

• Acknowledgement ¡

– This ¡research ¡was ¡supported ¡by ¡NAVSEA ¡contract ¡N00024-­‑06-­‑C-­‑6272 ¡