תכנון חכם עם מספר מזערי של אבני בניין

שפת המידול OPM שפותחה על ידי פרופ' דב דורי מהטכניון הוגדרה כתקן ISO 19450 על ידי ארגון התקינה הבינלאומי.

פרופ' דב דורי

פרופ' דב דורי

פיתוחים רבים במדע ובהנדסה מתחילים בשרבוט רעיונות ראשוניים על מפית או על פיסת נייר. בעבר נהגו ממציאים להתחיל מסקיצה בסיסית כזו ולפתח אותה בהדרגה עד לקבלת שירטוט מפורט. כיום, מאחר שתכן הנדסי של מערכות, מוצרים ושירותים סבוכים מתרחש בספירה הדיגיטלית ומשלב חומרה, תוכנה, בני אדם ורגולציות למיניהן, גובר הצורך בתכנון קונספטואלי מקיף. מטרת תכנון זה הינה להבהיר את ארכיטקטורת המערכת – את המבנה שלה ואת התנהגותה, כך שהיא תספק את הפונקציה והתועלת הצפויה מפיתוחה. לצורך השגת מטרה זו, ארגונים במספרים הולכים וגדלים מאמצים כשלב ראשון של מחזור החיים את הגישה של הנדסת מערכת מבוססת מודל(Model-Based Systems Engineering, MBSE) אשר במהלכה נוצר מודל קונספטואלי של המערכת, המוצר, או השרות החדש בשפה גרפית פורמאלית.

פרופ' דב דורי, חבר סגל בפקולטה להנדסת תעשייה וניהול, פיתח במהלך שני העשורים האחרונים את OPM (Object-Process Methodology) כשפה ושיטה ייעודית למידול קונספטואלי של מערכות סבוכות מכל סוג שהוא, מלאכותיות וטבעיות כאחד. מודל OPM מבטא בצורה גרפית וטקסטואלית את הארכיטקטורה של המערכת. דיאגרמות ברמות פירוט שונות, החל ממבט ממעוף הציפור עד לפרטי פרטים, מספקות תיאור קונספטואלי ולוגי מלא של המערכת. כל ביטוי גרפי מתורגם בזמן אמיתי לתיאור מילולי באנגלית פשוטה. תודות לפשטותה של OPM, היא מהווה שפה משותפת לכל בעלי העניין בפיתוח המערכת, אשר יכולים לקחת חלק בתהליך בניית המודל החל משלב מוקדם במחזור חיי המערכת – שלב הנדסת הדרישות. בכל עת ניתן לבצע סימולציה של המודל באופן חזותי כדי לבחון את פעולת המערכת ולוודא את תקינותה הלוגית ותא ביצועיה ותגובותיה כבר בשלב ראשוני זה, בו מתורגמות הדרישות מן המערכת בדרך להפיכתה למוצר או שירות ממשי.

שפת OPM אומצה על ידי ארגון התקינה הבינלאומי (ISO) ובתאריך 7 בדצמבר 2015 פורסמה באתר הרשמי של ISO כתקן מחייבISO 19450 : https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:pas:19450:ed-1:v1:en.

לאישור התקן, שהוא התקן הראשון של שפת מידול קונספטואלי המאומץ על ידי ISO, קדמה עבודת מטה מקיפה של ISO בקבוצת עבודה במסגרת ועדה טכנית ISO TC184/SC5 בהובלתו של מר ריצ'רד מרטין (Richard Martin) ובהשתתפותם הפעילה של פרופ' דורי, מר דיויד שורטר (David Shorter) וד"ר אלכס בלכמן, שעבודת הדוקטורט שלו בהנחיית פרופ. דורי הייתה פיתוח הקשור לתקן החדש. עבודת ההכנה כללה בין היתר פגישות שנתיות בטוקיו, פאריס, טמפה פלורידה, ובטכניון בחיפה. עוד לפני הפרסום הרשמי כבר נעשה שימוש ב-OPM כבסיס לדור הבא של תקני ISO שיהיו מבוססי מודל במקום טקסט חופשי, דבר שיאפשר לבדוק בשיטתיות את תקינותם ושלמותם.

עיקרון בסיסי עליו מושתתת OPM הינו שניתן לבנות מודל של כל מערכת שהיא, בכל תחום ובכל רמת מורכבות, על בסיס מספר מצומצם של אבני בניין: עצמים (אובייקטים) בעלי מצבים ותהליכים אשר יוצרים או צורכים עצמים, או משנים את מצבם. תוכנה לבניית מודלים ב-OPM הנקראת OPCAT (Object-Process CASE Tool) פותחה במעבדה למידול מערכות עסקיות על ידי סטודנטים בפקולטה להנדסת תעשיה וניהול בטכניון במהלך העשור האחרון. תוכנה זו, הניתנת להורדה חינם מאתר המעבדה http://esml.iem.technion.ac.il/, מאפשרת שילוב של טקסט באנגלית פשוטה עם אמצעים גרפיים אינטואיטיביים. התוכנה מעבדת את המידע הגרפי-ויזואלי למידע שפתי-מילולי וכך מתאפשרת בדיקה בזמן אמת של המודל תוך כדי התהוותו. פלטפורמה זו מאפשרת התקדמות הדרגתית בתכן, שילוב מהנדסים מתחומים שונים, בדיקות באמצעות סימולציות, שקילת חלופות ועוד. זוהי שפה משותפת ללקוח, למהנדסים ולארכיטקטים המאפשרת להם לחשוב יחד ולנהל דיאלוג ביניהם.

לדוגמה, בציור מודגמת סימולציה של תהליך תדלוק מכונית. בשלב המתואר בדיאגרמה זו מתבצע תת התהליך של שאיבת דלק, והוא משנה את מצבו של מיכל הדלק מריק למלא. המשפט שנוצר באופן אוטומטי על ידי התוכנה הוא:

Gasoline Pumping changes Gasoline Tank from empty to full

Gasoline Pumping changes Gasoline Tank from empty to full

 

Gasoline Pumping changes Gasoline Tank from empty to full.

פרופ' דורי, שהחל לפתח את הרעיון בשנת 1993, פרסם ב-2002 ספר בנושא. פטנט בנושא נרשם בארה"ב בשנת 2006 והוסב לטובת מוסד הטכניון. כחמישים סטודנטים לתואר שני ושלישי בתחום זה בטכניון וב-MIT חקרו ופיתחו הרחבות ושימושים ל-OPM שפורסמו במאות מאמרים ופרקים בספרים. כיום נלמדת OPM כשפת מידול בהנדסת מערכות באוניברסיטאות מובילות ברחבי העולם ובהן MIT והטכניון, בקורסי הסמכה ובלימודים מתקדמים בגישת למידה פעילה. OPM משמשת בסיס לתכנון פרויקטים במפעלים מובילים בתעשייה, ובכללן בואינג (שיפור אבטחת איכות בייצור מטוסים אזרחיים), אלביט (תכן מערכות הגנה למטוסי אל על מפני טילי כתף), נאס"א (תכנון כריית מחצבים מהירח), חברת Rolls Royce (הנדסה מבוססת ידע לתכנון מנועים) וחברת Whirlpool (תכנון הדור הבא של כלי בית חשמליים).

שפת OPM רלוונטית גם למחקר המדעי. החל בשנת 2007 פרסמה קבוצה מהטכניון סדרת מאמרים בכתב העת המקוון PLOS ONE ממצאי מחקר ממושך הנוגע למחזור החיים של ה-RNA בתא החי. במסגרת המחקר נבנה באמצעות OPM ותוכנת OPCAT מודל מקיף ביותר של מערכת זו בתא שמר. סימולציות של המערכת אפשרו גילוי של פערי ידע, יצירת השערות ובדיקתן in silico, כלומר על ידי סימולציות ממוחשבות של המודל, והכוונה של החוקרים לגילוי ממצאים חדשים בתחום של פירוק מרכיבי RNA לקראת סוף מחזור החיים שלו וחזרתם לגרעין התא. חברי הקבוצה כוללים את ד"ר יהודית סומך (כיום פוסט-דוקטורנטית בבית הספר לרפואה באוניברסיטת הרווארד), את פרופ' מרדכי חודר מהפקולטה לרפואה בטכניון ופרופ' דב דורי, שהיו מנחים שותפים של ד"ר סומך, ועמיתים נוספים.

https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:pas:19450:ed-1:v1:en