Sicurezza funzionale significa garantire che un sistema continui a operare in modo sicuro anche quando qualcosa non va come previsto.

Si tratta di un’egenza crescente in un contesto in cui software, elettronica, sensori e componenti meccanici sono ormai profondamente interconnessi.

Dai sistemi aerospace ai veicoli intelligenti, dalle infrastrutture ferroviarie agli impianti energetici, i moderni sistemi mission-critical devono gestire un gran numero di funzioni, dati e interazioni.

In ambienti caratterizzati da elevata complessità, anche una modifica apparentemente marginale può influenzare requisiti, architetture e comportamenti del sistema, con potenziali impatti su affidabilità, prestazioni e sicurezza. Per questo motivo la sicurezza funzionale non può più essere affrontata solo nelle fasi finali di verifica, ma deve essere considerata fin dall’inizio del processo di progettazione.

È qui che entra in gioco il MBSE offrendo ai team di systems engineering strumenti e metodi per gestire tale complessità, migliorare la tracciabilità e supportare lo sviluppo di sistemi più sicuri e affidabili.

Cos’è la sicurezza funzionale

La sicurezza funzionale (functional safety) è la capacità di un sistema di mantenere un comportamento sicuro anche in presenza di malfunzionamenti hardware, software o operativi.

A differenza della sicurezza tradizionale, che si concentra sulla protezione fisica delle persone e delle infrastrutture, la functional safety si focalizza sulla corretta risposta del sistema agli eventi che potrebbero generare condizioni pericolose.

Per questo motivo, la sicurezza funzionale è un elemento chiave nello sviluppo dei sistemi mission-critical, dove requisiti, architetture e funzioni devono operare in modo coerente e affidabile lungo l’intero ciclo di vita del sistema.

Perché i sistemi mission-critical sono sempre più complessi

Oggi i sistemi mission-critical non sono costituiti da singoli componenti isolati, ma da ecosistemi altamente interconnessi.

Un singolo sistema è in grado di coinvolgere:

• software embedded;
• elettronica di controllo;
• sensori;
• sistemi di comunicazione;
• simulazioni;
• piattaforme digitali.

Ogni modifica può avere impatti su decine o centinaia di elementi correlati.

Per un system engineer, comprendere e governare queste interdipendenze rappresenta un elemento necessario per garantire la sicurezza del sistema durante tutto il suo ciclo di vita.

È per questo motivo che i tradizionali approcci document-centric mostrano sempre più limiti nella gestione di un sistema complesso.

Il ruolo dell’MBSE nella sicurezza funzionale

L’MBSE introduce un approccio model-based alla progettazione e alla gestione dei sistemi.

Nel Model Based Systems Engineering, i modelli digitali diventano il punto centrale per descrivere:

• requisiti;
• funzioni;
• comportamenti;
• verifiche;
• relazioni tra componenti.

Questo permette di sostituire gran parte della documentazione frammentata con una rappresentazione coerente e condivisa del sistema.

Nel contesto della sicurezza funzionale, l’MBSE aiuta a:

• migliorare la tracciabilità;
• ridurre incoerenze;
• identificare criticità nelle prime fasi di sviluppo;
• accelerare verifica e validazione;
• migliorare la collaborazione multidisciplinare.

Architettura di sistema e gestione dei requisiti

Uno degli elementi più rilevanti della functional safety riguarda la capacità di mantenere una relazione chiara tra requisiti, funzioni e componenti del sistema.

Attraverso una corretta architettura di sistema, i team possono comprendere come ogni modifica influisca sul comportamento complessivo del prodotto.

SysML: il linguaggio della modellazione

Per costruire modelli affidabili bisogna utilizzare strumenti e linguaggi in grado di rappresentare i sistemi complessi.

Tra gli strumenti che supportano l’MBSE, SysML (Systems Modeling Language) si è affermato come uno dei linguaggi di modellazione più utilizzati per progettare, analizzare e gestire sistemi complessi.

Attraverso SysML è possibile descrivere:

• requisiti;
• architetture;
• comportamenti;
• interazioni;
• parametri di sistema.

Questi modelli aiutano i team a comprendere il sistema prima ancora che venga realizzato fisicamente, migliorando qualità e affidabilità del progetto.

Digital Thread e continuità delle informazioni

Nei sistemi mission-critical, la sicurezza non dipende solo dall’affidabilità dei componenti, ma anche dalla capacità di mantenere dati, requisiti e modelli costantemente allineati lungo l’intero ciclo di vita del sistema.

Quando le informazioni sono distribuite tra strumenti, team e discipline diverse, il rischio di perdere tracciabilità o introdurre incoerenze aumenta rapidamente. È proprio per rispondere a questa esigenza che il Digital Thread sta assumendo un ruolo sempre più strategico nel systems engineering.

Il Digital Thread crea una continuità digitale tra:

• requisiti;
• modelli MBSE;
• simulazioni;
• attività di verifica e validazione;
• dati operativi.

In questo modo, ogni informazione mantiene il proprio contesto e le proprie relazioni, consentendo ai team di comprendere l’impatto delle modifiche e di prendere decisioni più consapevoli.

Digital Twin e Virtual Twin per la verifica dei sistemi

La crescente diffusione dei Digital Twin e dei Virtual Twin sta trasformando il modo in cui vengono verificati e validati i sistemi complessi.

Un gemello digitale permette di rappresentare virtualmente il comportamento di un sistema reale e di analizzare scenari che sarebbero difficili da riprodurre nel mondo fisico.

Grazie ai gemelli digitali, i team possono:

• simulare comportamenti;
• identificare anomalie;
• valutare prestazioni;
• verificare requisiti di sicurezza.

L’integrazione tra MBSE, Digital Thread e Digital Twin consente di anticipare molte attività di verifica e validazione, riducendo rischi e costi nelle fasi successive del progetto.

Sicurezza funzionale e MBSE: verso una nuova ingegneria dei sistemi

Nei sistemi mission-critical, la sicurezza non dipende più soltanto dalla qualità dei singoli componenti, ma dalla capacità di comprendere e governare le relazioni che li collegano.

Quando requisiti, software, elettronica, simulazioni e dati operativi evolvono contemporaneamente, gestire la complessità diventa una sfida tanto importante quanto la progettazione stessa. In questo contesto, l’MBSE offre un nuovo modo di affrontare il problema: non attraverso documenti isolati, ma attraverso modelli in grado di rappresentare il sistema nella sua interezza.

L’integrazione tra MBSE, SysML, Digital Thread e Digital Twin consente di creare una continuità digitale tra progettazione, verifica e operazioni, migliorando la capacità di anticipare criticità, valutare impatti e supportare decisioni più consapevoli.

Per l’ingegneria dei sistemi, il vero obiettivo non è soltanto sviluppare prodotti più sicuri, ma costruire una comprensione più profonda dei sistemi che li rendono possibili.

Vuoi approfondire come MBSE, SysML e Digital Thread possono supportare la sicurezza funzionale e la gestione dei sistemi complessi?

Continua il percorso sul Model Based Systems Engineering

Questo articolo fa parte di una serie dedicata al Model Based Systems Engineering (MBSE) e alle soluzioni Dassault Systèmes per la progettazione e la gestione dei sistemi complessi.

Articoli della serie

• Piattaforma digitale: evoluzione dell’MBSE in 3DEXPERIENCE
• Sistemi complessi: MBSE e System Modeling con CAMEO
• Systems Engineering con CAMEO Systems Modeler
• MBSE vs approccio tradizionale nel System Engineering
• SysML nel MBSE: linguaggio per il Systems Engineering
• Digital Thread e MBSE: come garantire la continuità dei dati
• Sicurezza funzionale: come garantire la tracciabilità dei requisiti
• Cameo MBSE: implementazione nei processi aziendali