Optimization of functional design with MBSE - case study: MSA function on Airbus A320 family

This thesis presents an analysis and optimization proposal of the methodology adopted by the Cockpit Operations department at ALTEN, in Toulouse, for the functional design of aircraft cockpit systems. The study was conducted during a six-months internship within the Cockpit Operations and Model-Based Systems Engineering teams, focusing on enhancing the traditional process through the integration of MBSE practices. The work begins by analyzing the standard development framework based on the V-Cycle model, identifying its strengths and limitations, particularly in terms of requirements traceability, iterative nature of the process and documents production. To address these issues, a model-based approach is proposed, using SysML as modeling language, within Cameo Systems Modeler. The feasibility and some benefits of this approach are demonstrated through a case study focused on the Minimum Sector Altitude function for the Airbus A320 Family. The proposed workflow allows for systems architecture modeling, early validation of functional behavior, improved communication with stakeholders through model-based reviews and greater traceability between requirements and design. The results highlight that integrating MBSE could enhance the efficiency of cockpit function development process, even with some limitations. The work concludes with recommendations to complete the development of MSA function and to improve the MBSE integration across future projects.

La presente tesi ha l'obiettivo di analizzare e proporre un'ottimizzazione della metodologia adottata dal dipartimento di Cockpit Operations presso ALTEN, a Tolosa, per il design delle funzioni all'interno del cockpit dei velivoli. Lo studio è stato condotto durante un tirocinio semestrale nel contesto dei team Cockpit Operations e Model-Based Systems Engineering (MBSE), con l’obiettivo di migliorare il processo tradizionale tramite l’integrazione dell'approccio MBSE. Il lavoro inizia con l’analisi del framework standard di sviluppo basato sul modello a V, evidenziandone punti di forza e criticità, in particolare per quanto riguarda la tracciabilità dei requisiti, la natura iterativa del processo e la produzione della documentazione. Per affrontare tali problematiche, si propone un approccio model-based, utilizzando SysML come linguaggio di modellazione, all’interno del tool Cameo Systems Modeler. La fattibilità e alcuni benefici di questo approccio vengono dimostrati attraverso un case study riguardante la funzione di Minimum Sector Altitude per la famiglia di velivoli Airbus A320. Il metodo proposto consente la modellazione dell'architettura dei sistemi, la validazione preliminare del comportamento delle funzioni, una migliore comunicazione con gli stakeholders tramite revisioni dei modelli e una migliore tracciabilità tra requisiti e progettazione. I risultati evidenziano come l’integrazione dell’MBSE possa aumentare l’efficienza del processo di sviluppo delle funzioni di cockpit, pur con alcune limitazioni. Il lavoro si conclude con raccomandazioni per completare lo sviluppo della funzione MSA e per favorire una più ampia integrazione dell’MBSE nei progetti futuri.