Innovation Capability and Performance Link

realizar una o varias funciones específicas. La Figura 1 muestra como ejemplo, el diagrama de bloques de un Sistema Patrón independiente. En este ejemplo, el sistema independiente, está formado por una caja principal en la cual residen las funciones del sistema, y conectado con diferentes equipos periféricos, como el sensor, el actuador y los controles e indicadores.

Figura 1. Ejemplo de sistema independiente.

Sistema

Independiente

Sensor

Actuador

Indicador

Control

En este tipo de arquitectura, los sistemas no comparten la información ni los recursos del propio sistema, con otros sistemas. De este modo los diferentes sistemas de una plataforma serán totalmente independientes unos de otros.

Las principales ventajas que tienen este las arquitecturas de sistemas independientes:

 Segregación de funciones:

Las funciones de cada sistema no dependen o influyen en las funciones de otros sistemas, garantizando su independencia.

 Acceso al procesador y a I/O garantizado:

Los recursos hardware del sistema como el procesador módulo entrada/salida, interfaces, no se comparten con otros sistemas.

 Fácil implementación del sistema:

Debido a que este tipo de sistemas carece de interfaces con otros sistemas, la implementación de es más sencilla con respecto a otras arquitecturas, mostradas en la Figura 2 y la Figura 3.

Por el contrario, este tipo de arquitectura también tiene desventajas como:

 Uso ineficiente de recursos:

Debido a que en este tipo de arquitecturas cada sistema dispone de sus propios recursos hardware como fuente alimentación, procesador, módulos entrada salida, en una plataforma con diferentes sistemas, todos estos recursos están redundados.

 Incremento del peso, consumo de potencia y cableado:

Provocado por la no optimización de los recursos hardware. En algunas plataformas multisistema, como por ejemplo un avión, estos factores son esenciales.

 Certificación al mismo nivel:

Todas las funciones de un sistema, al estar en el mismo equipo, están certificadas con el mismo nivel, sin tener en cuenta su criticidad.

 Diferentes sistemas de mantenimiento:

Cada sistema independiente puede tener sistemas de mantenimiento diferentes, incrementando el tiempo y el coste del mantenimiento y aislamiento de fallos en los sistemas.

4.2.2.Sistemas integrados

La arquitectura de sistemas integrados surge al aplicar el concepto de “compartir” sobre la Arquitectura de Sistemas Independientes.

Al analizar una plataforma multisistema formada por diferentes Sistemas Independientes, ver Figura 2, se puede observar que muchas de las partes o módulos que forman estos sistemas desempeñan la misma función. Ejemplos de estas partes análogas, son: los módulos de alimentación, las unidades de control y presentación de información, los módulos de gestión de entrada salida.

Figura 2. Plataforma con múltiples Sistemas Independientes.

Sistema #1 Sensor Actuador Indicador Control Sistema #2 Sensor Actuador Indicador Control Sistema #n Sensor Actuador Indicador Control

Tras realizar el análisis de los diferentes sistemas independientes, y una vez identificadas las sinergias entre sistemas, se puede aplicar el concepto de “compartir” sobre los diferentes elementos de estos sistemas. De este modo, se puede llegar a establecer la Arquitectura de Sistema Integrados, como muestra la Figura 3.

Figura 3. Sistema integrado.

La Figura 3 muestra el uso compartido de algunos módulos por los diferentes sistemas. La implementación de una arquitectura de sistemas integrados normalmente se realiza sobre un rack en el cual se encuentran empotradas diferentes tarjetas, correspondientes a los diferentes módulos que lo forman: Alimentación, Procesadores, Módulos de Entrada / Salida, etc.

Las principales ventajas que tienen frente a las arquitecturas de sistemas independientes:

 Optimización de recursos, reducción de peso, menor consumo energético. En algunas plataformas como un avión, estos factores son determinantes.

 Segregación de funciones según criticidades.

 Gestión de las múltiples aplicaciones centralizada. En este tipo de sistemas las funciones de BITE de cada componente están gestionadas de forma centralizada en una de los componentes del sistema. Sensores Indicadores Controles Entrada / Salida Procesador #1 Procesador #2 Procesador #n Actuadores Alimentación

Por el contrario, este tipo de arquitectura también tiene desventajas como:

 Complejidad en las interfaces:

La mayor integración entre los sistemas y la reducción de partes redundantes hacen necesario el uso compartido de interfaces. En consecuencia, el intercambio de información entre equipos o sistemas a través de una interfaz compartida, requiere de un diseño más complejo que con sistemas independientes.

 Integración de los sistemas compleja:

Al igual que ocurre con las interfaces, la integración de los sistemas en una plataforma aumenta de complejidad respecto a los sistemas independientes.

 Fallos multisistema:

El hecho de compartir recursos entre los diferentes sistemas, puede provocar que un fallo en uno de estos recursos compartidos afecte a varios sistemas.

 Evoluciones complejas:

En este tipo de arquitecturas, la evolución de uno de los sistemas implica la necesidad de mantener la compatibilidad con el resto sistemas, haciendo costosos los procesos de evolución y mejora de los mismos.

4.2.3.Sistema Modular Integrado

Al realizar un análisis en profundidad de la arquitectura de sistemas integrados, se puede observar que los diferentes sistemas que forman parte de esta arquitectura, están integrados en un hardware que en muchas ocasiones es similar.

En consecuencia, si el hardware de diferentes sistemas es similar, se puede llegar a concluir que la „esencia‟ de un sistema reside en su funcionalidad.

Partiendo de estas dos ideas, y con el soporte de la evolución de la tecnología, se puede plantear una arquitectura de sistemas modulares integrados. Este tipo de arquitectura requiere la integración de diferentes aplicaciones sobre un mismo hardware. Estas aplicaciones son las encargadas de desarrollar las funciones que en otro tipo de arquitecturas, desarrollaban los diferentes sistemas.

De forma gráfica la Figura 4 muestra el cambio de filosofía entre sistemas convencionales, y un Sistema Modular Integrado.

Figura 4. Evolución a un Sistema Modular Integrado.

En la industria aeronáutica las arquitecturas de sistemas modulares integrados, están teniendo una gran aceptación en los desarrollos de nuevos aviones [23], [24].

Con el fin de definir y estandarizar estas arquitecturas para la industria de aeronáutica, la entidad RTCA ha definido la norma DO-297 Aviónica Modular Integrada (IMA) [24] y la entidad ARINC ha definido la ARINC 653 Avionics Application Standard Software Interface [25].

La norma DO-297 define el concepto IMA como “un conjunto compartido de recursos flexibles, reutilizables, e interoperables formados por hardware y software que integrados forman una plataforma que proporciona servicios,

Sistema #1