В.Батоврин -- Основания системной инженерии

ОСНОВАНИЯ СИСТЕМНОЙ ИНЖЕНЕРИИБатоврин В.К.

МГТУ МИРЭА

Москва - 2015

INCOSE Russian chapter

Исходный контекст

• В результате более чем 70-летнего развития СИ превратилась в мире в достаточно зрелую дисциплину, востребованную сообществом практикующих инженеров и преподаваемую в сотнях технических университетов

• Несмотря на это дискуссия по вопросу оснований СИ -предмет, концепция, принципы, метод – далека от завершения

• В нашей стране СИ только просыпается после 30-летнего летаргического сна, сообщество системных инженеров находится на начальном этапе формирования, а профессиональная и академическая среда весьма неоднородна

• Полагаю, что в этих условиях актуально достижение хотя бы самого общего согласия между отечественными заинтересованными сторонами по вопросу оснований СИ

• Для начала полезно рассмотреть состояние этого вопроса за рубежом

Батоврин В.К._Основания СИ

2

Содержание доклада

• Инженерия и инжиниринг• Определение системной инженерии• Концепции системной инженерии• Принципы системной инженерии• Метод системной инженерии• Заключение


3

Инженерия и инжиниринг

Термин Толкование Источник

Инжиниринг (англ. engineering, от лат. ingenium- изобретательность; выдумка; знания)

Одна из форм международных коммерческих связей в сфере науки и техники, основное направление которой - предоставление услуг по доведению научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок до стадии производства

Современный толковый словарь изд. «Большая Советская Энциклопедия», 1998

Инжиниринг

Сфера деятельности по проработке вопросов создания объектов промышленности, инфраструктуры и т.п., прежде всего в форме предоставления на коммерческой основе различных услуг предпроектного, проектного, послепроектного характера, а также рекомендательные услуги по эксплуатации, управлению, реализации выпускаемой продукции

А. Я. Сухарев, В. Е. Крутских, А.Я. Сухарева Большой юридический словарь. — М.: Инфра-М. 2003.

Инжиниринг (англ. engineering, от лат. ingenium- изобретательность)

Инженерно-консультационные услуги, работы исследовательского, проектно-конструкторского, расчетно-аналитического характера, подготовка технико-экономических обоснований проектов, выработка рекомендаций в области организации производства и управления, реализации продукции. Такие работы и услуги выполняют на платной основе по контракту специальные независимые инжиниринговые компании

Б.А. Райзберг, Л.Ш. Лозовский Словарь современных экономических терминов. – М., 4-е изд., Айрис-Пресс, 2008 г.

Инжиниринг [англ. engineering < engineer -инженер < engine - машина, двигатель]

Экон. сфера деятельности по разработке объектов промышленности, их инфраструктуры и т.п., прежде всего в форме предоставления на коммерческой основе различных инженерно-консультационных услуг; мероприятия по рационализации. Ср. консалтинг

Н.Г. Комлев, Словарь иностранных слов – М. Эксмо-пресс, 2006

ИнжинирингСфера деятельности по проработке вопросов создания объектов промышленности, инфраструктуры и др., прежде всего в форме предоставления на коммерческой основе различных инженерно-консультационных услуг

Финансовый словарь ОНЛАЙН,Режим доступа: http://finance-enc.net/char/%D0%98

Engineering

1. The branch of science and technology concerned with the design, building, and use of engines, machines, and structures (Раздел науки и техники, сосредоточенный на проектировании, строительстве и использовании машин, механизмов и устройств)1.1 A field of study or activity concerned with modification or development in a particular area: software engineering (Область исследований или деятельности, связанная с модернизацией или развитием в отдельных направлениях, например, программная инженерия)

Oxford Dictionaries Режим доступа:http://www.oxforddictionaries.com/definition/english/engineering


4

Определение системной инженерииБатоврин В.К._Основания СИ

5

Системная инженерия по Л. Берталанфи

• В общем плане следует различить в науке о системах следующие области:• Системотехнику (Systems Engineering), то есть научное планирование, проектирование,

оценку и конструирование систем человек – машина• Исследование операций (Operations research), то есть научное управление существующими

системами людей, машин, материалов, денег и т. д.• Инженерную психологию (Human Engineering), то есть анализ приспособления систем и

прежде всего машинных систем, для достижения максимума эффективности при минимуме денежных и иных затрат

Bertalanffy L. von. General System Theory – A Critical Review // General Systems. Vol. VII. 1962. P. 1–20


6

Начальные определения СИ (1974-1993 г.г.)

Источник Определение СИ

US Military Standard MIL-STD 499A Systems Engineering. - 1974

Применение научных и технических усилий для:1. преобразования требований, предъявляемых к боевым средствам в описание конфигурации и эксплуатационных характеристик системы

посредством использования итеративного процесса, включающего описание, синтез, анализ, проектирование, испытания и аттестацию;2. согласования и объединения в единое целое соответствующих технических параметров и обеспечения совместимости всех связанных с

ними функциональных и программных интерфейсов таким образом, чтобы оптимизировать описание и проект системы;3. интегрированного учета надежности, ремонтопригодности, безопасности, живучести, человеческого фактора и других подобных

характеристик в рамках общих инженерно-технических усилий, направленных на достижение установленных стоимостных и технических показателей при условии соблюдения утвержденного графика работ

Sailor J.D. System engineering: An introduction. В книге System and Software Requirements Engineering, R.H. Thayer and M. Dorfman (eds.). -IEEE Computer Society Press, Los Alamitos, CA. – 1990. - pp. 35– 47

Процесс, характеризующийся одновременным наличием как технической, так и управленческой составляющих. В технической части -сосредоточен на аналитических усилиях, направленных на преобразование представления о необходимых эксплуатационных возможностях в конструкцию системы надлежащего размера и конфигурации, а также на документировании и спецификации требований. В управленческой части - сосредоточен на оценке рисков и затрат, на формировании интегрированных коллективов, включающих специалистов по отдельным инженерным направлениям и проектные группы, а также на устойчивом управлении конфигурацией и непрерывном аудите усилий, направленных на обеспечение соответствия затрат, графика работ и технических характеристик заявленнымэксплуатационным возможностям системы

Sage A.P. Systems Engineering. -Wiley, New York. – 1992

Проектирование, производство и сопровождение заслуживающих доверия систем с учетом стоимостных и временных ограничений

Forsberg, K., and Mooz, H. The relationship of systems engineering to the project cycle. // Engineering Management Journal. - № 4(3). – 1992. - p.p. 36–43

Использование системного анализа и процесса проектирования, а также процессов комплексирования и верификации в логической последовательности, определяемой техническими аспектами ЖЦ проекта

Wymore A.W. Model-based Systems Engineering. - CRC Press, Boca Raton, FL. – 1993

Научная, учебная и профессиональная дисциплина, главная задача которой состоит в обеспечении того, чтобы все требования, предъявляемые к био/аппаратной/программной системе, были удовлетворены на протяжении полного жизненного цикла этой системы

US Military Standard MIL-STD 499B (draft). Systems Engineering. – 1993, а также Systems Engineering Guide Version 1.2 - U.S. Air Force Aeronautical Systems Centre. - 23 January 2004

Мультидисциплинарный подход, охватывающий полный набор технических усилий по развитию и верификации комплексной и сбалансированной в рамках ЖЦ совокупности системных решений, которые касаются персонала, продуктов и процессов и удовлетворяют требованиям клиентов и других заинтересованных сторон (ЗС). СИ включает:a) технические усилия, направленные на разработку, производство, верификацию, развертывание, эксплуатацию, сопровождение, вывод из

эксплуатации и утилизацию системных продуктов и процессов, а также обучение пользователей и персонала работе с ними;b) определение конфигурации и управление конфигурацией системы;c) преобразование описания системы в иерархическую структуру работ;d) предоставление информации для принятия управленческих решений


7

Определения СИ 2000-2010 годов

Источник Определение СИINCOSE Systems Engineering Handbook, Version 2a. - INCOSE-TP-2003-016-02. - June 2004

Междисциплинарный подход и средства, необходимые для создания успешных систем

Определение С. Рамо, приведенное в Federal Aviation Administration (FAA). NAS System Engineering Manual. Version 3.1. – 06 June 2006

Дисциплина, сосредоточенная на проектировании и применении целого (системы), как сущности, отличной от составляющих её частей. СИ включает рассмотрение проблемы во всей её полноте, а также учет всех аспектов и всех показателей, относящихся как к социальным, так и к техническим сторонам задачи

Eisner H. Essentials of Project and Systems Engineering Management, 3rd edition. - New York, NY, USA: John Wiley & Sons. – 2008

Итеративный, направленный сверху-вниз процесс синтеза, разработки, и эксплуатации системы, которая предназначена для работы в реальных условиях, и почти наилучшим образом удовлетворяет полной совокупности требований к системе

ISO/IEC/IEEE 24765: 2010 Systems and software engineering. Vocabulary

Междисциплинарный подход, определяющий полный набор технических и управленческих усилий, необходимых для преобразования совокупности потребностей и ожиданий клиента и других ЗС, а также имеющихся ограничений в решение и для поддержки этого решения на протяжении его жизни.


8

Современные определения

Источник Определение СИ

INCOSE Systems Engineering Handbook, v. 3.2.2. - October 2011

Междисциплинарный подход и средства, необходимые для создания успешных систем. СИ сосредоточена на определении потребностей клиентов и необходимых функциональных возможностей на ранних этапах разработки, на документировании требований и на последующем синтезе проектных решений и валидациисистемы при условии рассмотрения проблемы в целом: применение системы, затраты и графики работ, характеристики, обучение и сопровождение, испытания, производство, а также прекращение использования и утилизация. СИ принимает во внимание как деловые, так и технические потребности всех клиентов и ЗС с целью предоставления качественной продукции, отвечающей нуждам и потребностям пользователей

Defense Acquisition Guidebook. - January 2012

Междисциплинарный подход и процесс, которые охватывают все технические усилия, необходимые для развития, верификации и устойчивого применения интегрированного набора решений в отношении систем, людей и процессов, который позволяет удовлетворить потребности клиентов на сбалансированной по отношению к полному жизненному циклу основе. СИ представляет собой интегрированный, применимый к системам и процессам их жизненного цикла механизм использования мер технического обеспечения и технического руководства, связанных с анализом концепции, анализом способов реализации, инженерно-технической и технологической разработкой, производством и развертыванием, применением и сопровождением, прекращением использования и утилизацией, а также обучением пользователей систем

NASA EE11 MSFC Technical Standard Project Management and Systems Engineering Handbook. -MSFC-HDBK-3173. Revision B. - October 2012

Хорошо упорядоченный подход для определения, реализации, комплексирования и эксплуатации системы (продукции или услуги). В центре внимания СИ находится выполнение требований ЗС к функциональным, физическим и эксплуатационным характеристикам системы на протяжении как минимум всего запланированного срока эксплуатации, в предполагаемых условиях использования и с учетом ограничений по стоимости и графику работ. СИ включает процессы разработки и процессы технического руководства, в центре внимания которых находятся интерфейсы и взаимосвязи между всеми элементами системы, между системами или системы, как части в составе объемлющей системы

Defense Acquisition Guidebook. Chapter 4 –Systems Engineering Production Date. - May 2013

Систематический, хорошо упорядоченный подход для технического описания, проектирования, разработки, реализации, технического руководства созданием, эксплуатации и прекращения использования системы


9

Особенности определений

• В приведенных определениях СИ характеризуется как:• мировоззрение (концепция),• процесс,• сфера деятельности

• Эти аспекты выделены и в INCOSE Systems Engineering Handbook, v. 3.2.2

• СИ (а) помогает создателям систем в выделении точек зрения, которые следует использовать системному инженеру, когда он смотрит на мир, (б) определяет сферу деятельности (ответственности) системного инженера и (в) предлагает инструментарий (процессы) для осуществления этой деятельности


10

Искусство и наукасистемной инженерии

• Специалисты отмечают, что СИ, сосредотачивая внимание на целостном и универсальном, а не на частном и специальном, может рассматриваться как связующее звено между искусством и наукой инженерной деятельности [Bay M. et al. The Art and Science of Systems Engineering. http://www.nasa.gov] и выделяют в составе СИ две составляющие:• специальное руководство (Technical leadership), сконцентрированное на протяжении полного ЖЦ

системы на продуктивных технических проектных решениях и технической целостности• управление системными решениями (Systems management), сосредоточенное на решении проблем,

использования множества различных технологий, участия в работе нескольких организаций, а также вовлечения сотен и тысяч людей в комплексную техническую деятельность

• Специальное руководство можно охарактеризовать как искусство СИ, т.е. творческую деятельность, направленную на получение новых возможностей и систем на основе гармоничного сочетания технических знаний в определенных областях, инженерного инстинкта, умения решать задачи, креативности, способности к роли лидера и к обмену знаниями и мнениями

• Управление системными решениями можно охарактеризовать как науку СИ, т.е. хорошо формализованную деятельность, направленную на выработку и систематизацию знаний, необходимых для строгого и эффективного управления развитием и функционированием сложных систем (эффективное управление предполагает использование систематизированного, упорядоченного, поддающегося количественному определению подхода, который может использоваться рекурсивно на разных системных уровнях, является воспроизводимым и пригодным для наблюдения и демонстрации)


11

КОНЦЕПЦИИ СИСТЕМНОЙ ИНЖЕНЕРИИ


12

Концепции, принципы и метод системной инженерии

• В основании СИ лежит ряд концепций - общих абстрактных представлений, связанных с пониманием предмета СИ, а также совокупность принципов, т.е. исходных, принимаемых за истину правил, которые используются в качестве основы для рассуждений и/или для принятия решений

• Концепции СИ направляют мышление системного инженера, а принципы предоставляют необходимые для этого правила и нормы

• Концепции и принципы предоставляют знания и навыки, необходимые для развития совокупности приемов и операций практической деятельности системного инженера, т.е. для обоснованияметода системной инженерии

• Метод СИ является руководством и практическим инструментом для достижения цели, т.е. для создания успешной системы, а также для достижения состояния стабильного, устойчивого развития посредством принятия непротиворечивых решений на протяжении ЖЦ системы


13

Метод системной инженерии

Направляютмышление

Задают правилаи нормы

Обеспечивает достижение

ЦЕЛЬ(успешная система)

СОСТОЯНИЕ (устойчивое развитие)

Концепции системной инженерии

Принципы системной инженерии

Основные концепции СИ

• Среди основных концепций СИ понятия:• Система• Жизненный цикл• Заинтересованная сторона• Успешность системы

• Совокупность концепций СИ находится в развитии, яркий пример - концепция «альфа»


14

Подход ЖЦ

• В 1981 году Б. Бланчард и У. Фабрицки описали подход ЖЦ, который рекомендовали в качестве фундаментальной основы практики СИ (Blanchard B., and Fabrycky W. Systems Engineering and Analysis – Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, NJ, 1981)

• Подход ЖЦ предполагает использование системными инженерами понятия ЖЦ системы в качестве рамочной, организационной основы инженерного мышления, что при создании сложных инженерных объектов позволяет рассматривать все системные аспекты в их полноте и взаимосвязи

• Системный подход в сочетании с подходом ЖЦ дают системному инженеру надежную основу для мышления и деятельности на языке систем


15

Заинтересованные стороны

• В СИ заинтересованная сторона это лицо или организация, имеющие права, долю, требования или интересы к системе или к использованию её свойств, отвечающих их потребностям и ожиданиям (ISO/IEC 15288: 2008)

• Выявление ключевых ЗС и их интересов, а также оценка относительной степени влияния разных ЗС на принимаемые решения является в СИ критически важной задачей

• Современная теория ЗС хорошо развита, но почти все результаты этой теории получены с организационной или проектной точек зрения (Friedman A., Miles S. Stakeholders Theory and Practice. - Oxford University Press. - 2006; Mitchell R., Agle B., Wood D. Toward a Theory of Stakeholder Identification and Salience: Defining the Principle of Who and What Really Counts. // The Academy of Management Review, Vol. 22, No. 4 (Oct., 1997), pp. 853-886; Reed M., Graves A., Dandy N. et al. Who’s in and why? A typology of stakeholder analysis methods for natural resource management // Journal of Environmental Management. № 90. -2009. - P.P. 1933–1949).

• Ключевой, по нашему мнению, вопрос анализа баланса интересов ЗС с учетом механизмов их возникновения и необходимости гармонизации точек зрения в триаде «предприятие-проект-система» требует специальной проработки


16

ПРИНЦИПЫ СИСТЕМНОЙ ИНЖЕНЕРИИ


17

В чем состоят принципы СИ ?

• Ответ на вопрос: «В чем состоят принципы СИ?» зависит от того, что понимается под системой и СИ, т.е. рассматривается СИ как дисциплина, в центре внимания которой находятся системы, инженерная деятельность и управление или она представляет собой нечто иное, например, уникальную метадисциплину, как представлялось одному из основоположников СИ А. Холлу (Hall A. Methodology for System Engineering. – D. van Nostrand Company, 1962;Hall A. Metasystems Methodology; A New Synthesis and Unification. - Pergamon Press, NY, 1989)

• Один из крупнейших современных специалистов по СИ проф. Д. Хитчинс, рассмотрел правила, базовые предположения и рекомендации, часто упоминаемые в литературе по системам и СИ, и пришел к выводу, что принципы СИ напрямую связаны с концепциями системы, инженерной деятельности и управления, причем, имеется четыре фундаментальных и три дополнительных, руководящих принципа, которые лежат в основе СИ по существу с момента ее создания (Hitchins D. What are the General Principles Applicable to Systems? // INCOSE INSIGHT. – V.12, Issue 4. – December 2009. – p.p. 59-64)

• При выделении принципов СИ Д. Хитчинс ориентировался на системные концепции, типичные для инженерно-технических и социо-технических систем


18

Базовые принципы СИ по Д. Хитчинсу

1. Системный подход (The Systems Approach) - целевая система рассматривается как открытая и в контексте её взаимодействия и приспособления к другим системам, находящимся в среде функционирования, как имеющая в своем составе открытые, взаимодействующие между собой подсистемы и как представляющая собой часть системы в более широком смысле или объемлющей системы

2. Синтез (Synthesis) - для получения решения части или подсистемы соединяются между собой, чтобы функционировать и взаимодействовать как единое целое, демонстрируя повышение эффективности работы в результате соединения, интеграции, слияния отдельных частей в единую систему (синергический эффект). При этом основная задача СИ состоит в выборе (описании, проектировании, селекции) «правильных» составных частей, их соединении между собой так, чтобы достигалось «правильное» взаимодействие и в оркестровке этих взаимодействий таким образом, чтобы достигались необходимые свойства целого.

3. Холизм (Holism) - при принятии решений проблема, ее решение и система рассматриваются в целом.

4. Органицизм (Аналогия с организменным уровнем организации биосистем ) (Organismic Analogy (Organicism)) - свойства и поведение систем рассматриваются в динамике, причем, в основе деятельности системного инженера лежат скорее представления о развитии биологического организма, нежели механистическая метафора классического инженерного дела


19

Дополнительные принципы Д. Хитчинса

• Адаптивная оптимизация (Adaptive Optimizing) - проблемы следует решать постепенно во времени, т.е. так, чтобы адаптировать характеристики сложной системы к новым ситуациям и изменениям, происходящим в состоянии системы, во внешней среде и в других системах, взаимодействующих с целевой, а также учесть возникающие дополнительные факторы. Важнейший аспект адаптивной оптимизации -обеспечение возможности непрерывного улучшения характеристик системы для сохранения оптимальной эффективности в условиях изменений в среде функционирования

• Постепенное уменьшение энтропии (Progressive Entropy Reduction) - процесс СИ продолжается на протяжении всего ЖЦ системы, в результате чего энтропия, характеризующая целевую систему, постепенно уменьшается с переходом от состояния беспорядка (высокая энтропия) к состоянию порядка (низкая энтропия) в конце цикла

• Разумная достаточность (Adaptive Satisfying) - успешная СИ включает процесс непрерывной адаптации требований к системе и решений для получения результатов, которые в данных условиях позволяют в наибольшей степени удовлетворить критически важные ЗС. Это включает две составляющих:• система успешна тогда и только тогда, когда с ее помощью добиваются успеха все ключевые ЗС• для того, чтобы система позволяла ключевым ЗС добиться успеха требуется:

• идентифицировать все критически важные ЗС;• определить, в чем видят успех ЗС;• договориться с ЗС о взаимовыгодном наборе планов создания и производства системы, а также реализации

процессов;• контролировать, с учетом баланса интересов ЗС, реализацию планов, включая адаптацию к происходящим

изменениям


20

Принципы СИ Б. Боэма

• Коллектив во главе с Б. Боэмом, всемирно известным специалистом в области программной инженерии, предложил, применительно к программно-насыщенным системам, четыре принципа успешной СИ (Boehm B. et al. Principles for Successful Systems Engineering // Procedia Computer Science - №8 - 2012.- p.p. 297-302), взятые за основу в Спиральной модели поэтапного роста обязательств (Incremental Commitment Spiral Model - ICSM)• Первый принцип: Описание и развитие системы в разрезе ценности для ЗС (Stakeholder value-based

system definition and evolution) - система будет успешной тогда и только тогда, когда в выигрыше окажутся все критически важные ЗС

• Второй принцип: Поэтапный рост ответственности и обязательств (Incremental commitment and accountability) - доверие между ЗС невозможно установить в отсутствии ведущих специалистов, отвечающих за создание системы. С другой стороны, критически важные ЗС должны нести ответственность за свои обязательства и своевременно обеспечивать их выполнение, а также принятие необходимых решений

• Третий принцип: Согласованное мультидисциплинарное описание и разработка системы (Concurrent multidiscipline system definition and development) - для понимания потребностей, анализа обстоятельств, выявления целей и определения требований, а также для разработки архитектурных решений и проектирования системы, включая аппаратное и программное обеспечение, а также операторов и, наконец, для получения свидетельств осуществимости решения, важно придерживаться правила параллельной, а не последовательной организации работ

• Четвертый принцип: Доказательно обоснованное принятие решений на основе фактов и с учетом риска (Evidence and risk-driven decision making) - важнейшим фактором при принятии решений является наличие доказательно обоснованного факта, а не плана, графика или календарного события


21

Сравнение принципов

ICSM принципыПринципы бережливой разработки (Lean Principles)

(Poppendieck M., Poppendieck T. Lean software development, an agile toolkit. – Addison Wesley, 2003)

Принципы СИ Д. Хитчинса

Первый принцип: Описание и развитие системы в разрезе ценности для ЗС

Видение картины в целом: конечное ПО нужно рассматривать не как сумму частей, а как результат их взаимодействия;Мотивация команды: нельзя рассматривать людей исключительно как ресурс

Холизм: Рассмотрение системы в целом при принятии решений Системный подход: Рассмотрение системы в контексте её существования во внешней среде, с учетом взаимосвязей, возможности адаптации и возможности рассмотрения в качестве составной части объемлющей системыРазумная достаточность: система успешна тогда и только тогда, когда она представляет ценность для ЗС

Второй принцип: Поэтапный рост ответственности и обязательств

Акцент на обучении: разработка ПО рассматривается как процесс непрерывного обучения;Предельно отсроченное принятие решений: Решения принимаются на основе полученных фактов, а не предположений и прогнозов

Органицизм: Поведение систем рассматривается в динамике, в основе СИ лежат представления о развитии биологического организма, а не механистическая метафора Адаптивная оптимизация: Проблемы решают постепенно с течением времени, чтобы адаптировать характеристики системы к возникающим проблемам и изменениямПостепенное уменьшение энтропии: На протяжении ЖЦ процесс СИ обеспечивает постепенное уменьшение энтропии

Третий принцип: Согласованное мультидисциплинарноеописание и разработка системы

Предельно быстрая доставка: Использование обратной связи с максимально короткими итерациями;Мотивация команды: нельзя рассматривать людей исключительно как ресурс.

Синтез: Соединение частей для получения решенияАдаптивная оптимизация: Проблемы решают постепенно с течением времени, чтобы адаптировать характеристики системы к возникающим проблемам и изменениям

Четвертый принцип: Принятие решений на основе фактов и с учетом риска

Видение картины в целом: конечное ПО нужно рассматривать не как сумму частей, а как результат их взаимодействия;Исключение потерь: потерями считается всё, что не добавляет ценности для клиента

Холизм: Рассмотрение системы в целом при принятии решений Постепенное уменьшение энтропии: На протяжении всего ЖЦ процесс СИ обеспечивает постепенное уменьшение энтропии


22

МЕТОД СИСТЕМНОЙ ИНЖЕНЕРИИ


23

Метод системной инженерии

• Опыт многих разработок показывает, что несмотря на отличия в целевых системах, совокупность действий, повторяющихся по мере прохождения стадий и этапов ЖЦ в своей основе остается постоянной, т.е. концепции и принципы СИ задают крепкую основу практической деятельности системного инженера

• Совокупность подобных типовых, повторяющихся действий получила особое название – ее называют процессом системной инженерии(Systems Engineering Process) [Blanchard B., Fabrycky W. Systems Engineering and Analysis - Prentice Hall International Series in Industrial & Systems Engineering, 5th Edition, 2010; подходом системной инженерии (Systems Engineering Approach) [Sadraey M. Aircraft Design: A Systems Engineering Approach - Wiley, 2012] и, наконец, методом системной инженерии (Systems Engineering Method) [Kossiakoff A. et al. Systems Engineering Principles and Practice - Wiley, 2011]


24

Синтез, анализ, оценка

• Все известные методы (процессы) СИ предполагают итеративное применение процедур синтеза, анализа, оценки

• Итеративное использование этой триады - принципиально важная особенность метода (процесса) СИ

• Применение метода начинается с осознания потребностей ЗС и определения их требований, которые далее преобразуются по определенным правилам для получения исходного описания системных решений

• В дальнейшем описание системы уточняется и детализируется, причем, на более низких уровнях системной иерархии процесс СИ используется уже рекурсивно, что позволяет добиться высокого уровня конкретизации при описании системы

• Использование синтеза-анализа-оценки позволяет описывать и строить систему, обеспечивая и постепенный обратный переход от уровня детального описания составных частей к более крупным элементам и узлам


25

Процесс системной инженерии в стандарте MIL-STD-499B (1993 г.)Батоврин В.К._Основания СИ

26

Морфология системной инженерии (1)Батоврин В.К._Основания СИ

27

Морфология системной инженерии (2)

• Морфология СИ это модель процесса СИ, предложенная Б. Бланчардом и В. Фабрицки, предназначенная для поддержания устойчивой связи между прикладными исследованиями, технологиями и нуждами потребителей, задающая структуру для визуализации технических действий, выполняемых при синтезе, анализе и оценке решений

• Синтез включает формирование определенной совокупности нужд и требований клиента и других ЗС, описанных на языке функционирования (Блок 2). Основными элементами обеспечения синтеза являются команда разработчиков (Блок 3), а также традиционные и компьютерно-ориентированные инструменты синтеза (Блок 4). Синтез наиболее эффективен при одновременном использовании как восходящих, так и нисходящих действий (Блок 5), причем,учитываются результаты прикладных исследований и возможности использования известных технологий (Блок 0). Существующие и вновь спроектированные, компоненты, узлы и подсистемы комплексируются в виде, пригодном для анализа и оценки

• Анализ вариантов системных решений необходимая, но не достаточная составляющая процедуры принятия решения о выборе проектного варианта системы. Анализ включает вычисление и предсказание значения параметров, зависящих от конструктивных решений (технических характеристик) (Блок 6), а также определение или предсказание параметров, не зависящих от конструктивных решений. В обоих случаях используется информация о физических процессах и явлениях, техническая информация, а также экономическая информация, хранящаяся в базах данных (Блок 7). Системный анализ и исследование операций являются необходимыми шагами на пути оценки проектных вариантов системы, но требуется обязательная адаптация соответствующих моделей и методов к особенностям предметной области

• Оценка каждый вариант решения (или альтернатива) оценивается в сравнении с другими вариантами, а также проверяется на соответствие требованиям ЗС. Оценка каждого из вариантов (Блок 8) выполняется после получения сведений о его характеристиках, зависящих от конструктивных решений (Блок 6). Данные о характеристиках, не зависящих от конструктивных решений (Блок 7), являются внешними факторами, которые используются по отношению ко всем кандидатам, подвергаемым оценке. Каждый кандидат подвергается окончательной оценке с выбранными оптимальными характеристиками (Блок 8), после чего передается для принятия окончательного решения (Блок 9). Поскольку выбор всегда субъективен решение, в конечном счете, принимается ключевыми ЗС (Блок 1).


28

Некоторые моделипроцесса системной инженерии

• Метод (процесс) СИ часто увязывается с использованием одной из типовых моделей ЖЦ, в частности, при производстве промышленной продукции метод СИ традиционно привязывается к V-модели ЖЦ

• Для улучшения традиционных моделей иногда разрабатываются оригинальные модели процесса СИ, для примера показана «реактивная» модель процесса СИ [Price S.N., John P. The Status of Models in Systems Engineering IFORS 2002, RMCS, Shrivenham, U.K.]


29

Вместо заключения

• Две стороны СИ, а именно: мышление на языке систем и деятельность на языке системможно уподобить искусству и науке создания сложных инженерных объектов

• Искусство СИ вносит значительный вклад в достижение успеха инженерной деятельности, помогая воплощать фантазию инженера в проект и, далее, в успешно функционирующую систему, тогда как наука СИ вносит конкретный, измеримый вклад в улучшение управления инженерной деятельностью.

• У нас нет достаточных научных данных для оценки степени, в которой концепции, принципы и метод СИ помогают развитию интуиции, креативности, идей, навыков и норм, определяющих способность инженера к синтезу успешных системных решений. Однако, постоянно возрастающая потребность в системных инженерах, которая наблюдается, прежде всего, в США, может служить косвенным свидетельством того, что искусство СИ востребовано современным инженерным сообществом

• СИ как наука дает возможность объективно, измеримо повысить эффективность выполнения проектов по созданию систем различного размера и назначения, в частности, за счет снижения затрат и повышения дисциплины соблюдения графика работ. Здесь важнейшую роль играет метод СИ

• Наука СИ позволяет улучшить проекты, но не гарантирует того, что будет построена лучшая, в смысле успешности, система, здесь искусство пока бьет науку, но концепции, принципы и метод СИ неизменно востребованы


30

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!


31

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СЛАЙДЫ


32

Система в системной инженерии

• В современной СИ система определяется как совокупность взаимодействующих элементов, организованная для достижения одной или нескольких установленных целей (ISO/IEC 15288: 2008; Systems Engineering Body of Knowledge - May 2014; INCOSE Systems Engineering Handbook, v. 3.2.2. - October 2011)

• Восприятие и определение конкретной системы, ее архитектуры и элементов зависит от интересов и обязанностей наблюдателя, т.е. в СИ для описания архитектуры системы обязательно используется одновременно несколько точек зрения (ISO/IEC/IEEE 42010:2011)

• Концепция системы тесно связана с понятиями «системное мышление» и «системный подход»

• На начальных этапах развития в центре внимания СИ находились инженерно-технические системы – машины, механизмы, сооружения и т.п., в дальнейшем в поле зрения СИ были включены социо-технические системы, системы предприятий, а также системы систем


33

Жизненный цикл

• В СИ жизненный цикл это эволюция во времени системы, продукта, услуги, проекта или другой созданной человеком сущности от концепции до прекращения использования (ISO/IEC 15288: 2008)

• Эволюция интересующей системы связывается в СИ с прохождением последовательности шагов или стадий, увязанных с совокупностью управленческих решений, для обоснования которых используются объективные свидетельства того, что система на принятом уровне материализации является достаточно зрелой для перехода от одной стадии ЖЦ к другой

• При моделировании ЖЦ используются совокупности процессов ЖЦ. Имеется ряд нормативно-технических документов, содержащих описание полной совокупности процессов, необходимых для моделирования ЖЦ широкого спектра систем, создаваемых людьми.


34

Для информации

• Батоврин Виктор Константинович,зав. кафедрой информационных системМГТУ МИРЭА,член INCOSE

• тел. (495)-434-94-45• E-mail: [email protected]


35

Documents

В.Батоврин -- Основания системной инженерии