ОСНОВАНИЯ СИСТЕМНОЙ ИНЖЕНЕРИИ Батоврин В.К. МГТУ МИРЭА Москва - 2015 INCOSE Russian chapter
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
Батоврин В.К._Основания СИ
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
Батоврин В.К._Основания СИ
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
Батоврин В.К._Основания СИ
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
Батоврин В.К._Основания СИ
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.
Батоврин В.К._Основания СИ
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
Батоврин В.К._Основания СИ
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
Батоврин В.К._Основания СИ
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)
Батоврин В.К._Основания СИ
11
КОНЦЕПЦИИ СИСТЕМНОЙ ИНЖЕНЕРИИ
Батоврин В.К._Основания СИ
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
Батоврин В.К._Основания СИ
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»
Батоврин В.К._Основания СИ
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
Батоврин В.К._Основания СИ
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
Батоврин В.К._Основания СИ
16
ПРИНЦИПЫ СИСТЕМНОЙ ИНЖЕНЕРИИ
Батоврин В.К._Основания СИ
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
Батоврин В.К._Основания СИ
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
Батоврин В.К._Основания СИ
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
Батоврин В.К._Основания СИ
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
Батоврин В.К._Основания СИ
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
Батоврин В.К._Основания СИ
22
МЕТОД СИСТЕМНОЙ ИНЖЕНЕРИИ
Батоврин В.К._Основания СИ
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]
Батоврин В.К._Основания СИ
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
Батоврин В.К._Основания СИ
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).
Батоврин В.К._Основания СИ
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.]
Батоврин В.К._Основания СИ
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
Батоврин В.К._Основания СИ
30
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
Батоврин В.К._Основания СИ
31
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СЛАЙДЫ
Батоврин В.К._Основания СИ
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
Батоврин В.К._Основания СИ
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.
Батоврин В.К._Основания СИ
34
Для информации
• Батоврин Виктор Константинович,зав. кафедрой информационных системМГТУ МИРЭА,член INCOSE
• тел. (495)-434-94-45• E-mail: [email protected]
Батоврин В.К._Основания СИ
35