Что такое системная инженерия

Москва25 сентября 2013.

2

Системная инженерияКто удерживает целое?! (включая то, что сразу не заметно)

Что нужно делать?! (всем инженерным специальностям)

Systems Engineering (SE) is an interdisciplinary approach and means to enable the realization of successful systems. It focuses on holistically and concurrently understanding stakeholder needs; exploring opportunities; documenting requirements; and synthesizing, verifying, validating, and evolving solutions while considering the complete problem, from system concept exploration through system disposal.

http://www.sebokwiki.org/1.0.1/index.php?title=Systems_Engineering_%28glossary%29

Сколько людей было на Луне?

• Сколько людей было на лунной орбите?• Сколько людей было на Луне?• Сколько килограмм лунного грунта было

доставлено на Землю?

3

Программа Apollo• На лунной орбите побывало 24 человека• На Луне разгуливали 12 человек• На Землю привезли 382кг лунного грунта

Места посадки миссий Apollo (1969-1972)

4http://en.wikipedia.org/wiki/Apollo_program

5

Масштабы. Невозможность договориться БОЛЬШИНСТВО ОШИБОК «НА СТЫКАХ!».

PP&P – process, power & petroleumPLM – product life-cycle management

NPP

Использован матриал Dassault Systemes

Соревнование роботов (ICRA 2013)

6http://mobilemanipulationchallenge.org/ -- «робот на кухне»

Борьба со сложностью

• Как съесть слона побыстрее? • Как создать слона побыстрее?• Что такое «сложность»?• Эволюция кортекса: экзокортекс• Театральная метафора• Роль системного инженера, и как её учат:

– Советская школа– Западная школа

7

8

Нужна ли системная инженерия?

-- Пойдёшь учиться новому методу вспашки?-- Нет, я и по старому методу пашу хуже, чем мог бы!

Выгода классической системной инженерии на крупных проектах

9

Размер проекта

Возможный рост затрат проекта

Оптимальные затраты на СИ

Мелкие 18% 5%

Средние 38% 20%

Крупные 63% 33%

Очень крупные

92% 37%

данные Boehm, Valerdi, Honour

Сколько учат системной инженерии в мире

10

После бакалавриата:1800 часов классных + примерно столько же часов домашних заданий

Оценка времени обучения «моделеориентированности»

11

После магистрата:320 часов + 6 месяцев стажировка

http://www.emn.fr/z-info/atlanmod/index.php/The_MDE_Diploma

История в России

• В 1961г. Книжка Holt «Systems Engineering» была переведена как «Системотехника».

• Системотехника стала основой АСУ, по факту предмет её поменялся

• Исчезла с окончанием эпохи АСУ• Системных инженеров нигде не учат • Учат только курсу «Введение в системную

инженерию» (32 академических часа)

12

1. System engineering thinking in life cycle management

13

1

Systems Engineering

Notion of systems engineering. Rationale for systems engineering. Division of labour as means for cope with complexity of engineering projects. Theatre metaphor. Limitations of systems engineering. Systems engineering standards. Technical leadership.

2

Engineering project Essence

Situational method engineering. Engineering as a theoretical discipline. Concern area of engineering project (client, solution, endeavour). Engineering project kernel alpha diagram (stakeholders, opportunity, system definition and realization, team, work, way of working).

3

Notion of a system.System and human activity approaches. 4D extentionalism and system component replacements. системной компоненты. Multiplicity of system definition and description. Role of science.

4

System definition styles.

Requirements and modality of descriptions. Architectural descriptions. Notion of major system definition styles (module, component and connection, allocation).

5

Organizational engineering and engineering management.

Discipline of enterprise engineering. Enterprise descriptions, enterprise architecture. Organizational development projects and technology management. Engineering management. Stream (throughput) metaphor. Theory of constraints (TOC), notion of marginalism. Process, project, case management. 

6

Life cycle management

Variety of life cycle kinds. Multidimensional life cycle definition. Checklist practice. Checklist cards and games.

Final project: assessment of engineering project state.

2. Practices of model-based systems engineering

14

1 Model-based systems engineering.

Notion of the model, model kinds. Differences of classic and model-based systems engineering.

2

Mode-based requirements engineering.

Notion of requirements: deontic modality in system definition. Classic requirements engineering. Model-based requirements engineering. Model-based requirements discovery by Ian Alexander. Major error: requirement missing due to not focusing by opportunities. Techno-economic simulations.

3 Model-based engineering of system architecture.

Architectural frameworks and languages. Architectural practices according to MFESA. Practices for technologization of architecture creativity (TRIZ, DSM).

4 Configuration and change management.

Configuration and change management as engineering and management practices. Identification practices. Engineering information systems for configuration and change management.

5 Generative practices.

Generative architecture. Generative design. Generative manufacturing.

6Model-based verification and validation.

Notion of verification and validation, usage of models. Test automation. Engineering assurance case.

Final project: assessment of engineering project state.

Инженерия и исследования

15

компактное описание

S3

S2

S1

инженерия исследования

Операционный менеджмент (потоки)Обеспечение бесперебойного потока объектов работы по предписанным технологией рабочим станциям в ходе всего жизненного цикла системы.• Управление конфигурацией (нарезка на объекты работы: учёт «активов»)• Управление кейсами (минимизация ресурсов и сроков, устранение ограничений

потока)• Управление информацией (доступность информации о системе там и тогда, где и

когда она нужна)

16

инвестзамысел проектирование сооружение эксплуатация

вывод из эксплуат

ации

17

Понятие системы

• Деятельностная субъективность (действующие лица и исполнители).

• Функционал (внешнее поведение) против конструктива (строение из взаимодействующих частей): два разных объекта, отражающих дуальность холона.

• Идеальное против материального (моделирование: определение и воплощение)

• Жизненный цикл (с выделенной стадией эксплуатации) и классификация систем.

Определение и воплощение системы(обобщение ISO 42010)

18

Подальфы технологии (задаются стандартами)

19

«оригинал»: альфы программистского проекта

20

Деятельности и компетенцииинженерного проекта

21

Ключевая мысль системной инженерии:V-диаграмма перехода от определения к воплощению

определение потребностей

приемка в эксплуатацию

Архитектурное проектирование

рабочее проектирование изготовление

интеграция

валидация

верификация

верификация

System definition

System realization

[System operation]

22

V-диаграмма сущностей инженерного решения

Подальфы определения системы

приёмка

проверка

проверка

Развитие и совершенствование инженерии

23

РЕЗУЛЬТАТЫ

ВРЕМЯ

III поколениеМоделе-ориентированная (model-based) инженерия: формальные языки (вычисляемый «код»)

II поколениеСовременная («классическая») инженерия: диаграммы и чертежи («псевдокод»)

I поколение«Алхинженерия»: неформальные тексты и эскизы

199018601400

IV поколениеИскусственный интеллект: гибридные вычисления

2020

24

Уровни интеллектуальности компьютерных систем

Уровень 3 Формировать теории для достижения цели

Физическое взаимодействие с Миром

Управляет своей работой

Уровень 2 Применяет теории для достижения цели

Адаптивное взаимодействие с другими системами

Мониторит свою работу

Уровень 1 Аккуратно представляет Мир

Спроектированное взаимодействие с другими системами

Содержит данные о себе

Уровень 0 Подразумеваемый Мир

Пассивное взаимодействие с пользователями

Фиксированная структура

Понимает мир Взаимодействует с Миром

Самосознание

http://www.matthew-west.org.uk/documents/IntelligenceInSystems.pdf

Пробы и ошибки против моделирования

• Kerbal space program (https://kerbalspaceprogram.com)

• Моделирование Grasshopper

25

Анализ против синтеза

• Порно

26

Требования и архитектура: сегодня трудноразделимы

http://ailev.livejournal.com/938820.html

27

Dietz-The Generic System Development Process

28

Из SysML Cookbook(проект создания телескопа)

http://mbse.gfse.de/documents/SE2PracticesAndGuidelines.pdf

29

AADLIn November 2004, the Society of Automotive Engineers (SAE) released the aerospace standard AS5506, named the Architecture Analysis & Design Language (AADL). The AADL is a modeling language that supports early and repeated analyses of a system’s architecture with respect to performance-critical properties through an extendable notation, a tool framework, and precisely defined semantics.

https://wiki.sei.cmu.edu/aadl/index.php/Main_Page

Версия 2.1 стандарта опубликована в сентябре 2012г.

30

Assurance case

31

Ключевые слова для generative design• Солверы (solver)• Оптимизаторы (optimizer)• Ограничения (constraints)• Художественность (art)• Порождающее производство (generative manufacturing) и новые материалы

32

Порождающее производство

• Форма, невозможная для ручной работы• Субтрактивные и аддитивные методы

(экономия материала, энергии, времени)• 3D печать• Робототехника (сборка)• Автоматизированная логистика (деталь

описывает сама себя в логистической цепочке)

33

3D печать• Идеальный метод для деталей сложной формы (учитывая надёжность и

прочность). Сложная форма даёт прочность, лёгкость, меньшее число деталей (дешевизну логистики и сборки).

• Массовость: поддержка в Windows 8.1 драйверов 3D принтеров (http://www.microsoft.com/3d), это уже не экзотика.

• от микрон до метров, от инженерных до биоприменений

Анод и катод микробатареи

http://www.boston.com/business/innovation/blogs/inside-the-hive/2013/06/28/harvard-researcher-used-printer-create-really-tiny-batteries/YAnRhFfWn4BzoZUp0Y9GOK/blog.html

http://www.telegraph.co.uk/travel/ultratravel/the-next-big-thing/10110195/The-worlds-first-3D-printed-house.html

Первый в мире дом начали печатать в Амстердаме (июнь 2013)

34

Спасибо за вниманиеАнатолий Левенчук,http://ailev.ruailev@asmp.msk.su(Президент Русского отделения INCOSE)

Виктор Агроскинvic5784@gmail.com

TechInvestLab.ru(495) 748-53-88