А.Левенчук -- системноинженерное мышление

5,643 views
5,407 views

Published on

Доклад А.Левенчука "Системноинженерное мышление" на 89 заседании Русского отделения INCOSE, 12 марта 2014г.

Published in: Technology

А.Левенчук -- системноинженерное мышление

  1. 1. Системноинженерное мышление Заседание Русского отделения INCOSE 2014
  2. 2. Практики системного проектирования • Их множество (см. обзор в первой главе книги М.Левина «Технология поддержки решений для модульных систем»: http://www.mslevin.iitp.ru/Levin-bk-Nov2013-071.pdf) • У всех один «недостаток»: хорошему инженеру эти методы помогают, плохому инженеру они помочь не могут. • Наиболее известны ТРИЗ и DSM (практикуются во многих центрах разработки). Но есть огромное число методов, практикующихся в рамках одной-двух лабораторий (реже – центров разработки). • На сегодня наиболее активно развиваются компьютерные методы не только «проверочных архитектурных расчётов», но и методы оптимизации (выбора оптимальной архитектуры). 2
  3. 3. Системное движение • Множество изводов системного подхода • Первое поколение: кибернетика и системная динамика. Принципиальные схемы • «Второе поколение»: ISO 42010, увязка компонентной и модульной архитектур • Производственные системы • мягкие системы (Чекланд), социотехнические системы (в том числе обеспечивающие системы), системы систем Системная инженерия: с системным мышлением в голове. Но какие варианты системного мышления?! 3
  4. 4. Стандарты • V-диаграмма: определение против воплощения (основная интуиция системной инженерии) • OMG Essence – деятельность • ISO 42010 – описание системы • ISO 81346 – воплощение системы • ISO 15926 – как совмещать разные объекты (экстенсионализм) 4
  5. 5. Альфы инженерного проекта 5
  6. 6. Определение и воплощение системы • ISO 42010 (обобщение) – Требования (функция) – Архитектура (функция+конструкция) – Неархитектурная часть проекта (конструкция) – Обоснования (для ilities) • ISO 81346 – Компоненты (элементы функции) – Модули (элементы конструкции) – Размещения (места в окружении) 6
  7. 7. Воплощение системы: деятель и объекты 7 На основе рис.3 в ISO 81346-1
  8. 8. Множество разбиений воплощения (отношения «часть-целое») 8
  9. 9. Множественность обозначений 9 ISO 81346: системы определяются через отношение «часть-целое», системы определяются иерархическими именами (набор справочных обозначений), которые всегда могут быть дополнены справа и слева (выше и ниже по холархии) Henrik Balslev about Reference Designation Set
  10. 10. Сколько «базовых структур» в системе? • ISO 15926 – две основных: функциональные объекты, физические объекты. Остальные могут вводиться по потребности. • ISO 81346 – «по меньшей мере» три (функция, продукт, место) • Garlan et. al – три стиля (компоненты, модули, размещения, и разные варианты структур внутри стиля) • СМД-методология – «по меньшей мере» пять (процессы, элементы и связи, внешние функции, морфология, материал) -- http://www.mmk-documentum.ru/glossary/6 • … 10
  11. 11. Базовые структуры определения системы • =Компоненты • -Модули • +Места • Огромное число вариантов представления каждого. • Это только базовые, есть огромное число других! • В чистом виде не бывают, распространены гибридные стили. 11
  12. 12. Примеры компонентных описаний 12
  13. 13. Компоненты (и соединения) • = (префикс для обозначения в ISO 81346) • Взаимодействующая с другими часть системы. • Интерес: «как оно работает» (runtime, operation, функционирование) • Не интерфейсы, а «порты» связей с другими элементами. Компоненты взаимодействуют друг с другом не непосредственно, а только через связи- соединения. • Чаще всего компоненты и соединения выражаются «схемой». • Важная практика: мультифизическое моделирование (по схеме проводятся расчёты «режимов» и характеристик отдельных компонентов – используются солверы, иногда поставленные под контроль оптимизатора). 13
  14. 14. Примеры модульных описаний 14 FR160B PCB 2-Layer USB Portable Power Module -- - Green (3.5 x 2.6 x 1.5cm) Model FR160B Quantity 1 Color Green Material PCB Features Input: 5V/800mA; Output: 5V/1A; LED lightening; With protection board on COB; Output current limited protection Application Great for DIY project Other ON (Press button) / OFF (Automatically) Packing List 1 x Module
  15. 15. Модули • - (префикс для обозначения в ISO 81346) • Элемент конструкции, продукт, сборочная единица. • Интерес: что нужно разрабатывать и изготавливать (время разработки и изготовления, но не работы системы). • Что от чего зависит (отношение «зависит») в плане разработки. • Имеет интерфейс, у которого есть «видимость» (доступность). Зависимый элемент имеет слот с таким интерфейсом. • Важная практика: Dependency Structure Matrix (DSM). • Модуль может присутствовать во многих компонентах. 15
  16. 16. Размещения • + (префикс для обозначения в ISO 81346) • Место установки в системном окружении (здании, комнате, отсеке, серверной стойке) • Место транспортировки (например, в каком ящике), место хранения (например, на позиция складского хранения) • Где будет производиться или проектироваться • … 16
  17. 17. Гибридные описания • Чистых видов описания не бывает: смесь самых разных в одном тексте, таблице, диаграмме, схеме, чертеже. • Онтологов мало, поэтому не ждите какого-то формализма там, где его нет. • Терминология не устоялась, поэтому ожидайте встретить самую разную (модулем могут назвать компоненту, а компоненту элементом, слот техпозицией и т.д.). 17
  18. 18. Определение системы 18 Функция: требования со стороны использующей (над)системы Архитектура (совмещение функциональной и физической декомпозиции) Конструкция: рабочий проект (изготавливаемые части) целевой системы Описывается «чёрный ящик» (реверс- инжиниринг системы использования) Описывается «прозрачный ящик» с детальностью, достаточной для изготовления Описываются основные принципы структуры «прозрачного ящика», который выполнит роль «чёрного ящика» Фокусирование (сужение пространства решений) Архитектурное проектирование/конструирование «Просто» проектирование/конструирование
  19. 19. Совмещение логической и физической архитектур по версии ISO 81346-1 Figure 7 19 «Логическая архитектура» (функциональная декомпозиция, структура компонент) итеративно совмещается с «физической архитектурой» (продуктная декомпозиция, структура модулей)
  20. 20. V-диаграмма сущностей инженерного решения 20 Подальфы определения системы проверка проверка
  21. 21. Определения и описания: альфы и рабочие продукты (обобщение ISO 42010) 21 Подальфы технологии (задаются стандартами)Подальфы определения системы: требования, архитектура, рабочка. Рабочие продукты для них: • Описания требований, тематические группы описаний требований, модели требований • Архитектурные описания, тематические архитектурные группы описаний, архитектурные модели • Рабочие описания, тематические группы рабочих описаний, рабочие модели view viewpoint definition realization
  22. 22. Из SysML Cookbook (проект создания телескопа) http://mbse.gfse.de/documents/SE2PracticesAndGuidelines.pdf 22
  23. 23. AADL In 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. 23
  24. 24. Зависящие от инструмента методологии (например, RLFP) 24
  25. 25. Как RFLP выглядит 25
  26. 26. Конвергенция системной, программной и инженерии систем управления • Киберфизические системы – их число стремительно приближается к 100%, это главный тренд для всех рынков. • Три разные дисциплины, три разные терминологии, три разные традиции: – Системная инженерия – Программная инженерия (в части embedded systems) • Сегодня: нет общего образования, нет общих инструментов, нет общих стандартов. Но по факту идёт конвергенция. • Суть дела: модели системы и её окружения становятся частью самой системы. Проблемы: – В абстрациях этих всех дисциплин время обычно потеряно, нужны новые абстракции. В том числе – как работать с изменяющимися во времени моделями (behavioral semantics). – Нужно понимать, как объединить модели всех этих разных дисциплин (сами они уже давно моделецентричны) – это невероятно трудно. 26http://www.infoq.com/presentations/Model-Based-Design-Janos-Sztipanovits
  27. 27. 27 Спасибо за внимание Анатолий Левенчук, http://ailev.ru ailev@asmp.msk.su Президент Русского отделения INCOSE Член исполкома Русского отделения SEMAT Виктор Агроскин vic5784@gmail.com Член экспертной группы ISO TC184/SC4/WG3 (Industrial data / Oil, Gas, Process and Power) TechInvestLab.ru +7 (495) 748-53-88 Член POSCCaesar Association

×