Документ обсуждает системную инженерии, подчеркивая ее междисциплинарный подход к успешной реализации систем и важность понимания потребностей заинтересованных сторон. Описываются различные аспекты системного подхода, включая онтологию систем, жизненные циклы систем и важность интеграции данных в экосистеме инжиниринга. Также поднимаются вопросы о текущих проблемах в практиках системной инженерии, включая критику использования процессного подхода в инкосе.

1. Системы в системной инженерии.
Системная инженерия против инженерии систем.
Москва
23 января 2012г.

2. Системная инженерия
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
2

3. Системная инженерия: варианты
• System engineering
• Systems engineering
• Engineering of systems (EoS)
• Systematic vs systemic engineering
3

4. Проблема: онтология системы
• ... INCOSE, which is becoming identified with EoS, but
regrettably NOT with SE. Systems engineering as I have
crudely described it is continuing to be practiced around the
world - but not, it seems, in INCOSE, which by its title ought
to be its home. One hears less than salutary comments about
the SEBoK from such systems engineers, few of whom are
inclined to join INCOSE, or take any notice of its edicts. I hope
that the INCOSE ontology work will correct the situation… I
believe it can.
Один из профессоров системной инженерии, частная переписка
• Обижаются на засилье «процессников» (из менеджеров)
в INCOSE, упор на «systematic» вместо «systemic» (т.е.
Аналитическое «разбиение на подпроцессы вместо
синтеза и обсуждения emergence свойствами).
• Спрашивают, где «обеспечение целого», работа с
холонами (Russian Babushka Doll).
4

5. «системность» в SEBoK
• system-of-interest
• system
• systemic
• system analysis
• systems approach
• system assurance
• systems concept
• system boundary
• systems development
• system breakdown structure
• systems engineer
• system capability
• systems engineering
• system context
• systems engineering and
• system coupling diagram integration team (seit)
• system definition • systems engineering
• system effectiveness management (sem)
• system element • systems engineering plan (sep)
• system of systems (sos) • systems integration
• system property • systems science
• system realization • systems thinking
• system requirement
http://www.sebokwiki.org/1.0.1/index.php?title=Category:Glossary_of_Terms&pagefrom=Moral+%28glossary%29#mw-pages 5

6. Альфы инженерного проекта
6

7. Деятельности и компетенции
инженерного проекта
7

8. Essence и ISO 15288:2008
8

9. Двумерное представление ЖЦ:
практики, разворачиваемые во времени
определение приемка в
валидация
потребностей эксплуатацию
верификация
Архитектурное интеграция
проектирование
верификация
рабочее
изготовление
проектирование
definition realization operation 9

10. Как держать целое?
• Особый подход к инженерии -- системный
• Особое управление операциями
(управление конфигурацией, управление
кейсами, управление информацией)
• Особые «беспредметные» (всепредметные)
информационные технологии
10

11. Сколько учат системной инженерии в мире
После
бакалавриата:
1800 часов
классных +
примерно
столько же часов
домашних
11
заданий

12. С чего начать
Недавно в ходе пятидневного вводного курса, проводимого Обучающим
центром МТИ, одна женщина-менеджер из конструкторского отдела
компании Ford лаконично сформулировала ситуацию: «Спустя пару
дней, — сказала она, — я начинаю понимать, о чем вся эта история с
системным мышлением и интеллектуальными моделями. Мне это
напоминает время, когда я только начала знакомиться с высшей
математикой. Сначала я чувствовала себя совершенно потерянной.
Все это было мне совершенно чуждо. Но потом я начала
«схватывать» суть. Через год я уже вполне владела основами этого
дела. Через пять лет это стало основой моей профессии». Потом она
добавила: «Если бы высшую математику изобрели сегодня, ни одна из
наших корпораций не смогла бы ею овладеть. Мы бы посылали
каждого на трехдневные курсы. Затем каждый получал бы три месяца
на то, чтобы посмотреть, работают ли «все эти штуки». А когда
выяснялось бы, что они не работают, мы бы начинали пробовать
что-нибудь другое».
Питер Сендж, "Пятая Дисциплина"
12

13. Онтология системы
• В ходе Ontology Summit 2012 было
признано, что у онтологов с понятием
«система» есть проблема.
• Отличия онтологии природных систем и
системы из «системной науки»
• Бытовое и «мыслительное» использование
системы (системное мышление против
обзывания системой)
13

14. Системный подход и жизнь
(опыт тьюториалов -- http://ailev.livejournal.com/1040842.html)
1. Убедитесь, что вся работа делается на хорошо видимом всеми флипчарте. Вы не гроссмейстеры, для думания вам нужна
доска с фигурами, "по памяти" играть трудно. Для взаимокоординации вам нужно табло, одна версия на всех. Если
флипчарта там, где вы обычно совещаетесь, нет, то прервитесь и обеспечьте.
2. Без имён систем их обсуждать невозможно. Выпишите список систем, которые вы делаете. Что это -- индивиды (с
серийными номерами?), классы (описываемые строчкой каталога серии)? Отдельные уникальные системы или
платформы/продуктовые линии? Где границы этих систем, какие между ними отношения? Что между ними общего, а что
разного?
3. Есть ли у вас люди, ответственные за поддержание такого списка? Контрольный вопрос: в чьём компьютере этот список
лежит, кто уполномочен вносить изменения в список "чем занимаемся"?
4. Подсистемами каких систем ваших клиентов являются ваши системы? Что вы об этом знаете? Как вы помогаете вашим
клиентам в проектировании их систем с использовании ваших систем в качестве подсистем?
5. Пересмотрите список ваших систем, вам обязательно захочется его поменять. Если ответственного за список нет,
назначьте ответственного (в чьём компьютере этот список будет жить): этот пересмотр списка нужно делать постоянно, и
он его и будет делать.
6. Для каждой целевой системы-строчки из списка нарисуйте жизненный цикл в простейшем виде: стрелочка с зарубками.
Помним, что жизненный цикл -- это от задумки до мусороперерботки вашей системы. Отметьте, где ваше предпринятие
вступает в этот жизненный цикл, и где оно из него выходит. Убедитесь, что все присутствующие понимают, что предметом
интереса является весь жизненный цикл, а не только тот его кусочек, который попал к вам на сегодня.
7. Какие жизненные циклы у подсистем вашей системы? Кто их делает, на какой стадии жизненного цикла этих подсистем
вы взаимодействуете? Если у этих подсистем внешние подрядчики, то как они с вами взаимодействуют (у них ведь та же
ситуация, что и у вас с вашими клиентами: они могут не понимать, что вам нужно, и зачем вам это нужно).
8. Понимаем, что система-как-жизненный-цикл является основным инструментом договорённостей между менеджерами
(для которых стадии -- это проекты) и инженерами (для которых стадии -- это инженерные мероприятия), в том числе
между менеджерами и инженерами клиентов и подрядчиков. У кого в компьютере живут описания/модели (полных!)
жизненных циклов ваших систем?
9. Опять подумайте, какие у вас системы (напомню: платформы и продуктные линии, мелкие и крупные серии, уникальные
системы, сервисы и т.д.). Вернитесь к списку и опять поменяйте его. 14

15. Понятие системы
15

16. Троица? Четверица?
Сколькерица?!
1. Компонента системы (холон) неявное присутствие целой
системы
2. Функция (внешнее поведение, сервис), неявное присутствие
деятеля, определяющего назначение компоненты системы в
целой системе
3. Конструкция (решение, как-то ведущие себя части, модули)
4. Механизм (части генерируют функцию, модель – внутреннее
поведение. Предоставление слотов)
5. Физический объект, инсталлированный на место в
конструкции/решении
6. Жизненный цикл (последовательность моделей, затем
инсталяция темпоральных частей)
7. ...
16

17. Холон
часть – целое
17

18. Система как оператор «select»
Из презентации Harold “Bud” Lawson 18

19. Диаграмма гамбургера:
слот и модуль
функция и конструкция
Wim Gielingh -- http://15926.info/functional-physical-object/GARM-paper.pdf
19

20. Тег и серийный номер
C1 C2
Насос Bloggs 100H
Тег
P101
Серийный номер 5755/A
Установка первичной
перегонки нефти
Information Junction
http://www.matthew-west.org.uk/Publications.html 20

21. Система, сервис, возможности
Service engineering
-- http://www.modelfutures.com/file_download/17/MOD+CIO+-+Service+Analysis+Report+-
+v1.3.pdf (концептуальная модель сервиса)
-- http://www.oasis-open.org/committees/download.php/41420/Chris%20Partridge.pdf
Capability engineering
http://www.incoseonline.org.uk/Groups/Capability_Working_Group/Other_Documents.aspx
?CatID=Groups&SubCat=Capability_Working_Group
21

22. Система из систем
(функциональная декомпозиция)
[не путать с «системами систем»] 22

23. Классификация систем (ISO 15288)
неявно учитывает время
• Целевая система
(system-of-interest)
• Система в
операционном
окружении (system in
operational environment)
• Обеспечивающая
система (enabling system)
23

24. Насос и время
неявно спрятано
время
Пример от Hans Teijgeler
-- http://15926.info/functional-physical-object/index.htm
-- http://www.15926.info/cradle-to-grave/index.htm
Жизнь насоса-101
-- http://ontolog.cim3.net/forum/ontology-summit/2012-02/threads.html (тред с Matthew West, начало
29 января 2012 http://ontolog.cim3.net/forum/ontology-summit/2012-02/threads.html) 24

25. Индивиды и состояния
период
времени
индивид
пространство
состояние
событие
время
Information Junction
http://www.matthew-west.org.uk/Publications.html 25

26. Пространственно-временная карта
элемента системы
Установленный на своѐ место
объект
система
Установка первичной
перегонки нефти
пространство
P101
Насос 1 Насос 2
элемент системы
Обычный физический объект
время
Information Junction
http://www.matthew-west.org.uk/Publications.html 26

27. Многоуровневая пространственно-
временная карта элементов системы
Топливный насос
двигателя 329 Двигатель 329
Топливный
насос 739
Пространство
Левый двигатель самолета 684
Т/насос лев. двиг. самолета 684
Самолет 684
Information Junction
Время 27
http://www.matthew-west.org.uk/Publications.html

28. Правила для элементов систем
• Рассматриваются три объекта: система, элемент системы и
устанавливаемый физический объект (узел, деталь и т.п.).
• Элемент системы может быть полностью заменен в физическом
смысле, но при этом сохраняет свою индивидуальную
идентичность.
• Для элемента системы возможны периоды времени, когда ни один
физический объект не установлен на это место, т.е. существование
элемента системы не обязательно непрерывно.
• Элемент системы совпадает с установленным физическим
объектом в те периоды времени, когда последний установлен на
место.
• При разрушении объекта, в состав которого входит элемент
системы, элемент системы прекращает свое существование, а
установленный физический объект может и сохраниться.
• В случае многоуровневой сборки элементы системы могут
определяться на каждом уровне, причем существование каждого
будет зависеть от уровня, которому он принадлежит.
Information Junction
http://www.matthew-west.org.uk/Publications.html 28

29. Жизненный цикл системы
• Всегда полный (в отличие от ЖЦ проекта)
• Стадии – отрезки времени, границы по
смене главной инженерной деятельности
(cognitive framework)
• Система – отнюдь не всегда «времени
эксплуатации»!!!
t
замысел прекращение
существования
29

30. Разнообразие типовых жизненных циклов
(видов системы, стадий жизненных циклов, инструментов)
Софт Концепция Разработка Поддержка Списание
Эксплуатация и
Оборудование Идея Проектирование Изготовление Списание
поддержка
Определение
Использование
Персонал требуемых Приобретение Обучение Отставка
компетенций и рост
Проектирование
Эксплуатация
Здание Визуализация сооружения и Согласование Строительство Разборка
площадки и поддержка
Природный
Приобретение Разработка Эксплуатация Рекультивация
ресурс
Определение Графическое Пилотное Использование и
Процесс выхода представление
Описание
внедрение совершенствование Ликвидация
Система Идея Разработка Изготовление Использование Поддержка Списание
30

31. Жизненный цикл объектов работы
(комплектующих/предметов снабжения)
IEC/EN 81346, RDS-PP, KKS
Ситуация
Объект
Спецификация
функции
Спецификация
компонента
Спецификация
модели
Индивидуальная
карточка экземпляра
Физический
экземпляр
Реальный,
Объект «мотор» функционирующий
Запланированный,
«Мотор» в обычном языке
историческая запись, и т.п.
Система жива, пока жива её функция!
Конструкция может меняться (атомы менее важны, чем идея).

32. Требования-функция и архитектура
как идеи конструкции
Dietz-The Generic System Development Process
32

33. ISO 42010
• Утверждается склейка stakeholder + system
(деятельностный подход)
• Разводятся понятия veiw (у системы) и
viewpoint (у заинтересованной стороны)
• Отражение, что для каждого stakeholder для
его concern есть отдельный viewpoint, и
нужно делать отдельное view (т.е.
закрепляется множественность
представлений системы для разных целей)
33

34. ISO 42010
Назначение/функция системы не
«объективно», а приписывается
заинтересованными сторонами!
34

35. ISO 42010
35

36. ISO 42010
36

37. ISO 42010
37

38. Разнообразие интеграции данных жизненного цикла
в эко-системе инжиниринга
уровни структуры вещества * уровни воплощения
Замысел Архитектура «Рабочка» Изготовление Эксплуатация
Макро IT1 IT2 IT3 IT4 IT5
Мезо IT6 IT7 IT8 IT9 IT10
Микро IT11 IT12 IT13 IT14 IT15
Нано IT16 IT17 IT18 IT19 IT20
Специализация/профессионализация: в каждой клетке
Интеграция в продукте: вся таблица (эко-система!)
IT = CAD/CAM/codes/PLM/CAE/ERP/EAM/…
КРУПНЫХ ПРОЕКТОВ С ОДНИМ IT НА ВСЕХ – НЕ БЫВАЕТ!
ДВЕ РАЗНЫХ УСТАНОВКИ IT одного вендора – РАЗНЫЕ УСТАНОВКИ!
38
IT нуждается в интеграционном решении в рамках эко-системы!

39. Обеспечивающие СИСТЕМЫ
39

40. Моделеориентированная системная
инженерия
• «Родное» для системного подхода моделирование
– «системная динамика»
• MBSE верхнеуровневое моделирование системы, а
MDSE – в том числе низкоуровневое
моделирование.
• Численное и структурное моделирование:
– Софтверные языки (UML) не подходят, поэтому
используются другие языки: SysML, AADL и т.д. (причём
не хватает одного, применяют оба)
– Потихоньку продвигается ООП (SysML+Modelica как
акаузальное моделирование, MathLab как каузальное)
– Собрать всю модель системы («данные жизненного
цикла») по жизненному циклу пока невозможно
40

41. Systems Dynamic
http://www.systemdynamics.org/
1. At 100% (green line 4), the project terminates rapidly
2. At 70% and 80%, it does not terminate!
3. Notice that, near the origin, the green 100% line takes longer to start its climb,
due to the additional time being spent on getting the requirement correct.
4. Notice also that 100% error eradication implies a high peak of commissioning
manpower, since the shorter time scale means concentrated effort.
http://www.hitchins.net/SysThink.html 41

42. Из SysML Cookbook
(проект создания телескопа)
http://mbse.gfse.de/documents/SE2PracticesAndGuidelines.pdf
42

43. 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.
43

44. Библиотека
Текстовый формат Схемный формат
компонент
График Анимация
https://www.modelica.org/ 44

45. Контрактное (contract-based)
представление
• Каждый модуль обеспечивает интерфейс и
поведение по этому интерфейсу
• Это выражается «контрактом» на
формальном языке (constraints language)
• Если есть иерархия модулей (подсистем), то
можно осуществлять логический вывод и
предсказывать поведение на внешних
интерфейсах на основании знания работы
внутренних интерфейсов.
45

46. ISO 15926 как язык системного моделирования
Концептуальная модель (про системы, а не их описания: хотя можно
выразить и описания).
1. Компонента системы (холон) неявное присутствие целой системы –
поддерживает мереологию (отношение часть-целое для
функциональных физических объектов)
2. Функция (внешнее поведение, сервис), неявное присутствие
деятеля, определяющего назначение компоненты системы в целой
системе. FunctionalPhysicalObject
3. Конструкция (решение, как-то ведущие себя части, модули).
FunctionalPhysicalObject
4. Механизм (части генерируют функцию, модель – внутреннее
поведение. Предоставление слотов). ??? (кодирование моделей на
Modelica, кодирование ограничений – выборы Simantics «внутрь
решателей не лезем»)
5. Физический объект, инсталлированный на место в
конструкции/решении – PhysicalObject, геометрия
6. Жизненный цикл (последовательность моделей, затем инсталяция
темпоральных частей) – WholeTemporalPart, TemporalPart
7. ...
46

47. ЖЦ задвижки в ISO 15926 (краткая форма)
47

48. ЖЦ задвижки в ISO 15926 (чуть более полная форма)
48

49. Systems Modeling Language
(увы, не ISO 15926)
• Upper Ontology с понятием «система»
и явными онтологическими выборами,
• не объект-ориентированная
• Графическая форма (например, как в BORO)
• Текстовая форма
• Возможности расширения (паттерны)
• Формализм (model checking)
• Представление численных моделей
• Стык с программами
• Понятная сериализуемость и метаданные (для коллективной
работы)
49

50. Системы систем
Мягкие системы (soft systems)
о стейкхолдерах
о целях
о полномочиях
50

51. Критерии SoS (Maier)
• Независимое управление элементов (нет, кому
скомандовать общее развитие)
• Независимая работа элементов (нет, кому скомандовать
работу в общем сервисе)
• Эмерджентность от объединения в систему
• Эволюционное развитие (требует исследований, нет
точки, которая знает as build для всех)
• Географическое распределение элементов
• Вывод: никакой обычной системной инженерии.
Capability engineering, capability development, capability
change – затем operation.
51

52. Виды системы систем
• управляемые (directed), в которых есть назначенный
архитектор, который может выдавать приказы составляющим
системам и распоряжается ресурсами.
• подтвержденные (acknowledged), в которых признаваемый
архитектор есть, но он может только уговаривать составляющие
системы самоизмениться согласно разработанной им
архитектуре.
• сотрудничающие (collaborative), в которых все системы
договариваются друг с другом по каждому чиху, но
архитектора, менеджера проекта или аналогичного
выделенного органа управления нет.
• виртуальные (virtual), в которых системы вообще не знают друг
о друге ничего и не влияют друг на друга (например,
современный интернет. Smart Grid тоже собирается быть такой
системой).
52

53. Как говорят о системах систем
• Отрасль (industry)
• Эко-система (еco-system)
• Распределенная работа (distributed work)
• Федерирование (federation)
• Capability
• Networked
53

54. Спасибо за внимание
Анатолий Левенчук,
http://ailev.ru
ailev@asmp.msk.su
(Президент Русского отделения INCOSE)
Виктор Агроскин
vic5784@gmail.com
TechInvestLab.ru
(495) 748-53-88
54