Post on 11-Nov-2014
description
Системноинженерное мышление
Заседание Русского отделения INCOSE2014
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
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
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
Альфы инженерного проекта
5
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
Воплощение системы: деятель и объекты
7
На основе рис.3в ISO 81346-1
Множество разбиений воплощения (отношения «часть-целое»)
8
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
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
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
Примеры компонентных описаний
12
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
Примеры модульных описаний
14
FR160B PCB 2-Layer USB Portable Power Module -- - Green (3.5 x 2.6 x 1.5cm)
Model FR160BQuantity 1Color GreenMaterial 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
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
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
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
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
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)
V-диаграмма сущностей инженерного решения
20
Подальфы определения системы
приёмка
проверка
проверка
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
Из SysML Cookbook(проект создания телескопа)
http://mbse.gfse.de/documents/SE2PracticesAndGuidelines.pdf
22
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.
23
Зависящие от инструмента методологии (например, RLFP)
24
Как RFLP выглядит
25
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
Спасибо за вниманиеАнатолий Левенчук,http://ailev.ruailev@asmp.msk.suПрезидент Русского отделения INCOSEЧлен исполкома Русского отделения SEMAT
Виктор Агроскинvic5784@gmail.comЧлен экспертной группы ISO TC184/SC4/WG3 (Industrial data / Oil, Gas, Process and
Power)
TechInvestLab.ru+7 (495) 748-53-88Член POSCCaesar Association