Post on 14-Jan-2015
description
Современна Программная инженерия
Системная инженерия
Акоев Марк Анатольевичmrcs@acm.org
Кафедра Программных средств и систем ФУО УрФУ
02 ноября 2011 г
Software Engineering (SE)
1968 год Конференции НАТО
3
Новое – хорошо забытое старое
Системный подход
Начало XX века
1940-1960
Hall A Methodology for Systems Engineering [1962]
Холл Системотехника 1975
INCOSE1990
1990-2020-1970-1980
Ф.Е.Темников
Software Engineering NATO 1968 ACM/IEEE CS/
INCOSE2009
The Graduate Software Engineering 2009 (GSwE2009) [Требования к
подготовке магистров в области программной инженерии]
http://www.gswe2009.org Разработаны совместно • ACM (the Association for Computing Machinery)
www.acm.org • IEEE Computer Society www.computer.org Профессиональные сообщества принявшие участие в разработке
и поддерживающие GSwE2009: • International Council on Systems
Engineering (INCOSE) • National Defense Industrial Association (NDIA)
Systems Engineering Division
Что такое Systems Engineering?
6
Главные идеи системной инженерии
• Общий междисциплинарный язык, позволяющий договориться участникам проекта
• Покупка информации, уменьшающей проектные риски.
• Исправление ошибок на как можно более ранней стадии, когда это относительно дешево – идея жизненного цикла.
7
7
Systems Engineer
Stakeholders
Management
Engineers
Programm/Projectmanagement
QuailityManagement
8
Что дает системная инженерия(по данным INCOSE)
Это достигается черезА) введение общего языка,
описывающего проектБ) сознательный сдвиг усилий
на ранние стадии проекта, где цена ошибки экспоненциально меньше
Стадия обнаружения ошибки
Коэффициент стоимости ошибки
Требования x1 (единица отсчета)
Проектирование x5
Строительство x12
Проверки x40
Функционирование x250
8% затрат на внедрение сиcтемной инженерии дают выигрыш в 20% стоимости проектов, и на 50% увеличивают вероятность окончания проекта в срок
9
Стилизованное представление функции ценности на протяжении ЖЦ
Time
Value
Lifecycle ValueProvided by System
(Next System)
Systemdelivered
Need identified
Next Systemdelivered
System unsatisfactory
Value Desired by Stakeholders
Lifecycle value lost due to lead time
Value loss partially offset by upgrades
Lifecycle value lost due to lack of adaptability
Source: (Browning & Honour, 2008), P17 9
Disposal
Delivery
SystemSystem dtVLCVПоставка
Списание
СистемыСистемы
Ценность системы на протяжении жизненного цикла
Система поставлена
Выявлена потребность
Системане устраивает
Следующая система поставлена
Время
(Следующая система)
Ценность
Желательная для заинтересованных сторон ценность
Потеря ценности из-за недостатка адаптивности
Потеря ценности из-за задержки поставки
Потеря ценности частично компенсируется обновлениями
10
Опасность недооценки требований
• Модель INCOSE: усилия по выполнению проекта растут как куб от числа требований
11
Кто использует методы системной инженерии в России?
• Атомная промышленность
• Судостроение
• Энергетика
12
Стандарты системной инженерии• Международные стандарты (базовый
стандарт -- ISO 15288 «Системная инженерия - процессы жизненного цикла систем»)
• Стандарты закупок Минобороны США, NATO, европейских военных
• Стандарты профессиональных организаций (IEEE).
• Используются в крупных проектах: военных, строительных (туннели, мосты), атомной энергетике (ITER)
Связь системной и программной инженерии
ISO 12207 => ISO 15288
14
25 обязательных процессов системной инженерии
Обеспечения проектов
– управление моделью жизненного цикла
– управление инфраструктурой
– управление портфелем проектов (программой)
– управление персоналом
– управление качеством Техническиеанализ требований архитектурный дизайн изготовление интеграция проверка (Verification) переход к эксплуатации приёмка (Validation) эксплуатация обслуживание вывод из эксплуатации
Проектныеуправление проектами
планирование проекта управление выполнением и контроль проекта
поддержка проектов управление решениями управление рисками управление конфигурацией управление информацией измерения
КонтрактацииЗакупкаПоставка
обеспечивают
15
Подход системной инженериик управлению жизненным циклом
Системная инженерия – это гармонизация подходов:• системного (назначение, границы и элементы
системы)• процессного (деятельность и акторы)• архитектурного (методы описания и их группировка)• жизненного цикла (4D-эволюция системы)• оценки зрелости процессов (стадии ЖЦ процесса)• оценки специальных свойств системы (процессные
выписки)
• Подход (approach) - способ сущностного описания. Практики зависят от сущностного описания.
16
ИдеяФункционирование
и развитие
Требования иархитектура
Рабочийпроект
Реализация
Сборка итестирование
Проверка и приёмка
Проверка и оценка
Деком
позиция и
специфицирование проекта
Инт
егра
ция
и
тест
иров
ание
про
екта
время
V-диаграмма
17
Моделеориентированность• Зачем нужна моделеориентированность:
– уточнение представления системы для разных целей– связь разных представлений о системе по клику мышки (или
составление «сводного отчета» по разным базам данных), за счет чего
• Это сверхвыгодно: по оценке NIST для больших проектов выигрыш до 30% от стоимости системы
• Моделеориентированность противопоставляется документоориентированности.
• Дело не в электронной форме документа, а в другом отношении к их содержанию (так, база данных – не документ, а документы для нее либо «первичка», либо «выписки»).
• Стандарты интеграции данных (прежде всего – ISO 15926).
Информационный обмен на этапах ЖЦ
19
Договориться о терминологии
Из чего состоит организация?Что существенно в организации?
По материалам компании FutureModels
20
Структурированные данные – основа для моделеориентированного подхода
Бумага
Электронные образы документов
Файлы приложений
Структурированные данные
Подшивка и поиск
Отслеживание и мониторинг
Процесс создания и
использования
УправлениеИнформациейЖизненного
цикла
Бо
ль
ше
сло
жн
ост
ь ф
ор
м и
ст
ои
мо
сть
пер
ехо
да
от
бум
аги
Больше сложность процессов и бизнес-выгоды
Программы 3D
WordExcelAutoCAD
TIFFPDF
Модель данных
Контент-менеджмент
ISO 15926XML
Схема предложена компанией INVESYS
Почему не работают методы, стандарты и практики?
ИНСТРУМЕНТЫ = ПО
Моделеориентированные методы системной инженерии
DEMO
http://techinvestlab.ru/files/504456/demo_praxos_1.doc
ИлиJan L. G. Dietz (русск.: Дитц). Enterprise Ontology: Theory and
Methodology. -- B., Heidelberg, N. Y.: Springer, 2006 (ISBN-10 3-540-29169-5)
24
25
Почему необходим метод
Копирайт © 2010 César González-Pérez 25
задача
решение
НечеткоеФункционально ориентированноеОписание «чёрного ящика»
КонкретноеОбязательно структурированноеОписание «стеклянного ящика»
это и есть метод
26
Что я понимаю под «методом»?
Копирайт © 2010 César González-Pérez 26
Что мне делать?
Что является объектом действия?
ЯзыкиЯзыки
ПериодыПериоды
Кто должен это делать?
Когда это происходит?
Как я это выражаю?
Люди Продукты
Практики
27
ISO 15288: «Что делать»25 обязательных процессов системной инженерии
Обеспечения проектов
– управление описанием жизненного цикла
– управление инфраструктурой
– управление портфелем проектов (программой)
– управление персоналом
– управление качеством Техническиесбор требованийанализ требований архитектурный дизайн изготовление интеграция проверка (Verification) переход к эксплуатации приёмка (Validation) эксплуатация обслуживание вывод из эксплуатации
Проектныеуправление проектами
планирование проекта управление выполнением и контроль проекта
поддержка проектов управление решениями управление рисками управление конфигурацией управление информацией измерения
КонтрактацииЗакупкаПоставка
обеспечивают
Реализация ISO 24744
планируется
29
Инструменты для управления методами
Копирайт © 2010 César González-Pérez 29
Альтернатива ISO 24744 – SPEM
Есть реализация EPF_Composer
31
SPEM
• http://ailev.livejournal.com/917251.html • Инструмент для управление созданием
регламентов и инструкций из библиотеки модулей: Eclipse Process Framework Project (EPF) http://www.eclipse.org/epf/ Инструмент бесплатно (с открытыми кодами) распространяет IBM Пример использования в модели ISO 15288 ниже по ссылке http://community.livejournal.com/incose_ru/10384.html
Интеграционное моделирование
Моделеориентированное выявление требований
Ян Александер
34
35
36
37
38
39
http://www.simantics.org/Экосистема Simantics
ДемонстрацииДокументация
Продукт открытый
40
Modelica
• https://www.modelica.org/
• http://ko.com.ua/modelica_34622
• http://ko.com.ua/modelica_34904
• Открытая реализация http://www.openmodelica.org/
41
• class DE "Решение ДУ"
• Real x(start=1);
• equation
• der(x) = -2*x;
• end DE;
42
Онтология 4D ISO 15926
Про ISO 15926 читать тут:http://techinvestlab.ru/ISO15926
смотреть лекцию по основам ISO 15926 тут:http://incose-ru.livejournal.com/21164.html
44
BORO
• Chris Partridge "Business Objects: Re-Engineering for Re-Use", 2000
• http://www.brunel.ac.uk/%7Ecssrcsp/BusObj.pdf
45
Gellish
• A. S. H. P. van Renssen. Gellish, A Generic Extensible Ontological Language: Design and Application of a Universal Data Structure. -- Delft: Delft University Press, 2005 (ISBN 90-407-2597-4).
West, Matthew Developing High Quality Data Models Morgan
Kaufmann 2011http://www.elsevierdirect.com/
ISBN/9780123751065/Developing-High-Quality-Data-
Models
47
Содержание
• Что такое ISO 15926?
• Мир в 4-мерном (4D) представлении
• Системы и элементы систем
• Классы
• Требования
• Каталоги продукции
• Выводы
47
48
What is ISO 15926?
• Серия стандартов по интеграции и обмену информацией в течение всего жизненного цикла крупных объектов – напр., АЭС, НПЗ, морских буровых платформ
• Включает:– Модель данных с семантикой на основе 4D-онтологии– Справочные данные– Методы реализации
• Я сосредоточусь на модели данных
48
49
3D
время
прос
тран
ство
Объект протяжён во времени
Наряду с настоящим, существуют и прошлое, и
будущее
1. Индивиды расположены как во времени, так и в пространстве , и имеют как темпоральные, так и пространственные части.
2. Если два индивида занимают одинаковую пространственно-временную область, они представляют собой одно и то же (экстенсионализм).
время
прос
тран
ство
Настоящее(все, что существует)
Объект движется во времени
1. Физические объекты не имеют темпоральных (временнЫх ) частей.
2. Возможно совмещение разных физических объектов (отсутствие экстенсионализма).
4D + экстенсионализм
49
50
Возможные миры
Прошлое Будущее
Реализованный
Возможный
Возможный
Желаемый
Время
Про
стра
нств
о
50
51
Онтологические допущения• Индивиды существуют в пространстве-времени и могут занимать
область, простирающуюся как в пространстве, так и во времени.• Индивиды идентифицируются занимаемой ими пространственно-
временной областью, т.е., если два индивида занимают одинаковую пространственно-временную область, то это один и от же индивид.
• Наряду с миром, в котором мы живем, существуют и другие возможные миры, и мы можем говорить не только о том, что фактически осуществилось, но и о том, что возможно, ссылаясь при этом на тот мир, где эта возможность реализуется.
• Классы – это объекты, не существующие в пространстве-времени, и состоящие из своих членов.
• Классы идентифицируются своими членами, т.е., если два класса состоят из одинаковых членов, то это один и тот же класс.
• Отношение – это совокупность объектов, играющих в этом отношении определенные роли. Отношение определяется «сигнатурой» - набором ролей.
51
52
Отношение целого и части
A
B
время
C
D
E
F
1. Ничто не может быть (нетривиальной) частью самого себя.
2. Если B является частью A, то A не является частью B (асимметрия).
3. Если B является частью A , а C – частью B, то C является частью A (транзитивность).
4. Если A имеет части (т.е. не является атомарным – в исходном, а не в физическом смысле), то A имеет как минимум две непересекающиеся части (напр., B и D на рис. 11‑1)
5. Если у E существует часть, не являющаяся также частью A, то E не является частью A.
6. При суммировании пересекающихся частей, например, D and F – области пересечения засчитываются только один раз.
7. Если какая-то часть целого F является частью целого D, то D и F пересекаются.
8. Существуют варианты мереологии (науки о частях и целом), в которых пространственно–временные области являются (тривиальными) частями самих себя. Я буду придерживаться более повседневного представления о том, что такое часть.
52
прос
тран
ство
53
Индивиды и состояния
состояние
период времени
индивид
время
прос
тран
ство
событие
53
54
Русское отделение INCOSE
• Сайт http://incose.ru/• Очные встречи вторую и четвертую среду
месяца в Москве (для иногородних организуется видеотрансляция).
• Материалы заседаний: http://community.livejournal.com/incose_ru53 заседания (доступен архив видеозаписей)
• Участвуют только члены INCOSE (вступить стоит $105 вот тут: http://incose.org).
55
Вопросы