Системная инженерия - Systems engineering

Методы системной инженерии используются в сложных проектах: проектирование космических аппаратов, проектирование компьютерных микросхем, робототехника, интеграция программного обеспечения и строительство мостов. Системная инженерия использует множество инструментов, включая моделирование и симуляция, требования анализ и планирование для управления сложностью.

Системная инженерия является междисциплинарный поле инженерное дело и Управление проектированием который фокусируется на том, как разрабатывать, интегрировать и управлять сложные системы над их жизненные циклы. По своей сути системная инженерия использует системное мышление принципы организации этой совокупности знаний. Индивидуальный результат таких усилий, инженерная система, можно определить как комбинацию компонентов, которые работают в синергия коллективно выполнять полезную функция.

Такие вопросы, как разработка требований, надежность, логистика, координация различных команд, тестирование и оценка, ремонтопригодность и многое другое дисциплины необходимые для успешного проектирования, разработки, внедрения и окончательного вывода из эксплуатации системы становятся более сложными при работе с большими или сложными проектами. Системная инженерия занимается рабочими процессами, методами оптимизации и управление рисками инструменты в таких проектах. Он перекрывает технические и ориентированные на человека дисциплины, такие как промышленная инженерия, разработка технологических систем, машиностроение, Технология машиностроения, технология производства, техника управления, программная инженерия, электротехника, кибернетика, аэрокосмическая техника, организационные исследования, гражданское строительство и управление проектом. Системная инженерия гарантирует, что все возможные аспекты проекта или системы рассмотрены и интегрированы в единое целое.

Процесс системной инженерии - это процесс открытия, который сильно отличается от производственного процесса. Производственный процесс ориентирован на повторяющиеся действия, позволяющие достичь высокого качества продукции с минимальными затратами и временем. Процесс системного проектирования должен начинаться с обнаружения реальных проблем, которые необходимо решить, и выявления наиболее вероятных или наиболее значимых отказов, которые могут произойти - системное проектирование включает поиск решений этих проблем.

История

QFD Дом качества для процессов разработки корпоративных продуктов

Период, термин системная инженерия можно проследить до Bell Telephone Laboratories в 1940-е гг.[1] Необходимость идентифицировать и управлять свойствами системы в целом, которые в сложных инженерных проектах могут сильно отличаться от суммы свойств частей, побудила различные отрасли промышленности, особенно те, которые разрабатывают системы для вооруженных сил США, применять эту дисциплину.[2]

Когда уже было невозможно полагаться на эволюцию дизайна для улучшения системы, а существующих инструментов было недостаточно для удовлетворения растущих требований, начали разрабатываться новые методы, напрямую решающие эту сложность.[3] Продолжающаяся эволюция системной инженерии включает разработку и идентификацию новых методов и методов моделирования. Эти методы помогают лучше понять проектирование и контроль разработки инженерных систем по мере их усложнения. В то время были разработаны популярные инструменты, которые часто используются в контексте системной инженерии, в том числе USL, UML, QFD, и IDEF 0.

В 1990 году профессиональное сообщество системной инженерии Национальный совет по системной инженерии (NCOSE) была основана представителями ряда корпораций и организаций США. NCOSE был создан для удовлетворения потребности в улучшении практики системной инженерии и обучения. В результате растущего участия системных инженеров за пределами США название организации было изменено на Международный совет по системной инженерии (INCOSE) в 1995 году.[4] Школы в нескольких странах предлагают программы магистратуры по системной инженерии, и продолжая образование варианты также доступны для практикующих инженеров.[5]

Концепция

Некоторые определения
Саймон Рамо некоторые считают, что это основоположник современной системной инженерии, определяющий эту дисциплину как: «... отрасль инженерии, которая концентрируется на проектировании и применении целого в отличие от частей, рассматривая проблему в целом, принимая во внимание всех аспектов и всех переменных и связи социального с технологическим ».[6] — Преодолевая сложность, 2004.
«Междисциплинарный подход и средства, позволяющие реализовать успешные системы»[7] — INCOSE справочник, 2004.
«Системная инженерия - это надежный подход к проектированию, созданию и эксплуатации систем. Проще говоря, этот подход состоит из идентификации и количественной оценки целей системы, создания альтернативных концепций проектирования систем, выполнения сделок по проектированию, выбора и реализации лучший дизайн, проверка того, что проект правильно построен и интегрирован, а также оценка после внедрения того, насколько хорошо система соответствует (или достигла) целей ».[8] — НАСА Справочник по системной инженерии, 1995.
«Искусство и наука создания эффективных систем с использованием целостной системы, принципов целостной жизни» ИЛИ «Искусство и наука создания оптимальных систем решения сложных вопросов и проблем»[9] — Дерек Хитчинс, профессор системотехники, бывший президент INCOSE (Великобритания), 2007.
"Концепция с инженерной точки зрения представляет собой эволюцию ученого-инженера, то есть ученого широкого профиля, который поддерживает широкий кругозор. Метод основан на командном подходе. По проблемам крупномасштабных систем, группы ученых и инженеров, универсалы а также специалисты прилагают совместные усилия для поиска решения и его физической реализации ... Этот метод по-разному называют системным подходом или методом командной разработки ».[10] — Гарри Х. Гуд и Роберт Э. Махол, 1957.
«Метод системной инженерии признает, что каждая система является интегрированным целым, даже если она состоит из различных специализированных структур и подфункций. Он также признает, что любая система имеет ряд целей и что баланс между ними может сильно различаться от системы к системе. Эти методы направлены на оптимизацию общих функций системы в соответствии с взвешенными целями и достижение максимальной совместимости ее частей ».[11] — Инструменты системного проектирования, Гарольд Честнат, 1965.

Системная инженерия означает только подход, а в последнее время - инженерное дело. Цель обучения системной инженерии - просто формализовать различные подходы и при этом выявить новые методы и исследовательские возможности, аналогичные тем, которые используются в других областях инженерии. Как подход, системная инженерия носит целостный и междисциплинарный характер.

Истоки и традиционные масштабы

Традиционная область инжиниринга охватывает концепцию, проектирование, разработку, производство и эксплуатацию физических систем. Системная инженерия, как это было задумано изначально, попадает в эту область. «Системная инженерия» в этом смысле означает создание инженерных концепций.

Эволюция в более широком масштабе

Использование термина «системный инженер» со временем эволюционировало, чтобы охватить более широкую и целостную концепцию «систем» и инженерных процессов. Эта эволюция определения была предметом постоянных споров,[12] и этот термин продолжает применяться как к более узкому, так и к более широкому охвату.

Традиционная системная инженерия рассматривалась как отрасль инженерии в классическом смысле, то есть применительно только к физическим системам, таким как космические корабли и самолеты. В последнее время системная инженерия приобрела более широкий смысл, особенно когда люди рассматривались как важнейший компонент системы. Checkland, например, улавливает более широкий смысл системной инженерии, заявляя, что «инженерия» «может быть прочитана в ее общем смысле; вы можете спланировать встречу или политическое соглашение».[13]:10

В соответствии с более широким спектром системной инженерии, Свод знаний системной инженерии (SEBoK)[14] определил три типа системной инженерии: (1) Системная инженерия продукта (PSE) - это традиционная системная инженерия, ориентированная на проектирование физических систем, состоящих из аппаратного и программного обеспечения. (2) Корпоративная системная инженерия (ESE) относится к представлению предприятий, то есть организаций или комбинаций организаций, как систем. (3) Разработка систем обслуживания (SSE) связана с проектированием систем обслуживания. Checkland[13] определяет систему обслуживания как систему, которая задумана как обслуживающая другую систему. Большинство систем гражданской инфраструктуры - это системы обслуживания.

Целостный взгляд

Системная инженерия фокусируется на анализе и выявлении потребностей клиентов и требуемой функциональности на ранних этапах цикла разработки, документировании требований, затем продолжении синтеза проекта и валидации системы с учетом полной проблемы, жизненный цикл системы. Это включает в себя полное понимание всех заинтересованные стороны участвует. Оливер и др. утверждают, что процесс системного проектирования можно разложить на

  • а Системный инженерный технический процесс, и
  • а Процесс управления системным проектированием.

В модели Оливера целью процесса управления является организация технических усилий в жизненном цикле, в то время как технический процесс включает оценка доступной информации, определение мер эффективности, к создать модель поведения, создать модель конструкции, выполнить анализ компромиссов, и создать последовательный план сборки и тестирования.[15]

В зависимости от их применения, хотя существует несколько моделей, которые используются в отрасли, все они направлены на определение взаимосвязи между различными этапами, упомянутыми выше, и включение обратной связи. Примеры таких моделей включают Модель водопада и Модель VEE (также называемая моделью V). [16]

Междисциплинарная область

Разработка системы часто требует участия различных технических специалистов.[17] Предоставляя системы (целостный С точки зрения разработки, системная инженерия помогает объединить всех технических участников в единую команду, формируя структурированный процесс разработки, который переходит от концепции к производству и эксплуатации, а в некоторых случаях - к прекращению и утилизации. При приобретении целостная интегративная дисциплина сочетает в себе вклад и баланс между затратами, графиком и производительностью, сохраняя при этом приемлемый уровень риска, охватывающий весь жизненный цикл элемента.[18]

Эта точка зрения часто воспроизводится в образовательных программах, где курсы системной инженерии преподаются преподавателями других инженерных факультетов, что помогает создать междисциплинарную среду.[19][20]

Управление сложностью

Потребность в системном проектировании возникла с увеличением сложности систем и проектов,[21][22] в свою очередь, экспоненциально увеличивает вероятность трения компонентов и, следовательно, ненадежность конструкции. Говоря в этом контексте, сложность включает не только инженерные системы, но и логическую человеческую организацию данных. В то же время система может стать более сложной из-за увеличения размера, а также из-за увеличения количества данных, переменных или количества полей, участвующих в дизайне. В Международная космическая станция является примером такой системы.

В Международная космическая станция является примером очень сложной системы, требующей системного проектирования.

Развитие более умного контроля алгоритмы, проектирование микропроцессоров и анализ систем окружающей среды также входят в сферу системной инженерии. Системная инженерия поощряет использование инструментов и методов для лучшего понимания сложности систем и управления ими. Некоторые примеры этих инструментов можно увидеть здесь:[23]

Принимая междисциплинарный подход к инженерным системам по своей сути сложен, поскольку поведение компонентов системы и взаимодействие между ними не всегда происходит сразу хорошо определенный или понял. Определение и характеристика таких системы а подсистемы и взаимодействие между ними - одна из целей системной инженерии. Таким образом, разрыв, существующий между неформальными требованиями пользователей, операторов, маркетинговых организаций и техническими спецификациями, успешно устраняется.

Объем

Объем системной инженерной деятельности[24]

Один из способов понять мотивацию системной инженерии - это рассматривать ее как метод или практику для выявления и улучшения общих правил, существующих в самых разных системах.[нужна цитата ] Помня об этом, принципы системной инженерии - холизм, эмерджентное поведение, границы и др. - может применяться к любой системе, сложной или иной, при условии системное мышление используется на всех уровнях.[25] Помимо обороны и аэрокосмической промышленности, многие компании, занимающиеся информационными и технологическими технологиями, фирмы по разработке программного обеспечения и отрасли в области электроники и связи, нуждаются в системных инженерах в составе своей команды.[26]

Анализ, проведенный Центром передового опыта системного проектирования INCOSE (SECOE), показывает, что оптимальные усилия, затрачиваемые на системное проектирование, составляют около 15–20% от общих усилий по проекту.[27] В то же время исследования показали, что системная инженерия по существу приводит к снижению затрат среди других преимуществ.[27] Однако до недавнего времени не проводилось крупномасштабного количественного исследования, охватывающего широкий спектр отраслей. Такие исследования проводятся для определения эффективности и количественной оценки преимуществ системной инженерии.[28][29]

Системная инженерия поощряет использование моделирование и симуляция для проверки предположений или теорий о системах и взаимодействиях внутри них.[30][31]

Использование методов, позволяющих раннее обнаружение возможных сбоев в техника безопасности, интегрированы в процесс проектирования. В то же время решения, принятые в начале проекта, последствия которых не совсем понятны, могут иметь огромное значение в дальнейшем в жизненном цикле системы, и задача современного системного инженера - изучить эти проблемы и принять важные решения. Ни один метод не гарантирует, что сегодняшние решения будут по-прежнему действительны, когда система будет введена в эксплуатацию через годы или десятилетия после ее создания. Однако есть методы, поддерживающие процесс системной инженерии. Примеры включают методологию мягких систем, Джей Райт Форрестер с Системная динамика метод, а Единый язык моделирования (UML) - все в настоящее время исследуются, оцениваются и разрабатываются для поддержки процесса принятия инженерных решений.

Образование

Основная статья: Список системной инженерии в университетах

Обучение системной инженерии часто рассматривается как дополнение к обычным инженерным курсам.[32] отражая отраслевую позицию, согласно которой студентам инженерных специальностей необходимо иметь базовый опыт в одной из традиционных инженерных дисциплин (например, аэрокосмическая техника, гражданское строительство, электротехника, машиностроение, Технология машиностроения, промышленная инженерия, химическая инженерия ) - плюс практический, реальный опыт, позволяющий эффективно работать в качестве системных инженеров. Количество программ бакалавриата, посвященных системной инженерии, растет, но они остаются редкостью, степени, включающие такие материалы, чаще всего представлены как BS в области промышленного строительства. Обычно программы (либо сами по себе, либо в сочетании с междисциплинарным обучением) предлагаются, начиная с уровня выпускника, как по академическим, так и по профессиональным направлениям, в результате чего предоставляется либо РС /MEng или же Кандидат наук. /EngD степень.

INCOSE, в сотрудничестве с Исследовательским центром системной инженерии Технологический институт Стивенса ведет регулярно обновляемый каталог академических программ по всему миру в аккредитованных учреждениях.[5] По состоянию на 2017 год в нем перечислены более 140 университетов Северной Америки, предлагающих более 400 программ бакалавриата и магистратуры в области системной инженерии. Широко распространенное институциональное признание этой области как отдельной дисциплины появилось совсем недавно; в выпуске того же издания за 2009 год сообщается, что таких школ и программ всего 80 и 165 соответственно.

Образование в области системной инженерии можно рассматривать как Системно-ориентированный или же Домен-ориентированный:

  • Системно-ориентированный В программах системная инженерия рассматривается как отдельная дисциплина, и большинство курсов преподаются с упором на принципы и практику системной инженерии.
  • Домен-ориентированный программы предлагают системную инженерию в качестве опции, которую можно использовать в другой важной области инженерии.

Оба этих паттерна стремятся обучить системного инженера, который способен контролировать междисциплинарные проекты с глубиной, необходимой для основного инженера.[33]

Темы системной инженерии

Инструменты системной инженерии стратегии, процедуры и техники которые помогают в выполнении системного проектирования на проект или же товар. Назначение этих инструментов варьируется от управления базами данных, графического просмотра, моделирования и рассуждений до создания документов, нейтрального импорта / экспорта и многого другого.[34]

Система

Есть много определений того, что система находится в области системной инженерии. Ниже приведены несколько авторитетных определений:

  • ANSI /ОВОС -632-1999: «Совокупность конечных продуктов и позволяет продуктам достигать поставленной цели».[35]
  • DAU Основы системной инженерии: «интегрированный состав людей, продуктов и процессов, обеспечивающий возможность удовлетворить заявленную потребность или цель».[36]
  • IEEE Std 1220-1998: «Набор или расположение элементов и процессов, которые связаны и поведение которых удовлетворяет потребности клиентов / производственные потребности и обеспечивает поддержание жизненного цикла продуктов».[37]
  • INCOSE Справочник по системному проектированию: «однородный объект, который демонстрирует предопределенное поведение в реальном мире и состоит из разнородных частей, которые индивидуально не проявляют этого поведения, и интегрированной конфигурации компонентов и / или подсистем».[38]
  • INCOSE: "Система - это конструкция или совокупность различных элементов, которые вместе дают результаты, которые нельзя получить с помощью одних элементов. Элементы или части могут включать людей, оборудование, программное обеспечение, оборудование, политики и документы; то есть все необходимое. для получения результатов на уровне системы. Результаты включают в себя качества, свойства, характеристики, функции, поведение и производительность на уровне системы. Стоимость, добавляемая системой в целом, помимо той, которая вносится независимо от частей, в первую очередь создается отношениями между части, то есть как они взаимосвязаны ».[39]
  • ISO / IEC 15288: 2008: «Комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких заявленных целей».[40]
  • НАСА Справочник по системной инженерии: «(1) Комбинация элементов, которые функционируют вместе для создания способности удовлетворить потребность. Элементы включают в себя все оборудование, программное обеспечение, оборудование, помещения, персонал, процессы и процедуры, необходимые для этой цели. (2) Конечный продукт (который выполняет операционные функции) и вспомогательные продукты (которые предоставляют услуги поддержки жизненного цикла для операционных конечных продуктов), составляющие систему ».[41]

Системные инженерные процессы

Процессы системного проектирования охватывают все творческие, ручные и технические действия, необходимые для определения продукта и которые необходимо выполнить для преобразования определения системы в достаточно подробную спецификацию проектирования системы для производства и развертывания продукта. Проектирование и разработку системы можно разделить на четыре этапа, каждый из которых имеет разные определения:[42]

  • постановка задачи (информативное определение),
  • концептуальный этап (кардинальное определение),
  • стадия проектирования (формирующее определение), и
  • стадия реализации (определение производства).

В зависимости от области применения инструменты используются на различных этапах процесса системного проектирования:[24]

Systems Engineering Process.jpg

Использование моделей

Модели играют важные и разнообразные роли в системной инженерии. Модель может быть определена несколькими способами, в том числе:[43]

  • Абстракция реальности, призванная ответить на конкретные вопросы о реальном мире.
  • Имитация, аналог или представление реального мирового процесса или структуры; или же
  • Концептуальный, математический или физический инструмент, помогающий лицу, принимающему решение.

Вместе эти определения достаточно широки, чтобы охватить физико-технические модели, используемые при проверке проекта системы, а также схематические модели, такие как функциональная блок-схема и математические (т.е. количественные) модели, используемые в процессе изучения торговли. Этот раздел посвящен последнему.[43]

Основная причина использования математические модели и диаграммы в торговых исследованиях заключается в предоставлении оценок эффективности системы, производительности или технических характеристик, а также стоимости на основе набора известных или поддающихся оценке количеств. Как правило, для получения всех этих переменных результата требуется набор отдельных моделей. Суть любой математической модели - это набор значимых количественных соотношений между ее входами и выходами. Эти отношения могут быть такими простыми, как сложение составляющих величин для получения общей суммы, или такими сложными, как набор дифференциальных уравнений, описывающих траекторию космического корабля в гравитационном поле. В идеале отношения выражают причинность, а не только корреляцию.[43] Кроме того, ключом к успешной деятельности по системному проектированию также являются методы, с помощью которых эти модели эффективно и действенно управляются и используются для моделирования систем. Однако в различных областях часто возникают повторяющиеся проблемы моделирования и симуляции для системной инженерии, и новые достижения направлены на перекрестное использование методов среди различных научных и инженерных сообществ под названием «Моделирование и системная инженерия на основе моделирования».[44]

Формализмы моделирования и графические представления

Первоначально, когда основной целью системного инженера является понимание сложной проблемы, графические представления системы используются для передачи функциональных требований системы и требований к данным.[45] Общие графические представления включают:

Графическое представление связывает различные подсистемы или части системы через функции, данные или интерфейсы. Любой или каждый из вышеперечисленных методов используется в отрасли в зависимости от требований. Например, диаграмма N2 может использоваться там, где важны интерфейсы между системами. Часть этапа проектирования - создание структурных и поведенческих моделей системы.

После того, как требования поняты, системный инженер должен их усовершенствовать и вместе с другими инженерами определить лучшую технологию для работы. На этом этапе, начиная с исследования торговли, системная инженерия поощряет использование взвешенного выбора для определения наилучшего варианта. А матрица решений, или метод Пью, является односторонним (QFD другой), чтобы сделать этот выбор, учитывая все важные критерии. Торговое исследование, в свою очередь, информирует дизайн, который снова влияет на графическое представление системы (без изменения требований). В процессе SE этот этап представляет собой итерационный этап, который выполняется до тех пор, пока не будет найдено допустимое решение. Матрица решений часто заполняется с использованием таких методов, как статистический анализ, анализ надежности, динамика системы (управление с обратной связью) и методы оптимизации.

Прочие инструменты

Язык моделирования систем (SysML), язык моделирования, используемый для приложений системной инженерии, поддерживает спецификацию, анализ, проектирование, проверку и проверку широкого спектра сложных систем.[46]

Язык моделирования жизненного цикла (LML) - это язык моделирования с открытым стандартом, разработанный для системной инженерии, который поддерживает полный жизненный цикл: концептуальный этап, этапы использования, поддержки и вывода из эксплуатации.[47]

Связанные поля и подполя

Многие смежные области можно считать тесно связанными с системным проектированием. Следующие области внесли свой вклад в развитие системной инженерии как отдельной сущности:

Когнитивная системная инженерия
Когнитивная системная инженерия (CSE) - это особый подход к описанию и анализу человеко-машинных систем или социотехнические системы.[48] Три основные темы CSE - это то, как люди справляются со сложностями, как работа выполняется с использованием артефактов и как человеко-машинные системы и социотехнические системы могут быть описаны как совместные когнитивные системы. CSE с самого начала стал признанной научной дисциплиной, иногда также называемой когнитивная инженерия. Концепция совместной когнитивной системы (JCS), в частности, стала широко использоваться как способ понимания того, как сложные социотехнические системы могут быть описаны с различной степенью разрешения. Подробно описан более чем 20-летний опыт работы с CSE.[49][50]
Управление конфигурацией
Как системная инженерия, управление конфигурацией как это практикуется в защита и аэрокосмическая промышленность это широкая практика на системном уровне. Эта область параллельна задачам системной инженерии; где системная инженерия занимается разработкой требований, распределением между элементами разработки и верификацией, управление конфигурацией занимается сбором требований, прослеживаемостью до элемента разработки и аудитом элемента разработки, чтобы гарантировать, что он достиг желаемой функциональности, которую системное проектирование и / или тестирование и Verification Engineering подтверждена объективным тестированием.
Техника управления
Техника управления и его дизайн и реализация Системы управления, широко используемый почти во всех отраслях, представляет собой обширную область системного проектирования. Круиз-контроль на автомобиле и система наведения баллистической ракеты - два примера. Теория систем управления - активная область прикладной математики, включающая исследование пространств решений и разработку новых методов анализа процесса управления.
Промышленная инженерия
Промышленная инженерия это филиал инженерное дело что касается разработки, улучшения, внедрения и оценки интегрированных систем людей, денег, знаний, информации, оборудования, энергии, материалов и процессов. Промышленная инженерия опирается на принципы и методы инженерного анализа и синтеза, а также математические, физические и социальные науки вместе с принципами и методами инженерного анализа и проектирования для определения, прогнозирования и оценки результатов, полученных с помощью таких систем.
Дизайн интерфейса
Дизайн интерфейса и его спецификация касается обеспечения того, чтобы части системы соединялись и взаимодействовали с другими частями системы и с внешними системами по мере необходимости. Дизайн интерфейса также включает в себя обеспечение того, чтобы системные интерфейсы могли принимать новые функции, включая механические, электрические и логические интерфейсы, включая зарезервированные провода, пространство для разъемов, коды команд и биты в протоколах связи. Это известно как расширяемость. Взаимодействие человека с компьютером (HCI) или человеко-машинный интерфейс (HMI) - еще один аспект проектирования интерфейсов и важнейший аспект современной системной инженерии. Принципы системной инженерии применяются в проектирование сетевых протоколов за локальные сети и глобальные сети.
Мехатронная инженерия
Мехатронная инженерия Подобно системной инженерии, это междисциплинарная область инженерии, которая использует моделирование динамических систем для выражения материальных конструкций. В этом отношении он почти неотличим от системного проектирования, но его отличает акцент на более мелких деталях, а не на более крупных обобщениях и взаимосвязях.Таким образом, обе области отличаются масштабом своих проектов, а не методологией своей практики.
Исследование операций
Исследование операций поддерживает системную инженерию. Инструменты исследования операций используются в системном анализе, принятии решений и исследованиях торговли. Несколько школы преподают курсы SE в пределах исследование операций или же промышленная инженерия отделение,[нужна цитата ] подчеркивая роль системной инженерии в сложных проектах. Исследование операций Вкратце, касается оптимизации процесса при нескольких ограничениях.[51]
Инженерия производительности
Инженерия производительности это дисциплина, обеспечивающая соответствие системы ожиданиям клиентов в отношении производительности на протяжении всего срока ее службы. Производительность обычно определяется как скорость, с которой выполняется определенная операция, или возможность выполнения ряда таких операций за единицу времени. Производительность может снизиться, если операции, поставленные в очередь на выполнение, регулируются ограниченной емкостью системы. Например, исполнение сеть с коммутацией пакетов характеризуется задержкой сквозной передачи пакетов или количеством пакетов, коммутируемых за час. При проектировании высокопроизводительных систем используется аналитическое или имитационное моделирование, тогда как реализация высокопроизводительных систем требует тщательного тестирования производительности. Проектирование производительности в значительной степени зависит от статистика, теория массового обслуживания и теория вероятности за его инструменты и процессы.
Управление программами и проектами
Программный менеджмент (или управление программами) имеет много общего с системной инженерией, но имеет более широкое происхождение, чем инженерное проектирование систем. Управление проектом также тесно связан как с управлением программами, так и с системным проектированием.
Предложение инжиниринга
Разработка предложений - это применение научных и математических принципов для проектирования, построения и эксплуатации экономичной системы разработки предложений. Как правило, при разработке предложений используется "процесс системного проектирования «для создания рентабельного предложения и увеличения шансов на его успешное выполнение.
Техника надежности
Техника надежности это дисциплина, обеспечивающая соответствие системы ожиданиям потребителей в отношении надежности на протяжении всего срока ее службы; то есть он не выходит из строя чаще, чем ожидалось. Наряду с предсказанием отказа, это не менее важно для предотвращения отказа. Техника надежности применяется ко всем аспектам системы. Он тесно связан с ремонтопригодность, доступность (надежность или же RAMS предпочитают некоторые), и логистика. Техника надежности всегда является критическим компонентом техники безопасности, как в анализ режимов и последствий отказов (FMEA) и дерево неисправностей анализ и техника безопасности.
Управление рисками
Управление рисками, практика оценки и работы с рисковать является одной из междисциплинарных частей системной инженерии. При разработке, приобретении или операционной деятельности включение риска в компромисс со стоимостью, графиком и характеристиками производительности включает в себя итеративное управление сложной конфигурацией от отслеживаемости и оценки до планирования и управления требованиями по доменам и для жизненный цикл системы это требует междисциплинарного технического подхода к системной инженерии. Системное проектирование включает в себя управление рисками, определяющее, адаптирующее, внедряющее и отслеживающее структурированный процесс управления рисками, который интегрирован в общую работу.[52]
Техника безопасности
Техники техника безопасности могут применяться инженерами-неспециалистами при проектировании сложных систем для минимизации вероятности критических для безопасности отказов. Функция «Проектирование безопасности системы» помогает идентифицировать «угрозы безопасности» в разрабатываемых проектах и ​​может помочь с методами «смягчения» эффектов (потенциально) опасных условий, которые не могут быть спроектированы вне систем.
Планирование
Планирование является одним из инструментов поддержки системного проектирования как практика и элемент оценки междисциплинарных проблем при управлении конфигурацией. В частности, прямая зависимость ресурсов, характеристик производительности и риска от продолжительности задачи или зависимости между задачами и воздействиями в жизненный цикл системы являются проблемами системной инженерии.
Техника безопасности
Техника безопасности можно рассматривать как междисциплинарный поле, которое объединяет сообщество практики для проектирования систем управления, надежности, безопасности и системного проектирования. Он может включать такие под-специальности, как: аутентификация пользователей системы, целей системы и др.: людей, объектов и процессов.
Программная инженерия
С самого начала программная инженерия помог сформировать современную практику системной инженерии. Методы, используемые при обработке сложностей больших программно-интенсивных систем, оказали большое влияние на формирование и изменение инструментов, методов и процессов системного проектирования.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Шлагер, Дж. (Июль 1956 г.). «Системная инженерия: ключ к современному развитию». IRE транзакции. ЭМ-3 (3): 64–66. Дои:10.1109 / IRET-EM.1956.5007383. S2CID  51635376.
  2. ^ Артур Д. Холл (1962). Методология системной инженерии. Ван Ностранд Рейнхольд. ISBN  978-0-442-03046-9.
  3. ^ Эндрю Патрик Сейдж (1992). Системная инженерия. Wiley IEEE. ISBN  978-0-471-53639-0.
  4. ^ INCOSE Resp Group (11 июня 2004 г.). "Генезис INCOSE". Получено 11 июля 2006.
  5. ^ а б INCOSE / Ученый совет. "Всемирный справочник академических программ SE и IE". Архивировано из оригинал 26 декабря 2018 г.. Получено 4 февраля 2019.
  6. ^ Преодолевая сложность: уроки приобретения оборонных систем, The Defense Engineering Group. Университетский колледж Лондона. 2005.
  7. ^ Справочник по системной инженерии, версия 2a. INCOSE. 2004 г.
  8. ^ Справочник НАСА по системной инженерии. НАСА. 1995. СП-610С.
  9. ^ "Дерек Хитчинс". INCOSE UK. Получено 2 июн 2007.
  10. ^ Гуд, Гарри H .; Роберт Э. Махол (1957). Системная инженерия: введение в проектирование крупномасштабных систем. Макгроу-Хилл. п. 8. LCCN  56011714.
  11. ^ Каштан, Гарольд (1965). Инструменты системного проектирования. Вайли. ISBN  978-0-471-15448-8.
  12. ^ Донна Роудс; Дэниел Гастингс (март 2004 г.). «Аргументы в пользу развития системной инженерии как области инженерных систем». Симпозиум MIT по инженерным системам. CiteSeerX  10.1.1.86.7496. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  13. ^ а б Чекленд, Питер (1999). Системное мышление, Системная практика. Джон Вили и сыновья.
  14. ^ Чекленд, Питер (1999). Системное мышление, Системная практика. Джон Вили и сыновья. Пайстер, Артур, изд. 2012. Свод знаний системной инженерии. 1.0 ed: Институт Стивенса и Военно-морская аспирантура.
  15. ^ Оливер, Дэвид В .; Тимоти П. Келлихер, Джеймс Г. Киган младший (1997). Инженерные сложные системы с моделями и объектами. Макгроу-Хилл. стр.85 –94. ISBN  978-0-07-048188-6.
  16. ^ «ЮВ ВЭЭ». SEOR, Университет Джорджа Мейсона. Архивировано из оригинал 18 октября 2007 г.. Получено 26 мая 2007.
  17. ^ Рамо, Саймон; Робин К. Сент-Клер (1998). Системный подход: свежие решения сложных проблем через сочетание науки и практического здравого смысла (PDF). Анахайм, Калифорния: KNI, Inc.
  18. ^ «4. Системная инженерия» (PDF). Путеводитель по оборонным закупкам. Университет обороны. Получено 12 августа 2015.
  19. ^ "Программа системной инженерии в Корнельском университете". Корнелл Университет. Получено 25 мая 2007.
  20. ^ «Преподаватели и преподаватели ОУР». Подразделение инженерных систем, Массачусетский технологический институт. Получено 25 мая 2007.
  21. ^ Ясин А. и Браха Д. (2003). «Комплексное параллельное проектирование и матричный подход к проектированию». Параллельная разработка: исследования и приложения 11 (3): 165–177.
  22. ^ Браха, Д. и Бар-Ям, Ю. (июль 2007 г.). «Статистическая механика разработки сложных продуктов: эмпирические и аналитические результаты». Наука управления 53 (7): 1127–1145.
  23. ^ «Основные курсы, системный анализ - архитектура, поведение и оптимизация». Корнелл Университет. Получено 25 мая 2007.
  24. ^ а б Основы системной инженерии. В архиве 31 января 2017 г. Wayback Machine Издательство Defense Acquisition University Press, 2001 г.
  25. ^ Рик Адкок. «Принципы и практики системной инженерии» (PDF). INCOSE, Великобритания. Архивировано из оригинал (PDF) 15 июня 2007 г.. Получено 7 июн 2007.
  26. ^ «Системная инженерия, карьерные возможности и информация о заработной плате (1994)». Университет Джорджа Мейсона. Архивировано из оригинал 22 сентября 2007 г.. Получено 7 июн 2007.
  27. ^ а б «Понимание ценности системной инженерии» (PDF). Получено 7 июн 2007.
  28. ^ «Исследование эффективности инженерных систем» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 15 июня 2007 г.. Получено 7 июн 2007.
  29. ^ «Консенсусная оценка стоимости системного проектирования». Получено 7 июн 2007.
  30. ^ Эндрю П. Сейдж, Стивен Р. Олсон (2001). «Моделирование и имитация в системной инженерии». Моделирование. 76 (2): 90. Дои:10.1177/003754970107600207. S2CID  3016918. Архивировано из оригинал 21 октября 2007 г.. Получено 2 июн 2007.
  31. ^ Смит-младший (1962). «Моделирование в системной инженерии» (PDF). IBM Research. Получено 2 июн 2007. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  32. ^ «Дидактические рекомендации для обучения системной инженерии» (PDF). Получено 7 июн 2007.
  33. ^ «Перспективы аккредитации системотехники» (PDF). INCOSE. Архивировано из оригинал (PDF) 15 июня 2007 г.. Получено 7 июн 2007.
  34. ^ Стивен Дженкинс. «Будущее инструментов системного проектирования» (PDF). НАСА. п. 15. Архивировано из оригинал (PDF) 26 сентября 2007 г.. Получено 10 июн 2007.
  35. ^ «Процессы проектирования системы», ANSI / EIA-632-1999, ANSI /ОВОС, 1999 [1]
  36. ^ "ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ СИСТЕМЫ, январь 2001 г." (PDF).
  37. ^ "Стандарт по применению и управлению процессом системного проектирования - Описание", IEEE Std 1220-1998, IEEE, 1998 [2]
  38. ^ «Справочник по системному проектированию», версия 3.1, INCOSE, 2007 [3]
  39. ^ "Консенсус стипендиатов INCOSE", INCOSE, 2006 [4]
  40. ^ «Системная и программная инженерия - Процессы жизненного цикла системы», ISO / IEC 15288: 2008, ISO / IEC, 2008 [5]
  41. ^ "Руководство по системному проектированию НАСА", редакция 1, NASA / SP-2007-6105, НАСА, 2007 [6]
  42. ^ Дж. Лиениг; Х. Брюммер (2017). Основы проектирования электронных систем. Издательство Springer International. С. 6–7. Дои:10.1007/978-3-319-55840-0. ISBN  978-3-319-55839-4.
  43. ^ а б c НАСА (1995). «Вопросы системного анализа и моделирования». В: Справочник НАСА по системной инженерии В архиве 17 декабря 2008 г. Wayback Machine Июнь 1995. С. 85.
  44. ^ Джанни, Даниэле; Д'Амброджо, Андреа; Толк, Андреас, ред. (4 декабря 2014 г.). Справочник по моделированию и системной инженерии на основе имитационного моделирования (1-е изд.). CRC Press. п. 513. ISBN  9781466571457.
  45. ^ Длинный, Джим (2002). «Взаимосвязь между общими графическими представлениями в системной инженерии» (PDF). Vitech Corporation. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  46. ^ «Спецификация OMG SysML» (PDF). Проект спецификации с открытым исходным кодом SysML. п. 23. Получено 3 июля 2007.
  47. ^ «Спецификация LML» (PDF). Руководящий комитет LML. п. 4. Получено 5 июн 2014.
  48. ^ Холлнагель Э. и Вудс Д. Д. (1983). Когнитивная системная инженерия: Новое вино в новых бутылках. Международный журнал человеко-машинных исследований, 18, 583–600.
  49. ^ Холлнагель, Э. и Вудс, Д. Д. (2005) Совместные когнитивные системы: основы инженерии когнитивных систем. Тейлор и Фрэнсис
  50. ^ Вудс, Д. Д. и Холлнагель, Э. (2006). Совместные когнитивные системы: шаблоны в инженерии когнитивных систем. Тейлор и Фрэнсис.
  51. ^ (см. статьи для обсуждения: [7] и «Архивная копия». Архивировано из оригинал 20 сентября 2005 г.. Получено 30 ноября 2005.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь))
  52. ^ «Инструментарий управления рисками». MITRE, SE Process Office. Получено 8 сентября 2016.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка

Ассоциации