Сверхкраткое введение в конструкцию системной инженерии
Вчера я читал лекцию для студентов МИФИ (увы, не удалось её записать -- хотя я пытался), на которой попробовал сверхкраткое введение в конструктивное определение ("из чего состоит") системной инженерии. Функциональное определение ("для чего нужна") системной инженерии я давал на предыдущей лекции.
Вот примерная линия рассуждений (а иллюстрирующие диаграммы -- на доске):
1. Система в её простейшем варианте определения -- это единство функции (назначения её как части надсистемы. Представляется функциональным объектом) и конструкции (физических объектов, которые являются её частями). Согласно ISO 15288 говорят сейчас о системах в составе системы (не путать с "системами систем" -- это про другое!), хотя можно использовать и более древнюю терминологию с надсистемой-системой-подсистемой.
Есть дискуссия, насколько функциональный объект (который указывается в схемах и диаграммах) абстрактен (то есть не имеет протяженности в пространстве-времени, его нельзя пнуть или погрузить в тачку). Один из вариантов ответа: он вполне материален, а с конструктивным объектом (задаваемым серийным номером, и сменным -- потому как модуль!) совпадает в силу 4D экстенсионализма (если два объекта занимают одно и то же пространство-время, то это один и тот же объект!).
2. Инженерные системы отличаются от "просто систем" тем, что единство функции и конструкции в них определяется через понятие слота (для функциональной части) и модуля (для конструктивной части). Диаграмма гамбургера Wim Gielingh показывает декомпозицию системы с учётом единства функции-конструкции.
3. Функция (назначение: что от системы требуется с точки зрения надсистемы) системы описывается требованиями к системе. Требования (функция) определяется заинтересованными сторонами. Инженер по требованиям готовит два варианта требований: требования заинтересованных сторон (результаты интервью с заинтересованными сторонами, противоречивые требования) и требования к системе (согласованные между собой требования заинтересованных сторон -- результат переговорного процесса заинтересованных сторон и согласования с архитектором).
4. Самое важное про то, как конструкция системы обеспечивает её функцию -- это архитектура. Инженерия системной архитектуры -- это практика системной инженерии, которую выполняет системный архитектор. Архитектор придумывает архитектуру и отражает её в архитектурном описании.
5. Архитектурное описание дальше служит основой для выдачи заданий инженерам по специальности, системным инженерам подсистем -- чтобы те могли изготовить саму систему, воплотить замысел в реальности.
6. Инженер по испытаниям обеспечивает проверку соответствия конструкции функции (изготовленной системы требованиям).
Итого:
а) Системные инженеры бывают такие же разные, как и врачи (среди которых вы не путаете дантистов и гинекологов). Основные виды системных инженеров:
-- инженер по требованиям (умеет общаться с людьми),
-- системный архитектор (изобретатель и хорошо знаком с разными технологиями)
-- инженер по испытаниям (в хорошем смысле слова параноик).
б) системная инженерия состоит из следующих основных технических практик:
-- инженерия требований (основные артефакты: требования заинтересованных сторон, требования к системе)
-- инженерия системной архитектуры (основной артефакт: архитектурное описание)
-- верификация и валидация (основные артефакты: план испытаний и результаты испытаний)
И только после этого мы переходим к тому, чтобы ввести понятие жизненного цикла:
1. Про функцию системы мы обычно думаем так, как будто система уже есть и эксплуатируется (буквально -- "функционирует"). Целевая система -- это та, которую мы делаем. Системы в составе надсистемы, у которых есть интерфейс с нашей целевой системой в ходе функционирования (в момент эксплутации) называются системами в операционном окружении [целевой системы]. Изменения, которые происходят в ходе эксплуатации/функционирования называются "поведением системы".
2. Эксплуатация -- это иногда небольшой отрезок жизни системы (термоядерная бомба: долго делают, быстро эксплуатируют), а иногда большой (атомная электростанция: относительно быстро строят и проектируют, потом долго эксплуатируют). Отрезок времени от замысла до снятия с эксплуатации целевой системы называют её жизненным циклом. Еще раз: жизненный цикл -- это отрезок времени, а не материальный объект или что-то абстрактное типа схемы. Жизненный цикл -- это от рождения до смерти. Если речь идёт о том отрезке времени, который система проводит в чьих-то руках, то это "жизненный цикл проекта".
3. Жизненный цикл делится на стадии, которые выделяются по тем основным способам думания (компетенциям), которые люди задействуют в ходе связанных с системой работ. Когда систему задумывают, проектируют, изготавливают, эксплуатируют, выводят из эксплутации, главные озабоченности и компетенции людей разные, и ведущий мыслительный процесс разный. Это определяет различие стадий. Диаграмма жизненного цикла:
-- колбаска, которая режется наискосок или стрелочкой (чтобы показать размытость границ между стадиями)
-- стрела времени с зарубками, означающими стадии жизненного цикла
4. Целевая система пассивна, и до стадии эксплуатации её буквально волокут за шкирку по жизненному циклу другие системы, которые называются обеспечивающими. Если стрелу времени согнуть, то получится V-диаграмма, в которой можно выделить три суперстадии жизненного цикла:
-- определение системы (ведущие практики системной инженерии: инженерия требований, инженерия системной архитектуры)
-- воплощение системы (ведущая практика верификации и валидации, ибо при повышении точности изготовления сама "интеграция" перестаёт быть чем-то творческим).
-- эксплуатация (функционирование, operation. В этот момент системные инженеры уже выполнили свою основную работу).
-- вывод из эксплуатации (который на v-диаграмму традиционно не попадает).
Почему нужно было гнуть линию времени? Чтобы показать, что верификация (проверка того, что сделали) против архитектуры, валидация (приёмка заказчиком) против требований.
В жизни всё много запутанней, и поэтому V-диаграмма имеет самые разные формы и вариации. Более того, нельзя считать, что разные системные инженеры и инженеры по специальности работают последовательно во времени: нет, обычно они работают все вместе.
Тем самым любая система может быть рассмотрена одновременно:
-- в связи с её назначением (функция)
-- в связи с её составом из частей (конструкция)
-- в связи с процессами её функционирования (поведение, но не жизненный цикл)
-- в связи с процессами её замысливания, проектирования, изготовления (жизненный цикл, но не поведение)
И это самое маленькое число рассмотрений системы.
А вот переходной шаг для обсуждения инженерного менеджмента, предмета следующей лекции:
1. Поскольку все системы проходят свои жизненные циклы, то легко показывать цепочки обеспечивающих и целевых систем:
-- консультант как обеспечивающая система изготавливает службу развития холдинга как целевую систему
-- служба развития холдинга, переходя к стадии своей эксплуатации, становится обеспечивающей системой для правления холдинга, приводя его в состояние способности провести реформу производства
-- правление холдинга, переходя к своей стадии эксплуатации (после "изготовления" службой развития, которую в свою очередь "изготовили" консультанты) становится обеспечивающей системой для заводов и конструкторских бюро холдинга, и реформирует их
-- заводы и конструкторские бюро холдинга, являясь обеспечивающей системой для корабля или АЭС, замышляют, проектируют и изготавливают их как целевые технические системы.
В лекции я затронул еще и разные другие моменты (например, советы по выбору карьеры между менеджером и инженером. Ключевой вопрос для осмысленного принятия решения: можно ли из инженера стать менеджером, и можно ли из менеджера стать инженером?).
1. Система в её простейшем варианте определения -- это единство функции (назначения её как части надсистемы. Представляется функциональным объектом) и конструкции (физических объектов, которые являются её частями). Согласно ISO 15288 говорят сейчас о системах в составе системы (не путать с "системами систем" -- это про другое!), хотя можно использовать и более древнюю терминологию с надсистемой-системой-подсистемой.
Есть дискуссия, насколько функциональный объект (который указывается в схемах и диаграммах) абстрактен (то есть не имеет протяженности в пространстве-времени, его нельзя пнуть или погрузить в тачку). Один из вариантов ответа: он вполне материален, а с конструктивным объектом (задаваемым серийным номером, и сменным -- потому как модуль!) совпадает в силу 4D экстенсионализма (если два объекта занимают одно и то же пространство-время, то это один и тот же объект!).
2. Инженерные системы отличаются от "просто систем" тем, что единство функции и конструкции в них определяется через понятие слота (для функциональной части) и модуля (для конструктивной части). Диаграмма гамбургера Wim Gielingh показывает декомпозицию системы с учётом единства функции-конструкции.
3. Функция (назначение: что от системы требуется с точки зрения надсистемы) системы описывается требованиями к системе. Требования (функция) определяется заинтересованными сторонами. Инженер по требованиям готовит два варианта требований: требования заинтересованных сторон (результаты интервью с заинтересованными сторонами, противоречивые требования) и требования к системе (согласованные между собой требования заинтересованных сторон -- результат переговорного процесса заинтересованных сторон и согласования с архитектором).
4. Самое важное про то, как конструкция системы обеспечивает её функцию -- это архитектура. Инженерия системной архитектуры -- это практика системной инженерии, которую выполняет системный архитектор. Архитектор придумывает архитектуру и отражает её в архитектурном описании.
5. Архитектурное описание дальше служит основой для выдачи заданий инженерам по специальности, системным инженерам подсистем -- чтобы те могли изготовить саму систему, воплотить замысел в реальности.
6. Инженер по испытаниям обеспечивает проверку соответствия конструкции функции (изготовленной системы требованиям).
Итого:
а) Системные инженеры бывают такие же разные, как и врачи (среди которых вы не путаете дантистов и гинекологов). Основные виды системных инженеров:
-- инженер по требованиям (умеет общаться с людьми),
-- системный архитектор (изобретатель и хорошо знаком с разными технологиями)
-- инженер по испытаниям (в хорошем смысле слова параноик).
б) системная инженерия состоит из следующих основных технических практик:
-- инженерия требований (основные артефакты: требования заинтересованных сторон, требования к системе)
-- инженерия системной архитектуры (основной артефакт: архитектурное описание)
-- верификация и валидация (основные артефакты: план испытаний и результаты испытаний)
И только после этого мы переходим к тому, чтобы ввести понятие жизненного цикла:
1. Про функцию системы мы обычно думаем так, как будто система уже есть и эксплуатируется (буквально -- "функционирует"). Целевая система -- это та, которую мы делаем. Системы в составе надсистемы, у которых есть интерфейс с нашей целевой системой в ходе функционирования (в момент эксплутации) называются системами в операционном окружении [целевой системы]. Изменения, которые происходят в ходе эксплуатации/функционирования называются "поведением системы".
2. Эксплуатация -- это иногда небольшой отрезок жизни системы (термоядерная бомба: долго делают, быстро эксплуатируют), а иногда большой (атомная электростанция: относительно быстро строят и проектируют, потом долго эксплуатируют). Отрезок времени от замысла до снятия с эксплуатации целевой системы называют её жизненным циклом. Еще раз: жизненный цикл -- это отрезок времени, а не материальный объект или что-то абстрактное типа схемы. Жизненный цикл -- это от рождения до смерти. Если речь идёт о том отрезке времени, который система проводит в чьих-то руках, то это "жизненный цикл проекта".
3. Жизненный цикл делится на стадии, которые выделяются по тем основным способам думания (компетенциям), которые люди задействуют в ходе связанных с системой работ. Когда систему задумывают, проектируют, изготавливают, эксплуатируют, выводят из эксплутации, главные озабоченности и компетенции людей разные, и ведущий мыслительный процесс разный. Это определяет различие стадий. Диаграмма жизненного цикла:
-- колбаска, которая режется наискосок или стрелочкой (чтобы показать размытость границ между стадиями)
-- стрела времени с зарубками, означающими стадии жизненного цикла
4. Целевая система пассивна, и до стадии эксплуатации её буквально волокут за шкирку по жизненному циклу другие системы, которые называются обеспечивающими. Если стрелу времени согнуть, то получится V-диаграмма, в которой можно выделить три суперстадии жизненного цикла:
-- определение системы (ведущие практики системной инженерии: инженерия требований, инженерия системной архитектуры)
-- воплощение системы (ведущая практика верификации и валидации, ибо при повышении точности изготовления сама "интеграция" перестаёт быть чем-то творческим).
-- эксплуатация (функционирование, operation. В этот момент системные инженеры уже выполнили свою основную работу).
-- вывод из эксплуатации (который на v-диаграмму традиционно не попадает).
Почему нужно было гнуть линию времени? Чтобы показать, что верификация (проверка того, что сделали) против архитектуры, валидация (приёмка заказчиком) против требований.
В жизни всё много запутанней, и поэтому V-диаграмма имеет самые разные формы и вариации. Более того, нельзя считать, что разные системные инженеры и инженеры по специальности работают последовательно во времени: нет, обычно они работают все вместе.
Тем самым любая система может быть рассмотрена одновременно:
-- в связи с её назначением (функция)
-- в связи с её составом из частей (конструкция)
-- в связи с процессами её функционирования (поведение, но не жизненный цикл)
-- в связи с процессами её замысливания, проектирования, изготовления (жизненный цикл, но не поведение)
И это самое маленькое число рассмотрений системы.
А вот переходной шаг для обсуждения инженерного менеджмента, предмета следующей лекции:
1. Поскольку все системы проходят свои жизненные циклы, то легко показывать цепочки обеспечивающих и целевых систем:
-- консультант как обеспечивающая система изготавливает службу развития холдинга как целевую систему
-- служба развития холдинга, переходя к стадии своей эксплуатации, становится обеспечивающей системой для правления холдинга, приводя его в состояние способности провести реформу производства
-- правление холдинга, переходя к своей стадии эксплуатации (после "изготовления" службой развития, которую в свою очередь "изготовили" консультанты) становится обеспечивающей системой для заводов и конструкторских бюро холдинга, и реформирует их
-- заводы и конструкторские бюро холдинга, являясь обеспечивающей системой для корабля или АЭС, замышляют, проектируют и изготавливают их как целевые технические системы.
В лекции я затронул еще и разные другие моменты (например, советы по выбору карьеры между менеджером и инженером. Ключевой вопрос для осмысленного принятия решения: можно ли из инженера стать менеджером, и можно ли из менеджера стать инженером?).