Слайды лекции "Что такое системная инженерия" (для кафедры стратегического управления МИФИ, 25 сентября 2013).

1. Что такое системная инженерия
Москва
25 сентября 2013.

2. Системная инженерия
Кто удерживает целое?! (включая то, что сразу не заметно)
Что нужно делать?! (всем инженерным специальностям)
2
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

3. Сколько людей было на Луне?
• Сколько людей было на лунной орбите?
• Сколько людей было на Луне?
• Сколько килограмм лунного грунта было
доставлено на Землю?
3

4. Программа Apollo
• На лунной орбите побывало 24 человека
• На Луне разгуливали 12 человек
• На Землю привезли 382кг лунного грунта
Места посадки миссий Apollo (1969-1972)
4http://en.wikipedia.org/wiki/Apollo_program

5. 5
Масштабы. Невозможность договориться
БОЛЬШИНСТВО ОШИБОК «НА СТЫКАХ!».
PP&P – process, power & petroleum
PLM – product life-cycle management
NPP
Использован матриал Dassault Systemes

6. Соревнование роботов (ICRA 2013)
6
http://mobilemanipulationchallenge.org/ -- «робот на кухне»

7. Борьба со сложностью
• Как съесть слона побыстрее?
• Как создать слона побыстрее?
• Что такое «сложность»?
• Эволюция кортекса: экзокортекс
• Театральная метафора
• Роль системного инженера, и как её учат:
– Советская школа
– Западная школа
7

8. Нужна ли системная инженерия?
8
-- Пойдёшь учиться
новому методу
вспашки?
-- Нет, я и по старому
методу пашу хуже, чем
мог бы!

9. Выгода классической системной
инженерии на крупных проектах
9
Размер
проекта
Возможный
рост затрат
проекта
Оптимальные
затраты на СИ
Мелкие 18% 5%
Средние 38% 20%
Крупные 63% 33%
Очень
крупные
92% 37%
данные Boehm, Valerdi, Honour

10. Сколько учат системной инженерии в мире
10
После
бакалавриата:
1800 часов
классных +
примерно
столько же часов
домашних
заданий

11. Оценка времени обучения
«моделеориентированности»
11
После магистрата:
320 часов + 6 месяцев стажировка
http://www.emn.fr/z-info/atlanmod/index.php/The_MDE_Diploma

12. История в России
• В 1961г. Книжка Holt «Systems Engineering»
была переведена как «Системотехника».
• Системотехника стала основой АСУ, по
факту предмет её поменялся
• Исчезла с окончанием эпохи АСУ
• Системных инженеров нигде не учат
• Учат только курсу «Введение в системную
инженерию» (32 академических часа)
12

13. 1. System engineering thinking in life cycle management
13
1
Systems Engineering
Notion of systems engineering. Rationale for systems engineering.
Division of labour as means for cope with complexity of engineering
projects. Theatre metaphor. Limitations of systems engineering. Systems
engineering standards. Technical leadership.
2
Engineering project
Essence
Situational method engineering. Engineering as a theoretical discipline.
Concern area of engineering project (client, solution, endeavour).
Engineering project kernel alpha diagram (stakeholders, opportunity,
system definition and realization, team, work, way of working).
3
Notion of a system.
System and human activity approaches. 4D extentionalism and system
component replacements. системной компоненты. Multiplicity of system
definition and description. Role of science.
4
System definition
styles.
Requirements and modality of descriptions. Architectural descriptions.
Notion of major system definition styles (module, component and
connection, allocation).
5
Organizational
engineering and
engineering
management.
Discipline of enterprise engineering. Enterprise descriptions, enterprise
architecture. Organizational development projects and technology
management. Engineering management. Stream (throughput) metaphor.
Theory of constraints (TOC), notion of marginalism. Process, project, case
management.
6
Life cycle
management
Variety of life cycle kinds. Multidimensional life cycle definition.
Checklist practice. Checklist cards and games.
Final project: assessment of engineering project state.

14. 2. Practices of model-based systems engineering
14
1 Model-based
systems
engineering.
Notion of the model, model kinds. Differences of classic and model-based
systems engineering.
2
Mode-based
requirements
engineering.
Notion of requirements: deontic modality in system definition. Classic
requirements engineering. Model-based requirements engineering. Model-
based requirements discovery by Ian Alexander. Major error: requirement
missing due to not focusing by opportunities. Techno-economic simulations.
3 Model-based
engineering of
system architecture.
Architectural frameworks and languages. Architectural practices according to
MFESA. Practices for technologization of architecture creativity (TRIZ, DSM).
4 Configuration and
change
management.
Configuration and change management as engineering and management
practices. Identification practices. Engineering information systems for
configuration and change management.
5 Generative
practices.
Generative architecture. Generative design. Generative manufacturing.
6
Model-based
verification and
validation.
Notion of verification and validation, usage of models. Test automation.
Engineering assurance case.
Final project: assessment of engineering project state.

15. Инженерия и исследования
15
компактное
описание
S3
S2
S1
инженерия исследования

16. Операционный менеджмент (потоки)
Обеспечение бесперебойного потока объектов работы по предписанным
технологией рабочим станциям в ходе всего жизненного цикла системы.
• Управление конфигурацией (нарезка на объекты работы: учёт «активов»)
• Управление кейсами (минимизация ресурсов и сроков, устранение
ограничений потока)
• Управление информацией (доступность информации о системе там и тогда,
где и когда она нужна)
16
инвестзамысел проектирование сооружение
эксплуатаци
я
вывод из
эксплуат
ации

17. Понятие системы
• Деятельностная субъективность (действующие
лица и исполнители).
• Функционал (внешнее поведение) против
конструктива (строение из
взаимодействующих частей): два разных
объекта, отражающих дуальность холона.
• Идеальное против материального
(моделирование: определение и воплощение)
• Жизненный цикл (с выделенной стадией
эксплуатации) и классификация систем. 17

18. Определение и воплощение системы
(обобщение ISO 42010)
18
Подальфы
технологии
(задаются
стандартами)

19. «оригинал»: альфы программистского проекта
19

20. Деятельности и компетенции
инженерного проекта
20

21. 21
Ключевая мысль системной инженерии:
V-диаграмма перехода от определения к воплощению
определение
потребностей
приемка в
эксплуатацию
Архитектурное
проектирование
рабочее
проектирование
изготовление
интеграция
валидация
верификация
верификация
System
definition
System
realization
[System
operation]

22. V-диаграмма сущностей инженерного решения
22
Подальфы
определения
системы
проверка
проверка

23. Развитие и совершенствование инженерии
23
Р
Е
З
У
Л
Ь
Т
А
Т
Ы
ВРЕМЯ
III поколение
Моделе-ориентированная (model-
based) инженерия: формальные
языки (вычисляемый «код»)
II поколение
Современная («классическая»)
инженерия: диаграммы и
чертежи («псевдокод»)
I поколение
«Алхинженерия»:
неформальные тексты и
эскизы
199018601400
IV поколение
Искусственный
интеллект:
гибридные
вычисления
2020

24. Уровни интеллектуальности
компьютерных систем
Уровень 3 Формировать
теории для
достижения цели
Физическое
взаимодействие с
Миром
Управляет своей
работой
Уровень 2 Применяет теории
для достижения
цели
Адаптивное
взаимодействие с
другими системами
Мониторит свою
работу
Уровень 1 Аккуратно
представляет Мир
Спроектированное
взаимодействие с
другими системами
Содержит данные
о себе
Уровень 0 Подразумеваемый
Мир
Пассивное
взаимодействие с
пользователями
Фиксированная
структура
Понимает мир Взаимодействует с
Миром
Самосознание
24http://www.matthew-west.org.uk/documents/IntelligenceInSystems.pdf

25. Пробы и ошибки против
моделирования
• Kerbal space program
(https://kerbalspaceprogram.com)
• Моделирование Grasshopper
25

26. Анализ против синтеза
• Порно
26

27. Требования и архитектура:
сегодня трудноразделимы
http://ailev.livejournal.com/938820.html
27
Dietz-The Generic System Development Process

28. Из SysML Cookbook
(проект создания телескопа)
http://mbse.gfse.de/documents/SE2PracticesAndGuidelines.pdf
28

29. 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.
29

30. Assurance case
30

31. Ключевые слова для generative design
• Солверы (solver)
• Оптимизаторы (optimizer)
• Ограничения (constraints)
• Художественность (art)
• Порождающее производство (generative manufacturing) и новые материалы
31

32. Порождающее производство
• Форма, невозможная для ручной работы
• Субтрактивные и аддитивные методы
(экономия материала, энергии, времени)
• 3D печать
• Робототехника (сборка)
• Автоматизированная логистика (деталь
описывает сама себя в логистической
цепочке)
32

33. 3D печать
• Идеальный метод для деталей сложной формы (учитывая
надёжность и прочность). Сложная форма даёт прочность,
лёгкость, меньшее число деталей (дешевизну логистики и сборки).
• Массовость: поддержка в Windows 8.1 драйверов 3D принтеров
(http://www.microsoft.com/3d), это уже не экзотика.
• от микрон до метров, от инженерных до биоприменений
33
Анод и катод микробатареи
http://www.boston.com/business/innovation/blogs/inside-the-hive/2013/06/28/harvard-researcher-used-printer-create-really-tiny-batteries/YAnRhFfWn4BzoZUp0Y9GOK/blog.html
http://www.telegraph.co.uk/travel/ultratravel/the-next-big-thing/10110195/The-worlds-first-3D-printed-house.html
Первый в мире дом начали печатать в
Амстердаме (июнь 2013)

34. 34
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