Доклад Виктора Батоврина "Основания системной инженерии" на 100 заседании Русского отделения INCOSE, 11 февраля 2015г.

1. ОСНОВАНИЯ СИСТЕМНОЙ ИНЖЕНЕРИИ
Батоврин В.К.
МГТУ МИРЭА
Москва - 2015
INCOSE Russian chapter

2. Исходный контекст
• В результате более чем 70-летнего развития СИ
превратилась в мире в достаточно зрелую дисциплину,
востребованную сообществом практикующих инженеров и
преподаваемую в сотнях технических университетов
• Несмотря на это дискуссия по вопросу оснований СИ -
предмет, концепция, принципы, метод – далека от
завершения
• В нашей стране СИ только просыпается после 30-летнего
летаргического сна, сообщество системных инженеров
находится на начальном этапе формирования, а
профессиональная и академическая среда весьма
неоднородна
• Полагаю, что в этих условиях актуально достижение хотя
бы самого общего согласия между отечественными
заинтересованными сторонами по вопросу оснований СИ
• Для начала полезно рассмотреть состояние этого вопроса
за рубежом
Батоврин В.К._Основания СИ
2

3. Содержание доклада
• Инженерия и инжиниринг
• Определение системной инженерии
• Концепции системной инженерии
• Принципы системной инженерии
• Метод системной инженерии
• Заключение
Батоврин В.К._Основания СИ
3

4. Инженерия и инжиниринг
Термин Толкование Источник
Инжиниринг (англ.
engineering, от лат. ingenium
- изобретательность;
выдумка; знания)
Одна из форм международных коммерческих связей в сфере науки и техники, основное
направление которой - предоставление услуг по доведению научно-исследовательских и
опытно-конструкторских разработок до стадии производства
Современный толковый словарь
изд. «Большая Советская
Энциклопедия», 1998
Инжиниринг
Сфера деятельности по проработке вопросов создания объектов промышленности,
инфраструктуры и т.п., прежде всего в форме предоставления на коммерческой основе
различных услуг предпроектного, проектного, послепроектного характера, а также
рекомендательные услуги по эксплуатации, управлению, реализации выпускаемой
продукции
А. Я. Сухарев, В. Е. Крутских,
А.Я. Сухарева Большой
юридический словарь. — М.:
Инфра-М. 2003.
Инжиниринг (англ.
engineering, от лат. ingenium
- изобретательность)
Инженерно-консультационные услуги, работы исследовательского, проектно-
конструкторского, расчетно-аналитического характера, подготовка технико-
экономических обоснований проектов, выработка рекомендаций в области организации
производства и управления, реализации продукции. Такие работы и услуги выполняют на
платной основе по контракту специальные независимые инжиниринговые компании
Б.А. Райзберг, Л.Ш. Лозовский
Словарь современных
экономических терминов. – М.,
4-е изд., Айрис-Пресс, 2008 г.
Инжиниринг [англ.
engineering < engineer -
инженер < engine - машина,
двигатель]
Экон. сфера деятельности по разработке объектов промышленности, их инфраструктуры и
т.п., прежде всего в форме предоставления на коммерческой основе различных
инженерно-консультационных услуг; мероприятия по рационализации. Ср. консалтинг
Н.Г. Комлев, Словарь
иностранных слов – М. Эксмо-
пресс, 2006
Инжиниринг
Сфера деятельности по проработке вопросов создания объектов промышленности,
инфраструктуры и др., прежде всего в форме предоставления на коммерческой основе
различных инженерно-консультационных услуг
Финансовый словарь ОНЛАЙН,
Режим доступа: http://finance-
enc.net/char/%D0%98
Engineering
1. The branch of science and technology concerned with the design, building, and use of engines,
machines, and structures (Раздел науки и техники, сосредоточенный на проектировании,
строительстве и использовании машин, механизмов и устройств)
1.1 A field of study or activity concerned with modification or development in a particular area:
software engineering (Область исследований или деятельности, связанная с модернизацией
или развитием в отдельных направлениях, например, программная инженерия)
Oxford Dictionaries Режим
доступа:
http://www.oxforddictionaries.com/
definition/english/engineering
Батоврин В.К._Основания СИ
4

5. Определение системной инженерии
Батоврин В.К._Основания СИ
5

6. Системная инженерия по Л. Берталанфи
• В общем плане следует различить в науке о системах следующие области:
• Системотехнику (Systems Engineering), то есть научное планирование, проектирование,
оценку и конструирование систем человек – машина
• Исследование операций (Operations research), то есть научное управление существующими
системами людей, машин, материалов, денег и т. д.
• Инженерную психологию (Human Engineering), то есть анализ приспособления систем и
прежде всего машинных систем, для достижения максимума эффективности при минимуме
денежных и иных затрат
Bertalanffy L. von. General System Theory – A Critical Review // General Systems. Vol. VII. 1962. P. 1–20
Батоврин В.К._Основания СИ
6

7. Начальные определения СИ (1974-1993 г.г.)
Источник Определение СИ
US Military Standard MIL-STD 499A
Systems Engineering. - 1974
Применение научных и технических усилий для:
1. преобразования требований, предъявляемых к боевым средствам в описание конфигурации и эксплуатационных характеристик системы
посредством использования итеративного процесса, включающего описание, синтез, анализ, проектирование, испытания и аттестацию;
2. согласования и объединения в единое целое соответствующих технических параметров и обеспечения совместимости всех связанных с
ними функциональных и программных интерфейсов таким образом, чтобы оптимизировать описание и проект системы;
3. интегрированного учета надежности, ремонтопригодности, безопасности, живучести, человеческого фактора и других подобных
характеристик в рамках общих инженерно-технических усилий, направленных на достижение установленных стоимостных и
технических показателей при условии соблюдения утвержденного графика работ
Sailor J.D. System engineering: An
introduction. В книге System and
Software Requirements Engineering,
R.H. Thayer and M. Dorfman (eds.). -
IEEE Computer Society Press, Los
Alamitos, CA. – 1990. - pp. 35– 47
Процесс, характеризующийся одновременным наличием как технической, так и управленческой составляющих. В технической части -
сосредоточен на аналитических усилиях, направленных на преобразование представления о необходимых эксплуатационных возможностях
в конструкцию системы надлежащего размера и конфигурации, а также на документировании и спецификации требований. В
управленческой части - сосредоточен на оценке рисков и затрат, на формировании интегрированных коллективов, включающих
специалистов по отдельным инженерным направлениям и проектные группы, а также на устойчивом управлении конфигурацией и
непрерывном аудите усилий, направленных на обеспечение соответствия затрат, графика работ и технических характеристик заявленным
эксплуатационным возможностям системы
Sage A.P. Systems Engineering. -
Wiley, New York. – 1992
Проектирование, производство и сопровождение заслуживающих доверия систем с учетом стоимостных и временных ограничений
Forsberg, K., and Mooz, H. The
relationship of systems engineering to
the project cycle. // Engineering
Management Journal. - № 4(3). – 1992.
- p.p. 36–43
Использование системного анализа и процесса проектирования, а также процессов комплексирования и верификации в логической
последовательности, определяемой техническими аспектами ЖЦ проекта
Wymore A.W. Model-based Systems
Engineering. - CRC Press, Boca
Raton, FL. – 1993
Научная, учебная и профессиональная дисциплина, главная задача которой состоит в обеспечении того, чтобы все требования,
предъявляемые к био/аппаратной/программной системе, были удовлетворены на протяжении полного жизненного цикла этой системы
US Military Standard MIL-STD 499B
(draft). Systems Engineering. – 1993,
а также Systems Engineering Guide
Version 1.2 - U.S. Air Force
Aeronautical Systems Centre. - 23
January 2004
Мультидисциплинарный подход, охватывающий полный набор технических усилий по развитию и верификации комплексной и
сбалансированной в рамках ЖЦ совокупности системных решений, которые касаются персонала, продуктов и процессов и удовлетворяют
требованиям клиентов и других заинтересованных сторон (ЗС). СИ включает:
a) технические усилия, направленные на разработку, производство, верификацию, развертывание, эксплуатацию, сопровождение, вывод из
эксплуатации и утилизацию системных продуктов и процессов, а также обучение пользователей и персонала работе с ними;
b) определение конфигурации и управление конфигурацией системы;
c) преобразование описания системы в иерархическую структуру работ;
d) предоставление информации для принятия управленческих решений
Батоврин В.К._Основания СИ
7

8. Определения СИ 2000-2010 годов
Источник Определение СИ
INCOSE Systems
Engineering Handbook,
Version 2a. - INCOSE-TP-
2003-016-02. - June 2004
Междисциплинарный подход и средства, необходимые для создания успешных
систем
Определение С. Рамо,
приведенное в Federal
Aviation Administration
(FAA). NAS System
Engineering Manual.
Version 3.1. – 06 June 2006
Дисциплина, сосредоточенная на проектировании и применении целого (системы),
как сущности, отличной от составляющих её частей. СИ включает рассмотрение
проблемы во всей её полноте, а также учет всех аспектов и всех показателей,
относящихся как к социальным, так и к техническим сторонам задачи
Eisner H. Essentials of
Project and Systems
Engineering Management,
3rd edition. - New York,
NY, USA: John Wiley &
Sons. – 2008
Итеративный, направленный сверху-вниз процесс синтеза, разработки, и
эксплуатации системы, которая предназначена для работы в реальных условиях, и
почти наилучшим образом удовлетворяет полной совокупности требований к
системе
ISO/IEC/IEEE 24765: 2010
Systems and software
engineering. Vocabulary
Междисциплинарный подход, определяющий полный набор технических и
управленческих усилий, необходимых для преобразования совокупности
потребностей и ожиданий клиента и других ЗС, а также имеющихся ограничений в
решение и для поддержки этого решения на протяжении его жизни.
Батоврин В.К._Основания СИ
8

9. Современные определения
Источник Определение СИ
INCOSE Systems
Engineering Handbook, v.
3.2.2. - October 2011
Междисциплинарный подход и средства, необходимые для создания успешных систем. СИ сосредоточена на
определении потребностей клиентов и необходимых функциональных возможностей на ранних этапах
разработки, на документировании требований и на последующем синтезе проектных решений и валидации
системы при условии рассмотрения проблемы в целом: применение системы, затраты и графики работ,
характеристики, обучение и сопровождение, испытания, производство, а также прекращение использования и
утилизация. СИ принимает во внимание как деловые, так и технические потребности всех клиентов и ЗС с
целью предоставления качественной продукции, отвечающей нуждам и потребностям пользователей
Defense Acquisition
Guidebook. - January 2012
Междисциплинарный подход и процесс, которые охватывают все технические усилия, необходимые для
развития, верификации и устойчивого применения интегрированного набора решений в отношении систем,
людей и процессов, который позволяет удовлетворить потребности клиентов на сбалансированной по
отношению к полному жизненному циклу основе. СИ представляет собой интегрированный, применимый к
системам и процессам их жизненного цикла механизм использования мер технического обеспечения и
технического руководства, связанных с анализом концепции, анализом способов реализации, инженерно-
технической и технологической разработкой, производством и развертыванием, применением и
сопровождением, прекращением использования и утилизацией, а также обучением пользователей систем
NASA EE11 MSFC
Technical Standard Project
Management and Systems
Engineering Handbook. -
MSFC-HDBK-3173.
Revision B. - October 2012
Хорошо упорядоченный подход для определения, реализации, комплексирования и эксплуатации системы
(продукции или услуги). В центре внимания СИ находится выполнение требований ЗС к функциональным,
физическим и эксплуатационным характеристикам системы на протяжении как минимум всего
запланированного срока эксплуатации, в предполагаемых условиях использования и с учетом ограничений по
стоимости и графику работ. СИ включает процессы разработки и процессы технического руководства, в
центре внимания которых находятся интерфейсы и взаимосвязи между всеми элементами системы, между
системами или системы, как части в составе объемлющей системы
Defense Acquisition
Guidebook. Chapter 4 –
Systems Engineering
Production Date. - May 2013
Систематический, хорошо упорядоченный подход для технического описания, проектирования, разработки,
реализации, технического руководства созданием, эксплуатации и прекращения использования системы
Батоврин В.К._Основания СИ
9

10. Особенности определений
• В приведенных определениях СИ характеризуется как:
• мировоззрение (концепция),
• процесс,
• сфера деятельности
• Эти аспекты выделены и в INCOSE Systems Engineering
Handbook, v. 3.2.2
• СИ (а) помогает создателям систем в выделении точек
зрения, которые следует использовать системному
инженеру, когда он смотрит на мир, (б) определяет
сферу деятельности (ответственности) системного
инженера и (в) предлагает инструментарий (процессы)
для осуществления этой деятельности
Батоврин В.К._Основания СИ
10

11. Искусство и наука
системной инженерии
• Специалисты отмечают, что СИ, сосредотачивая внимание на целостном и универсальном, а не на
частном и специальном, может рассматриваться как связующее звено между искусством и наукой
инженерной деятельности [Bay M. et al. The Art and Science of Systems Engineering.
http://www.nasa.gov] и выделяют в составе СИ две составляющие:
• специальное руководство (Technical leadership), сконцентрированное на протяжении полного ЖЦ
системы на продуктивных технических проектных решениях и технической целостности
• управление системными решениями (Systems management), сосредоточенное на решении проблем,
использования множества различных технологий, участия в работе нескольких организаций, а также
вовлечения сотен и тысяч людей в комплексную техническую деятельность
• Специальное руководство можно охарактеризовать как искусство СИ, т.е. творческую деятельность,
направленную на получение новых возможностей и систем на основе гармоничного сочетания
технических знаний в определенных областях, инженерного инстинкта, умения решать задачи,
креативности, способности к роли лидера и к обмену знаниями и мнениями
• Управление системными решениями можно охарактеризовать как науку СИ, т.е. хорошо
формализованную деятельность, направленную на выработку и систематизацию знаний,
необходимых для строгого и эффективного управления развитием и функционированием сложных
систем (эффективное управление предполагает использование систематизированного,
упорядоченного, поддающегося количественному определению подхода, который может
использоваться рекурсивно на разных системных уровнях, является воспроизводимым и пригодным
для наблюдения и демонстрации)
Батоврин В.К._Основания СИ
11

12. КОНЦЕПЦИИ СИСТЕМНОЙ ИНЖЕНЕРИИ
Батоврин В.К._Основания СИ
12

13. Концепции, принципы и метод системнойинженерии
• В основании СИ лежит ряд концепций - общих
абстрактных представлений, связанных с пониманием
предмета СИ, а также совокупность принципов, т.е.
исходных, принимаемых за истину правил, которые
используются в качестве основы для рассуждений
и/или для принятия решений
• Концепции СИ направляют мышление системного
инженера, а принципы предоставляют необходимые
для этого правила и нормы
• Концепции и принципы предоставляют знания и
навыки, необходимые для развития совокупности
приемов и операций практической деятельности
системного инженера, т.е. для обоснования
метода системной инженерии
• Метод СИ является руководством и практическим
инструментом для достижения цели, т.е. для создания
успешной системы, а также для достижения состояния
стабильного, устойчивого развития посредством
принятия непротиворечивых решений на протяжении
ЖЦ системы
Батоврин В.К._Основания СИ
13
Метод
системной
инженерии
Направляют
мышление
Задают правила
и нормы
Обеспечивает достижение
ЦЕЛЬ
(успешная система)
СОСТОЯНИЕ
(устойчивое развитие)
Концепции
системной
инженерии
Принципы
системной
инженерии

14. Основные концепции СИ
• Среди основных концепций СИ понятия:
• Система
• Жизненный цикл
• Заинтересованная сторона
• Успешность системы
• Совокупность концепций СИ находится в развитии,
яркий пример - концепция «альфа»
Батоврин В.К._Основания СИ
14

15. Подход ЖЦ
• В 1981 году Б. Бланчард и У. Фабрицки описали подход ЖЦ,
который рекомендовали в качестве фундаментальной основы
практики СИ (Blanchard B., and Fabrycky W. Systems Engineering
and Analysis – Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, NJ, 1981)
• Подход ЖЦ предполагает использование системными
инженерами понятия ЖЦ системы в качестве рамочной,
организационной основы инженерного мышления, что при
создании сложных инженерных объектов позволяет
рассматривать все системные аспекты в их полноте и
взаимосвязи
• Системный подход в сочетании с подходом ЖЦ дают
системному инженеру надежную основу для мышления и
деятельности на языке систем
Батоврин В.К._Основания СИ
15

16. Заинтересованные стороны
• В СИ заинтересованная сторона это лицо или организация, имеющие права,
долю, требования или интересы к системе или к использованию её свойств,
отвечающих их потребностям и ожиданиям (ISO/IEC 15288: 2008)
• Выявление ключевых ЗС и их интересов, а также оценка относительной степени
влияния разных ЗС на принимаемые решения является в СИ критически важной
задачей
• Современная теория ЗС хорошо развита, но почти все результаты этой теории
получены с организационной или проектной точек зрения (Friedman A., Miles S.
Stakeholders Theory and Practice. - Oxford University Press. - 2006; Mitchell R.,
Agle B., Wood D. Toward a Theory of Stakeholder Identification and Salience:
Defining the Principle of Who and What Really Counts. // The Academy of
Management Review, Vol. 22, No. 4 (Oct., 1997), pp. 853-886; Reed M., Graves A.,
Dandy N. et al. Who’s in and why? A typology of stakeholder analysis methods for
natural resource management // Journal of Environmental Management. № 90. -2009.
- P.P. 1933–1949).
• Ключевой, по нашему мнению, вопрос анализа баланса интересов ЗС с учетом
механизмов их возникновения и необходимости гармонизации точек зрения в
триаде «предприятие-проект-система» требует специальной проработки
Батоврин В.К._Основания СИ
16

17. ПРИНЦИПЫ СИСТЕМНОЙ ИНЖЕНЕРИИ
Батоврин В.К._Основания СИ
17

18. В чем состоят принципы СИ ?
• Ответ на вопрос: «В чем состоят принципы СИ?» зависит от того, что
понимается под системой и СИ, т.е. рассматривается СИ как дисциплина, в
центре внимания которой находятся системы, инженерная деятельность и
управление или она представляет собой нечто иное, например, уникальную
метадисциплину, как представлялось одному из основоположников СИ А. Холлу
(Hall A. Methodology for System Engineering. – D. van Nostrand Company, 1962;
Hall A. Metasystems Methodology; A New Synthesis and Unification. - Pergamon
Press, NY, 1989)
• Один из крупнейших современных специалистов по СИ проф. Д. Хитчинс,
рассмотрел правила, базовые предположения и рекомендации, часто
упоминаемые в литературе по системам и СИ, и пришел к выводу, что принципы
СИ напрямую связаны с концепциями системы, инженерной деятельности и
управления, причем, имеется четыре фундаментальных и три дополнительных,
руководящих принципа, которые лежат в основе СИ по существу с момента ее
создания (Hitchins D. What are the General Principles Applicable to Systems? //
INCOSE INSIGHT. – V.12, Issue 4. – December 2009. – p.p. 59-64)
• При выделении принципов СИ Д. Хитчинс ориентировался на системные
концепции, типичные для инженерно-технических и социо-технических систем
Батоврин В.К._Основания СИ
18

19. Базовые принципы СИ по Д. Хитчинсу
1. Системный подход (The Systems Approach) - целевая система рассматривается как
открытая и в контексте её взаимодействия и приспособления к другим системам,
находящимся в среде функционирования, как имеющая в своем составе открытые,
взаимодействующие между собой подсистемы и как представляющая собой часть системы
в более широком смысле или объемлющей системы
2. Синтез (Synthesis) - для получения решения части или подсистемы соединяются между
собой, чтобы функционировать и взаимодействовать как единое целое, демонстрируя
повышение эффективности работы в результате соединения, интеграции, слияния
отдельных частей в единую систему (синергический эффект). При этом основная задача СИ
состоит в выборе (описании, проектировании, селекции) «правильных» составных частей,
их соединении между собой так, чтобы достигалось «правильное» взаимодействие и в
оркестровке этих взаимодействий таким образом, чтобы достигались необходимые
свойства целого.
3. Холизм (Holism) - при принятии решений проблема, ее решение и система
рассматриваются в целом.
4. Органицизм (Аналогия с организменным уровнем организации биосистем )
(Organismic Analogy (Organicism)) - свойства и поведение систем рассматриваются в
динамике, причем, в основе деятельности системного инженера лежат скорее
представления о развитии биологического организма, нежели механистическая метафора
классического инженерного дела
Батоврин В.К._Основания СИ
19

20. Дополнительные принципы Д. Хитчинса
• Адаптивная оптимизация (Adaptive Optimizing) - проблемы следует решать постепенно во времени,
т.е. так, чтобы адаптировать характеристики сложной системы к новым ситуациям и изменениям,
происходящим в состоянии системы, во внешней среде и в других системах, взаимодействующих с
целевой, а также учесть возникающие дополнительные факторы. Важнейший аспект адаптивной
оптимизации -обеспечение возможности непрерывного улучшения характеристик системы для
сохранения оптимальной эффективности в условиях изменений в среде функционирования
• Постепенное уменьшение энтропии (Progressive Entropy Reduction) - процесс СИ продолжается на
протяжении всего ЖЦ системы, в результате чего энтропия, характеризующая целевую систему,
постепенно уменьшается с переходом от состояния беспорядка (высокая энтропия) к состоянию
порядка (низкая энтропия) в конце цикла
• Разумная достаточность (Adaptive Satisfying) - успешная СИ включает процесс непрерывной
адаптации требований к системе и решений для получения результатов, которые в данных условиях
позволяют в наибольшей степени удовлетворить критически важные ЗС. Это включает две
составляющих:
• система успешна тогда и только тогда, когда с ее помощью добиваются успеха все ключевые ЗС
• для того, чтобы система позволяла ключевым ЗС добиться успеха требуется:
• идентифицировать все критически важные ЗС;
• определить, в чем видят успех ЗС;
• договориться с ЗС о взаимовыгодном наборе планов создания и производства системы, а также реализации
процессов;
• контролировать, с учетом баланса интересов ЗС, реализацию планов, включая адаптацию к происходящим
изменениям
Батоврин В.К._Основания СИ
20

21. Принципы СИ Б. Боэма
• Коллектив во главе с Б. Боэмом, всемирно известным специалистом в области программной
инженерии, предложил, применительно к программно-насыщенным системам, четыре
принципа успешной СИ (Boehm B. et al. Principles for Successful Systems Engineering //
Procedia Computer Science - №8 - 2012.- p.p. 297-302), взятые за основу в Спиральной модели
поэтапного роста обязательств (Incremental Commitment Spiral Model - ICSM)
• Первый принцип: Описание и развитие системы в разрезе ценности для ЗС (Stakeholder value-based
system definition and evolution) - система будет успешной тогда и только тогда, когда в выигрыше
окажутся все критически важные ЗС
• Второй принцип: Поэтапный рост ответственности и обязательств (Incremental commitment and
accountability) - доверие между ЗС невозможно установить в отсутствии ведущих специалистов,
отвечающих за создание системы. С другой стороны, критически важные ЗС должны нести
ответственность за свои обязательства и своевременно обеспечивать их выполнение, а также
принятие необходимых решений
• Третий принцип: Согласованное мультидисциплинарное описание и разработка системы
(Concurrent multidiscipline system definition and development) - для понимания потребностей, анализа
обстоятельств, выявления целей и определения требований, а также для разработки архитектурных
решений и проектирования системы, включая аппаратное и программное обеспечение, а также
операторов и, наконец, для получения свидетельств осуществимости решения, важно придерживаться
правила параллельной, а не последовательной организации работ
• Четвертый принцип: Доказательно обоснованное принятие решений на основе фактов и с учетом
риска (Evidence and risk-driven decision making) - важнейшим фактором при принятии решений
является наличие доказательно обоснованного факта, а не плана, графика или календарного события
Батоврин В.К._Основания СИ
21

22. Сравнение принципов
ICSM принципы
Принципы бережливой разработки (Lean Principles)
(Poppendieck M., Poppendieck T. Lean software
development, an agile toolkit. – Addison Wesley, 2003)
Принципы СИ Д. Хитчинса
Первый принцип:
Описание и развитие
системы в разрезе
ценности для ЗС
Видение картины в целом: конечное ПО нужно
рассматривать не как сумму частей, а как результат их
взаимодействия;
Мотивация команды: нельзя рассматривать людей
исключительно как ресурс
Холизм: Рассмотрение системы в целом при принятии решений
Системный подход: Рассмотрение системы в контексте её
существования во внешней среде, с учетом взаимосвязей,
возможности адаптации и возможности рассмотрения в качестве
составной части объемлющей системы
Разумная достаточность: система успешна тогда и только тогда,
когда она представляет ценность для ЗС
Второй принцип:
Поэтапный рост
ответственности и
обязательств
Акцент на обучении: разработка ПО рассматривается
как процесс непрерывного обучения;
Предельно отсроченное принятие решений: Решения
принимаются на основе полученных фактов, а не
предположений и прогнозов
Органицизм: Поведение систем рассматривается в динамике, в
основе СИ лежат представления о развитии биологического
организма, а не механистическая метафора
Адаптивная оптимизация: Проблемы решают постепенно с
течением времени, чтобы адаптировать характеристики системы к
возникающим проблемам и изменениям
Постепенное уменьшение энтропии: На протяжении ЖЦ процесс
СИ обеспечивает постепенное уменьшение энтропии
Третий принцип:
Согласованное
мультидисциплинарное
описание и разработка
системы
Предельно быстрая доставка: Использование обратной
связи с максимально короткими итерациями;
Мотивация команды: нельзя рассматривать людей
исключительно как ресурс.
Синтез: Соединение частей для получения решения
Адаптивная оптимизация: Проблемы решают постепенно с
течением времени, чтобы адаптировать характеристики системы к
возникающим проблемам и изменениям
Четвертый принцип:
Принятие решений на
основе фактов и с
учетом риска
Видение картины в целом: конечное ПО нужно
рассматривать не как сумму частей, а как результат их
взаимодействия;
Исключение потерь: потерями считается всё, что не
добавляет ценности для клиента
Холизм: Рассмотрение системы в целом при принятии решений
Постепенное уменьшение энтропии: На протяжении всего ЖЦ
процесс СИ обеспечивает постепенное уменьшение энтропии
Батоврин В.К._Основания СИ
22

23. МЕТОД СИСТЕМНОЙ ИНЖЕНЕРИИ
Батоврин В.К._Основания СИ
23

24. Метод системной инженерии
• Опыт многих разработок показывает, что несмотря на отличия в
целевых системах, совокупность действий, повторяющихся по мере
прохождения стадий и этапов ЖЦ в своей основе остается постоянной,
т.е. концепции и принципы СИ задают крепкую основу практической
деятельности системного инженера
• Совокупность подобных типовых, повторяющихся действий получила
особое название – ее называют процессом системной инженерии
(Systems Engineering Process) [Blanchard B., Fabrycky W. Systems
Engineering and Analysis - Prentice Hall International Series in Industrial &
Systems Engineering, 5th Edition, 2010; подходом системной
инженерии (Systems Engineering Approach) [Sadraey M. Aircraft Design:
A Systems Engineering Approach - Wiley, 2012] и, наконец, методом
системной инженерии (Systems Engineering Method) [Kossiakoff A. et
al. Systems Engineering Principles and Practice - Wiley, 2011]
Батоврин В.К._Основания СИ
24

25. Синтез, анализ, оценка
• Все известные методы (процессы) СИ предполагают
итеративное применение процедур синтеза, анализа, оценки
• Итеративное использование этой триады - принципиально
важная особенность метода (процесса) СИ
• Применение метода начинается с осознания потребностей ЗС
и определения их требований, которые далее преобразуются
по определенным правилам для получения исходного
описания системных решений
• В дальнейшем описание системы уточняется и
детализируется, причем, на более низких уровнях системной
иерархии процесс СИ используется уже рекурсивно, что
позволяет добиться высокого уровня конкретизации при
описании системы
• Использование синтеза-анализа-оценки позволяет описывать и
строить систему, обеспечивая и постепенный обратный
переход от уровня детального описания составных частей к
более крупным элементам и узлам
Батоврин В.К._Основания СИ
25

26. Процесс системной инженерии в
стандарте MIL-STD-499B (1993 г.)
Батоврин В.К._Основания СИ
26

27. Морфология системной инженерии (1)
Батоврин В.К._Основания СИ
27

28. Морфология системной инженерии (2)
• Морфология СИ это модель процесса СИ, предложенная Б. Бланчардом и В. Фабрицки, предназначенная для
поддержания устойчивой связи между прикладными исследованиями, технологиями и нуждами потребителей,
задающая структуру для визуализации технических действий, выполняемых при синтезе, анализе и оценке решений
• Синтез включает формирование определенной совокупности нужд и требований клиента и других ЗС, описанных на
языке функционирования (Блок 2). Основными элементами обеспечения синтеза являются команда разработчиков
(Блок 3), а также традиционные и компьютерно-ориентированные инструменты синтеза (Блок 4). Синтез наиболее
эффективен при одновременном использовании как восходящих, так и нисходящих действий (Блок 5), причем,
учитываются результаты прикладных исследований и возможности использования известных технологий (Блок 0).
Существующие и вновь спроектированные, компоненты, узлы и подсистемы комплексируются в виде, пригодном для
анализа и оценки
• Анализ вариантов системных решений необходимая, но не достаточная составляющая процедуры принятия решения о
выборе проектного варианта системы. Анализ включает вычисление и предсказание значения параметров, зависящих
от конструктивных решений (технических характеристик) (Блок 6), а также определение или предсказание параметров,
не зависящих от конструктивных решений. В обоих случаях используется информация о физических процессах и
явлениях, техническая информация, а также экономическая информация, хранящаяся в базах данных (Блок 7).
Системный анализ и исследование операций являются необходимыми шагами на пути оценки проектных вариантов
системы, но требуется обязательная адаптация соответствующих моделей и методов к особенностям предметной
области
• Оценка каждый вариант решения (или альтернатива) оценивается в сравнении с другими вариантами, а также
проверяется на соответствие требованиям ЗС. Оценка каждого из вариантов (Блок 8) выполняется после получения
сведений о его характеристиках, зависящих от конструктивных решений (Блок 6). Данные о характеристиках, не
зависящих от конструктивных решений (Блок 7), являются внешними факторами, которые используются по
отношению ко всем кандидатам, подвергаемым оценке. Каждый кандидат подвергается окончательной оценке с
выбранными оптимальными характеристиками (Блок 8), после чего передается для принятия окончательного решения
(Блок 9). Поскольку выбор всегда субъективен решение, в конечном счете, принимается ключевыми ЗС (Блок 1).
Батоврин В.К._Основания СИ
28

29. Некоторые модели
процесса системной инженерии
• Метод (процесс) СИ часто увязывается с использованием одной из типовых моделей
ЖЦ, в частности, при производстве промышленной продукции метод СИ
традиционно привязывается к V-модели ЖЦ
• Для улучшения традиционных моделей иногда разрабатываются оригинальные
модели процесса СИ, для примера показана «реактивная» модель процесса СИ [Price
S.N., John P. The Status of Models in Systems Engineering IFORS 2002, RMCS,
Shrivenham, U.K.]
Батоврин В.К._Основания СИ
29

30. Вместо заключения
• Две стороны СИ, а именно: мышление на языке систем и деятельность на языке систем
можно уподобить искусству и науке создания сложных инженерных объектов
• Искусство СИ вносит значительный вклад в достижение успеха инженерной деятельности,
помогая воплощать фантазию инженера в проект и, далее, в успешно функционирующую
систему, тогда как наука СИ вносит конкретный, измеримый вклад в улучшение управления
инженерной деятельностью.
• У нас нет достаточных научных данных для оценки степени, в которой концепции,
принципы и метод СИ помогают развитию интуиции, креативности, идей, навыков и норм,
определяющих способность инженера к синтезу успешных системных решений. Однако,
постоянно возрастающая потребность в системных инженерах, которая наблюдается, прежде
всего, в США, может служить косвенным свидетельством того, что искусство СИ
востребовано современным инженерным сообществом
• СИ как наука дает возможность объективно, измеримо повысить эффективность выполнения
проектов по созданию систем различного размера и назначения, в частности, за счет
снижения затрат и повышения дисциплины соблюдения графика работ. Здесь важнейшую
роль играет метод СИ
• Наука СИ позволяет улучшить проекты, но не гарантирует того, что будет построена
лучшая, в смысле успешности, система, здесь искусство пока бьет науку, но концепции,
принципы и метод СИ неизменно востребованы
Батоврин В.К._Основания СИ
30

31. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
Батоврин В.К._Основания СИ
31

32. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СЛАЙДЫ
Батоврин В.К._Основания СИ
32

33. Система в системной инженерии
• В современной СИ система определяется как совокупность
взаимодействующих элементов, организованная для достижения одной
или нескольких установленных целей (ISO/IEC 15288: 2008; Systems
Engineering Body of Knowledge - May 2014; INCOSE Systems
Engineering Handbook, v. 3.2.2. - October 2011)
• Восприятие и определение конкретной системы, ее архитектуры и
элементов зависит от интересов и обязанностей наблюдателя, т.е. в СИ
для описания архитектуры системы обязательно используется
одновременно несколько точек зрения (ISO/IEC/IEEE 42010:2011)
• Концепция системы тесно связана с понятиями «системное мышление»
и «системный подход»
• На начальных этапах развития в центре внимания СИ находились
инженерно-технические системы – машины, механизмы, сооружения и
т.п., в дальнейшем в поле зрения СИ были включены социо-
технические системы, системы предприятий, а также системы систем
Батоврин В.К._Основания СИ
33

34. Жизненный цикл
• В СИ жизненный цикл это эволюция во времени системы, продукта,
услуги, проекта или другой созданной человеком сущности от
концепции до прекращения использования (ISO/IEC 15288: 2008)
• Эволюция интересующей системы связывается в СИ с прохождением
последовательности шагов или стадий, увязанных с совокупностью
управленческих решений, для обоснования которых используются
объективные свидетельства того, что система на принятом уровне
материализации является достаточно зрелой для перехода от одной
стадии ЖЦ к другой
• При моделировании ЖЦ используются совокупности процессов ЖЦ.
Имеется ряд нормативно-технических документов, содержащих
описание полной совокупности процессов, необходимых для
моделирования ЖЦ широкого спектра систем, создаваемых людьми.
Батоврин В.К._Основания СИ
34

35. Для информации
• Батоврин Виктор
Константинович,
зав. кафедрой
информационных систем
МГТУ МИРЭА,
член INCOSE
• тел. (495)-434-94-45
• E-mail: batovrin@mirea.ru
Батоврин В.К._Основания СИ
35