Прикладной системный инжиниринг что это такое


как получить профессию будущего / Московский физико-технический институт (МФТИ) corporate blog / Habr

Профессии инженера, менеджера, управленца уже давно широко распространены. Однако появилось нечто, что включает их в единую, интегрированную концепцию, которая формируется прямо на наших глазах и являет собой специальность будущего. Это Системный инжиниринг и менеджмент формата 2.0. Для изучения данной концепции и создания кадрового резерва для уже сейчас формирующихся потребностей высокотехнологичной деятельности была разработана образовательная программа, в рамках которой запущен первый онлайн-курс “Системный инжиниринг и менеджмент 2.0”.

О концепции, программе и курсе нам рассказал Кондратьев Вячеслав Владимирович,
руководитель Rn&D ФРТК МФТИ, д.т.н., проф. МФТИ, руководитель и участник десятков проектов управленческого и инжинирингового консалтинга ведущих российских компаний, автор деловых бестселлеров и телевизионных передач.

Первый удивительный факт, который необходимо осознать: мы все владеем материалом этого курса на самом бытовом уровне.

Из чего состоит курс?

Первая тема — это тема о том, как разрабатывать рукотворные объекты.
Что значит рукотворный объект?

Рукотворный объект — это объект, который создан человеком. Его в природе не существовало, его создал “инженер” (работник, сотрудник). Но вот вопрос: как создавать рукотворный объект, как эти рукотворные объекты ремонтировать, как модернизировать, как их использовать? Можно сказать, что любой человек, который хоть раз держал молоток в руках, уже является инженером по определению. То есть у него есть орудие труда, с помощью которого он создает рукотворный объект. Поэтому первая тема, которая там рассматривается — это инженерия. И мы все умеем делать инжиниринг, но на бытовом уровне

Вторая тема, которая рассматривается в рамках курса — это экономика. Мы все ходим в магазины, все получаем заработную плату и т.д… А что такое экономика? Это деятельность для создания и обмена продуктов на драгоценности – на деньги.

Поэтому первая деятельность — это инженерная. Втора деятельность — это экономисты или бизнесмены. Они создают продукты или услуги и эти продукты (услуги) обменивают на деньги и за эти деньги покупают, что для них будет полезным. Владеем мы экономикой? Каждый из нас? Конечно владеем, но опять же на бытовом уровне.

Каждый раз, когда вы собираетесь поехать с шашлыками, вам приходится организовывать компанию и процессы (покупка продуктов, координирование встречи, уборка и т.д.) На таком простом бытовом примере мы рассматриваем третий элемент — менеджмент.

Если бы это 10 лет назад было, то этого было бы достаточно. Но сегодня есть еще один, четвертый, элемент, который называется “цифровая экономика”. Цифровая экономика — это применение вычислительных средств, устройств, коммуникаций для обработки и передачи информации. Почему цифровая экономика не входит в экономику? Сначала была экономика. Потом появился первый компьютер, и вместе с ним появилась цифровая экономика. То есть, это экономика, в которой часть процесса исполняется с помощью компьютера.

Что входит в цифровую экономику? Все процессы построены таким образом, что большая часть деятельности ведется и управляется компьютерами, в цифровой среде.

Но как определить, что мы перешли от экономики к цифровой экономике? Пока таких критериев не выработано. Удивительный факт, но и определения у цифровой экономики нет.

Доля цифровых услуг растет каждый день. Утром мы включаем смартфон и проверяем почту, днем работаем за компьютером, вечером смотрим кино в онлайн-кинотеатре.

Но если мы обратимся, скажем, к госпоже Меркель, которая является адептом цифровой экономики, она говорит – этого мало. Нам нужна другая цифра. По ее представлению, цифровая экономика – это индустрия 4.0., которая выглядит примерно так:

идея → разработка и проектирование с использованием цифровых технологий → цифровые модели → виртуальное моделирование и тестирование → роботизированное производство на основе созданных цифровых моделей и алгоритмов.

Если вы сегодня устраиваетесь на современное производство, то в каком-то объеме встречаетесь со всеми элементами. Разное производство – разные пропорции инжиниринга, экономики, менеджмента и цифровой части.

В каждой сфере деятельности — и в инжиниринге, и в экономике, и в менеджменте, и в цифровой части — мы должны соответствовать современным требованиям, то есть, по сути, быть специалистами во всех четырех направлениях.

Программа 2.0 — это одна из первых попыток в мире объединить “физиков” и “лириков”, создав универсального специалиста.

Возникает логичный вопрос: кто должен обучать общей системе? Преподаватель должен быть интегратором, объединяющим разные методологии в единую систему систем — мета-систему. Первоисточник компетенций — это, прежде всего, знания современного мирового уровня. А второе — это опыт.

Кто первый будет иметь такие расширенные компетенции, тот получит и стратегическое преимущество.

Первый курс является вводным. И он рассказывает о тех перспективах, которые возникают сейчас перед каждым молодым человеком или же перед человеком с компетенцией, перед всеми, кто хочет преуспевать в эру цифровой экономики. Мы создадим специалистов с более широким кругозором, с набором компетенций 360.

Теоретическая база в глобальном смысле разрабатывается на основе практики не просто ведущих, а единственных в своем роде компаний и корпораций, среди которых можно выделить Boeing и NASA, а также многие мировые автоконцерны. Но в процессе обучения мы будем отрабатывать модели на таких неожиданных “подопытных кроликах”, как русские народные сказки.

Куда же человек трудоустроится, изучая эту систему, если он окажется более продвинутым, чем производство, на которое он пришел? Безусловно, есть определенное отставание, о котором мы много говорим и которое преодолеваем. Каждое предприятие, чтобы выжить и развиваться, пойдет по пути цифровой экономики. Никакого другого варианта нет. А значит, специалисты нового формата востребованы уже сейчас, чтобы ускорить и запустить процессы изменений на предприятиях, а затем — чтобы грамотно ими управлять.

UPD: стартует второй курс по Программе 2.0
Подробности будут в самое ближайшее время!

Что такое системный инжиниринг?

Это объединенный комплекс инженерных работ, который предусматривает контроль и корректировку от начального до конечного этапа работ по проектированию и разработке изделия.

 Системный инжиниринг (СИ), это деятельность по внутренней работе проектирования нового изделия, с задачей построения системы, по согласованию всех вопросов на начальном этапе, с максимальным их выполнением  еще до момента сдачи изделия в эксплуатацию. 

Для чего нужен системный инжиниринг (СИ)? 

СИ должен отвечать за всю картину в целом по созданию изделия, объекта, агрегата, при этом обеспечивая выполнение необходимых требований ко всему жизненному циклу создания. 

Для того, чтобы созданная система работала успешно, а так же для того, чтобы снизить риски при проектировании в создании нового продукта, необходимо соблюдать следующие требования: 

- четко понять потребности заказчика; 

- определить какими необходимыми функциями должен обладать создаваемый продукт; 

- определить на самых ранних стадиях создания продукта, график и этапы проверки по испытанию, контролю и эксплуатации; 

- понимать для какой системы будет создаваться изделие, и в каких природных и технических условиях работает данная система; 

- оценить и определить риски по изменению технических параметров в процессе создания изделия; 

- соответствие проектируемого изделия всем необходимым стандартам, ГОСТам, и другим нормативно-правовым документам по стандартизации и качеству; 

- снижение общей стоимости работ по созданию изделия; 

- совершенствование управленческих процессов по принятию решений планирования, разработки и эксплуатации создаваемого изделия. 

 

Какие проблемы устраняются при использовании СИ? 

- соблюдаются сроки реализации проектов, выпуск готового продукта предприятием на рынок позже на полгода, может стоить заказчику одной трети пятилетнего запланированного возврата вложенных средств; 

- запланированный бюджет стремится не к росту, а остается либо в рамках, либо стремится к снижению, за счет того, что экономятся средства на исправления и переделку по разработанному проекту на начальном этапе, а не в период приемки в эксплуатацию. 

Что решает СИ? 

В области бизнес процессов решаются  вопросы по управлениям: 

- требованиями;

 - изменениями; 

- конфигурациями; 

- поставками; 

- потоками задач; 

- программами; 

- портфелями. 

Например, если исключить из этого списка по разработке изделия управления требования, то можно получить совсем не тот результат, на какой был рассчитан проект. Если требования, которые заказчик предъявляет к изделию размытые, нет точной задачи по функциям, техническим характеристикам, то получится как в сказке: «принеси то, не знаю что», а все усилия по исправлению продукта принесут лишь материальные затраты и затягивания срока сдачи.  

Поэтому усовершенствования процессов управления надо начинать именно с требований к предъявляемому изделию, это та самая печка, от которой и начинаем плясать. Именно на стадии формирования требований и вносится большая часть ошибок по разработке проекта, что в итоге и приводит к провалу всего проекта.

 

 

Системная инженерия — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 7 июля 2019; проверки требуют 2 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 7 июля 2019; проверки требуют 2 правки. Системная инженерия используется в сложных проектах: космические разработки, разработки компьютерных чипов, робототехника, интеграции программного обеспечения и мостостроения

Системная инженерия — междисциплинарный подход и средства для создания успешных систем[1]; междисциплинарный подход, охватывающий все технические усилия по развитию и верификации интегрированного и сбалансированного в жизненном цикле множества системных решений, касающихся людей, продукта и процесса, которые удовлетворяют потребности заказчика[2].

Основные стандарты на английском языке[править | править код]

  • ISO/IEC 15288:2015 Systems and software engineering — System life cycle processes
  • ISO/IEC TR 19760:2003 Systems engineering — A guide for the application of ISO/IEC 15288 (System life cycle processes)
  • ISO/IEC 26702 (IEEE Std 1220:2005) Systems engineering — Application and management of the systems engineering process
  • ISO/IEC TR 24748-1:2010 Systems and software engineering — Life cycle management — Guide for life cycle management
  • ISO/IEC 25010:2011 Systems and Software Engineering — Systems and Software Engineering Quality Requirements and Evaluation
  • ISO/IEC/IEEE 24765:2010 Systems and software engineering — Vocabulary
  • ISO/IEC/IEEE 29148 Systems and software engineering — Life cycle processes — Requirements engineering
  • ISO/IEC/IEEE 42010:2011 Systems and software engineering — Architecture description
  • ISO 15926 Industrial automation systems and integration—Integration of life-cycle data for process plants including oil and gas production facilities
  • ISO/IEC 29110:2011 Systems Engineering Standards for Very Small Entities

Основные стандарты на русском языке[править | править код]

  • ГОСТ Р 57193-2016 Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла систем (на основе ISO/IEC/IEEE 15288:2015 Systems and software engineering — System life cycle processes)
  • ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010 Информационная технология. Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла программных средств (см. ISO/IEC 12207:2008)
  • ГОСТ Р 57193-2016. Национальный стандарт Российской Федерации. Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла систем (утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 31.10.2016 N 1538-ст)
  • ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 16326-2002. Программная инженерия. Руководство по применению ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207 при управлении проектом (см. ISO/IEC 16326)
  • ГОСТ Р ИСО 15926-1-2008 Промышленные автоматизированные системы и интеграция. Интеграция данных жизненного цикла для перерабатывающих предприятий, включая нефтяные и газовые производственные предприятия (см. ISO 15926-1:2004)
На русском языке
  • Левенчук А. И. Системное мышление : Учебник / Анатолий Левенчук. — Бостон-Ульдинген-Киев: Проект «Баловство», Толиман, 2019. — 534 с. ISBN 978-1-62540-081-9
  • Левенчук А. И. Системное мышление. Учебник. — Изд-во «Издательские решения». — 2018. — 398 с. ISBN 978-5-4490-4439-6
  • Мизгулин В. В. Системный инженер. Как начать карьеру в новом технологическом укладе. — Изд-во «Издательские решения». — 2017. — 178 с. ISBN 978-5-4485-4498-9
  • Косяков А., Свит У., Сеймур С., Бимер С. Системная инженерия. Принципы и практика / Пер. с англ. под ред. В. К. Батоврина. — М.: ДМК Пресс. — 2014. — 636 с. ISBN 978-5-97060-068-9 . — (Библиотека по системной инженерии Российского института системной инженерии)
  • Халл Э., Джексон К., Джереми Д. Инженерия требований / Пер. с англ. под ред. В. К. Батоврина. — М.: ДМК Пресс. — 2017. — 224 с. ISBN 978-5-97060-214-0 — (Библиотека по системной инженерии Российского института системной инженерии)
  • Шамие К. Системная инженерия для «чайников»: ограниченная серия от IBM. — John Wiley & Sons, Inc., 2014. — 69 с.
  • Гарольд «Бад» Лоусон. Путешествие по системному ландшафту / Пер. с англ. В. К. Батоврина. — М.: ДМК Пресс. — 2013. ISBN 978-5-94074-923-3 — (Библиотека по системной инженерии Российского института системной инженерии)
  • Батоврин В. К. Толковый словарь по системной и программной инженерии: учеб. пособие. — М. ДМК Пресс, 2012. — 280 с. ISBN 978-5-94074-818-2
  • Холл А. Д. Опыт методологии для системотехники / Пер. с англ. под ред. Г. Н. Поварова. — М.: Изд-во Сов. радио. — 1975, 448 с.
На английском языке

Системная инженерия : ailev — LiveJournal

Системноинженерное мышление — это использование системного подхода в инженерии. Чтобы понять, где и зачем используется системноинженерное мышление, нужно сначала разобраться с тем, что такое системная инженерия и зачем она нужна.

Определения системной инженерии

Самое современное определение системной инженерии дано в Guide to the Systems Engineering Body of Knowledge (руководство по корпусу знаний системной инженерии, http://www.sebokwiki.org/wiki/Guide_to_the_Systems_Engineering_Body_of_Knowledge_%28SEBoK%29, текущая версия 1.3.1 от 5 декабря 2014г.).

Короткое определение: системная инженерия — это междисциплинарный подход и способы обеспечения воплощения успешной системы (Systems engineering is an interdisciplinary approach and means to enable the realization of successful systems — http://sebokwiki.org/wiki/Systems_Engineering_%28glossary%29). В этом определении можно подчеркнуть:

  • Успешные системы — это то, чем занимается системная инженерия. Слово “успешные” тут крайне важно и означает, что система должна удовлетворить нужды заказчиков, пользователей и других стейкхолдеров (стейкхолдеры — это те, кто затрагивается системой, или кто затрагивает систему). Успех — это когда системой все довольны.
  • Слово “системы” используется в очень специальном значении: это “системы” из системного подхода. Для системной инженерии слово “система” примерно то же, что “физическое тело” для ньютоновской механики — если вы сказали про компьютер “физическое тело”, то это автоматически влечёт за собой разговор про массу, потенциальную энергию, модуль упругости, температуру и т.д.. Если вы сказали “система” про компьютер, то это автоматически влечёт за собой разговор про стейкхолдеров и их интересы, требования и архитектуру, жизненный цикл и т.д..
  • Междисциплинарный подход — системная инженерия претендует на то, что она работает со всеми остальными инженерными специальностями (впрочем, не только инженерными). “Подход” обычно означает какие-то наработки в одной предметной области, которые можно перенести на другие предметные области. Междисциплинарность — это очень сильное заявление, оно означает, что системная инженерия может в одну упряжку впрячь коня и трепетную лань (например, инженеров-механиков, баллистиков, криогенщиков, психологов, медиков, астрономов, программистов и т.д. в проектах пилотируемой космонавтики).
  • Слово “воплощение” (realization, “перевод в реальность”) означает буквально это: создание материальной (из вещества и полей) успешной системы.
По-английски “системная инженерия” — systems engineering, хотя более ранние написания были как system engineering. Правильная интерпретация (и правильный перевод) — именно “системная” (подразумевающая использование системного подхода) инженерия, а не “инженерия систем” (engineering of systems) — когда любой “объект” обзывается “системой”, но не используется системный подход во всей его полноте.

Дискуссия о значении термина в переводе "с английского на английский" тоже существует, поэтому есть чёткие сформулированные ответы на эту тему. В этой дискуссии про "systems engineering vs. engineering of systems" сами системные инженеры (в отличие от разных других инженеров -- механиков, электриков, программистов и т.д.) заняли чёткую и согласованную коллективную позицию. Она, например, выражена в материале профессора Derek Hitchins "Systems Engineering vs. Engineering of Systems – Semantics?": http://www.hitchins.net/profs-stuff/profs-blog/systems-engineering-vs.html.

Почитайте, в тексте по ссылке рассказана очень любопытная история, включая экскурс в английскую грамматику для данного случая. Грубо говоря, под "инженерией систем" (например, control systems engineering, manufacturing systems engineering) понимается что ни попадя: легко выкинуть слово "система", которое лишь обозначает некий "научный лоск". Инженеры легко любой объект называют "системой", не задумываясь об осознанном использовании при этом системного мышления, не используя системный подход, “инженерия управляющей системы” это просто “инженерия управляющего объекта”. Никакого специального мышления при этом не предусматривается, слова “система” и “объект” взаимозаменяемы. В самом лучшем случае про систему скажут, что “она состоит из взаимодействующих частей” — на этом обычно разговор про “систему” и “системность” заканчивается, он не длится больше двадцати секунд.

А вот из системной инженерии квалификатор "системный" без изменения смысла понятия выкинуть нельзя -- системная инженерия это инженерия с системным мышлением в голове (а не любая инженерия, занимающаяся объектами, торжественно поименованными системами просто для "добавления сложности и научности").

Поэтому желающие заниматься "инженерией систем" -- не трогайте их, пусть делают своё частное узкое специальное инженерное дело, они очень полезны и нужны, но они не системные инженеры.

В последние годы увеличилось количество перводов инженерной литературы, и слово engineering не удосуживаются перевести как “инженерия”, так и оставляют “инжинирингом”. Перевод “системный инжиниринг” уже начинает побеждать — это легко отследить по результатам сравнения в интернет-поисковых системах. Можно считать, что “системная инженерия” и “системный инжиниринг” синонимы, но есть маленькая проблема: в России почему-то в тех местах, где занимаются инженерным менеджментом, а не инженерией, называют его “системным инжинирингом”. Так что будем считать “инженерию” и “инжиниринг” синонимами, но в случае “инжиниринга” проверять на всякий случай, не менеджмент ли имеется ввиду вместо чисто инженерной работы.

Более длинное определение включает ещё одну фразу: “Она фокусируется на целостном и одновременном/параллельном понимании нужд стейкхолдеров; исследовании возможностей; документировании требований; и синтезировании, проверке, приёмке и постепенном появлении инженерных решений, в то время как в расчёт принимается полная проблема, от исследования концепции системы до вывода системы из эксплуатации” (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). Тут нужно подчеркнуть:

  • Целокупность, которая подчёркнута многократно — от “междисциплинарности” в первой половине определения до целостности всех действий по созданию системы во второй половине определения, до целостности/полноты проблемы, до охвата всего жизненного цикла системы “от рождения до смерти”. Целостность (полнота охвата всех частей целевой системы согласованным их целым), междисциплинарность (полнота охвата всех дисциплин) — это ключевое, что отличает системную инженерию от всех остальных инженерных дисциплин.
  • Параллельность выполнения самых разных практик (а не последовательное выполнение их во времени, как можно было бы подумать, прочитав перечисление практик)
  • Много особенностей, которые будут понятны позднее (различение нужд пользователей и требований, проверки и приёмки, упор на синтез для противопоставления “аналитическим” дисциплинам и т.д.).
Упражнение: посмотрите разные определения системной инженерии и найдите их сходство и различия (http://www.sebokwiki.org/wiki/Systems_Engineering_%28glossary%29, http://www.sie.arizona.edu/sysengr/whatis/whatis.html, http://syse.pdx.edu/program/about.php и так далее — погуглите, чтобы найти больше определений). Обратите внимание на разнообразие используемой в этих определениях терминологии.

Ответственность за целокупность и междисциплинарность

Ответственность за всю систему как целое (whole system) и связанная c этим межпредметность/междисциплинарность (interdisciplinary) подхода к другим инженериям (механической, электрической, программной, предприятия и т.д.) отличают системную инженерию от все других инженерных дисциплин. Представим себе ледовую буровую платформу:



Сотни тысяч тонн металла, бетона, пластмассы, необходимых расходных материалов, обученная вахта должны собраться вместе далеко в море среди льда и в строго определённый момент эта огромная конструкция должна начать согласованно работать — и не просто работать, а приносить прибыль и обеспечивать безопасность в части загрязнения окружающей среды и здоровья находящейся на платформе вахты. Какая инженерная дисциплина должна учесть результаты работ всех других инженерных дисциплин — собрать в единое целое данные ледовой обстановки, санитарных норм в помещениях для обслуживающего персонала, обеспечение электричеством попавших туда компьютерных серверов, характеристики этих серверов и программное обеспечение? Кто озаботится учётом в конструкции платформы изменений в длине металлоконструкций за счёт разницы суточных температур и одновременно установкой акустических датчиков на трубах, которые прослушивают шорох песка, чтобы по этому шороху можно было определить износ труб?

Системная инженерия как раз и является той дисциплиной, которая ответственна за обеспечение целостности в инженерном проекте: именно системные инженеры проектируют нефтяную платформу как успешное (безопасное, надёжное, прибыльное, ремонтопригодное и т.д. — разным людям нужно от этой платформы разное) целое, потом раздают части работы инженерам по специальностям (инженерам-строителям, машиностроителям, инженерам-электрикам, компьютерщикам/айтишникам и т.д.), а затем собирают результаты их работ так, чтобы получить работоспособную и надёжную систему.

Это главный признак, отличающий системных инженеров от всех других инженеров: они отвечают за проект в целом, сразу во всех его деталях как в части деталей-частей, так и в части использования детальных знаний отдельных дисциплин. Они ответственны за то, чтобы не было пропущено какой-нибудь мелочи, ведущей к провалу.

Самолёт — это много-много кусков металла и пластика, синхронно летящих на скорости 900км/час (0.85 от скорости звука, это типовая скорость Boeing 787 Dreamliner) на высоте 10км. Системный инженер — это тот, кто придумал, как обеспечить их надёжный и экономичный совместный полёт, увязав самые разные требования (грузоподъемность, расход топлива, дальность полёта, шум при взлёте и посадке, требования к длине разбега и посадки, необходимость лёгкого обслуживания на земле, отсутствие обледенения, безопасность людей на борту, и т.д. и т.п.), при этом требования выдвигались самыми разными людьми, представляющими самые разные профессиональные и общественные группы. Пара-тройка миллионов деталей изготавливается и собирается в одно изделие — и самолёт летит, обеспечивая комфорт пассажирам и прибыль владельцам!

Для чего нужна системная инженерия: победить сложность
Системная инженерия решает задачу преодоления инженерной сложности (которая определяется главным образом как число различных элементов, которые должны провзаимодействовать друг с другом, чтобы получить целевую систему — и сложные системы не помещаются ни в какую самую умную голову, требуется специальная дисциплина, чтобы собирать результаты деятельности самых разных инженеров в одно работоспособное целое).
Микроволновка содержала в 2006 году 212 частей (http://www.cadenas.de/news/en/reader/items/out-of-many-one-a-surprisingly-large-number-of-parts), но если взять системы посложней, то счёт легко переходит на миллионы частей -- и во многих крупных системах ошибки в любой из частей могут приводить к катастрофам.


(картинка из материалов Dassault Systemes)
На самом деле картинка эта приукрашивает ситуацию со сложностью. Вот более точная информация по самолётам Boeing (http://787updates.newairplane.com/787-Suppliers/World-Class-Supplier-Quality):

В современных системах число отдельных элементов, которые нужно согласовать между собой (в проектировании), а часто и создать с нуля (в конструировании) достигает десятков миллионов в “железных” системах (а на одном серийно выпускаемом электронном чипе FPGA Xilinx Virtex-Ultrascale XCVU440 число отдельных транзисторов оценивается на 2014 год более чем в 20 миллиардов — http://en.wikipedia.org/wiki/Transistor_count).

Согласно легенде системная инженерия впервые появилась как метод ведения работ в военной отрасли США, когда нужно было скрестить два сверхсложных инженерных проекта: атомный проект по созданию ядерного оружия и проект создания баллистических ракет, необходимых для доставки этого оружия. Не было никаких голов “генеральных конструкторов”, которые могли были бы справиться с решением этой задачи, и пришлось изобретать методы совладания со сложностью подобного сверхпроекта.

Системная инженерия делает невозможное возможным: прежде всего это относится к тому, что сверхсложные системы работают так, как задумано. Системные инженеры больше всего работают на этапах, когда самой системы ещё нет, и их задача представить правильный проект, в котором разные части системы разные свойства, которыми занимаются разные инженерные дисциплины, влияют друг на друга так, чтобы не было неожиданностей от этих влияний. Системный инженер ответственен за то, чтобы риска неудачи, связанного с плохой конструкцией, не было. Системный инженер ответственен за то, чтобы невозможно сложные системы за невозможно короткое время (это означает прежде всего отказ от тупого метода проб и ошибок, тем более что в сверхсложных системах нельзя сделать всех возможных “проб”, чтобы получить все возможные ошибки) создаются, и работают как от них ожидается.

Раньше люди боролись со сложностью тем, что инженерными проектами занимались гении. Сейчас на гениальность не надеются: проекты должны получаться независимо от гениальности “генерального конструктора”, проекты должы получаться успешными на основе метода — гениальность при этом позволяет дополнительно поднимать планку сложности, уже высоко поднятую использованием системноинженерного мышления и практик системной инженерии.

Классический пример, показывающий работоспособность системной инженерии — это “аэрокосмос” (aerospace), авиационная и космическая промышленности. Как известно, обеспечить надёжные космические полёты очень трудно, до сих пор. Много лет бытует поговорка про самые трудные дела — что это “rocket science”. Именно в “аэрокосмосе” без использования системной инженерии не удавалось добиться успехов. Основа конструирования космических кораблей в NASA и европейском космическом агентстве — это системная инженерия. Ещё в 1969-1972 годах в рамках программы Apollo (вдумайтесь: это более 40 лет назад!) на лунной орбите побывало 24 человека (из них трое -- дважды!), а на Луне гуляло 12 космонавтов, они привезли на Землю 382 кг лунного грунта (http://en.wikipedia.org/wiki/Apollo_program).


(места посадки миссий Apollo).
В программе Apollo использовались двухместные автомобили-планетоходы аж в трёх экспедициях из шести, и в экспедиции Apollo-16 даже был поставлен рекорд скорости передвижения по Луне на автомобиле: 18 км/час (такая скорость на Луне огромна: ведь там сила тяжести вшестеро меньше, и дороги отнюдь не асфальтовые, так что автомобиль на такой скорости ощутимо подбрасывало). На автомобиле американцы проехали почти 36км только в экспедиции Appolo-17, удаляясь от лунного модуля на расстояние до 7.6км.

Марсоход Opportunity прошёл за десять лет службы более 40 км, но уже не по Луне, а по Марсу -- с 2004г. (http://en.wikipedia.org/wiki/Apollo_Lunar_Roving_Vehicle, там выразительная картинка).

Но это всё достижения далёкого уже прошлого. Нынешние инженеры ставят принципиально другие задачи. В 2014 году Индия стала страной, чей космический зонд достиг орбиты Марса с первой попытки (кстати, это один из лозунгов системной инженерии: “С первого раза правильно!” — и тут нужно учесть, что из 40 полётов на Марс меньше половины оказались успешными) раза, и при этом запуск обошёлся всего в US$73 млн., самый дешёвый полёт на Марс на сегодня (http://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Orbiter_Mission). Кто это делал? Системные инженеры. Например системный инженер Minal Sampath возглавляла команду, создавшую три прибора для этого марсианского спутника (http://www.bbc.com/news/world-asia-25989262):

Системные инженеры из европейского космического агентства в 2014 году успешно выполнили миссию Rosetta — посадили спускаемый аппарат Philae c 12 измерительными приборами на комету диаметром примерно 4км. Чтобы попасть точно в назначенную точку и в точно назначенное время Rosetta стартовала с Земли в 2004г., а в 2012 Rosetta удалялась от Земли на миллиард километров (и на 0.8млрд. Километров от Солнца) — http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/Frequently_asked_questions. В момент встречи с кометой Rosetta была на расстоянии 405млн.км и они летели по направлению к Солнцу со скоростью примерно 55тыс.км/час (http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/Rosetta_arrives_at_comet_destination). Вот фотография спуска модуля Philae, сделанная камерой Rosetta (в этот момент Rosetta была на высоте примерно 15.5км над поверхностью кометы, выделенные квадраты имеют сторону 17м -- http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2014/11/OSIRIS_spots_Philae_drifting_across_the_comet):

Основатель космической фирмы SpaceX (http://www.spacex.com/) Элон Маск поставил цель снизить стоимость запуска в 10 раз за счёт повторного использования первой ступени ракеты — чтобы затраты на запуск приходились в основном на топливо, как сегодня у самолётов. Посадочная площадка у него — платформа, которая плавает в море: http://www.spacex.com/news/2014/12/16/x-marks-spot-falcon-9-attempts-ocean-platform-landing. В 2015 году Элон Маск обещал раскрыть планы по подготовке его фирмы к колонизации Марса. Какой метод работы? Такой же, как в NASA — системная инженерия.

Фирма Virgin Galactic (http://en.wikipedia.org/wiki/Virgin_Galactic) планирует осуществлять через год-два относительно недорогие экскурсии в космос (без выхода на орбиту, но по баллистической траектории с шестью минутами невесомости), за год после начала деятельности планируя удвоить число космонавтов (поднимавшихся на высоту более 100км над поверхностью Земли) — на 8 июня 2013г. на Земле было 532 космонавта из 36 стран.

Подводная лодка класса Astute (Великобритания) имеет более миллиона комплектующих (http://gregornot.wordpress.com/2008/10/22/one-of-the-most-complex-engineering-projects-in-world%E2%80%99/), атомные электростанции имеют порядка 4 млн. комплектующих (только число их крупных подсистем ГИПы оценивают в 400-700), а гражданские пассаржирские суда класса Oasis лишь немного уступают авианосцам в их размерах (http://en.wikipedia.org/wiki/Oasis_class_cruise_ship).

Поезд со скоростью 200км в час чудо только в России (рекорд скорости железной дороги 210км/час был достигнут ещё в октябре 1903г. — http://en.wikipedia.org/wiki/High-speed_rail), но в 2008 Китай открыл линию "Wuhan – Guangzhou", штатная скорость на которой до июля 2011 года былаt 350 км/час, после чего была снижена до всего 300км/час. Начата системноинженерная работа по проекту Hyperloop, где вагончики будут двигаться со скоростями, близкими к 1000км/ч в трубах с пониженным давлением воздуха (http://en.wikipedia.org/wiki/Hyperloop).

Небоскрёбы уже строят высотой более 1км (Kingdom Tower, Jeddah Saudi Arabia, начало строительства в 2013 году, окончание в 2019, 167 этажей, высота 1007 метров, http://skyscraperpage.com/diagrams/?searchID=202). Уже построено здание высотой 828 метров (Burj Khalifa, Dubai Unated Arab Emirates, построено в 2010 году, http://skyscraperpage.com/diagrams/?searchID=200).

Кто ответственен за правильность проекта, правильность выбранного решения, соблюдение всех сложнейших практик, дающих на выходе “правильно с первого раза”? Системные инженеры: именно они должны придумать такие технические решения, чтобы не было неприятных (впрочем, и приятных тоже) неожиданностей при изготовлении, эксплуатации и последующем выводе из эксплуатации систем, создаваемых во всех этих сложнейших проектах. И эти системные инженеры справляются — каждый год сверхсложные проекты прошлых лет становятся просто сложными, а сложные проекты — типовыми. Это не значит, что такие проекты, как полёт на луну или создание атомной станции становятся более простыми. Нет, не становятся: наоборот. Сложность этих проектов год от года растёт за счёт опережающего роста требований, прежде всего требований безопасности.

Создавать такие сложные системы могут только большие многодисциплинарные коллективы, которые требуют какой-то междисциплинарной организации в разделении умственного труда. Именно вопросы удержания междисциплинарной целостности и организации междисциплинарных работ и решает системная инженерия. Она:

  • удерживает целое всего инженерного решения для самых разных затрагиваемых инженерным проектом людей (стейкхолдеров). Это основной предмет нашей книги.
  • Использует практики системной инженерии для создания успешного инженерного решения — наша книга не рассказывает подробно об этих практиках, но даёт ссылки на дополнительную литературу.
Можно ли системную инженерию применять в простых проектах? Да, “кашу маслом не испортишь”, хорошее мышление и хорошие инструменты помогают везде. В том числе для небольших проектов использование системной инженерии снижает требования к гениальности инженеров: думать помогает метод (и компьютеры — в силу понимания, что они должны делать), а не “общая гениальность”. Нужно ли “просто инженерам” быть знакомым с системной инженерией? Да, они будут лучше понимать, как им взаимодействовать с многочисленными стейкхолдерами и как обеспечить успешность своей системы. Впрочем, “просто инженеров” часто уже учат основным практикам системной инженерии, хотя и неявно и без опоры на системное мышление. Нужно ли быть знакомым с системноинженерным мышлением менеджерам? Да, если они хотят понимать самых разных инженеров и сотрудничать с ними.

Но почему системную инженерию назвали именно системной, а не какой-то другой инженерией? Потому как на сегодняшний день единственным способом удержать сверхсложное целое в междисциплинарных проектах является использование системного подхода, в котором термин “система” используется в специальном смысле, и который подразумевает специальное устройство мышления для применяющих системный подход людей. Этому мышлению и посвящена наша книга.

Упражнение: оцените, сколько частей в разрабатываемой в вашем проекте системе. Слышали ли вы, что в проекте явно используется какой-то метод работы (необязательно “системная инженерия”, но хоть какой-то, о котором написан учебник, который преподаётся в ВУЗе)? Как вы считаете, почему при всех разговорах о лидерстве советской космонавтики ей не удалось при практически неограниченных ресурсах послать космонавтов на Луну в начале 70-х?
* * *
Это я потихоньку продолжаю апдейтить текст книжки "Системноинженерное мышление", которая лежит в её первой версии тут: http://techinvestlab.ru/files/systems_engineering_thinking/systems_engineering_thinking--TechInvestLab_2014.pdf.

Системная инженерия - Systems engineering

Инженерные методы системы используется в сложных проектах: проектировании космического аппарата, дизайн компьютерного чипа, робототехника, интеграции программного обеспечения и мостостроительное. Системный инжиниринг использует множество инструментов , которые включают в себя моделирование и моделирование , требования анализа и планирование для управления сложностью.

Системный инжиниринг является междисциплинарной области машиностроения и инженерного управления , которая сосредотачивается на том , как разработать, интегрировать и управлять сложными системами в течение их жизненного цикла . По своей сути, системотехника использует систему мышления принципы организации этого органа знаний. Отдельные результаты таких усилий, с инженерно - технической системы , могут быть определены как комбинация компонентов , которые работают в синергии , чтобы коллективно выполнять полезную функцию .

Такие вопросы, как требования к технике , надежность, материально - техническое обеспечение , координация различных команд, тестирования и оценки, ремонтопригодность и многие других дисциплины , необходимые для успешной разработки системы, разработок, внедрения, и в конечном счете становится все более снятия с эксплуатации Сложности возникает при работе с большими или сложными проектами. Системы инженерных сделок с рабочими-процессов, методов оптимизации и управления рисками инструментов в таких проектах. Она перекрывает технические и антропогенные центрируются дисциплины , такие как промышленное строительство , процесс проектирования систем , машиностроение , технологии машиностроение , техника управления , программная инженерия , электротехника , кибернетика , аэрокосмическая техника , организационные исследования , гражданское строительство и управление проектами . Инженерные системы гарантируют , что все возможные аспекты проекта или систем считаются, и интегрированы в единое целое.

Процесс инженерных систем представляет собой процесс обнаружения, что вполне в отличие от производственного процесса. Процесс производства сосредоточен на повторяющихся мероприятиях, которые обеспечивают достижение высоких результатов качества с минимальными затратами и временем. Процесс проектирования системы должны начать открывать реальные проблемы, которые должны быть решены, и выявление наиболее вероятных отказов или высокие воздействия, которые могут возникнуть - инженерные системы включает в себя поиск решения этих проблем.

история

QFD Дом качества для процессов предприятия по разработке продуктов

Термин системотехника может быть прослежена до Bell Telephone Laboratories в 1940 - х годах. Необходимость выявления и управлять свойства систем в целом, что в сложных инженерных проектах могут сильно отличаться от суммы свойств составляющих, мотивированных различных отраслей промышленности, особенно тех развивающихся систем для вооруженных сил США, чтобы применить дисциплину.

Когда это было уже невозможно полагаться на эволюцию дизайна , чтобы улучшить систему и существующие инструменты не были достаточны , чтобы удовлетворить растущие потребности, новые методы начали разрабатываться , что адресованный сложность напрямую. Продолжающееся развитие инженерных систем включает в себя разработку и определение новых методов и методов моделирования. Эти методы помогают в лучшем понимании проектирования и управления развитием инженерных систем , поскольку они становятся все более сложными. Были разработаны популярные инструменты, которые часто используются в системах инженерного контексте в это время, в том числе USL , UML , QFD и IDEF 0.

В 1990 годе профессиональное общество для инженерных систем, то Национальный совет по системной инженерии (NCOSE), было основано представителями ряда американских корпораций и организаций. NCOSE был создан , чтобы удовлетворить потребность совершенствования систем инженерной практики и образования. В результате растущей вовлеченности из системы инженеров за пределами США, название организации было изменено на Международный совет по системной инженерии (INCOSE) в 1995 школах в ряде стран предлагают выпускников программы в инженерных систем и повышения квалификации , варианты также доступны для инженеров - практиков.

концепция

Некоторые определения
Симон Рамо , по мнению некоторых основоположником современных инженерных систем определенной дисциплины , как:»... отрасль машиностроения , которая концентрируется на разработке и применению в целом в отличие от частей, глядя на проблему во всей ее полноте, с учетом всех аспектов и всех переменных и увязки социального к технологическим.» - Покорение сложности, 2004.
«Междисциплинарный подход и средства для того, чтобы реализация успешных систем» - INCOSE справочник, 2004.
«Разработка системы представляет собой надежный подход к проектированию, созданию и эксплуатации систем. Проще говоря, подход состоит из идентификации и количественного определения целей системы, создание альтернативных концепций проектирования систем, выполнение проектных сделок, отбор , разработка и внедрение лучший дизайн, подтверждение того, что конструкция правильно построена и интегрирована, а также оценка после внедрения , насколько хорошо система отвечает (или выполнена) цель.» - NASA Engineering Handbook Systems, 1995.
«Искусство и наука создания эффективных систем, с использованием всей системы, целые жизненные принципы» ИЛИ «Искусство и наука создания оптимальных систем решения сложных вопросов и проблем» , - Дерек Хитчинс, проф из системотехники, бывший президент INCOSE ( Великобритания), 2007.
«Концепция с инженерной точки зрения является развитием инженерного ученого, т.е. научного широкого профиля, который поддерживает широкий кругозор. Метод является то , что из командного подхода. О задачах крупномасштабной-системы, группы ученых и инженеров, универсалы а также специалисты, оказывают свои совместные усилия , чтобы найти решение и физически реализовать его ... техника по- разному называют системный подход или метод разработки команды «. - Гарри Х. Гуда и Роберт E Макол, 1957.
«Системы инженерного метод признает каждую система представляет собой единое целое , хотя состоят из разнообразных, специализированных структур и подфункций. Кроме того , он признает , что любая система имеет ряд целей и что баланс между ними может значительно отличаться от системы к системе. методы стремятся оптимизировать общие системные функции в соответствии с весовыми целями и для достижения максимальной совместимости своих частей «. - Системы Инструментальные Гарольдом каштан, 1965.

Инженерно-технические системы означают только подход и, совсем недавно, дисциплина в машиностроении. Цель образования в инженерных системах заключается в формализации различных подходов просто и при этом определить новые методы и исследовательские возможности, аналогичные тому, что происходит в других областях техники. В качестве подхода, инженерные систем является целостным и междисциплинарным вкусом.

Происхождение и традиционная сфера

Традиционная сфера машиностроения охватывает концепции, проектирования, разработки, производства и эксплуатации физических систем. Системный инжиниринг, как первоначально задумано, попадет в этой сфере. «Системный инжиниринг», в этом смысле, относится к строительству инженерных концепций.

Эволюция в широкой области

Использование «инженер-системотехник» термин эволюционировала в течение долгого времени, чтобы охватить более широкий, более целостное понятие «системы» и инженерных процессов. Эта эволюция определения была предметом постоянной дискуссии, а термин продолжает применяться как к более узкому и широкому охвату.

Традиционные инженерные системы рассматривались как отрасль машиностроения в классическом смысле, то есть, применительно только к физическим системам, таким как космический корабль и самолеты. Совсем недавно, системотехника превратилась в дубль в более широком смысле, особенно когда люди рассматривались в качестве одного из основных компонентов системы. Checkland, например, захватывает более широкий смысл инженерных систем, заявив, что "инжиниринг«можно прочитать в его общем смысле, вы можете сконструировать встречу или политическое соглашение.»

В соответствии с более широким охватом инженерных систем, то инженерные системы Свод знаний (Sebők) определило три типа инженерных систем: (1) Продукт Systems Engineering (PSE) является традиционными инженерными системы сосредоточены на разработке физических систем , состоящую из аппаратных средств и программное обеспечение. (2) Предприятие Systems Engineering (ESE) относится к мнению предприятий, то есть организации или комбинация организаций, как система. (3) Обслуживание инженерных систем (SSE) имеет отношение к проектированию систем обслуживания. Чекланд определяет систему обслуживания как система , которая задумана , как выступающее другую систему. Большинство систем гражданской инфраструктуры являются системами обслуживания.

Целостный взгляд

Системное проектирование сосредотачивается на анализ и выявлении потребностей клиентов и требуемую функциональность в начале цикла разработки, документирование требований, а затем приступить к синтезу проектирования и проверке системы при рассмотрении полной проблемы, системный жизненного цикла . Это включает в себя полное понимание всех заинтересованных сторон , участвующих. Оливер и др. утверждают , что процесс инженерных систем можно разбить на

  • Systems Engineering Технический процесс , и
  • Process Systems Engineering Management .

В модели Оливера, цель процесса управления заключается в организации технических усилий в жизненном цикле, в то время как технический процесс включает в себя оценку имеющейся информации , определение меры эффективности , чтобы создать модель поведения , создать модель структуры , выполняют Компромисс анализа , и создать последовательную сборку & план тестирования .

В зависимости от их применений, хотя есть несколько моделей, которые используются в промышленности, все они направлены на выявление взаимосвязи между различными этапами , указанных выше , и включить обратную связь. Примеры таких моделей включают модель водопада и модель VEE .

Междисциплинарная поле

Развитие системы часто требует вклада различных технических дисциплин. Обеспечивая системы ( целостный ) вид деятельности в области развития, инженерные системы помогают плесени всех технические вкладчикам в единое усилие команды, образуя структурированный процесс развития , который исходит от концепции до производства до эксплуатации и, в некоторых случаях, к прекращению и утилизациям , В приобретении, целостная интегративная дисциплина объединяет взносы и противовесы компромиссов между стоимостью, графиком и производительностью при сохранении приемлемого уровня риска , охватывающем весь жизненный цикл товара.

Эта точка зрения часто реплицируется в образовательных программах, в том, что системы инженерных курсы преподаются преподавателями из других технических отделов, что помогает создать междисциплинарную среду.

Управление сложности

Потребность в инженерных систем возникла с увеличением сложности систем и проектов, в свою очередь экспоненциально увеличивает возможность компонента трения, и , следовательно , ненадежность конструкции. Говоря в этом контексте, сложность включает в себя не только инженерных систем, но и логическую организацию человека данных. В то же время, система может стать более сложной из - за увеличения размера, а также с увеличением количества данных, переменных, или число полей, которые участвуют в проектировании. Международная космическая станция является примером такой системы.

Развитие умного управления алгоритмами , разработка микропроцессоров и анализ экологических систем также входит в сфере инженерных систем. Системный инжиниринг поощряет использование инструментов и методов , чтобы лучше понять и управлять сложностью в системах. Некоторые примеры этих инструментов можно увидеть здесь:

Принимая междисциплинарный подход к инженерным системам по сути своей сложный , так как поведение и взаимодействие между компонентами системы не всегда сразу четко определены или поняты. Определение и характеристика таких систем и подсистем , а также взаимодействие между ними является одной из целей инженерных систем. При этом, разрыв , который существует между неформальными требованиями со стороны пользователей, операторов, маркетинговых организаций, и технические характеристики успешно преодолеть.

Сфера

Объем системы инженерно-технических мероприятий

Один из способов понять мотивацию инженерных систем, чтобы увидеть его в качестве метода или практики, чтобы определить и улучшить общие правила , которые существуют в самых разнообразных системах. Имея это в виду, принципы системотехники - холизм, поведение эмерджентным, граница, и др. - может быть применен к любой системе, сложный или иначе, если системное мышление применяется на всех уровнях. Помимо оборонной и аэрокосмической, многие информации и компаний технологии на основе, фирмы по разработке программного обеспечения и промышленности в области электроники и коммуникаций , требуют системных инженеров в составе своей команды.

Анализ центра INCOSE Systems Engineering совершенства (SECOE) указывает на то, что усилия, потраченные на оптимальное инженерных систем составляет около 15-20% от общего объема усилий проекта. В то же время, исследования показали, что системы инженерных по существу ведет к снижению издержек среди других преимуществ. Однако ни количественное исследование в большем масштабе охватывает широкий спектр отраслей промышленности, не было проведено до недавнего времени. Такие исследования ведутся с целью определения эффективности и количественного преимущества инженерных систем.

Системный инжиниринг поощряет использование и имитационное моделирование для предположений подтвердить или теории систем и взаимодействий внутри них.

Использование методов , которые позволяют раннее обнаружение возможных сбоев, в технике безопасности , которые интегрированы в процесс проектирования. В то же время, решение , принятые в начале проекта, последствие которого не четко понимать , может иметь огромное значение в конце жизни системы, и это задача инженера современных систем для изучения этих вопросов и принятия важных решений. Ни один метод не гарантирует сегодняшние решения все равно будут действительными , когда система переходит в сервисе года или десятилетия после того, как первый задумал. Тем не менее, существуют методы , которые поддерживают процесс инженерных систем. Примеры включают в себя методологию мягких систем, Джей Райт Forrester «s Системная динамику методы, а Unified Modeling Language (UML) -вс в настоящее время изучается, оценивается и разработан для поддержки процесса инженерного решения.

образование

Образование в системах инженерной часто рассматриваются как продолжение регулярных инженерных курсов, отражая промышленность отношения , что инженерные студентам должен основополагающий опыт работы в одной из традиционных инженерных дисциплин (например, авиационно - космическая техника , строительные , электротехника , машиностроение , производство инженерия , промышленный инжиниринг ) -plus практичны, реальный опыт , чтобы быть эффективными в качестве системных инженеров. Бакалавриат университетские программы явно в инженерных систем растет число , но остаются редкостью, в том числе степени такого материала наиболее часто представлены как БС в области промышленного производства. Обычно программы (либо сам по себе или в сочетании с междисциплинарным исследованием) предлагаются начиная с уровнем выпускника в академических и профессиональных дорожках, в результате выдачи либо MS / MEng или Ph.D. / EngD степени.

INCOSE , в сотрудничестве с инженерно - исследовательского центра систем в Технологическом институте Стивенса поддерживает регулярно обновляемый каталог всемирных научных программ в соответствующей аккредитованных учреждениях. По состоянию на 2017 год, в нем перечислены более 140 университетов в более чем 400 студентов и выпускников программы в инженерных систем в Северной Америке предлагают. Широкое институциональное признание поля как отдельная субдисциплина является совсем недавно; 2009 издание той же публикации сообщается число таких школ и программ только на 80 и 165, соответственно.

Образование в системотехники может быть принято в качестве систем , ориентированных или предметно-ориентированный :

  • Системы-ориентированные программы лечение инженерных систем как отдельная дисциплина , и большинство курсов преподается сосредоточив внимание на системах инженерных принципы и практику.
  • Предметно-ориентированные программы предлагают инженерные системы в качестве опции , которые могут осуществляться с другими основнымами поля в области машиностроения.

Обе эти модели стремятся обучить инженера систем, который способен следить за междисциплинарные проекты с глубиной, требуемой базовой-инженера.

инженерные системы темы

Системы инженерные инструменты являются стратегии , процедуры и методы , которые помогают в выполнении инженерных систем на проекте или продукте . Цель этих инструментов варьируются от управления базами данных, графический просмотр, моделирование и рассуждения, производства документов, нейтральный импорт / экспорт и многое другое.

система

Есть много определений , что такая система находится в области инженерных систем. Ниже приведены несколько авторитетных определений:

  • ANSI / EIA -632-1999: «Агрегирование конечных продуктов и позволяют продукции для достижения данной цели.»
  • DAU Systems Engineering Основы: «интегрированный композит людей, продуктов и процессов , которые обеспечивают возможность удовлетворить заявленную потребность или цель.»
  • IEEE Std 1220-1998: «Набор или расположение элементов и процессов , которые имеют отношение и поведение которого удовлетворяет клиент / эксплуатационные потребности и обеспечивает жизненный цикл самообеспечение продуктов.»
  • INCOSE Engineering Handbook Systems: «гомогенный объект , который демонстрирует поведение в реальном мире предопределены и состоит из разнородных частей , которые по отдельности не проявляют такое поведение и интегрированную конфигурацию компонентов и / или подсистем.»
  • INCOSE : «Система представляет собой конструкция или совокупность различных элементов , что результаты вместе производят не Получаемые одни элементы Элементов или частей, могут включать в себя человек, оборудование, программное обеспечение, средства, политику и документы, то есть все. необходимые для результатов производить системы уровня. результаты включают качества системного уровня, свойства, характеристики, функции, поведение и производительность. добавленная системой в целом значение, за которые способствовали независимо друг от друга частей, в первую очередь создается соотношением между части, то есть, как они связаны между собой «.
  • ISO / IEC 15288: 2008: «Комбинация взаимодействующих элементов организованы для достижения одной или нескольких поставленных целей.»
  • NASA Systems Engineering Handbook:. «(1) Комбинация элементов , которые функционируют вместе , чтобы произвести возможность удовлетворить потребность Элементы включают в себя все аппаратные средства, программное обеспечение, оборудование, услуги, персонал, процессы и процедуры , необходимые для этой цели (2. ) конечный продукт (который выполняет оперативные функции) и стимулирующие продукты (которые предоставляют услуги поддержки жизненного цикла , оперативные конечных продукты) , которые составляют систему «.

Системотехники процесс

Процесс инженерных систем включает в себя все творческие, ручные и технические мероприятия, необходимые для определения продукта и которые должны быть выполнены, чтобы преобразовать определение системы достаточно подробно спецификации системы проектирования для производства и развертывания продукта. Проектирование и разработка системы можно разделить на четыре этапа, каждый с различными определениями:

  • определение задачи (информативное определение),
  • концептуальная стадия (определение кардинального),
  • стадия проектирования (формирующее определение), и
  • этап реализации (производство определение).

В зависимости от их применений, инструменты используются для различных этапов процесса системного проектирования:

Использование моделей

Модели играют важные и разнообразные роли в инженерных системах. Модель может быть определена несколькими способами, в том числе:

  • Абстракция реальности предназначена для ответа на конкретные вопросы о реальном мире
  • Имитация, аналог, или представление реального процесса или структуры мира; или же
  • Концептуальный, математический, физический или инструмент для оказания помощи принимающему решения.

Вместе эти определения являются достаточно широкими , чтобы охватить физические модели инженерных , используемые при проверке конструкции системы, а также схематические модели , как функциональный блок - схема алгоритма и математической (т.е. количественных) моделей , используемых в процессе торговли исследования. Этот раздел посвящен последним.

Основная причина использования математических моделей и диаграмм в торговых исследований является обеспечение оценки эффективности системы, производительности или технических характеристик и стоимости из множества известных или оцениваемых величин. Как правило, набор отдельных моделей необходимо , чтобы обеспечить все эти переменные результата. Сердце любой математической модели является набором значимых количественных соотношений между его входами и выходами. Эти отношения могут быть простыми , как сложение составных количеств , чтобы получить в общей сложности , или же сложным , как набор дифференциальных уравнений , описывающих траекторию космического аппарата в гравитационном поле. В идеале отношения выражают причинно - следственные связи, а не только корреляцию. Кроме того, ключ к успеху систем инженерной деятельности являются также методы , с которыми эти модели и эффективно управляются и используются для моделирования систем. Тем не менее, различные домены часто присутствуют повторяющиеся задачи моделирования и моделирования для инженерных систем и новых достижений стремятся crossfertilize методов среди различных научных и инженерных сообществ, под названием "Моделирование и моделирование на основе инженерно - технических систем.

Моделирование формализмов и графические представления

Первоначально, когда основная цель системного инженера, чтобы понять сложную проблему, графические представления системы используется для передачи функциональных и данных требований, которым системы. Общие графические представления включают в себя:

Графическое представление связывает различные подсистемы или часть системы с помощью функций, данных или интерфейсов. Любой или каждый из указанных выше способов, используется в промышленности, на основе его требования. Так, например, N2, диаграмма может быть использована, когда интерфейсы между системами имеют важное значение. Часть этапа проектирования является создание структурных и поведенческих моделей системы.

После того, как требования понятны, то теперь ответственность системного инженера , чтобы уточнить их, и определить, наряду с другими инженерами, лучшими технологиями для работы. На данный момент , начиная с торговлей исследованием, инженерные системы поощряет использование взвешенных вариантов , чтобы определить наилучший вариант. Матрица решения , или метод Pugh, является одним из способов ( QFD является другим) , чтобы сделать этот выбор , а с учетом всех критериев , которые являются важными. Торговли исследование в свою очередь , информирует дизайн, что опять - таки влияет на графические представления системы (без изменения требований). В процессе SE, эта стадия представляет собой итерационный шаг , который проводит до тех пор , допустимое решение не будет найдено. Решение матрица часто заполняются с использованием таких методов, как статистический анализ, анализ надежности, динамики системы управления с обратной связью (), а также методы оптимизации.

Другие инструменты

Системы Modeling Language (SysML), язык моделирования используются для систем инженерных приложений, поддерживает спецификации, анализа, проектирования, верификации и валидации широкого спектра сложных систем.

Жизненный цикл Modeling Language (LML), является открытым стандартом языка моделирования , который предназначен для инженерно - технических систем , которая поддерживает полный жизненный цикл: концептуальная, использование, поддержку и пенсионные этапы.

Связанные поля и подполей

Многие смежные области могут быть рассмотрены тесно связаны с системотехникой. Следующие области внесли свой вклад в развитие инженерных систем в качестве отдельного объекта:

Когнитивные системотехники
Когнитивная инженерных систем (ЭПС) представляет собой специфический подход к описанию и анализу систем человек-машина или социотехнических систем . Три основные темы CSE являются , как люди справляются со сложностью, как работа осуществляется за счет использования артефактов, и как человек-машинные системы и социально-технические системы могут быть описаны как совместных когнитивных систем. CSE уже с самого начала стала признанной научной дисциплиной, иногда также называют когнитивной инженерии . Концепция Объединенной системы Cognitive (JCS) имеет , в частности , стали широко использоваться как способ понимания того, как сложные социально-технические системы могут быть описаны с различной степенью разрешения. Более чем 20 - летний опыт работы с CSE был подробно описан.
управление конфигурацией
Как и инженерные системы, управление конфигурацией , как это практикуется в оборонной и аэрокосмической промышленности является широкой практикой системного уровня. Поля параллельно taskings инженерно - технические системы; где инженерных систем сделок с разработки требований, распределения по пунктам развития и проверки, сделки по управлению конфигурацией с требованиями захвата, прослеживаемость к пункту разработки и проверки пункта развития для обеспечения того , чтобы она достигла желаемой функциональности, инженерных систем и / или испытания и Верификация Engineering доказал через объективное тестирование.
Техника управления
Техника управления и ее проектирование и внедрение систем управления , широко используется практически во всех отраслях промышленности, является большим подполе системотехники. Круиз - контроль на автомобиль и система наведения для баллистической ракеты являются двумя примерами. Теории систем управления является активной областью прикладной математики , включающего исследование пространств решений и разработку новых методов анализа процесса управления.
Промышленная инженерия
Промышленное строительство является отраслью машиностроения , что касается развития, совершенствование, внедрение и оценка интегрированных систем людей, денег, знаний, информации, оборудования, энергии, материалов и процессов. Промышленное строительство опирается на принципы и методы инженерного анализа и синтеза, а также математических, физических и социальных наук совместно с принципами и методами инженерного анализа и проектирования уточнить, прогнозировать и оценивать результаты , полученные из таких систем.
дизайн интерфейса
Дизайн интерфейса и его спецификации касаются обеспечений , что части системы подключения и успешно взаимодействует с другими частями системы и с внешними системами по мере необходимости. Дизайн интерфейса также включает в себя обеспечение того , чтобы системные интерфейсы иметь возможность принимать новые функции, в том числе механических, электрических и логических интерфейсов, в том числе зарезервированных проводов, плагин пространства, командных кодов и битов в протоколах связи. Это известно как расширяемость . Человек-машинного взаимодействия (HCI) или интерфейса человек-машина (HMI) является еще одним аспектом дизайна интерфейса, а также является одним из важнейших аспектов современных инженерных систем. Инженерные принципы системы применяются в проектировании сетевых протоколов для локальных сетей и глобальных сетей .
Мехатроника инженерия
Мехатроника инженерия , как и инженерных систем, представляет собой многопрофильную область техники , которая использует динамические системы моделирования для выражения реальных конструкций. В этой связи она почти ничем не отличается от инженерных систем, но то , что отличает его находится в центре внимания на мелкие детали , а не больших обобщений и отношений. Таким образом , оба поля отличаются в сферу их проектов , а не методологии их практики.
Исследование операций
Операции поиска опоры инженерных систем. Орудия исследования операций используются при анализе систем, принятие решений и торговых исследований. Несколько школ учат SE курсы в рамках исследования операций или инженерно промышленного отдела, выделив системы ролей для инженерно - технических играет в сложных проектах. Операции исследования , кратко, связана с оптимизацией процесса в соответствии с множественными ограничениями.
Производительность инжиниринг
Производительность инжиниринг является дисциплина обеспечения системы соответствует ожиданиям клиента для исполнения на протяжении всей его жизни. Производительность обычно определяется как скорость , с которой определенный операция выполняется, или возможности выполнения ряда таких операций в единицу времени. Производительность может быть деградировали , когда операции в очереди , чтобы выполнить дросселирование ограниченной пропускной способности системы. Например, производительность в сети с коммутацией пакетов характеризуется задержкой транзитных пакетов из конца в конец, или число пакетов с коммутацией в час. Дизайн высокопроизводительных систем использует аналитическое или имитационное моделирование, в то время как поставка реализации высокоэффективных предполагает тщательное тестирование производительности. Performance Engineering в значительной степени зависит от статистики , теории массового обслуживания и теории вероятностей для своих инструментов и процессов.
Управление программами и проектами
Управление программ (или программа управление) имеет много общего с инженерными системами, но на более широкой основе , чем происхождение инженерных единиц системного проектирования. Управление проектом также тесно связано и управления программами и инженерных систем.
Предложение инжиниринг
Предложение инжиниринг является применением научных и математических принципов для проектирования, строительства и эксплуатации рентабельной системы разработки предложения. В принципе, предложение инженерное использует « системы инженерного процесс » , чтобы создать рентабельное предложение и повысить шансы успешного предложения.
инжиниринговая Надежность
Инжиниринговая Надежность является дисциплина обеспечения системы отвечает ожиданиям клиентов на надежность на протяжении всей его жизни; то есть, он не терпит неудачу чаще , чем ожидалось. Рядом с предсказанием сбоя, это столько же , сколько о предотвращении аварии. Инжиниринговая Надежность относится ко всем аспектам системы. Она тесно связана с ремонтопригодностью , доступностью ( надежностью или RAMS предпочитаемого некоторыми из них ), а также материально - технического проектирования . Инжиниринговая Надежность всегда является критическим компонентом техники безопасности, так как в режимах и последствий отказов анализа (FMEA) и дерева неисправностей вредности анализа и техники безопасности .
Управление рисками
Управление рисками , практика оценки и борьбы с риском является одним из междисциплинарных частей инженерных систем. В разработке, приобретении или оперативной деятельности, включение риска в компромисс со стоимостью, графика и особенности исполнения, включает в себя итеративный комплексное управление конфигурацией отслеживания и оценки для планирования и требований управления между доменами и для жизненного цикла системы , которая требует , междисциплинарный технический подход системотехники. Systems Engineering имеет управление рисками определить, портной, внедрение и мониторинг структурированного процесса управления рисками , которая интегрирована в общие усилия.
Техника безопасности
Методики техники безопасности могут быть применены без специальных инженеров в проектировании сложных систем , чтобы минимизировать вероятность сбоев в критичных к безопасности. Функция «Инженерная Система безопасности» помогает выявить «угрозу безопасности» в новых конструкциях, и может помочь с методами в «смягчить» эффекты (потенциально опасных) условиях , которые не могут быть сконструированы из систем.
планирование
Планирование является одним из инструментов поддержки проектирования систем , как практика и позиция в оценке междисциплинарных проблем в рамках управления конфигурацией. В частности , в прямой зависимости от ресурсов, особенности производительности и риска для продолжительности задачи или ссылки зависимостей между задачами и воздействия через жизненного цикла системы представляют собой системы инженерных проблем.
инженерная безопасность
Инженерная безопасность можно рассматривать как междисциплинарную область , которая объединяет сообщества практики для проектирования систем управления, надежности, безопасности и инженерных систем. Это может включать в себя такие подкомитеты блюда , как аутентификация пользователей системы, системы целей и других: людей, объектов и процессов.
Разработка программного обеспечения
С самого начала разработки программного обеспечения позволило формы современных систем инженерной практики. Методы , используемые при обработке сложностей больших программных системах оказали существенное влияние на формирование и изменение формы инструментов, методов и процессов разработки программного обеспечения.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

  • Blockley, Д. Годфри, П. Делать это по- разному: системы для переосмысления инфраструктуры, Second Edition , ICE Publications, Лондон, 2017 год.
  • Buede, DM, Miller, WD Инжиниринговое Проектирование систем: Модели и методы, Третье издание , John Wiley и Sons, 2016.
  • Каштан, H. , инженерно - технических систем Методы . Wiley, 1967.
  • Джанни, D. и др. (ред.), моделирование и моделирование на основе-Справочник инженерных систем , CRC Press, 2014 в КПР
  • Goode, HH , Роберт E Макол System Engineering: Введение в проектировании крупномасштабных систем , McGraw-Hill, 1957.
  • Хитчинс, D. (1997) World Class Systems Engineering в hitchins.net.
  • Lienig, J., Bruemmer Х., Основы электронных систем проектирования , Springer, 2017 ISBN  978-3-319-55839-4 .
  • Malakooti, В. (2013). Системы операций и производства с несколькими целями. John Wiley & Sons. ISBN  978-1-118-58537-5
  • MITER, Инженерный Руководство MITER Systems ( PDF )
  • NASA (2007) Systems Engineering Handbook , NASA / SP-2007-6105 Rev1, декабрь 2007.
  • NASA (2013) НАСА системы технологических процессов и требования NPR 7123.1B, апрель 2013 НАСА Процедурные требования
  • Оливер, DW, и др. Инжиниринг сложных систем с моделями и объектами. McGraw-Hill , 1997.
  • Рамо, S. , St.Clair, RK Системный подход: свежие решения сложных проблем путем объединения науки и практики Common Sense , Анахайм, Калифорния: КНП, Inc, 1998.
  • Sage, AP , инженерные системы . Уайли IEEE, 1992 ISBN  0-471-53639-3 .
  • Sage, AP , Olson, SR, моделирование и моделирование в инженерных системах , 2001.
  • SEBOK.org, инженерные системы Свод знаний (Sebők)
  • Shermon, D. Системы Стоимостной инжиниринг , Гоуэр издательство , 2009
  • Шишко, Р. и др. (2005)NASA Handbook Systems Engineering . NASA Центр аэрокосмических информации, 2005.
  • Стивенс, Р. и др. Системная инженерия: Борьба с Сложности . Prentice Hall, 1998.
  • ВВС США, SMC Systems Engineering Primer & Handbook , 2004
  • Колледж США DoD Systems Management (2001) инженерные системы Основа . Приобретение обороны University Press, 2001
  • DoD США Руководство по интеграции инженерных систем в договорах DoD Приобретение , 2006
  • DoD США MIL-STD-499 Управление Engineering System

Внешние ссылки

ассоциации

Системный инжиниринг vs системная инженерия: ailev — LiveJournal

Похоже, для systems engineering тихонько побеждает перевод "системный инжиниринг", а не "системная инженерия". Моя позиция: язык прав, нужно смириться -- как "компьютер" когда-то победил "ЭВМ", так будет и тут. Пока Яндекс находит для "системная /+1 инженерия" 48 тысяч ответов, а для "системный /+1 инжиниринг" всего 10 тысяч, но по мере роста числа переводов и разворачивания рекламных кампаний фирм типа IBM (в команде которой в России привыкли говорить "системный инжиниринг") ситуация будет быстро меняться.

Но дело не только в выборе слов для перевода. Традиционно предмет системной инженирии (или системного инжиниринга, как пожелаете) включает в себя по сути два: системноинженерный менеджмент (systems engineerins management, SEM) и собственно системную инженерию. Под брендом "системный инжиниринг" сейчас, похоже, импортируется не столько инженерное содержание, сколько инженерно-менеджерское -- управление жизненным циклом прежде всего, в разных его ипостасях. Это хорошо, это заполняет ранее пустовавшее место. Но собственно инженерных задач это не решает. Хорошо организованный проект с плохой целевой архитектурой и кривыми требованиями не взлетит, равно как и проект с разумными требованиями и элегантной целевой архитектурой не взлетит при плохой организации работ.

Так что я пока буду продолжать использовать и слова "системная инженерия" в надежде на то, что они будут заинтересовывать людей и в инженерном их содержании тоже (как разработать требования, как изобрести архитектуру, какие и когда нужно провести испытания и т.д.), а не только в менеджерско-инжиниринговом (как ничего нигде не забыть и не потерять, как состыковаться с проектным управлением, как правильно организовать стык между подрядчиками разных стадий жизненного цикла и т.д.).

Но по большому счёту system engineering (без s в systems, так писали старые-старые системные инженеры), systems engineering, системная инженерия, системный инжиниринг -- всё это я считаю синонимами для одной и той же дисциплины, одного и того же набора практик. Говорите как хотите, вас поймут.

Программная инженерия — Википедия

Программная инженерия (англ. software engineering) — приложение систематического, дисциплинированного, измеримого подхода к разработке, функционированию и сопровождению программного обеспечения, а также исследованию этих подходов; то есть, приложение дисциплины инженерии к программному обеспечению (ISO/IEC/IEEE 24765:2017)[1].

Термин «программная инженерия» появился впервые в 1968 году на конференции НАТО и предназначался для провоцирования поиска решений происходившего в то время «кризиса программного обеспечения». С тех пор это переросло в профессию программного инженера (англ. software engineer) и область исследований, посвящённых созданию программного обеспечения, более качественного, доступного, лучше поддерживаемого и быстрее разрабатываемого.

Money Magazine и Salary.com оценили профессию разработчика программного обеспечения как лучшую работу в Америке в 2006 году[уточнить]

Разработка программного обеспечения связана с дисциплинами информатики, управления проектами, и системной инженерии.

Когда первые современные цифровые компьютеры появились в начале 1940-х годов, наборы исполняемых команд уже были встроены в машину. Специалисты быстро поняли, что этот подход не слишком удобен. Так появилась «архитектура хранимых программ» или архитектура фон Неймана. Таким образом, деление на «аппаратное» и «программное обеспечение» началось с абстракции, используемой чтобы решить проблему сложности вычислений.

Первые языки программирования стали появляться в 1950-х годах, и это был ещё один важный шаг в абстракции. Основные языки, такие как Фортран, Алгол и Кобол, были выпущены в конце 1950-х для решения научных, алгоритмических и бизнес-задач соответственно. Дейкстра написал свою известную статью «Go To Statement Considered Harmful» в 1968 году, а Дэвид Парнас ввёл ключевое понятие модульности и скрытия информации в 1972 году, чтобы помочь программистам справляться со всё более и более сложными программными системами. Системное программное обеспечение для управления аппаратным, названное «операционная система», было представлено компанией Unix в 1969 году. В 1967 году язык Симула ввёл понятие объектно-ориентированной парадигмы программирования.

Эти достижения в области программного обеспечения были встречены большим прорывом в компьютерной технике. В середине 1970-х годов был представлен микрокомпьютер, что позволило любителям получить собственный компьютер и писать свои программы для него. Это, в свою очередь привело к появлению персональных компьютеров (ПК) и Microsoft Windows. Также в середине 1980-х появляются такие понятия как жизненный цикл программного обеспечения в качестве некоторого консенсуса для централизованной разработки программного обеспечения. Конец 1970-х и начало 1980-х годов ознаменовались появлением нескольких новых симула-подобных объектно-ориентированных языков программирования, в том числе Smalltalk, Objective-C и C++.

Открытое программное обеспечение, появившееся в начале 1990-х, породило децентрализованный стиль разработки ПО.

Правовые требования к лицензированию и сертификации профессиональных программных инженеров отличаются во всём мире. В Великобритании, Британское общество вычислительной техники (англ. British Computer Society) выдаёт лицензии инженерам программного обеспечения и члены общества могут также стать «сертифицированными инженерами» (C.Eng), а в некоторых районах Канады, например, Альберта, Онтарио и Квебек, инженеры по программному обеспечению могут также быть «профессиональными инженерами» (P. Eng) или, далее, «магистрами информационных систем» (ISP), однако, нет никаких правовых требований для данных специализаций.

Работа[править | править код]

В 2004 году американское Бюро статистики труда, насчитало 760 840 инженеров по программному обеспечению, работающих в США. В тот же период времени было около 1,4 млн практиков, занятых в США в других смешанных инженерных специальностях. Благодаря относительной новизне, как формальная область изучения, программная инженерия часто преподаётся как часть учебной программы компьютерных наук, и многие программные инженеры имеют неплохие познания в информатике.

Многие инженеры по программному обеспечению работают в качестве штатных сотрудников или подрядчиков. Они работают на предприятиях, в государственных учреждениях (гражданских или военных), а также в некоммерческих организациях. Некоторые инженеры работают фрилансерами. Некоторые организации имеют специалистов для выполнения каждой из задач в процессе разработки программного обеспечения. Другим же требуется программный инженер, который выполняет сразу многие задачи или все из них. В больших проектах люди могут специализироваться только в одной роли. В небольших люди могут занять несколько или все роли одновременно.

Специализации включают в себя: в промышленности: аналитики, архитекторы ПО, разработчики, тестировщики, техническая поддержка, промежуточный аналитик, менеджер; в академических кругах: преподаватели, исследователи.

Большинство программных инженеров и программистов работает 40 часов в неделю, а около 15 процентов программных инженеров и 11 процентов программистов работали более 50 часов в неделю в 2008 году. Травмы в этих профессиях встречаются редко. Однако, как и в других профессиях, где надо проводить много времени перед компьютером, люди этих специальностей более подвержены к усталости глаз, болям в спине, а также болезням рук и запястий, таких как синдром запястного канала.

Сертификация[править | править код]

Институт программной инженерии предлагает сертификацию по конкретным специальностям, таким как: безопасность, оптимизация процессов, а также архитектура программного обеспечения. Apple, IBM, Microsoft и другие компании финансируют[уточнить] собственные экзамены для сертификации. Многие IT-программы сертификации ориентированы на конкретные технологии, и управляются поставщиками этих технологий. Эти программы сертификации разработаны с учётом места, на которое будут наниматься люди, использующие эти технологии.

Расширение сертификации «Общие навыки разработки программного обеспечения» доступны через различные профессиональные сообщества. В 2006 году IEEE сертифицировала более 575 специалистов в области программного обеспечения, как «Certified Software Development Professional»(CSDP). В 2008 году они добавили сертификат начального уровня известный как «Certified Software Development Associate» (CSDA). У ACM была профессиональная программа сертификации в начале 1980-х, которая была прекращена из-за отсутствия интереса. В ACM также рассматривали возможность сертификации профессиональных программных инженеров в конце 1990-х годов, но в итоге решили, что такая сертификация не подходит для профессиональной производственной практики разработки программного обеспечения.

Британское общество вычислительной техники разработало юридически признанную профессиональную сертификацию, называемую «Chartered IT Professional» (CITP), и доступную только для полных членов (MBCS). Программные инженеры имеют право на членство в Институте инженерии и технологии (англ. Institution of Engineering and Technology) и могут соответственно получить статус дипломированного инженера. В Канаде, организация Canadian Information Processing Society[en] также разработала юридически признанную профессиональную сертификацию, названную «Information Systems Professional» (ISP). В Онтарио, Канада, Программные инженеры, которые заканчивают канадский Engineering Accreditation Board (CEAB), успешно сдавшие Professional Practice Examination (PPE) и, имеющие по крайней мере 48 месяцев опыта работы программным инженером, имеют право получить лицензию через PEO(«Профессиональные инженеры Онтарио») и могут стать Профессиональными инженерами (P.Eng).

Образование[править | править код]

Знания в области программирования являются необходимым условием для того, чтобы стать программным инженером. В 2004 году IEEE Computer Society выпустил SWEBOK, который был опубликован в качестве стандарта ISO / IEC 19759:2004, описывающего объём знаний, который по их мнению, должен получить дипломированный программный инженер с четырёхлетним опытом. Многие люди входят в эту профессию, получив высшее образование или отучившись в профессионально-техническом училище. Стандартный учебный план для международной степени бакалавра программной инженерии был определён CCSE[en], и обновлён в 2004 году. Ряд университетов имеют программы обучения программных инженеров. С 2010 года насчитывалось 244 очных программы, 70 интернет-курсов, 230 программ для специалистов, 41 программа для учёных в этой области, а также 69 программ для сертификатов в Соединённых Штатах. В российских вузах есть отдельное направление подготовки 09.03.04 «Программная инженерия».

В дополнение к высшему образованию, многие компании финансируют стажировки для студентов, желающих сделать карьеру в области информационных технологий. Эти практики могут продемонстрировать студенту интересные реальные задачи, с которыми программные инженеры сталкиваются каждый день. Подобный опыт может быть получен через военную службу в сфере программной инженерии.

Основные различия между программной инженерией и другими инженерными дисциплинами, по мнению некоторых исследователей, в различном уровне затрат на производство.[2]

  1. ↑ ISO/IEC/IEEE 24765:2017 Systems and software engineering — Vocabulary
  2. Young, Michal; Faulk, Stuart. Sharing What We Know About Software Engineering // Proceedings of the FSE/SDP workshop on Future of software engineering research (FoSER '10) (англ.). — ACM, 2010. — P. 439—442. — ISBN 978-1-4503-0427-6. — doi:10.1145/1882362.1882451.. — «The essential distinction between software and other engineered artifacts has always been the absence of fabrication cost. In conventional engineering of physical artifacts, the cost of materials and fabrication has dominated the cost of design and placed a check on the complexity of artifacts that can be designed. When one bottleneck is removed, others appear, and software engineering has therefore faced the essential challenges of complexity and the cost of design to an extent that conventional engineering has not. Software engineering has focused on issues in managing complexity, from process to modular design to cost-effective verification, because that is the primary leverage point when the costs of materials and fabrication are nil .».
  • Соммервилл И.. Инженерия программного обеспечения. — Издательство Вильямс, 2002. — 624 с. ISBN 5-8459-0330-0
  • Рекомендации по преподаванию программной инженерии и информатики в университетах / Пер. с англ. Н. И. Бойко, М. Е. Зверинцева и др. — Интернет-университет Информационных технологий, 2007—472 с. ISBN 978-5-9556-0105-9
  • ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010 Информационная технология. Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла программных средств.
  • Батоврин В. К. Толковый словарь по системной и программной инженерии. — М.: ДМК Пресс. — 2012. — 280 с. ISBN 978-5-94074-818-2
  • Брукс Ф. Мифический человеко-месяц, или Как создаются программные системы = The mythical Man-Month: Essays on Software Engineering. — Символ-Плюс, 2010. — 304 с. — (Профессионально). — 1500 экз. — ISBN 5-93286-005-7.
  • Йордан Э. Путь камикадзе. Как разработчику программного обеспечения выжить в безнадёжном проекте. — М.: Лори, 2012. — 290 с. ISBN 978-5-85582-227-3
  • Мацяшек Л. А., Лионг Б. Л. Практическая программная инженерия на основе учебного примера / пер. с англ. А. М. Епанешникова, В. А. Епанешникова. — Издательство Бином Лаборатория знаний, 2012. — 956 с. ISBN 978-5-94774-488-0
  • Curricula Recommendations (англ.) — свод рекомендаций ACM/IEEE по учебным планам в области информатики

Компьютерный инжиниринг в инженерно-графическом образовании

Татьяна Чемоданова

Компьютерный инжиниринг — это совокупность методов и средств практического решения инженерных задач с помощью компьютерной техники и прикладных информационных технологий, среди которых особое место занимают сис­темы автоматизированного проектирования.

Повышенный интерес к проблемам автоматизации производственной деятельности посредством САПР проявляют предприятия и организации практически всех отраслей науки и производства. Их разработке и профессиональному применению придается первостепенное значение как за рубежом, так и в России, поскольку автоматизация проектирования является неотъемлемой составной частью приоритетных направлений научно-технического прогресса — электронизации и комплексной автоматизации машино- и приборостроения. От успехов в создании и развитии САПР во многом зависят и сроки разработки образцов новой техники, и внедрение интегрированных автоматизированных производств, и рост производительности труда инженерно-технических работников.

Компьютерная техника и САПР предоставляют более производительные и эффективные методы геометрического моделирования объектов, широкие возможности баз данных и баз знаний. Без современных САПР сегодня уже невозможно проектирование сверхсложных изделий, так как они на высоком качественном уровне позволяют справляться с конструкторскими, расчетными и технологическими задачами. Представление знаний в системах искусственного интеллекта, к которым относятся и САПР, является одной из центральных проблем в процессе глобальной информатизации, поскольку информационные технологии могут эффективно имитировать поведение человека в той или иной области деятельности. В известной книге «Искусственный интеллект» А.Эндрю пишет: «Искусственный интеллект — это область исследований, направленных на то, чтобы заставить машины выполнять функции, которые… способны выполнять люди». В активной информационной деятельности инженера компьютер и САПР являются интеллектуальными субъектами взаимодействия с ним, его партнерами и ближайшими помощниками. Поэтому использование новых информационных технологий САПР в инженерном образовании становится, по существу, социально-экономической потребностью, а использование графических навыков без знания информационных технологий сегодня уже невозможно. Таким образом, цель информатизации системы образования состоит во всеобъемлющей рационализации интеллектуальной деятельности за счет внедрения новых информационных технологий, в радикальном повышении эффективности и качества подготовки специалистов.

Рис. 1. Детандер — опытно-конструкторская работа группы студентов СГФТА, вошедшая в число десяти лучших работ в конкурсе, проводимом компанией PTC в США

В числе главных достоинств высококлассных САПР машиностроительной ориентации — возможность виртуального параметрического 3D-моделирования деталей и сборочных узлов, полная ассоциативность, обеспечивающая мгновенное получение безошибочных аксонометрических и двумерных проекционных изображений созданных электронных моделей реальных изделий и обеспечение высокого стандартного качества чертежно-конструкторской документации.

В последние два десятилетия в высшей профессиональной школе постоянно ведутся работы по использованию современных технических компьютерных средств и новых информационных технологий при подготовке будущих инженеров. Передовой опыт информатизации и компьютеризации образования показывает явно выраженную тенденцию — обучение студентов практическим аспектам новых информационных технологий и их применению в будущей профессиональной деятельности. Поэтому практически во всех технических вузах сегодня уже введены прикладные дисциплины, в зависимости от функциональной направленности применяемых в учебном процессе САПР, для обучения навыкам использования этих систем в будущей учебной и профессиональной деятельности. В одном учебном заведении для профессиональной подготовки студентов может использоваться целый комплекс систем автоматизированного проектирования различного назначения, причем во многих технических вузах применяются самые мощные интеллектуальные САПР — параметрические, многомодульные, объектно-ориентированные, полифункциональные комплексные системы, способные заменить несколько систем узкоспециального назначения. С появлением таких САПР в образовательном процессе субъективные аспекты компьютерной техники (в качестве объектов освоения) стали определяться взаимообусловленной совмест­ной деятельностью: организационно-методической со стороны педагога и учебно-профессиональной — со стороны студентов. Такая работа направлена на достижение конкретных целей подготовки будущих специалистов с помощью обучения компьютерному проектированию.

Сегодня для всех очевидно, что профессиональная школа при выборе программных продуктов должна ориентироваться на реализацию прикладных функций НИТ. Каждому техническому вузу следует стремиться освоить и использовать мощный системный программный пакет, обеспечивающий трехмерное параметрическое моделирование. Выбор программных продуктов для использования в образовательных процессах каждого вуза должен основываться на том, чтобы подготовка специалистов велась в русле профессиональной направленности обучения.

Студенты Снежинской государственной физико-технической академии (СГФТА) имеют возможность освоить такие общепризнанные конструкторские системы среднего уровня, как SolidWorks, AutoCAD, КОМПАС, T-Flex, а также получивший мировую известность высококлассный программный продукт компании Parametric Technology Corporation — Pro/ENGINEER. При этом приоритет отдается именно системе Pro/ENGINEER, поскольку более высокое качество информационных технологий автоматизированного проектирования подразумевает и более высокий уровень подготовки будущих специалистов. Системы автоматизированного проектирования используются в графической подготовке студентов СГФТА и как объект изучения, и как современное эффективное средство конструирования электронных моделей реальных изделий, а также служат для решения ряда педагогических задач. Возможности параметрического виртуального моделирования изделий любой сложности и реалистичность визуализации этой САПР представляют собой педагогический потенциал, который при создании определенных условий способствует не только приобретению знаний, умений и навыков автоматизированного конструирования, но и формированию творческих способностей, воображения, образно-графического и технического мышления, а также повышению инженерно-графической и информационной культуры студентов. Конструкторская направленность систем автоматизированного проектирования определила их место в числе общеинженерных дисциплин — в первую очередь при графической подготовке и при изучении основ автоматизированного проектирования, а затем и при работе над курсовыми и дипломными проектами по конструкторско-технологическим специальностям.

Рис. 2. Курсовая работа студента Семена Подгорнова «Проектирование поверхностей сложной аэродинамической формы», представленная на 6-й всероссийский конкурс «Компьютерный инжиниринг»

Необходимость обучения студентов работе с интеллектуальными интерактивными системами автоматизированного проектирования продиктована современными квалификационными требованиями к молодым специалистам. Наличие множества проблем в российской экономике, производстве, науке, образовании и общественных отношениях на фоне достижений развитых стран мира требует переосмысления главных целей и задач отечественной профессиональной педагогики и пересмотра основополагающих требований к подготовке будущего инженера. В соответствии с образовательными концепциями нашего времени уровень профессиональной квалификации современного выпускника технического вуза прежде всего подразумевает его способность творчески решать задачи по созданию новой техники, по разработке высоких технологий, по оптимальной организации производства в условиях глобальной информатизации. А поскольку традиционная методика вузовской графической подготовки не обеспечивает надлежащих навыков конструирования, то крайне необходимо создавать новые эффективные технологии для обучения будущих специалистов конструированию на основе использования функциональных возможностей САПР, причем с выходом на конкретные технические решения. Опыт показывает, что полученных в студенческие годы знаний и умений, как правило, недостаточно для выполнения самостоятельных конструкторских работ, что приводит к длительной адаптации молодого специалиста к конкретным производственным условиям. Из этого следует, что изучение инженерно-графических дисциплин должно проводиться в атмосфере технического творчества, высшим проявлением которого является изобретательство. К тому же внедрение в образовательный процесс конструкторско-графических САПР переводит техническое творчество студентов в виртуальную область, когда творческие возможности вообще не имеют границ. Этому способствует и проведение различных конкурсов по компьютерному моделированию и графике среди студенческой молодежи, которые значительно активизируют учебно-познавательную и учебно-профессиональную деятельность студентов по освоению функциональных возможностей САПР (работы студентов СГФТА, приведенные на рис. 1-3, были представлены на всероссийских и международных конкурсах).

Конструкторская работа является одним из самых интересных направлений в творческой деятельности человека. В советские времена многие учащиеся были вовлечены в конструкторскую деятельность, но впоследствии данное направление не получило должного развития. Кроме того, за это время значительно изменились профессиональные и ценностные ориентиры в обществе, трансформировались личностные качества подрастающего поколения, в том числе студенческой молодежи. Чтобы устранить противоречия между современными квалификационными требованиями к выпускникам технических вузов и имеющимся уровнем инженерной подготовки молодежи нового поколения, профессорско-преподавательский состав СГФТА пытается внести свой вклад в решение комплексной проблемы обучения студентов младших курсов основам конструирования и формирования у них профессиональных качеств будущего специалиста.

Рис. 3. Работа студентов СГФТА, выполненная средствами САПР Pro/ENGINEER

Мы занимаемся разработкой вопросов о мотивации изучения конструкторско-графических дисциплин на базе интеллектуальных САПР, основываясь на принципах интенсификации познавательной и учебно-профессиональной деятельности студентов, овладевающих интеллектуальными компьютерными инженерными системами автоматизированного проектирования. Это обеспечивается виртуально и реально реализуемой технической идеей, вызывающей эмоциональный подъем и высокую работо­спо­собность студентов. Поэтому при подборе задач для упражнений по обучению работе с САПР мы считаем очень важным, чтобы такие упражнения сочетали в себе подражательную и творческую деятельность, требовали от студентов хорошего пространственного представления, сообразительности, размышлений, ориентируя студентов на поиски собственных путей решения той или иной задачи (см. рис. 2). Если в основе овладевания знаниями и умениями путем тренировочных упражнений учащихся лежит лишь воспроиз­водящая деятельность, то это не только не способствует, но порой даже тормозит их умственное развитие. Развивающий характер упражнения носят лишь тогда, когда содержат творчес­кие идеи, реализация которых требует от студентов оригинальных идей и само­стоятельности мышления.

С педагогической точки зрения существенное значение имеют подходы к формам организации и методам аудиторной работы студентов с преподавателем, а также самостоятельной работы студентов. Работы, связанные с обучением студентов основам конструирования, должны быть в значительной мере самостоятельными, а коллективная работа должна предусматривать личную ответственность каждого студента за порученную ему часть общего дела. Совместная деятельность не только помогает учащимся легче усваивать необходимый материал, но и является необходимым условием последующей инженерной практики, ибо формирует такие качества, как профессиональное достоинство, обязательность, организованность, коммуникабельность, способность переживать за общее дело. В процессе самостоятельной учебно-профессиональной деятельности, подкрепляемой закономерным интересом учащихся к компьютерным системам автоматизированного проектирования как ко всему новому, закладываются основы для творческого и культурного саморазвития будущих специалистов.

Сегодня студенты СГФТА могут на высоком уровне выполнять заказы производства по дву- и трехмерному моделированию средствами САПР. Это подтверждено на деле. Так, на рис. 1 изображена трехмерная виртуальная модель детандера, главного функционального компонента автономной мини-электростанции, модель и полный комплект чертежей к которой были созданы группой студентов СГФТА средствами САПР Pro/ENGINEER.

Следует привести еще один пример. Особенность и новизна работы по созданию учебных пособий по начертательной геометрии за­клю­чается в том, что выполнена она самыми младшими студентами средствами инженерной САПР в учебном процессе, ассоциируемом с учебно-познавательной и учебно-профессиональной деятельностью. Практическая значимость работы заключается в применении учебных пособий для облегчения освоения студентами трудной, но очень важной фундаментальной инженерной дисциплины, а также в ее личностно-формирующей ориентации.

Татьяна Чемоданова

Доцент Снежинской государственной физико-технической академии, канд. пед. наук.

«САПР и графика» 9'2000

Системная инженерия — Systems Engineering Thinking Wiki

Системная инженерия — междисциплинарный подход, определяющий полный набор технических и управленческих усилий, которые требуются для того, чтобы преобразовать совокупность потребностей и ожиданий заказчика и имеющихся ограничений в эффективные решения и поддержать эти решения в течение их жизненного цикла (ISO 24765).

Системная инженерия

  • помогает создателям систем в выделении точек зрения, которые следует использовать системному инженеру, когда он смотрит на мир,
  • определяет сферу деятельности (ответственности) системного инженера,
  • предлагает инструментарий (процессы) для осуществления этой деятельности.

В составе системной инженерии выделяют две составляющих:

  1. специальное руководство (Technical leadership), сконцентрированное на протяжении полного ЖЦ системы на продуктивных технических проектных решениях и технической целостности — искусство СИ, т.е. творческая деятельность, направленная 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.
  2. 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 — наука СИ, т.е. хорошо формализованная деятельность, направленная 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).

СИ ничего не говорит про то, как снимать противоречия (не предлагает никаких “методов творческого мышления”, таблиц решений, способов развития воображения). Системная инженерия позволяет удерживать видение всей системы в целом при решении проблем. Системноинженерное мышление как минимум помогает поделить решение проблемы между разными людьми в инженерном коллективе.

Поколения системной инженерии

  1. Классическая системная инженерия использует диаграммную технику — это уже не вольные поэтические метафоры, как в алхинженерии, но много более строгие определения системы: чертежи, диаграммы, таблицы и т.д. Но это не полностью формальное описание: его нельзя как-то формально проверить, оно предназначено для чтения и интерпретации только людьми.
  2. Системная инженерия на основе моделей (model-based systems engineering) предусматривает использование логических (структурных) и физических (числовых) формальных моделей, которые могут непосредственно быть обработаны (проверены, оптимизированы) компьютером. Это позволяет достигать принципиально другой сложности целевых систем: компьютеры проверяют модели на отсутствие разного рода ошибок в разы более производительно и точно, чем это может сделать человек. Основной особенностью MBSE является то, что используются не только численные физические модели, но и “логические” модели, использующие аппарат дискретной математики, плюс алгоритмические модели на языках программирования.
  3. Системная инженерия на основе поиска (search-based systems engineering). Сейчас существует только search-based software engineering (SBSE, термин появился в 2001 году)
  4. Вычисление оптимальных технических решений
    • Цели и контракты. После описания целей и контрактов (напр. c помощью GCSL) делается синтез и оптимизация архитектуры, соответствующей целям и контрактам (см. методологию DANSE).
    • искусственное воображение — новый термин, лежащий под всеми этими методами поиска решений в огромных их пространствах. Термин относительно старый, но используется всё более и более широко (см. Vicarious). Раньше все эти "генетические алгоритмы" и "обучаемые нейронные сети" безусловно относились к тематике искусственного интеллекта.
    • Порождающее проектирование (generative design) — ещё одно направление, где компьютер используется для непосредственного размышления над инженерным проектом, а не документирования размышлений человека-инженера (и по сопричастности generative manufacturing). Исторически тут больше идёт "воображение формы", 3D моделирование и главным образом используются 3D САПРы. Но это направление работ также связано с синтезом модели (3D модели в данном случае).
  5. Компьютерный поиск (порождение, вывод, вычисление) требований, архитектуры, тестов — это и есть следующее поколение системной инженерии, непосредственно следующее за переходом к моделеориентированности. Для этого нужно искусственное инженерное воображение (экономная генерация всё более и более подходящих вариантов инженерных решений) и искусственный инженерный вкус (умение оценить эти варианты). Во всех случаях для инженерии необходимо использовать гибридные (численные+логические) выводы/вычисления, целевая система описывается в терминах структур системы (компонент, модулей, размещений в их иерархиях) и численных параметров (физических свойств), и нужно работать не только с логическими и не только с мультифизическими моделями, но и с их гибридами. В конце концов, архитектура системы получается путём нахождения (поиска, воображения, хоть и искусственного) совмещения логической/функциональной и физической архитектур, то есть логического идеального структурного мира с грубым материальным численно описываемым физическим миром.

Основы системной инженерии

Теоретическую и методологическую основу системной инженерии составляют:

В системной инженерии тесно переплетены элементы науки и практики. Хотя её основой считают общесистемные теории, системная инженерия, однако, заимствует у них лишь самые общие исходные представления и предпосылки. Её методологический статус весьма необычен: с одной стороны, системная инженерия располагает методами и процедурами, почерпнутыми из современной науки и созданными специально для неё, что ставит её в ряд с другими прикладными направлениями современной методологии, с другой — в развитии системной инженерии отсутствует тенденция к оформлению его в строгую и законченную теорию. Это связано, прежде всего, с тем, что чрезвычайно высокая сложность и разнообразие крупномасштабных систем существенно затрудняет использование точных формализованных методов при их создании. Поэтому основные концепции, методы и технологии современной системной инженерии формировались, главным образом, в рамках практики успешных разработок. В настоящее время системная инженерия представляет собой междисциплинарный комплекс исследований, подходов и методологий к построению и эксплуатации сложных систем любого масштаба и назначения в различных областях человеческой деятельности (см.: Деятельность).

В основании метода СИ лежат:

  1. концепции СИ — общие абстрактные представления, связанные с пониманием предмета СИ, которые направляют мышление системного инженера.
  2. принципы СИ — исходные, принимаемые за истину правила, которые используются в качестве основы для рассуждений и/или для принятия решений, предоставляют необходимые правила и нормы

Д. Хитчинс пришёл к выводу, что принципы системной инженерии напрямую связаны с концепциями системы, инженерной деятельности и управления (Hitchins D. What are the General Principles Applicable to Systems? — INCOSE INSIGHT. — V. 12, Issue 4. — December 2009. — pp. 59–64). При выделении принципов системной инженерии он ориентировался на системные концепции, типичные для инженерно-технических и социотехнических систем.

Базовые принципы системной инженерии 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 своём 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 системной инженерии состоит в выборе (описании, проектировании, селекции) «правильных» составных частей, их соединении между собой так, чтобы достигалось необходимое взаимодействие и в правильном сочетании этих взаимодействий таким образом, чтобы достигались необходимые свойства целого.
  3. Холизм (Holism) — при принятии решений проблема, её решение и система рассматриваются в целом.
  4. Органицизм (Organicism) — свойства и поведение систем рассматриваются в динамике, причём в основе деятельности системного инженера лежат скорее представления о развитии биологического организма, нежели механистическая метафора классического инженерного подхода.

Дополнительные принципы системной инженерии по Д. Хитчинсу:

  1. Адаптивная оптимизация (Adaptive Optimizing) — проблемы следует решать постепенно во времени, то есть 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. Наиболее важный аспект адаптивной оптимизации — обеспечение возможности непрерывного улучшения характеристик системы для сохранения оптимальной эффективности в условиях изменений в среде функционирования.
  2. Постепенное уменьшение энтропии (Progressive Entropy Reduction) — процесс системной инженерии продолжается на протяжении всего жизненного цикла 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.
  3. Разумная достаточность (Adaptive Satisfying) — успешная системная инженерия включает процесс непрерывной адаптации требований к системе и решений для получения результатов, которые в данных условиях позволяют в наибольшей степени удовлетворить критически важные заинтересованные стороны. Это включает две составляющих:
    1. система успешна тогда и только тогда, когда с её помощью добиваются успеха все ключевые заинтересованные стороны;
    2. для того, чтобы система позволяла ключевым заинтересованным сторонам добиться успеха требуется:
      • идентифицировать все критически важные заинтересованных сторон;
      • определить, в чём видят успех заинтересованные стороны;
      • договориться с заинтересованными сторонами о взаимовыгодном наборе планов создания и производства системы, а также реализации процессов;
      • контролировать, с учётом баланса интересов заинтересованных сторон, реализацию планов, включая адаптацию к происходящим изменениям.

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.

Процесс системной инженерии

Основная статья: Процесс системной инженерии

Опыт множества системных разработок показывает, что несмотря на отличия в целевых системах, совокупность действий, повторяющихся по мере прохождения стадий и этапов жизненного цикла в своей основе остаётся постоянной. Поэтому на практике системная инженерия стремится формализовать процесс разработки систем. Совокупность подобных типовых, повторяющихся действий получила особое название — процесс системной инженерии (Systems Engineering Process) или метод системной инженерии (Systems Engineering Method).

Предмет системной инженерии

В соответствии с современными представлениями, предметом системной инженерии является интегрированное, целостное рассмотрение крупномасштабных, комплексных, высокотехнологичных систем, взаимодействующих преимущественно на уровне предприятий с использованием человеко-машинных интерфейсов. Создание таких систем требует усиленного внимания к следующим процедурам:

  • разработке архитектуры систем, проектированию систем и их элементов;
  • системному анализу и исследованию операций;
  • управлению инженерной деятельностью;
  • выбору технологий и методик;
  • эффективному управлению жизненным циклом системы.

Профиль современной системной инженерии включает следующие основные области деятельности:

  1. Управление организацией (организационно-управленческая деятельность).
  2. Управление проектами (проектно-управленческая деятельность).
  3. Управление инженерными решениями (проектно-инженерная деятельность).
  4. Специальные инженерные дисциплины (технологическая деятельность).

Стандарты в области системной инженерии

См. Стандарты системной инженерии

Литература

  • Harry H. Good, Robert E. Machol "System engineering : an introduction to the design of large-scale systems", 1957.
  • Arthur D. Hall "A Methodology for Systems Engineering", 1965.
  • Гуденко М. "Большие системы. Теория, методология, моделирование", 1971.
  • Blanchard B., Fabrycky W. "Systems Engineering and Analysis", 1981.
  • Brill J. "Systems Engineering – A Retrospective View", 1998.
  • Rhodes D., Hastings D. The Case for Evolving Systems Engineering as a Field within Engineering Systems", 2004.
  • Батоврин В.К. "Системная и программная инженерия. Словарь-справочник : Учебное пособие для вузов", 2010.
  • Alexander Kossiakoff et al. "Systems Engineering : Principles and Practice 2nd Edition", 2011.
  • Левенчук А.И. "Системно-инженерное мышление. Учебник", 2015.
  • Левенчук А.И. "Системное мышление", 2018.

См. также

Применение инструментов системного инжиниринга в технологической подготовке производства

В статье рассмотрены вопросы нового подхода к технологической подготовке производства с использованием инструментов системного инжиниринга. Данный инструментарий помогает решить основные проблемы современного производства за счет разработки и внедрения методологии численных оценок альтернативных вариантов, применения модифицированного FMEA-анализа.

Ключевые слова: системный инжиниринг; FMEA-анализ; технологическая подготовка производства; управление коммуникациями.

 

Согласно определению, системный инжиниринг это междисциплинарный подход, используемый для разработки сложных, инновационных изделий и систем. Это направление приобретает особое значение сегодня, с повышением роли преимущественно программных систем, служащих для улучшения рабочих характеристик самолетов. Поэтому сфера применения системного инжиниринга в аэрокосмической отрасли больше не ограничивается синтезом проекта. [1] Мало кто задумывается, что тот же подход может быть успешно применен и к другим этапам жизненного цикла изделия.

Посмотрим на диаграмму жизненного цикла изделия (ЖЦИ), представленную на рисунке 1 [2], которая называется также цикл Деминга.

Рис. 1. Диаграмма жизненного цикла изделия

 

Такие этапы ЖЦИ, как маркетинг и разработка продукта активно используют инструменты системного инжиниринга, но нужно идти дальше. Например, трудоемкость технологической подготовки производства по отношению к общей трудоемкости технического проекта изделия в единичном производстве составляет 20-25 %, в серийном — 50-55 %, а в крупносерийном и массовом — 60-70 %. Именно этот этап мы и рассмотрим сейчас подробнее.

Технологическая подготовка производства (ТПП) представляет собой совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства, т. е. наличие на предприятии полных комплектов конструкторской и технологической документации и средств технологического оснащения, необходимых для выпуска заданного объема продукции с установленными технико-экономическими показателями.

Основные этапы ТПП представлены на рисунке 2. [3]

Рис. 2. Основные этапы технологической подготовки производства

 

Традиционный подход, используемый на многих постсоветских предприятий имеет следующие недостатки:

1.      Низкий уровень проработка на технологичность конструкторской документации вследствие географической и структурной удаленности разработчиков и изготовителей (этап 1).

2.      Исключительно эмпирическая оценка альтернативных вариантов технологических маршрутов и процессов (этапы 2-5).

3.      Низкое качество оснастки как следствие недостаточной коммуникации между отделами одного предприятия (этап 6).

4.      Частный срыв сроков выполнения работ (этапы 1-8).

Рассмотрим подробнее, на каких этапах ТПП возможно внедрение инструментов системного инжиниринга и как это повлияет на скорость и качество освоения обработки изделий.

Системный инжиниринг предлагает нам следующий инструментарий [4]:

1. Разработка и управление требованиями; 2. Идентификация функций; 3.Функциональный анализ; 4. Синтез альтернативных решений; 5. Управление интерфейсами; 6. Оценка альтернатив; 7. Управление рисками; 8. Многопараметрическая оптимизация; 9. Верификация/Валидация

Пользуясь данными инструментами систематически, решим выявленные выше проблемы.

1.                  Проработка на технологичность

Основной задачей проработки конструкции изделия на технологичность является придание изделию такого комплекса свойств, который обеспечивает необходимое качество изделия при оптимальных затратах труда, материальных средств и времени на технологическую подготовку производства, изготовление, монтаж вне предприятия-изготовителя, техническое обслуживание и ремонт в конкретных условиях производства и эксплуатации. При большой географической отдаленности и принадлежности к разным организациям, отработка проводится формально, что приводит к потерям денег и времени на стадии производства. На данном этапе необходимо применять разработку и управление требованиями.

На стадии проектирования изделия необходимо определиться с будущим серийным производителем и наладить устойчивый канал коммуникаций, составить график взаимодействий, далее собрать, упорядочить и согласовать требования. Для разработчика необходимо предоставить данные по технологическим возможностям оборудования у изготовителя и усредненные данные по загрузке, чтоб еще до выдачи заказа и подписания контракта, каждая из сторон знала о возможностях партнера. От разработчика потребуется предоставление производителю эскизов на всех этапах работы и предполагаемый объем будущего заказа. Построение надежного взаимодействия позволит изготовителю лучше понимать нужды проектировщиков и вовремя модернизировать и расширять мощности для обеспечения своевременного выполнение возложенного плана.

2.                  Оценка альтернативных решений

Еще на 2 этапе формирования межцеховых технологических маршрутов на инженера ложится ответственность по предварительному выбору цехов-изготовителей, что означает первое и наиболее ответственное решение по отсечению альтернативных вариантов. Именно здесь определяют основные способы формообразования поверхностей (например, электроэрозионная или механическая), которые в последствие могут лишь уточняться в небольших пределах внутри одного цеха (выбор пойдет между токарной и фрезерной обработкой, если это возможно). Принятие решения по наитию в подобной ситуации ведет к потерям не только денег, но также и гибкости производства.

Для решения данных проблем применяем в комплексе следующие инструменты: Идентификация функций; Функциональный анализ; Синтез альтернативных решений; Оценка альтернатив

Рассмотрим варианты части технологического маршрута для детали полумуфта, представленной на рисунке 3.

Рис. 3. Полумуфта

 

Как определить какой из методов получения, например, торцевых зубчиков, наилучший для нас? Начинаем этот процесс не с привычных технологических возможностей оборудования, а со стратегии предприятия. Важно учесть, чего предприятие стремится достичь в своем развитии, куда собирается инвестировать материальные средства и усилия.

В качестве примера рассмотрим предприятие, входящее в холдинг “Авиационное оборудование” под управлением госкорпорации Ростех.

Основные пункты стратегии: укрепить технологическое лидерство и занять свыше 50 % отечественного рынка авиаагрегатов к 2020 г., обеспечить международный уровень качества при конкурентоспособных ценах путем модернизации производства, внедрения программ бережливого расходования ресурсов и повышения производительности труда. [6]

Все пункты стратегии, применительно к той или иной детали необходимо облекать в численные значения, для обеспечения возможности контроля целевых показателей.

Рис. 4. Фрагмент таблицы функционального анализа

 

На окончательной стадии мы имеем техническое решение (рисунок 4). Если решения противоречат друг другу, то имеет смысл построение таблицы приоритетов, для выявления наиболее важных функций, при этом с помощью оценок материальных затрат можно принять наиболее выгодное решение, которое в точности соответствует стратегии предприятия.

3.                   Увеличение уровня коммуникаций между отделами одного предприятия

Управление коммуникациямиобеспечивает поддержку системы связи (взаимодействий) между участниками проекта по ТПП, передачу управленческой и отчетной информации, направленной на обеспечение достижения целей проекта. Каждый участник проекта должен быть подготовлен к взаимодействию в рамках проекта в соответствии с его функциональными обязанностями.

Функция управления информационными связями включает в себя следующие процессы:

-        Планирование системы коммуникаций — определение информационных потребностей участников проекта (состав информации, сроки и способы доставки).

-        Сбор и распределение информации — процессы регулярного сбора и своевременной доставки необходимой информации участникам проекта.

-        Оценка и отображение прогресса — обработка фактических результатов состояния работ проекта, соотношение с плановыми и анализ тенденций, прогнозирование.

-        Документирование хода работ — сбор, обработка и организация хранения формальной документации по проекту.

4.                   Выполнение всех этапов работ в срок

Срыв сроков выполнения работ к несчастью не редкость, и тут необходимо активно применять Управление рисками. Затраты на корректировку продукта при переходе от одного этапа его жизненного цикла к последующему увеличиваются на порядок", а значит затраты на обеспечение качества разработки продукта гарантированно окупаются в будущем существенным снижением издержек на исправление.

Рис. 5. Фрагмент таблицы анализ причин отставания от графика по этапам ТПП

 

На рисунке 5 представлен пример использования методики модернизированного FMEA анализа. Суть главной задачи FMEA заключается в трансформации стиля управления из реактивного (посредством корректировок проблем) в проактивный (методом их предупреждения). Основной же риск — задержка выполнения работ по проекту.

Если принять, что: S — рейтинг тяжести последствий; O — вероятность возникновения;

RPN= S*O приоритетное число риска.

Определяются рекомендуемые действия RPN, которые могут включать изменение процесса для снижения тяжести последствий или вероятности возникновения задержек. По результатам анализа для разработанных корректирующих мероприятий составляется план их внедрения. Для этого определяется:

1.      в какой временной последовательности следует внедрять эти мероприятия и сколько времени потребуется на проведение каждого мероприятия, через сколько времени после начала его проведения проявится запланированный эффект;

2.      кто будет отвечать за проведение каждого из этих мероприятий, и кто будет конкретным его исполнителем;

3.      где (в каком структурном подразделении) мероприятия должны быть проведены;

4.      из какого источника будет производиться финансирование проведения мероприятия.

Заключение

Таким образом применение инструментов системного инжиниринга в технологической подготовке производства позволит эффективно управлять временными затратами, рисками и пользуясь количественными оценками выбирать наилучшие варианты технологического процесса.

 

Литература:

 

1.      Волохов А. Системный инжиниринг [Электронный ресурс]. URL: https://www.ibm.com/ru/events/presentations/9p/9p2.pdf (дата обращения 24.11.2014)

2.      Цикл Деминга. [Электронный ресурс]. URL: http://www.up-pro.ru/encyclopedia/deming-cycle.html (дата обращения 24.11.20143. Гольдштейн Г.Я. Стратегический инновационный менеджмент: Учебное пособие. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2004. — 267 с.

3.      Бородкин А.А. Системный инжиниринг-введение: Курс лекций. Москва, МФТИ, 2013. [ A.A. Borodkin. System engineering–introduction: lectures. (in Russian) Moscow, MIPT, 2013.]

4.      Стратегические цели холдинга “Авиационное оборудование” [Электронный ресурс]. URL: http://avia-equipment.ru/kholding/strategiya.html (дата обращения 20.11.2014).

 

Гибкая модульная программа углубленной переподготовки – Системный конструктор 2.0

Название модуля

 

 

КЛЮЧЕВЫЕ МЕТОДОЛОГИИ ПРОГРАММЫ

 

1.  

Теория систем и кибернетика. Кибернетика в ХХ веке. Методология управления. Теория систем и системный анализ.  Системная инженерия. Управление системами междисциплинарной природы. Тренды развития методологии. 

2.

Прикладной системный инжиниринг. Введение в системный инжиниринг. Жизненный цикл технической системы. Концептуальное проектирование систем. Исходные данные и технические требования.

 

3.

Теория систем деятельности и Кибернетика 2.0. Интегрированная методология представленная в модулях 3.1-3.6 

 

3.1

Системы деятельности. Каково устройство и правила инжиниринга сложных систем - технических, информационных, систем экономической деятельности. Применение методов онтологического, архитектурного, математического моделирования. Ценность, стоимость, цепочки создания ценности, предприятия.

3.2

Бизнес-модели предприятий. Каковы условия экономической эффективности деятельности. Как формируются бизнес-модели и как их применять. Связь бизнес-моделей с бизнес-планами и бюджетами.

3.3

Устройство и разработка современных систем деятельности. Как по шагам разрабатывать системы деятельности. Целеполагание, требования, бизнес-процессы, организация участников, субъект-объектные схемы управления, уровни управления, инфраструктура деятельности, ИТ-инфраструктура.

3.4

Управление производственным поведением участников деятельности. Что такое HR-инжиниринг и как его применять. Субъект-субъектные схемы управления производственным поведением участников, управление в активных системах, обеспечение участников деятельности информацией, знаниями, компетенциями, умными сервисами.

3.5

Улучшения и изменения систем деятельности. Характерные методики улучшений. Жизненный цикл систем деятельности и управление их жизненным циклом. Системы систем. Кибернетика 2.0.

3.6

Примеры высокотехнологичных систем деятельности. Технологические присоединения к электрическим сетям.

 

ПРИКЛАДНОЙ ИНЖИНИРИНГ (прохождение обучения предполагает знание модуля 3)

 

4.

Инвестиционно-строительный инжиниринг. Характеристика систем деятельности в сфере инвестиционно-строительного инжиниринга. Создаваемая ценность. Инвестиционная  проработка. Проектирование. Поставка оборудование. Создание объекта и сдача его в эксплуатацию. Бизнес-модель системы деятельности. Устройство систем деятельности инвестиционно-строительного инжиниринга – требования, процессы, организация участников, управление. Разработка систем деятельности в сфере инженерно-строительного инжиниринга.

5.

Системы технологических присоединений к инфраструктуре. Ключевые процессы. Сбор данных. Прием заявок. Разработка технических условий. Заключение договоров. Исполнение договорных обязательств. Присоединение к инфраструктуре. Бизнес-модель системы деятельности. Устройство систем деятельности инвестиционно-строительного инжиниринга – требования, процессы, организация участников, управление. Разработка систем технологических присоединений к инфраструктуре.

6.

Умное производство. Характеристика системы деятельности в сфере производства. Создаваемая ценность. Ключевые процессы. Поставки производство, сбыт. Обеспечивающие процессы – техническое обслуживание и ремонты оборудования, энергообеспечение. Бизнес-модель производственной системы. Устройство умных систем деятельности в сфере производства – требования, процессы, организация участников, управление. Разработка умных систем производства.

7.

Техническое обслуживание и ремонты оборудования. Характеристика системы деятельности в сфере технического обслуживания и ремонтов оборудования (ТОРО). Создаваемая ценность. Ключевые процессы. Технический учет состояния оборудования. Оценка технического состояния. Планирование программ технического обслуживания и ремонтов. Управление реализацией программ.  Бизнес-модель системы деятельности. Устройство систем ТОРО – требования, процессы, организация участников, управление. Разработка систем ТОРО.

8

Системы операционных улучшений и развития. Характеристика систем деятельности в сфере улучшений и развития. Создаваемая ценность. Ключевые процессы. Аудиты и идентификация проблем. Генерация и приоритезация идей. Разработка мероприятий и проектов улучшений. Управление реализацией мероприятиями и проектами. Бизнес-модель системы деятельности. Устройство систем улучшений и развития – требования, процессы, организация участников, управление. Разработка систем улучшений и развития.

9.

Системы энергоменеджмента. Характеристики систем деятельности по энергообеспечению и энергоменеджменту. Создаваемая ценность. Ключевые процессы. Энергоаудиты и идентификация проблем. Генерация и приоритезация идей. Разработка мероприятий и проектов энергосбережения. Управление реализацией мероприятиями и проектами. Бизнес-модель системы деятельности. Устройство систем энергоменеджмента – требования, процессы, организация участников, управление. Разработка систем энергоменеджмента.

10.

Конструктор систем деятельности. Типовые требования к современным системам деятельности. Типовые элементы и схемы конструирования систем деятельности. Архитектура систем  и механизмы управления. Применение информационных технологий и HR-инжиниринга.


Смотрите также