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第一部分:SEBoK介绍
SEBoK 简介
系统工程导论
SEBoK 用户和用途
第二部分:系统工程基础
系统基础
系统方法在工程系统中的应用
系统科学
系统思维
用模型表示系统
第三部分:系统工程与管理
系统工程 STEM 概述
基于模型的系统工程 (MBSE)
生命周期过程简介
生命周期模型
概念定义
系统定义
系统实现
系统实施
系统集成
系统验证-1
系统验证-2
系统部署和使用
系统部署
系统操作
系统维护
Logistics
系统工程管理
技术规划
评估和控制
决策管理
风险管理
配置管理
信息管理
质量管理
度量管理
业务和任务分析
业务和任务分析
系统工程标准
相关标准
系统工程标准的应用
系统工程标准的校准与比较
服务的生命周期管理
第四部分:系统工程的应用
产品系统工程
服务系统工程
企业系统工程
Systems_of_Systems(SOS)
医疗系统工程
第五部分:启用系统工程
支持业务和企业执行系统工程
支持团队执行系统工程
支持个人执行系统工程
第六部分:系统工程相关领域
系统工程和环境工程
系统工程和工业工程
系统工程与地理空间/大地测量工程
系统工程和项目管理
系统工程和软件工程
系统工程与质量属性
第七部分:系统工程实施实例
系统工程实施示例:信息系统
系统工程实施示例:防御系统
系统工程实施示例:交通系统
系统工程实施示例:医疗系统
系统工程实施示例:空间系统
系统工程实施示例:管理系统
系统工程实施 : 矩阵示例
第八部分:新兴的知识
新兴的主题
 
 
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SEBoK 用户和用途
译者:火龙果Alice
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本文中描述的用户和用途是根据SEBoK简介中描述的六个SEBoK目的确定的。

用户可以是主要用户(直接使用SEBoK的用户),也可以是次要用户(在系统工程师的帮助下使用SEBoK的用户)。下面的表1和表2显示了指示性的、但不是详尽的示例使用集。

刚接触SEBoK或系统工程?

下面的用户和用例列表允许那些已经进入SEBoK的人快速确定他们的阅读重点在哪里。如果你对系统工程是完全陌生的,或者对SEBoK如何涵盖它没有清晰的看法,你应该使用下面的用例0来定位自己,并在查看其他用例之前学习基础知识:

用例 0:新手入门系统工程

主要用户

表 1. SEBoK 的主要用户和常见用途。 (SEBoK 原创)

序号  用户  用途
1 从新手到专家的从业系统工程师
  • 在项目中担任新的 SE 角色; 通过寻找参考文献进行准备
  • 扩展 SE 专业知识和专业化; 通过寻找参考文献进行准备
  • 寻求了解 SE 的原则; 寻求最佳参考来详细阐述这些原则
  • 审查项目或指导新的 SE 执行者; 寻求了解要寻找的最佳实践
  • 透过研究社企课题,包括社企的新发展,追求专业发展
  • 2 负责定义或实施 SE 流程的流程工程师
  • 维护 SE 过程资产库; 寻求了解哪些 SE 过程模型和标准最相关
  • 为特定项目量身定制流程; 寻求了解其他人如何定制流程,或特定应用领域如何影响定制
  • 衡量组织的 SE 过程的有效性; 寻求了解其他人如何实施流程
  • 为专业协会或标准组织定义标准
  • 3 教职员工
  • 在 SE 开发一个新的研究生课程,并决定所有学生必须掌握的核心知识; 用户应 结合SEBoK 查阅 系统工程研究生参考课程 (GRCSE™)
  • 开发新的 SE 课程; 寻求确定课程目标、主题和阅读作业
  • 将 SE 概念纳入专注于 SE 以外的工程学科的课程或课程中
  • 4 GRCSE 作者
  • 作为 GRCSE 作者团队的成员,决定对所有 SE 研究生的期望知识;参见系统工程研究生参考课程 (GRCSE™) (Pyster et al. 2015)
  • 5 认证机构
  • 定义公司的内部 SE 认证计划; 寻求了解其他人所做的事情,此类程序的典型结构,以及如何选择每个寻求认证的人应掌握的知识
  • 为专业协会或许可计划定义认证标准
  • 6 管理者其他工程师 、开发人员、测试人员、研究人员
  • 掌握SE的基本 词汇、界限和结构; 寻找一些 主要参考资料
  • 了解 SE 的范围是什么,相对于总经理的角色
  • 了解系统工程师 的角色是什么 ,相对于项目或组织中的其他人
  • 学习在 SE 集成产品团队中有效地担任总经理角色
  • 7 系统工程客户
  • 向系统工程师提供资源并从其接收工件
  • 寻求更好地了解要求什么、如何要求、支付多少以及如何判断收到的东西的质量
  • 8 社企经理
  • 评估各个团队的系统工程师提出的团队流程和工具可能发生的变化; 寻求独立信息以评估提案
  • 招聘系统工程师并制定基于能力的职位描述
  • 9 SE研究人员
  • 寻找 SE 知识中的差距以帮助指导研究议程
  • 熟悉研究课题; 寻找有关该主题的最重要的文章
  • 二级用户

    次级用户是那些在系统工程师的帮助下使用SEBoK的用户,如表2所示。

    表 2. 二级SEBoK用户和常用用法。(SEBoK原创)

    序号  用户  用途
    1 人力资源开发专业人员
  • 支持系统工程师的招聘和专业发展
  • 2 非技术经理
  • 通过有关 SE 主题的信息增强对中心问题的理解,例如,合同经理可能希望更好地了解合同中要求的 SE 可交付成果
  • 3 律师、政策制定者
  • 定义 SE 性能对核心问题的影响,例如,了解系统工程师对项目判断错误的责任,或 SE 在保证项目成功对发起人、经理或开发人员的行为方面的局限性
  • 用例列表

    目前,并不是每一类用户都开发了一个用例。 为了说明主要用途,包括以下用例:

    虽然并不详尽,但这些用例显示了 SEBoK 在各种应用程序和环境中的实用性。

    用例 0:新手入门系统工程

    系统工程知识体(SEBoK)的一些用户可能是该领域的新手。本文为此类用户提供了推荐阅读材料。

    学习基本术语

    正如在SEBoK简介中所讨论的,在学习系统工程(SE)时,有四个关键术语应该首先理解:

    • 系统 是“元素的 集合和元素之间相互关系的集合,因此它们可以被视为相对于它们周围的元素的有界整体。” 开放系统存在于由相关系统描述的环境中,它们可能与之交互以及它们可能响应的条件。 虽然“系统”这个词有很多定义,但 SEBoK 的作者认为这个定义包含了大多数与 SE 相关的定义。
    • 工程系统 是一个由技术或社会技术元素组成的开放系统, 它 表现 出其单个元素没有表现出的紧急特性。 它是由人们创造并为人们创造的; 有多个视图的目的; 满足关键利益相关者的价值主张; 具有生命周期和演化动态; 有边界和外部环境; 并且是利益系统层次结构的一部分。
    • 系统工程 是“一种跨学科的方法和手段,可以实现成功的(工程)系统。” 它侧重于整体和同时理解利益相关者的需求; 探索机会; 记录要求; 从系统概念探索到系统处置,在考虑完整问题的同时综合、验证、验证和演化解决方案。
    • 系统工程师 是上述定义的 “实践系统工程的人”,其系统工程能力和经验包括持续实践、专业化、领导或对 SE 活动的权威。 这些活动可以由任何有能力的人进行,无论职位或专业背景如何。

    获取概览

    对于刚接触 SE 的人来说,下一步是了解该学科的概况。第 1 部分:SEBoK 简介 包含四篇文章,对 SE 新手特别有帮助。

    • 文章 系统工程概述 框架系统工程在“系统科学”这个更大的主题中。
    • 系统工程的经济价值一 文提出了将系统工程 投资作为降低总拥有成本的一种方式的商业案例。
    • 系统工程和其他学科 一文 简要讨论了系统工程师和其他工程师在共同开发复杂系统时如何交互。
    • 最后,系统工程:历史和未来的挑战 一文简要介绍了该学科的历史,并讨论了未来的发展。

    了解系统

    工程通常被描述为应用科学来开发新产品或系统。 第 2 部分:系统工程基础 描述了构成系统工程基础的一些基本系统原则。

    • 系统基础 知识领域 包含五篇文章。 什么是系统?推荐给新用户。
    • 系统科学 知识领域 介绍了两篇关于其历史和方法的文章。 两者都推荐。
    • 系统思维 知识领域 有四篇文章。 第一, 什么是系统思维? , 推荐初读。
    • SE当前最重要的研究和实践领域之一是基于模型的系统工程(MBSE)。用模型表示系统 的知识领域 为 MBSE 提供了基础。 推荐 KA 的五篇文章中的前三篇。

    了解系统方法如何应用于工程系统

    应用于工程系统 的知识领域系统方法 描述了系统科学和系统思维如何导致系统工程实践。 推荐所有八篇文章。

    • 系统方法概述
    • 工程系统上下文
    • 识别和理解问题和机会
    • 综合可能的解决方案
    • 备选方案的分析与选择
    • 实施和证明解决方案
    • 部署、使用和维护系统以解决问题
    • 利益相关者的需求和要求
    • 应用系统方法

    探索系统工程的方法

    SEBoK 使用生命周期框架来描述构成系统工程的过程。 第 3 部分:SE 和管理 包含 SEBoK 在八个知识领域的多个内容。 新用户应该熟悉每个知识领域的介绍,并且应该进一步阅读感兴趣的 KA。

    • 生命周期模型
    • 概念定义
    • 系统定义
    • 系统实现
    • 系统部署和使用
    • 系统工程管理
    • 产品和使用寿命管理
    • 系统工程标准

    探索系统工程的应用

    SEBoK 在方法和应用领域之间划分知识体系。 应用领域分类如下:

    • 产品系统工程
    • 服务系统工程
    • 企业系统工程
    • 系统的系统(SoS)

    新用户应该阅读第 4 部分的介绍:系统工程 的应用以及上面列出的四个知识领域。 然后,读者的兴趣可以建议应该进行哪些进一步阅读。

    阅读案例研究

    最后,新用户应该浏览第 7 部分:SE 实施示例 中的案例研究和小插曲, 并阅读一些吸引读者的领域。 这将有助于巩固基础知识并说明 SE 的实践。

    包括以下案例研究:

    • 俄罗斯信息技术公司的成功业务转型
    • 美国联邦航空管理局下一代航空运输系统
    • 缺乏信息共享如何危及 NASA/ESA 卡西尼/惠更斯对土星的任务
    • 哈勃太空望远镜案例研究
    • 全球定位系统案例研究
    • 医疗辐射案例研究
    • FBI 虚拟案例文件系统案例研究
    • MSTI 案例研究
    • 下一代医用输液泵案例研究

    用例 1:实践系统工程

    复杂系统的成功实现需要来自多个领域的专家共同努力。这使得SEBoK对生物医学、土木、电气、化学、土木、材料、机械、软件和许多其他工程领域背景的工程师非常有用。

    学习SEBoK使系统工程(SE)以外的其他领域的工程师能够:

    • 了解为什么良好的系统工程实践必须涉及多个领域
    • 用更广阔的视野来看待系统
    • 理解他们的贡献如何适应更大的系统图景,并准备解决更困难和更复杂的问题。
    • 在许多情况下,作为专业领域的补充而学习系统工程的工程师发现,当他们将新知识应用于实践时,他们的专业价值得到了提升。

    使用主题

    工程师可能会倾向于跳过听起来更像管理而不是工程故事的知识领域或主题,例如 第 3 部分或 第 5部分中的 系统工程管理 。 应该抵制这种诱惑,因为这些主题实际上是关于 SE 如何协调多个领域的努力,而不是行政意义上的管理。

    最后,SEBoK 中广泛的参考文献列表为进一步阅读提供了基础。

    Vignette:软件工程师

    José Wilks 是一名创业型软件工程师,他想了解更多关于应用于嵌入式系统以进行高级文档识别和验证的系统工程原理。 他希望在开发用于实时图像处理和文件取证验证的高度安全系统方面实施最佳实践。 他的公司提供了一种快速、安全且具有成本效益的解决方案,用于验证身份、旅行和财务文件的真实性,其技术在便携式和固定位置的专有平板电脑上运行。

    José 精通计算机硬件工程、硬件和软件之间的低级接口以及嵌入式设备的相关权衡。 他的公司已经开发了研究原型,但对与政府识别数据库相关的实际现场使用没有严格的安全要求。 少数已售出的实验装置在有限的测试中表现良好,但何塞希望将其扩展到政府机构、执法部门和私营部门的市场。 为了在这些多样化的市场取得进展,他将需要面对大量的新限制和挑战。

    José 通过浏览SEBoK 简介 和 SEBoK 的 范围和背景来 开始他对 SE 的研究, 以获得对 SEBoK 内容的概述。 在阅读时,他有时会提到 软件工程知识体系 (SWEBoK) (Bourque 和 Fairley 2014),José 从他多年的软件项目经验中已经知道这一点。 在 SEBoK,José 正在寻找可以帮助他的企业扩展的知识和建议。 以下是他的笔记:

    • 第 3 部分:系统工程和管理 具有对我们来说是新的并且可能有效的概念。 生命周期模型 中确定的额外系统级验证和确认 (V&V) 门 可以合并到公司流程中,并且参考可以帮助提供实施细节。 还有关于软件 V&V 之外的系统范围程序的材料,以及关于在哪里可以找到各种政府实体使用的测试和监管标准的材料。 连同已经到位的传统软件测试,这些流程可以确保符合法规并加快产品的使用批准。
    • 尽管系统概念得到了验证,但公司仍必须让潜在买家相信系统的经济利益,同时证明所有安全标准都得到满足。 为此,我们必须更好地了解 利益相关者 的需求。 在表达系统要求和好处时,我们需要开始使用用户、公司/政府购买者和监管机构的术语。 利益相关者的需求和要求 在这里是相关的。 公司需要量化其产品的预期投资回报率 (ROI)。
    • 系统实现 解决了我们更广泛的 V&V 问题。 我们需要展示我们为提高系统性能的可靠性而采取的措施。 SEBoK 中描述的系统可靠性标准模型和测量方法对我们来说是新的——现在员工必须开发测试来量化重要属性。 我们可能希望使用基于模型的系统工程 (MBSE) 形式对可靠性和系统遵守法规进行建模。 我们可以从参考资料中了解更多信息。
    • 系统工程管理 明确指出,需要采用新的配置管理 (CM) 和信息管理 (IM) 程序来实现联邦数据库控制和完整性。 我们可以使用 系统工程标准 中的参考资料来学习如何定义流程和开发测试用例。
    • 第 5 部分:启用系统工程 提出了一个令人信服的案例,即为新的系统工程文化配备合适的人员至关重要。 我们可能应该聘请一两个系统工程师来增强我们工程部门的专业知识。
    • 我们的应用程序必须处理私有数据问题, 第 7 部分:系统工程实施示例 ,特别是 FBI 虚拟案例文件系统案例研究 ,可以帮助我们避免在类似情况下伤害他人的陷阱。 我们可以根据第 6 部分:相关领域 中的 安全工程 将其放在上下文中 ,然后在参考文献的基础上进一步研究。

    现在,José 觉得他已经为适应新的系统生命周期和环境的流程做好了更好的准备,并且他可以看到一条清晰的道路,通过机构和法规的泥潭。 他的首要任务是量化技术创新的价值主张,进军新市场,并为长期企业加强员工队伍。

    Vignette:机械工程师

    Cindy Glass 是一名机械工程师,他在石油行业的经验专注于该领域的大型采油设备。 现在,Cindy 的任务是帮助管理采用机器人技术和计算机网络的新型海上石油平台的开发。 这要求从一开始就结合 SE 原则来应对系统考虑,这比 Cindy 以前的经验中的任何事情都要广泛。

    一些钻探将使用遥控的无人水下航行器 (UUV) 进行。 除了一直是主要问题的安全之外,网络安全现在也成为焦点。 敌对的国家行为者、“黑客主义者”或其他人如果成功控制了远程车辆或其他基础设施,可能会造成严重破坏。 不幸的是,软件系统实现对 Cindy 来说是全新的,她意识到这需要处理比她以前遇到的更多的工程领域和系统约束维度。

    Cindy 习惯于在现有设备中实施微小的设计变更,自动化和安全指南已经到位。 现在,她从平台生命周期的最早阶段从头开始。 虽然 Cindy 了解涉及钻机和钻井材料等机械子系统的权衡,但她现在必须扩大她的系统分析范围,以包括新的环境约束和系统安全性。

    Cindy 咨询了 SEBoK,发现她努力理解具有许多“功能”的系统设计, 系统实现 是一个很好的起点,它的参考资料应该提供她需要的深入信息。

    项目生命周期需要同时进行几项主要活动:

    • 工程平台子组件
    • 评估技术 机会
    • 了解 公司内外所有 利益相关者的需求
    • 通过越来越详细的原型、软件的工作切片、系统规范、设计、计划、业务案例以及平台架构及其操作的安全性和安全性分析取得进展。

    为了了解如何管理这样的项目生命周期,Cindy 转向 第 3 部分:系统工程和管理 计划 部分为开始提供详细的建议 。 Cindy 希望在严格的基础上开展她的管理活动,考虑工程专业之间的接口,并制定一个需要广泛的 综合管理和技术计划的项目计划

    作为软件开发领域的新手,Cindy 阅读 了软件的本质 系统工程师需要了解的关于软件工程的关键点 ,并咨询了 SWEBoK 以获取有关软件工程的参考资料。

    这些读数向 Cindy 展示了系统工程和软件工程是多么紧密地交织在一起。 例如,他们提醒她从一开始就包括软件级别和系统级别的安全专家。

    从她最初对 SEBoK 的研究开始,Cindy 对她必须考虑的广泛的系统限制以及因此必须处理的许多工程领域有了一定的了解。 她计划就她在新平台的架构、设计、开发和部署过程中遇到的每个不熟悉的主题查阅 SEBoK 中的参考资料。

    概括

    来自系统工程以外领域的工程师受益于 SEBoK 提供的关于 SE 原则的见解。 研究此用例中突出显示的知识领域及其参考指向的资源可以帮助这些工程师变得更加跨领域。 最终,他们可以考虑扩大他们的工作职责,使他们对雇主和社会更有价值。

    用例 2:其他系统工程

    复杂系统的成功实现需要来自多个领域的专家共同努力。这使得SEBoK对生物医学、土木、电气、化学、土木、材料、机械、软件和许多其他工程领域背景的工程师非常有用。

    学习SEBoK使系统工程(SE)以外的其他领域的工程师能够:

    • 了解为什么良好的系统工程实践必须涉及多个领域
    • 用更广阔的视野来看待系统
    • 理解他们的贡献如何适应更大的系统图景,并准备解决更困难和更复杂的问题。
    • 在许多情况下,作为专业领域的补充而学习系统工程的工程师发现,当他们将新知识应用于实践时,他们的专业价值得到了提升。

    使用主题

    • 第 1 部分:SEBoK 简介 提供了系统工程和 SEBoK 本身的概述
    • 第 2 部分:系统工程基础 突出了与系统工程最相关的系统知识领域,为系统工程的理论和实践奠定了基础,如第 3、4 和 5 部分所述
    • 第 3 部分:系统工程和管理包括 生命周期模型系统定义 、 系统实现以及 系统部署和使用 等知识领域,这对于从其他领域研究 SE 非常重要
      • 同样在第 3 部分中,系统工程管理包括风险管理、 测量、配置管理和质量管理等相关主题
    • 第 4 部分:系统工程的应用确定了四种工程系统的 SE 活动,即产品 、服务 、 企业和利益相关系统(SoS)
      • 给定类型系统的主要参考资料和词汇表术语(不仅仅是内容)对于开发或修改此类系统的工程师来说是必不可少的阅读材料
    • 第 5 部分:启用系统工程,尤其是 团队能力,解释了系统工程师和其他类型的工程师如何适应个人和团队执行系统工程活动的大图景,以及系统工程组织战略的大图景
    • 第 6 部分:系统工程和其他领域是非 SE 背景工程师的关键
      • 在第 6 部分中, 几乎所有读者都应该对系统工程和项目管理感兴趣,而 系统工程和软件工程以及 系统工程和专业工程 对于各自领域的工程师来说自然是最重要的
    • 第 7 部分:系统工程实施示例说明了系统工程实践、原则和概念如何在实际环境中应用,并包含许多普遍有用的见解

    工程师可能会倾向于跳过听起来更像管理而不是工程故事的知识领域或主题,例如 第 3 部分或 第 5部分中的系统工程管理。 应该抵制这种诱惑,因为这些主题实际上是关于 SE 如何协调多个领域的努力,而不是行政意义上的管理。

    最后,SEBoK 中广泛的参考文献列表为进一步阅读提供了基础。

    Vignette:软件工程师

    José Wilks 是一名创业型软件工程师,他想了解更多关于应用于嵌入式系统以进行高级文档识别和验证的系统工程原理。 他希望在开发用于实时图像处理和文件取证验证的高度安全系统方面实施最佳实践。 他的公司提供了一种快速、安全且具有成本效益的解决方案,用于验证身份、旅行和财务文件的真实性,其技术在便携式和固定位置的专有平板电脑上运行。

    José 精通计算机硬件工程、硬件和软件之间的低级接口以及嵌入式设备的相关权衡。 他的公司已经开发了研究原型,但对与政府识别数据库相关的实际现场使用没有严格的安全要求。 少数已售出的实验装置在有限的测试中表现良好,但何塞希望将其扩展到政府机构、执法部门和私营部门的市场。 为了在这些多样化的市场取得进展,他将需要面对大量的新限制和挑战。

    José 通过浏览SEBoK 简介和 SEBoK 的范围和背景来开始他对 SE 的研究, 以获得对 SEBoK 内容的概述。 在阅读时,他有时会提到 软件工程知识体系 (SWEBoK) (Bourque 和 Fairley 2014),José 从他多年的软件项目经验中已经知道这一点。 在 SEBoK,José 正在寻找可以帮助他的企业扩展的知识和建议。 以下是他的笔记:

    • 第 3 部分:系统工程和管理具有对我们来说是新的并且可能有效的概念。生命周期模型中确定的额外系统级验证和确认 (V&V) 门 可以合并到公司流程中,并且参考可以帮助提供实施细节。 还有关于软件 V&V 之外的系统范围程序的材料,以及关于在哪里可以找到各种政府实体使用的测试和监管标准的材料。 连同已经到位的传统软件测试,这些流程可以确保符合法规并加快产品的使用批准。
    • 尽管系统概念得到了验证,但公司仍必须让潜在买家相信系统的经济利益,同时证明所有安全标准都得到满足。 为此,我们必须更好地了解利益相关者的需求。 在表达系统要求和好处时,我们需要开始使用用户、公司/政府购买者和监管机构的术语。利益相关者的需求和要求在这里是相关的。 公司需要量化其产品的预期投资回报率 (ROI)。
    • 系统实现解决了我们更广泛的 V&V 问题。 我们需要展示我们为提高系统性能的可靠性而采取的措施。 SEBoK 中描述的系统可靠性标准模型和测量方法对我们来说是新的——现在员工必须开发测试来量化重要属性。我们可能希望使用基于模型的系统工程 (MBSE) 形式对可靠性和系统遵守法规进行建模。 我们可以从参考资料中了解更多信息。
    • 系统工程管理明确指出,需要采用新的配置管理 (CM) 和信息管理 (IM) 程序来实现联邦数据库控制和完整性。 我们可以使用 系统工程标准中的参考资料来学习如何定义流程和开发测试用例。
    • 第 5 部分:启用系统工程 提出了一个令人信服的案例,即为新的系统工程文化配备合适的人员至关重要。 我们可能应该聘请一两个系统工程师来增强我们工程部门的专业知识。
    • 我们的应用程序必须处理私有数据问题,第 7 部分:系统工程实施示例,特别是FBI 虚拟案例文件系统案例研究 ,可以帮助我们避免在类似情况下伤害他人的陷阱。我们可以根据第 6 部分:相关领域 中的 安全工程 将其放在上下文中 ,然后在参考文献的基础上进一步研究。

    现在,José 觉得他已经为适应新的系统生命周期和环境的流程做好了更好的准备,并且他可以看到一条清晰的道路,通过机构和法规的泥潭。 他的首要任务是量化技术创新的价值主张,进军新市场,并为长期企业加强员工队伍。

    Vignette:机械工程师

    Cindy Glass 是一名机械工程师,他在石油行业的经验专注于该领域的大型采油设备。 现在,Cindy 的任务是帮助管理采用机器人技术和计算机网络的新型海上石油平台的开发。 这要求从一开始就结合 SE 原则来应对系统考虑,这比 Cindy 以前的经验中的任何事情都要广泛。

    一些钻探将使用遥控的无人水下航行器 (UUV) 进行。 除了一直是主要问题的安全之外,网络安全现在也成为焦点。 敌对的国家行为者、“黑客主义者”或其他人如果成功控制了远程车辆或其他基础设施,可能会造成严重破坏。 不幸的是,软件系统实现对 Cindy 来说是全新的,她意识到这需要处理比她以前遇到的更多的工程领域和系统约束维度。

    Cindy 习惯于在现有设备中实施微小的设计变更,自动化和安全指南已经到位。 现在,她从平台生命周期的最早阶段从头开始。 虽然 Cindy 了解涉及钻机和钻井材料等机械子系统的权衡,但她现在必须扩大她的系统分析范围,以包括新的环境约束和系统安全性。

    Cindy 咨询了 SEBoK,发现她努力理解具有许多“功能”的系统设计,系统实现是一个很好的起点,它的参考资料应该提供她需要的深入信息。

    项目生命周期需要同时进行几项主要活动:

    • 工程平台子组件
    • 评估技术机会
    • 了解 公司内外所有 利益相关者的需求
    • 通过越来越详细的原型、软件的工作切片、系统规范、设计、计划、业务案例以及平台架构及其操作的安全性和安全性分析取得进展。

    为了了解如何管理这样的项目生命周期,Cindy 转向第 3 部分:系统工程和管理。 计划部分为开始提供详细的建议 。 Cindy 希望在严格的基础上开展她的管理活动,考虑工程专业之间的接口,并制定一个需要广泛的综合管理和技术计划的项目计划 。

    作为软件开发领域的新手,Cindy 阅读 了软件的本质 和系统工程师需要了解的关于软件工程的关键点,并咨询了SWEBoK 以获取有关软件工程的参考资料。

    这些读数向 Cindy 展示了系统工程和软件工程是多么紧密地交织在一起。 例如,他们提醒她从一开始就包括软件级别和系统级别的安全专家。

    从她最初对 SEBoK 的研究开始,Cindy 对她必须考虑的广泛的系统限制以及因此必须处理的许多工程领域有了一定的了解。 她计划就她在新平台的架构、设计、开发和部署过程中遇到的每个不熟悉的主题查阅 SEBoK 中的参考资料。

    概括

    来自系统工程以外领域的工程师受益于 SEBoK 提供的关于 SE 原则的见解。 研究此用例中突出显示的知识领域及其参考指向的资源可以帮助这些工程师变得更加跨领域。 最终,他们可以考虑扩大他们的工作职责,使他们对雇主和社会更有价值。

    用例 3:客户系统工程

    系统工程(SE)的客户向SE组织和个人提供资源,并获得SE的产品和服务作为回报。他们是利益系统(SoI)的利益相关者之一。他们和其他涉众表达了对系统工程师提供的结果的需求和期望。

    尽管他们的主要SE活动是帮助定义系统,但客户必须考虑到所有生命周期方面。他们对系统工程师执行的活动理解得越好,客户就越知道该请求什么,如何请求它,为它支付多少,以及如何判断系统工程结果的质量和价值。简而言之,客户需要掌握的是系统工程师如何参与工程系统的实现,从而产生产品、服务、企业和系统的系统(SoS)。

    SEBoK通过提供广泛、全面的概念、原则、理论和实践来帮助系统工程的客户,这些概念、原则、理论和实践与一般的系统,特别是SE相关。它的参考资料向客户提供有关系统和SE的重要观点的书籍和文章。

    SE的客户包括:

    • 内部 SE 组织的发起人
    • 与外部 SE 组织保持长期客户领域关系的组织
    • 将 SE 功能外包给通用 SE 组织的组织

    下面的两个小插图展示了SEBoK如何帮助SE客户。其中之一是,企业内部SE组织的客户领导向移动供应链管理系统的过渡。在另一种情况下,客户域和其他SE组织的混合体的客户控制着灾难响应SoS的SE,这需要在多个域上进行集成。

    主题的使用

    对于 SE 的客户,SEBoK 的大部分内容都会立即提供有关 SE 的相关知识。

    第 1 部分:SEBoK 简介:

    • 解释 SE、系统开发和项目管理之间的关系,
    • 总结系统相互依赖性、复杂性、保证水平和变化速度的增长率以及集成硬件-软件-人类系统的演变性质的总体趋势,以及
    • 提供指向客户感兴趣的 SEBoK 其他部分的指针。

    第 3 部分:系统工程与管理:

    • 解释不断发展的系统生命周期模型及其元素,指出哪些元素是 SE 密集型的(请参阅生命周期模型 ),
    • 提供客户参与 SE 活动的整体观点,
    • 识别客户对 SE 活动的影响点,以及
    • 解释客户如何以需求、期望和要求的形式表达他们的担忧(参见 系统定义)。

    第 4 部分:系统工程的应用:

    • 解释了 SE 功能如何因系统产品、服务、企业和系统工程系统的类别而变化)。

    第 6 部分:系统工程和其他领域:

    • 解释了 SE 如何与项目管理、采购和采购以及针对客户密集型专业(如安全、安保、可维护性、可用性和可负担性)的专业工程相关联。

    第 7 部分:系统工程实施示例 :

    • 提供案例研究和示例来说明这些部件是如何在类似情况下使用的,展示了要模仿的成功和要避免的失败。

    如果这里有一个中心主题,那就是客户输入的质量至关重要。 这是因为系统工程师评估客户输入,然后将其用于制定定义和实现系统的方法。第 3 部分解决了这个问题,解释了客户应该期望系统工程师提供:

    • 满足客户需求和期望的架构良好的产品、服务、企业或系统系统(同样,这取决于利益相关者的高质量输入——参见 系统定义)
    • 从客户需求和要求到交付的产品、服务、企业或系统系统的托管生命周期模型(请参阅 生命周期模型)
    • 验证感兴趣的系统 ( SoI ) 满足利益相关者的需求和要求,以及 验证最终结果在部署到操作环境中时提供了所需的附加值,这对系统工程至关重要(请参阅系统实现与系统部署与使用)。

    实施示例

    好的例子为更深入的理解提供了基础。 在第 7 部分中,SEBoK 提供了完整案例研究和示例的摘要和参考。 这些都链接回 SEBoK 的适当领域,并提供了一个矩阵,显示了每个示例所涉及的 SEBoK 的主要领域。 读者可以使用该矩阵查找与他们关注的问题相关的案例研究和示例,并通过这些参考文献。

    小插曲:移动供应链管理

    Barbara Bradley 是一家大型制造公司的供应链管理系统总监。 她的主要专业领域是运输物流。 她领导了基于桌面和大型机技术的非常成功的企业供应链管理系统的发展,更多的是通过增加战略选择而不是应用正式的 SE。

    现在,她的许多供应商和分销商都采用了移动设备和云服务,而 Barbara 认为她自己的公司也必须这样做。 该公司采用增量、临时选择的现状方法显然不足以应对如此规模的技术转型。 不仅如此,公司还必须向新的运营模式发展,同时为供应链利益相关者提供服务的连续性。

    Barbara 认为这些挑战需要正式的 SE。 作为第一步,她计划组建一个下一代供应链管理系统集成产品团队 (IPT)。 IPT 的成员将包括 Barbara 的供应链专家、她的供应链成功关键利益相关者以及企业 SE 组织。

    Barbara 之前从未使用过企业 SE 组织,她想更好地了解 SE 组织的整体能力和运营模式。 她向 SEBoK 寻求关于她心中的 SE 问题的答案:

    • 我们如何在追求增量发展的同时保持服务的连续性?
      • 关于生命周期模型的哪些选择可以使这成为可能?
    • 客户在定义利益系统 (SoI) 中的作用是什么?
      • 我们如何指导客户表达需求、关注和要求?
    • 客户在早期决策里程碑中的角色是什么?
      • 我们如何确保我们与客户互动的结果包括精心设计的产品和全面的开发计划、预算和时间表?
    • 客户在产品验收中的作用是什么,特别是当我们验证利益相关者的要求和验证最终结果时?

    Barbara 在第 4 部分:系统工程的应用中寻找一个问题的答案 :

    • 鉴于供应链管理系统结合了产品、服务、企业和 SoS 视图,我们如何理解所有这些视图的内容并保持整体清晰?

    Barbara 的最后一个问题在第 6 部分:系统工程和其他领域 中得到解决:

    • 我们如何整合 SE 和软件工程 (SwE)?

    一旦掌握了这些问题的答案,芭芭拉就准备好领导 IPT 分析、谈判和定义一种让所有对成功至关重要的利益相关者都满意的方法。 通过让 IPT 成员阅读她认为最有价值的 SEBoK 部分,Barbara 开始在 IPT 内建立共同愿景。 由于 IPT 定义了下一代供应链管理系统并准备从旧系统过渡到新系统,因此 SEBoK 是一个重要的工具和资源。

    小插曲:系统的灾难响应系统

    Ahmed Malik 是该国自然资源部信息系统部门的总经理。 该国经常遭受野火,毁坏庄稼、森林、村庄和部分城市,并在紧急护理、预防犯罪和供水方面造成问题。

    在最近的一场灾难性山火中,负责消防、预防犯罪、交通管制、供水维护、急救设施和其他关键能力的人员发现自己无法相互通信。 因此,自然资源部长的任务是提高该国的灾难响应能力,并任命 Ahmed 为这项工作的 SE 客户负责人。

    部长建议艾哈迈德组织一次研讨会来确定问题的范围并探索沟通问题的候选解决方案。 艾哈迈德邀请参与灾难响应的各种参与者——来自公共和私营部门的医疗、保险和新闻媒体组织。 他还邀请具有 SoS 经验的 SE 组织。

    Ahmed 在信息 SE 方面有丰富的经验,但在 SoS 的开发方面没有经验。 为了加快作为 SE 客户负责人的工作,Ahmed 转向 SEBoK 第 3 部分:系统工程和管理 。 为了更好地理解 SoS SE 的挑战,他研究了 第4 部分中的SoS 知识领域及其参考资料。 Ahmed 还安排了与领先的 SoS SE 提供商组织的会议,这些组织渴望告诉他他们的能力。 总体而言,Ahmed 在 SEBoK 中寻找候选解决方案资源的指导和指针。

    经过如此准备,艾哈迈德组织了研讨会以应对三个关键挑战:

    • 对组织角色、职责和权限的相互理解
    • 对以往灾难响应沟通差距和需求的总结分析
    • 在通信、数据访问、地理定位服务、公共紧急警报系统、协调疏散程序、用于提高互操作性的架构连接器方法以及用于评估替代解决方案方法的可共享模型方面的候选解决方案能力。

    该研讨会将参与灾难响应的主要组织与最有能力的 SoS SE 提供者组织聚集在一起。 他们的讨论结果为艾哈迈德和他的部长提供了足够的信息,以准备分阶段的计划、预算和时间表,以逐步开发改进的灾难响应能力,从简单的互操作性辅助和分析架构替代方案的性能、可扩展性和可行性开始从最初的简单修复演变而来。 然后,该计划与主要利益相关者一起迭代,并汇聚到一种共同共识的方法,以实现强大、可信的早期改进,并为实现更具可扩展性和成本效益的灾难响应 SoS 开辟道路。

    此小插曲基于 (Lane and Bohn 2010) 中的区域危机响应 SoS (RACRS)。

    概括

    对于 SE 的客户,SEBoK 提供一般知识和特定知识,可帮助用户获得与系统工程师相关的重要见解。 对此的关键是了解生命周期、SoI 的定义以及如何在表达需求、关注点和要求时提供指导。 此外,客户需要知道 SE 活动以良好架构的产品、服务、企业或系统的形式以及受管理的生命周期的形式会产生什么期望。 利益相关者需求的验证结果和最终结果对满足用户需求的验证至关重要。

    用例4:教育者和研究人员

    对于教育工作者或研究人员,SEBoK 应与 GRCSE(系统工程 研究生参考课程 )一起使用。 SEBoK 是构成系统工程领域知识的指南,而 GRCSE “描述了一个专业硕士学位课程,专注于培养学生执行系统工程任务和角色的能力”(Pyster 等人,2012 年)。

    就本用例而言,教育者是大学教员或专业培训师。 教育者使用 SEBoK 和 GRCSE 来开发课程或课程,这些课程或课程通常侧重于 系统工程 (SE)、以领域为中心的系统工程或其他涉及 SE 的工程领域。 SEBoK 和 GRCSE 是确保从课程到目标的各个级别的准确性、完整性和有效评估的手段。

    就本用例而言,研究人员是积极为 SE 知识体系做出贡献的人。

    主题的使用

    教育工作者可以将 SEBOK 主题及其主要和附加参考资料用作:

    • 为课程分配的阅读材料,
    • 学生研究的补充参考资料,以及
    • 课程开发的内容。

    教育者还可以使用这些概念、观点和参考资料来制定或完善课程目标以及评估它们的技术。

    研究人员可以使用 SEBoK 主题及其主要和附加参考资料来了解感兴趣的领域领域的最新技术水平,获取文献摘要,并寻找通过进一步研究推进这些领域的机会。

    一个好的课程或研究课题应该反映 SEBoK 提供的多个视角。 同样,从研究人员的角度来看,对跨 SE 公认实践的广泛多样性进行分类是 SEBoK 的一项重要功能。

    对于教育工作者和研究人员来说,SEBoK 在每个主题中都提供主要和附加参考这一事实很有用。 SEBoK 是一个 wiki 的事实也是如此,它允许频繁更新以跟上系统工程领域的动态发展。 请参阅 致谢和发布历史

    实施示例

    好榜样造就好教学。 SEBoK 中的 系统工程实施示例 由相对深入的案例研究和较短的示例组成,这些示例与 SEBoK 的适当领域相关联。 矩阵 显示每个案例研究或小插曲涉及哪些 SEBoK 主题

    SEBoK 中的每个案例研究实际上都是对 SE 文献中发现的原始案例的总结,并附有对已发表的完整案例研究的参考。 SEBoK 中的案例研究总结或示例可纳入课程。

    教育家

    大学教师可以使用 SEBoK 和 GRCSE 来开发:

    • 完整的 SE 课程,
    • 系统工程中的一门课程,用于 SE 课程或属于其他领域的课程,或
    • 课程或课程的评估标准。

    同样,专业培训师使用 SEBoK 来开发培训材料,或评估或更新现有的培训课程。

    教师和培训师都使用 SEBoK 以 SE 学习的形式追求专业发展。

    小插曲:课程和课程开发

    一所大学指定一个教师团队来调查在 SE 中开发研究生学位的可行性。

    初步可行性分析(包括评估市场、竞争学位课程等)的结果令人鼓舞。 然后,教师团队开始设计程序,确定:

    • 节目成分
    • 基于 GRCSE 审查的潜在目标、结果和入学要求
    • 一半的课程内容基于对 GRCSE 的典型课程架构(GRCSE 第 5 章)和核心知识体系(CorBoK)(第 6 章)的回顾和
    • 另一半课程内容基于对 SEBoK 的复习(第 2 部分至第 7 部分)。

    根据 GRCSE,研究生课程所传达的总知识的 50% 应基于 CorBoK,以确保不同机构提供的课程之间有共同的基础。 同时,将 CorBoK 限制在不超过 50% 的范围内会鼓励这些项目的健康多样性。

    完成这些步骤后,就可以定义课程的整体架构以及内容和范围。 现在教师自己设计课程,依次定义:

    • 每门课程的先决条件
    • 课程的整体课程顺序,基于课程先决条件
    • 每门课程的目的和目标,以及
    • 每门课程的预期结果。

    最后,教师准备好为每门课程开发内容。

    根据涵盖课程主题的 SEBoK 中的主题来定义课程内容。

    使用与主题本身一样多的主要和附加参考资料,负责课程设计的教师定义:

    • 课程内容的范围
    • 课程覆盖范围,即课程内容范围内实际教授的内容。

    鉴于范围和覆盖范围,下一步也是最后一步是开发课程材料。

    设计培训材料的专业培训师执行相同类型的活动。 为了为特定行业或客户定制培训课程,培训师也可以整合特定领域的内容。

    研究员

    研究人员使用 SEBoK 主题及其主要和附加参考资料来了解主题领域的最新技术,并寻找机会通过进一步研究推进这些领域。

    小插曲:软件工程研究

    软件工程师 William McGregor 想了解更多关于软件密集型系统 (SIS) 的信息。 最初,William 想回答这个问题:用于开发 SIS 的活动和实践是否代表标准活动和实践的特殊处理?

    为了回答他的问题,William 已经广泛审查了 SWEBoK 及其主要参考资料。 在他的研究过程中,William 了解了 SEBoK,并决定也去看看。

    William 发现 SEBoK 中没有关于 SIS 的具体讨论。 然而,当他浏览 SEBoK 时,他意识到在整个系统开发生命周期中都有一些活动可以针对 SIS 的开发进行调整或定制。 因此,William 决定用两个新问题替换他原来的问题:(a) 在整个软件开发生命周期中应用了哪些最佳实践,以及 (b) 这些实践如何适应 SIS?

    William 现在专注于 第 3 部分 ,以了解系统开发生命周期并确定他可以为软件密集型系统定制的开发活动和实践。

    概括

    教育者将 SEBoK 用作帮助他们的框架或资源:

    • 确定新课程应包含哪些主题
    • 确定现有课程中的差距并制定计划以解决这些差距,以及
    • 设计个别课程。

    SEBoK 中的案例研究和小插曲可供教师在课堂上使用。

    为了在项目级别开发课程,教育工作者应该将 SEBoK 与 GRCSE 结合使用。

    研究人员使用 SEBoK 来了解系统工程领域的状态,并寻找机会通过进一步研究来推进该状态。

    用例5:管理者

    管理者负责系统开发项目、系统采购、产品线、系统(SoSs)以及商业和政府组织。对于管理者来说,SEBoK是一个主要的信息来源和快速、全面的系统工程信息参考。

    特别是,SEBoK帮助管理者理解:

    • 系统工程(SE)、系统开发、项目管理(PM)和生命周期支持之间的边界和协同作用
    • 随着越来越多地使用进化开发、精益和敏捷方法以及提供购买服务而不是可销售产品的系统,这些边界和协同作用可能会如何发展
    • 如何最好地平衡硬件、软件、人为因素、领域和专业领域系统工程师的组合
    • 组织如何发展以利用跨领域系统工程师的趋势。

    主题的使用

    对于管理者来说,SEBoK 的大部分内容都提供了有关 SE 的即时相关知识。

    第 1 部分:

    • 解释 SE、系统开发和项目管理之间的关系
    • 总结系统相互依赖性、复杂性、保证水平和变化速度的性质的总体趋势
    • 描述了集成的硬件-软件-和客户系统的演变性质
    • 为管理者感兴趣的 SEBoK 的其他部分提供指针。

    第 3 部分:

    • 解释不断发展的系统生命周期模型及其元素,指出哪些元素是 SE 密集型的(请参阅生命周期模型)
    • 为社会企业活动的管理提供总体指导。

    第 4 部分:

    第 5 部分:

    • 解释 SE 治理和能力发展。

    第 6 部分

    • 解释了 SE 如何与软件工程、项目管理、工业工程、采购和采购以及安全、安保、可维护性和可用性等专业的专业工程相关联。

    第 7 部分:

    • 提供案例研究和小插图,以说明这些部件如何在类似情况下成功模仿和避免失败。

    vignette:新兴国家卫星系统

    Tom Lee 是一个新兴大国电信部的管理者。政府目前没有多少能力开发资本密集型基础设施项目。政府决定利用一项重大的技术投资作为发展国家企业能力的工具。

    为此,部长指派Tom Lee 领导一个项目,以开发用于电信和地球资源观测的国家卫星系统。 Tom 明白这是一个非常复杂的系统,因此决定进行一些背景研究。 在这项研究中,Tom 发现了 SEBoK,并认为它可能是一种有用的资源。

    Tom首先了解到:

    • 第 1 部分 的概述和指向第 3 部分至第 6 部分相关部分的指针,
    • 第 3部分 、第 4部分、 第 5 部分 和 第 6部分的部分内容,以了解企业 SE 的生命周期、性质、范围和管理方面,
    • 第 7 部分(全球定位系统、微型导引头技术集成航天器 )中成功的卫星系统案例研究,以及 用于模拟方法
    • 第 7 部分中的卫星系统案例研究,其中描述了开发和集成问题( 哈勃太空望远镜 ),以便避免陷阱。

    Tom继续仔细阅读第五部分。他意识到他必须同时发展个人、团队和企业。第5部分的知识领域(KAs)提供了有用的背景知识。对于这个项目,Tom招募了一个经过验证的跨国卫星SE公司和一些航天系统工程师。Tom希望他当地的系统工程师能向SE公司学习,他计划在国家卫星系统最终开发和运行时,将他们作为国家卫星系统的核心团队。

    他意识到正确的问题定义和需求设置将是关键的第一步。他仔细阅读概念定义和系统定义KAs。随着他的团队开发涉众需求和系统需求,他确保他们遵循SEBoK中列出的良好实践。一旦架构设计被提出和批准,他要求他的团队对替代解决方案进行成本效益权衡分析。

    有了这样的准备,Tom有信心制定并执行一个成功的方法。

    商业安全设备公司

    Maria Moreno是Safety First 设备公司的管理者,是硬件密集型安全设备方面的专家。Maria的背景是机电系统。“Safety First ”非常成功,但它的市场份额开始被提供软件密集型功能和用户便利设施的竞争对手抢走。

    Maria正在准备一项倡议,使“Safety First ”成为领先的软件密集型安全设备提供商。她决定让SEBoK成为收集倡议概念和见解的主要资源。她首先浏览了所有的第1部分到第6部分,以便熟悉SEBoK本身,并开始组织她对SE的想法。

    现在,Maria Moreno已经准备好专注于她的任务中最重要的主题。这里是这些主题,列出了在SEBoK中她找到信息的地方。

    在系统工程和软件工程第6部分:

    • 软件的本质
    • 不同的硬件和软件架构和实践
    • 管理软件团队的关键方面。

    在文章《系统工程中的人机系统集成与质量属性知识领域》中,也在第6部分:

    • 用户方便的使用的SE。

    在第7部分的下一代医用输液泵案例研究中:

    • 安全实践的软件方面,例如软件故障树分析和故障模式和影响分析
    • 安全关键设备的硬件、软件和人为因素方面的并行工程的总体方法。

    第 7 部分的 医疗辐射案例研究 中 :

    • 在安全关键设备中要避免的硬件-软件陷阱。

    Maria 从第 7 部分 的案例研究中选择了最后两个项目, 因为它们对安全至关重要,它们包含直接适用于她在Safety First 倡议中的经验教训。

    有了这个概念框架和实用信息,Maria 开始组建一个由Safety First 系统工程师组成的核心团队,并由外部软件和人因工程专家补充。 Maria 希望团队从制定共同愿景开始。 为此,她要求他们阅读 SEBoK 中她认为最有价值的部分,以评估将 Safety First 转变为领先的软件密集型、用户友好型安全设备提供商所面临的挑战。

    概括

    对于组织中包括系统工程师的总经理来说,SE、系统开发、项目管理和生命周期支持之间的关系是一个核心问题。 SEBoK 提供有关 SE 原则和实践的这一方面和其他方面的见解和指导,并解释 SE 在各种管理挑战领域和应用领域中的作用。

    SEBoK 补充了 PMBOK® 指南 (PMI 2013) 等来源中提供的一般管理指南。

     


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