求知 文章 文库 Lib 视频 iPerson 课程 认证 咨询 工具 讲座 Modeler   Code  
会员   
要资料
 
追随技术信仰

随时听讲座
每天看新闻
 
 
目录
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
 
 
目录
综合可能的解决方案
译者:火龙果Alice
115 次浏览
 
 捐助

本主题是应用于工程系统知识领域(KA)的系统方法的一部分。它描述了与综合可能的解决方案选项相关的知识,以响应活动从识别和理解问题和机遇主题中描述的问题情况。综合活动提出的解决方案选项将成为分析和选择替代方案的起点。在系统的利益(SoI)生命周期的某个特定点,以下描述的任何活动也可能需要与系统方法中的其他活动同时考虑。

以下描述的活动应在本KA开始时系统方法主题概述的背景下考虑。本KA的最后一个主题是应用系统方法,它考虑了这些活动如何作为系统方法的一部分使用的动态方面,以及这些活动如何与系统工程(SE)的元素详细关联。

综合概览

系统综合是系统方法中的一项活动,用于根据系统生命周期的问题背景描述一个或多个系统解决方案,以:

  • 为SoI定义选项,并为已识别的问题或机会上下文定义所需的属性和行为。
  • 在SoI的预期环境中提供与SoI相关的解决方案选项,以便在问题背景中描述的规定时限、成本和风险内评估这些选项是否可能实现
  • 在更广泛的系统环境中评估每个候选解决方案的属性和行为。

系统综合的迭代活动开发可能的解决方案,并可能对所述解决方案的可行性做出一些总体判断。关于一个解决方案是否适用于系统方法的给定迭代的详细判断是通过分析和选择备选解决方案活动来进行的。

对综合来说至关重要的是整体主义的概念(Hitchins 2009),它指出一个系统必须被视为一个整体,而不仅仅是其元素的集合。任何潜在解决方案系统的整体性要求通过在预期环境中处理系统而不是简单地累积元素的属性来确定整体的行为。后一个过程被称为还原论,与整体论相反,希钦斯(Hitchins,2009,60)将整体论描述为“系统的属性、能力和行为源自其部分、这些部分之间的相互作用以及与其他系统的相互作用”的概念

当系统被视为一个整体时,通常会出现称为新兴的的属性(参见系统工程的出现)。这些特性通常很难仅从元素的特性来预测。必须在系统方法中对其进行评估,以确定系统的整套性能水平。根据Jackson(2010)的说法,在设计系统时可以考虑这些特性,但要做到这一点,需要一种迭代方法。

在复杂系统中,单个元素将适应其他元素的行为以及整个系统。整个元素集合将表现为一个有机整体。因此,整个合成活动,尤其是在复杂系统中,本身必须是自适应的。

因此,综合通常不是解决方案设计的一次性过程,而是与问题理解和解决方案分析结合使用,以便随着时间的推移,更全面地理解问题和解决方案(有关该方法这一方面的动力学更完整的讨论,请参阅应用系统方法主题)。

问题或机遇背景

系统综合需要解决系统打算处理的问题或机遇已经被识别和描述,对于非平凡系统,问题或机遇需要与解决方案综合活动同时被识别和理解。

正如在识别和理解问题和机会方面所讨论的,系统方法不应考虑严格的软或硬情况。一般来说,系统方法的应用(重点是工程系统环境)将导致硬系统环境,在硬系统环境中定义已识别的SoI和所需的结果。即使在这些情况下,SoI环境的软环境视图也将有助于确保考虑更广泛的利益相关者问题。

问题背景应包括利益相关者所需的成本、部署时间、使用时间和运营效率方面的一些界限。一般来说,目标不是综合问题的完美解决方案,而是为问题的商定版本找到最佳可用解决方案。

综合活动

以下活动提供了定义SoI的大纲:元件分组、元件之间相互作用的识别、元件之间接口的识别、SoI边界外部接口的识别以及SoI边界内的公共子元件。

系统边界的识别

确定系统的边界对于综合、确定系统与其环境和其他系统的相互作用以及SoI的范围至关重要。Buede(2009,1102)全面讨论了在SE环境中定义系统边界的重要性和方法。

系统功能识别

给定抽象级别的系统功能对合成至关重要,因为合成活动的主要目标是提出可实现的系统描述,从而提供给定的功能。系统的功能不同于其行为,因为它描述了系统在更大的系统环境中可以用于或被要求做什么。

Buede(2009,1091-1126)提供了SE环境下功能分析的全面描述。

识别系统元素

系统综合要求识别系统的元素。工程系统环境的典型元素可能是物理、概念或过程。物理元素可以是硬件、软件或人。概念元素可以是想法、计划、概念或假设。过程可能是心理的、心理运动的(书写、绘图等)、机械的或电子的(Blanchard and Fabrycky 2006,7)。

除了考虑中的系统要素(即SoI),ISO 15288(ISO/IEC/IEEE 15288 2015)还要求识别启用系统。这些系统(或服务)在生命周期的不同阶段使用,例如开发、利用或支持阶段,以促进SoI实现其目标。

今天的系统通常包括现有的元素。很难找到一个真正的“绿地”系统,开发者可以从零开始指定和实现所有新元素。“棕地”系统更为典型(Boehm 2009),其中遗留元素约束系统结构、能力、技术选择和实施的其他方面。

系统元素的划分

系统综合可能需要将元素划分为更小的元素。如莱文(2009,493-495)所述,将元素划分为更小的元素可以对系统进行分组,并产生物理架构的SE概念。每一层划分都会导致系统层次视图的另一层。正如莱文指出的,有许多方法来描述物理架构,包括使用接线图、方框图等。所有这些视图都取决于元素的排列,并将它们划分为更小的元素。根据递归原理,这些分解的元素要么是终端元素,要么是可分解的。分层视图并不意味着用自上而下的分析方法来定义系统。这只是一种观点。在系统方法中,层次结构的级别是递归定义和考虑的,其中一个级别构成下一个级别的上下文。

系统元素分组

系统综合可能需要对元素进行分组。 这导致识别对系统定义至关重要的子系统。 综合决定了一个系统如何被划分,以及每个子系统如何适应整个系统并发挥作用。 最大的一组是 SoI,Checkland (1999, 166) 也将其称为相关系统。 根据 Hitchins 的说法,SoI 的一些属性如下:SoI 是开放的和动态的,SoI 与其他系统交互,并且 SoI 包含子系统 (Hitchins 2009, 61)。 SoI 是通过综合的概念组合在一起的。

识别系统元素之间的相互作用

系统综合可能需要识别系统元素之间的相互作用。 这些相互作用导致界面分析的 SE 过程。 这方面不可或缺的是相互作用的原则。 与其他系统元素以及与外部元素和环境的交互都会发生。 在系统方法中,接口具有技术和管理的重要性。管理方面包括接口组织之间的合同 。 技术方面包括物理和功能接口的属性。 Browning 提供了技术和管理界面特征的理想特征列表(Browning 2009, 1418-1419)。

系统综合将包括了解系统元素的属性、建议的系统解决方案的结构以及组合系统的最终行为的活动。系统思维的概念主题 中讨论了许多用于描述系统行为的系统概念。 应该注意的是,为了完全理解系统的行为,我们必须考虑它可能被放置的所有环境及其在每个环境中的允许状态。 根据佩奇的说法,在复杂系统中,系统的各个元素都具有增强整个系统的特性,例如它们的适应性(Page 2009)。

界定利益体系

Flood和Carson提供了两种确定系统边界的方法:一种是自下而上的方法,即结构方法,从重要的系统元素和构建开始;另一种是自上而下的方法,即行为方法,即确定实现目标所需的主要系统,然后工作向下流动(Flood和Carson 1993)。他们确定了Beishon(1980)和Jones(1982)提出的一些规则,以帮助选择最佳方法。

在任何一种情况下,系统元素的细化、分组和分配方式都必须朝着可实现的系统解决方案描述的综合方向发展。可实现的解决方案必须考虑已经可用的元素,可以从现有的系统元素创建,或者它们本身被描述为需要在未来点合成的系统上下文。在第三种情况下,它是分析和选择替代方案活动的结果之一,用于评估给定要素可能无法在要求的时限或成本预算中合成的风险。

自上而下的方法可以从系统边界和系统功能的总体描述开始。通过反复应用元件识别、划分、分组和功能分配,可以定义SoI所需元件的完整描述。在这种情况下,系统元素的选择和功能的分配可以由解决给定问题的预定义方法或确定的系统模式来指导;两者都可以支持合成,也可以在合成中插入偏见。例如,一开始可能需要为一个新的住房项目提供能源,并根据与现有电网的连接、当地发电机、可再生能源、提高能源效率等提出解决方案。

分析的迭代性质也反映了随着生命周期的进展和系统环境的变化而改变解决方案的需要;因此,可能会改变什么是“最佳”解决方案。

自下而上的方法从主要元素和交互开始。同样,划分、分组和识别允许构建完整的系统描述,该描述能够提供所有必要的功能,此时可以设置最终SoI边界。在这种情况下,系统元素和分组的选择将以确保主要系统元素可以一起形成一个可行的系统整体为目标。例如,可能需要更换现有的配送车辆并产生考虑车辆所有权/租赁、驾驶员培训、汽油、柴油或电燃料等的解决方案。

综合的系统方法方面导致了SE术语,如“设计”和“开发”Wasson从SE的角度描述合成(Wasson 2006,390-690)。White全面讨论了实现设计综合的方法(White 2009,512-515)。系统方法在抽象级别处理综合,而SE过程定义提供具体步骤。

SoI通过综合概念将元素、子系统和系统结合在一起,以确定解决方案选项。

可能解决方案的综合可能会导致开发记录综合本身的工件,并为分析和选择替代解决方案提供基础。这些工件是动态的,并且会随着SoI在整个系统生命周期中改变其环境而改变。

 


您可以捐助,支持我们的公益事业。

1元 10元 50元





认证码: 验证码,看不清楚?请点击刷新验证码 必填



115 次浏览
 捐助
欢迎参加课程:
MBSE(基于模型的系统工程)
系统思维与系统工程
系统工程方法与实践