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业务和任务分析
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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
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系统实施
译者:火龙果Alice
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系统实现使用在体系结构设计期间创建的结构和系统分析的结果来构建满足涉众需求和在早期生命周期阶段开发的系统需求的系统元素。然后这些系统元素被整合形成中间聚集体,最终形成完整的利益系统(SoI)。

定义和目的

实施是实际产生系统层次结构(系统分解结构)中最低级别系统元素的过程。 系统元素是制造、购买或重复使用的。 生产涉及成型、拆卸、拼接、精整的硬件制造过程,编码和测试的软件实现过程,或操作员角色的操作程序开发过程。 如果实施涉及生产过程,则可能需要使用已建立的技术和管理过程的制造系统。

实施过程的目的是设计和创建(或制造)符合该元素的设计属性和/或要求的系统元素。 该元素是采用适当的技术和行业惯例构建的。 这个过程连接了 系统定义 过程和集成过程。 图 1 描绘了系统定义的输出如何与系统实现相关,系统实现产生了生成聚合和 SoI 所需的已实现(系统)元素。

图 1. 系统定义的输出如何与系统实施相关的简化,系统实施产生了生产系统和子系统所需的系统元素。(SEBoK 原创)

过程方法

该方法的目的和原则

在实施过程中,工程师应用分配给系统元素的设计属性和/或要求来设计和生成详细描述。 然后,他们使用详细描述(图纸或其他设计文档)中概述的指定材料、流程、物理或逻辑安排、标准、技术和/或信息流来制造、编码或构建每个单独的元素。 系统元素将根据属性的详细描述进行验证,并根据其要求进行验证。

如果后续的验证和确认 (V&V) 操作或配置审计发现差异,则会发生递归交互,其中包括根据需要之前的活动或流程,以减轻这些差异并修改、修复或更正有问题的系统元素。 图 2 从美国国防采办大学 (DAU) 的角度提供了实施过程的背景。

图 2. 实施过程的背景图(DAU 2010)。由国防采办大学 (DAU)/美国国防部 (DoD) 发布。

这些数字提供了 系统工程 (SE) 社区关于实施所需内容以及实施的一般结果可能是什么观点的有用概述。 美国国家航空航天协会 (NASA) 的 系统工程手册 (NASA 2007) 中对实施投入、产出和活动的讨论进一步支持了这些。 重要的是要理解这些视图是面向过程的。 虽然这是一个有用的模型,但仅根据过程检查实施可能会受到限制。

根据在决定生成系统元素时选择的技术和系统,实施过程的结果可能会产生要应用于更高级别系统架构的约束; 这些约束通常被识别为派生的系统要求,并添加到适用于该更高级别系统的系统要求集中。 建筑设计必须考虑到这些限制。

如果决定购买或重用现有系统元素,则必须将其标识为适用于更高级别系统架构的约束或系统要求。 相反,实施过程可能涉及对系统要求的一些适应或调整,以便集成到更高级别的系统或聚合中。

实施还涉及包装、处理和存储,具体取决于相关技术以及系统需求何时何地需要集成到更高级别的聚合中。 为系统需求开发支持文档,例如操作、维护和/或安装手册,也是实施过程的一部分; 这些工件用于 系统部署和使用 阶段。 系统元素要求和相关的验证和确认标准是该过程的输入; 这些输入来自 架构设计 过程的详细输出。

实施过程的执行受行业和政府标准以及所有适用协议条款的约束。 这可能包括包装和储存条件,以及使用活动的准备,例如操作员培训。 此外,包装、处理、储存和运输 (PHS&T) 考虑因素将限制实施活动。 有关详细信息,请参阅 系统部署和使用 文章中对 PHS&T 的讨论。 开发或整合的组织可能会有企业级的安全实践和指南,也必须加以考虑。

进程的活动

在此过程中执行以下主要活动和任务:

  • 定义实施策略 - 实施过程活动从详细设计开始,包括制定实施策略,定义制造和编码程序、要使用的工具和设备、实施容差以及审核结果元素配置到详细设计的方法和标准文档。 在重复系统元素实施的情况下(例如大规模制造或替换元素),定义和细化实施策略以实现一致和可重复的元素生产; 它保留在项目决策数据库中以备将来使用。 实施策略包含包装、存储和供应实施元素的安排。
  • 实现系统元素 - 使用上面定义的实施策略项来实现或调整和生产相关的系统元素。 实现或调整是针对管理适用的安全、安保、隐私和环境指南或立法的标准以及相关实施技术的实践进行的。 这需要硬件元素的制造、软件元素的开发、培训能力的定义、培训文档的起草以及初始操作员和维护人员的培训。
  • 提供合规性证据 - 记录系统元素满足其要求和相关验证和确认标准以及立法政策的证据。 这需要进行同行评审和单元测试,以及检查操作和维护手册。 获取表征实施元素的测量属性(重量、容量、有效性、性能水平、可靠性、可用性等)。
  • 打包、存储和提供实现的元素 ——这应该在实现策略中定义。

工件和本体元素

此过程可能会创建多个工件,例如:

  • 已实施的系统
  • 实施工具
  • 实施程序
  • 实施计划或策略
  • 验证报告
  • 问题、异常或故障报告
  • 变更请求(关于设计)

此过程处理下表 1 中所示的本体元素。

表 1. 在系统元素实现中处理的主要本体元素。 (SEBoK 原创)

元素 定义、属性(示例)
实现元素 已实施元素是已实施的系统元素。 在硬件的情况下,它标有零件/序列号。
标识符、名称、描述、类型(硬件、软件应用程序、软件块、机械部分、电气艺术、电子元件、操作员角色、程序、协议、手册等)
测量属性 测量属性是在其实现之后建立的已实现元素的特性。 当完全实现、验证和验证时,测量的属性表征已实现的系统元素。 如果实现的元素符合设计属性,则测量属性应等于设计属性。 否则,必须识别处理可能得出的差异或不符合项,以修改设计属性和可能的​​相关要求,或修改(纠正、修复)已实施的元素,或识别偏差。
标识符、名称、描述、类型(有效性、可用性、可靠性、可维护性、重量、容量等)、值、单位等。

本体元素之间的主要关系如图 3 所示。

图 3. 实施元素与其他工程元素的关系。(SEBoK 原创)

方法、技术和工具

在实施和集成阶段有许多可用的软件工具。 最基本的方法是使用 Jeff Grady 的书 System Integration (Grady 1994) 中讨论的 N 方图。

执行的检查和正确性

正确的实施检查和正确性应包括测试以确定实施的元素(即,软件、硬件或其他产品)是否在其预期用途中工作。 测试可能包括模型和面包板,以及原型或系统完整部件的建模和仿真。 一旦成功完成,下一个过程将是 系统集成

 


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