Системная инженерия: вызовы времени По результатам конференции RuSEC2010 Акоев Марк Анатольевич mrcs@acm.org Кафедра Программных средств и систем ФУО УрФУ. - презентация

1 Системная инженерия: вызовы времени По результатам конференции RuSEC2010 Акоев Марк Анатольевич Кафедра Программных средств и систем ФУО УрФУ 7 октября 2010 г

2 Всероссийский Научно - исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций сентября 2010 г.

3 Организаторы Комитет Совета Федерации По Промышленной Политике Государственная Корпорация По Атомной Энергии «РОСАТОМ» ОАО «ВНИИАЭС» Некоммерческое Партнерство «Инвэл» Русский Институт Системной Инженерии Русское Отделение INCOSE

4 Материалы конференции

5 Что такое Systems Engineering?

6 Новое – хорошо забытое старое

7 системная инженерия: это выгодно Системная инженерия -- это способ уменьшить затраты за счет исключения переделок (исправлений разных типов ошибок). Уменьшает коэффициент экспоненты убытков на масштабе, поэтому зависит от масштаба проекта. Уменьшение стоимости для Мелких проектов на 18% (при оптимальной доле работ системной инженерии 5%) Средних проектов на 38% (%20) Крупных проектов на 63% (33%) Очень крупных проектов на 92% (37%)

8 Главные идеи системной инженерии Общий междисциплинарный язык, позволяющий договориться участникам проекта Покупка информации, уменьшающей проектные риски. Исправление ошибок на как можно более ранней стадии, когда это относительно дешево – идея жизненного цикла.

9 Стандарты системной инженерии Международные стандарты (базовый стандарт -- ISO «Системная инженерия - процессы жизненного цикла систем») Стандарты закупок Минобороны США, NATO, европейских военных Стандарты профессиональных организаций (IEEE). Используются в крупных проектах: военных, строительных (туннели, мосты), атомной энергетике (ITER)

10 Связь системной и программной инженерии ISO => ISO 15288

11 Подход системной инженерии к управлению жизненным циклом Системная инженерия – это гармонизация подходов: системного (назначение, границы и элементы системы) процессного (деятельность и акторы) архитектурного (методы описания и их группировка) жизненного цикла (4D-эволюция системы) оценки зрелости процессов (стадии ЖЦ процесса) оценки специальных свойств системы (процессные выписки) Подход (approach) - способ сущностного описания. Практики зависят от сущностного описания.

12 V-диаграмма

13 Моделеориентированность Зачем нужна моделеориентированность: – уточнение представления системы для разных целей – связь разных представлений о системе по клику мышки (или составление «сводного отчета» по разным базам данных), за счет чего Это сверхвыгодно: по оценке NIST для больших проектов выигрыш до 30% от стоимости системы Моделеориентированность противопоставляется документоориентированности. Дело не в электронной форме документа, а в другом отношении к их содержанию (так, база данных – не документ, а документы для нее либо «первичка», либо «выписки»). Стандарты интеграции данных (прежде всего – ISO 15926).

14 Структурированные данные – основа для моделеориентированного подхода Бумага Электронные образы документов Файлы приложений Структурированные данные Подшивка и поиск Отслеживание и мониторинг Процесс создания и использовани я Управление Информацией Жизненного цикла Больше сложность форм и стоимость перехода от бумаги Больше сложность процессов и бизнес-выгоды Программы 3D Word Excel AutoCAD TIFF PDF Модель данных Контент- менеджмент ISO XML Схема предложена компанией INVESYS

15 Проблемы системной инженерии RuSEC, Москва, сентября 2010 Анатолий Левенчук президент TechInvestLab.ru президент Русского отделения INCOSE Version 0.3 (27-августа-2010) Русский взгляд

16 Проблемы из текущего Видения СИ 2020 от INCOSE Пять областей внимания: 1.Глобальная среда системной инженерии 2.Системы и их природа 3.Практики системной инженерии 4.Модели и моделе-ориентированная системная инженерия 5.Образование по системной инженерии Применим принцип «исправлять как можно раньше в жизненном цикле» : Нужно обновлять! 16 INCOSE-TP , V2.03, сентябрь

17 Dr. Asmus Pandikow INCOSE Board of Directors Member Board Co-Chair Region III Representative September 24, 2010 INCOSE / RuSEC 2010

18 18 Systems Engineer Stakeholders Management Engineers Programm/Project management Quaility Management

19 Темы конференции Кто использует методы системной инженерии в России? Образование Моделеориентированные методы системной инженерии Информационный обмен на этапах ЖЦ Онтологии. Пример безопасность.

20 RuSEC 2010: рецепт Конференции 20 Модели МОСИ *Практики разработки * Стоимость жизненного цикла *Инженерия требований * Безопасность и защита Онтология и семантика Ситуационная инженерия методов

21 Кто использует методы системной инженерии в России? Атомная промышленность Судостроение Энергетика

22 Образование Поддержка Минатома в: –переводе и издании учебников, руководств; –учебных курсов. Виктор Константинович Батоврин (МИРЭА, МИФИ и ГУ ВЭШ)

23 Подготовка по системной инженерии в условиях глобализации В.К. Батоврин Зав. кафедрой информационных систем МИРЭА Проблемы системной инженерии Международная конференция в России «RuSEC 2010»

24 Для информации Батоврин Виктор Константинович, зав. кафедрой информационных систем Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) – МИРЭА Chartered Engineers, Engineering Council UK Член INCOSE тел. (495)

25 Рекомендации INCOSE INCOSE в документе SE VISION 2020 выделяет четыре важнейших аспекта подготовки по СИ: –Включение СИ в учебные планы –Влияние методологии СИ на индустриальное сообщество –Использование инновационных подходов при проведении занятий по СИ –Усиление взаимодействия между высшей школой, профессиональным сообществом, интересующимся СИ и лицами с многосторонними, междисциплинарными интересами

26 Проблема самоприменения

27 Почему не работают методы, стандарты и практики? ИНСТРУМЕНТЫ = ПО

28 Моделеориентированные методы системной инженерии

29

30 Почему необходим метод Копирайт © 2010 César González-Pérez 30 задача решение Нечеткое Функционально ориентированное Описание «чёрного ящика» Конкретное Обязательно структурированное Описание «стеклянного ящика» это и есть метод

31 Что я понимаю под «методом»? Копирайт © 2010 César González-Pérez 31 Process Produc ts People Что мне делать? Что является объектом действия? Языки Периоды Кто должен это делать? Когда это происходит? Как я это выражаю? ЛюдиПродукты Практики

32 ISO 15288: «Что делать» 25 обязательных процессов системной инженерии Обеспечения проектов –управление описанием жизненного цикла –управление инфраструктурой –управление портфелем проектов (программой) –управление персоналом –управление качеством Технические сбор требований анализ требований архитектурный дизайн изготовление интеграция проверка (Verification) переход к эксплуатации приёмка (Validation) эксплуатация обслуживание вывод из эксплуатации Проектные управление проектами планирование проекта управление выполнением и контроль проекта поддержка проектов управление решениями управление рисками управление конфигурацией управление информацией измерения Контрактации Закупка Поставка обеспечивают

33 Типы компонентов (ISO 24744) Копирайт © 2010 César González-Pérez 33 Виды единиц работы Виды дел, практик, способов … Виды рабочих продуктов Виды документов, моделей, устройств… Виды акторов Виды команд, инструментов, ролей … Виды периодов Виды стадий, временнЫе циклы, контрольные точки… Что я должен делать? К чему я должен приложить это делание? Кто должен это делать? Когда это происходит?

34 Обеспечение трассировки модели (продукта) Копирайт © 2010 César González-Pérez 34 Модель сценариев применения Создать модель сценариев применения C Создать модель классов R Валидировать модели M

35 Трассировка модели (продукта) Копирайт © 2010 César González-Pérez 35 Модель сценариев применения Создать модель сценариев применения C Создать модель классов R Валидировать модели M Спецификация требований E R

36 Трассировка модели (продукта) Копирайт © 2010 César González-Pérez 36 Модель сценариев применения Создать модель сценариев применения C Создать модель классов R Валидировать модели M Модель классов C

37 Реализация ISO планируется

38 Инструменты для управления методами Копирайт © 2010 César González-Pérez 38

39 Альтернатива ISO – SPEM Есть реализация EPF_Composer

40 Интеграционное моделирование

41

42

43

44

45

46

47 Известная азиатская басня: Слепой и слон Разработчики сложных продуктов формализовали подход к решению данной проблемы –Подход Захмана, и т.д. –C 4 ISR, DoDAF, MoDAF, и т.д. 47 (Browning, 2009), P19 Роль архитектурного подхода

48 ЧАСТЬ III: ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЛЯ АДАПТИВНОСТИ (DFA) И ЦЕННОСТЬ НА ПРОТЯЖЕНИИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА (LCV) 48

49 Стилизованное представление функции ценности на протяжении ЖЦ Source: (Browning & Honour, 2008), P17 49 Поставка Списание Системы Ценность системы на протяжении жизненного цикла Система поставлена Выявлена потребность Система не устраивает Следующая система поставлена Время (Следующая система) Ценность Желательная для заинтересованных сторон ценность Потеря ценности из-за недостатка адаптивности Потеря ценности из-за задержки поставки Потеря ценности частично компенсируется обновлениями

50 Выявление требований

51

52

53

54

55

56

57 Пример от развилки до модели

58 Информационный обмен на этапах ЖЦ

59 Договориться о терминологии Из чего состоит организация? Что существенно в организации? По материалам компании FutureModels

60 Управление данными жизненного цикла систем по стандарту ISO Мэттью Вест

61 Содержание Что такое ISO 15926? Мир в 4-мерном (4D) представлении Системы и элементы систем Классы Требования Каталоги продукции Выводы 61

62 What is ISO 15926? Серия стандартов по интеграции и обмену информацией в течение всего жизненного цикла крупных объектов – напр., АЭС, НПЗ, морских буровых платформ Включает: –Модель данных с семантикой на основе 4D-онтологии –Справочные данные –Методы реализации Я сосредоточусь на модели данных 62

63 3D время пространство Объект протяжён во времени Наряду с настоящим, существуют и прошлое, и будущее 1.Индивиды расположены как во времени, так и в пространстве, и имеют как темпоральные, так и пространственные части. 2.Если два индивида занимают одинаковую пространственно-временную область, они представляют собой одно и то же (экстенсионализм). время пространство Настоящее (все, что существует) Объект движется во времени 1.Физические объекты не имеют темпоральных (временнЫх ) частей. 2.Возможно совмещение разных физических объектов (отсутствие экстенсионализма). 4D + экстенсионализм 63

64 Возможные миры ПрошлоеБудущее Реализованный Возможный Желаемый Время Пространство 64

65 Онтологические допущения Индивиды существуют в пространстве-времени и могут занимать область, простирающуюся как в пространстве, так и во времени. Индивиды идентифицируются занимаемой ими пространственно- временной областью, т.е., если два индивида занимают одинаковую пространственно-временную область, то это один и от же индивид. Наряду с миром, в котором мы живем, существуют и другие возможные миры, и мы можем говорить не только о том, что фактически осуществилось, но и о том, что возможно, ссылаясь при этом на тот мир, где эта возможность реализуется. Классы – это объекты, не существующие в пространстве-времени, и состоящие из своих членов. Классы идентифицируются своими членами, т.е., если два класса состоят из одинаковых членов, то это один и тот же класс. Отношение – это совокупность объектов, играющих в этом отношении определенные роли. Отношение определяется «сигнатурой» - набором ролей. 65

66 Отношение целого и части A B время C D E F 1.Ничто не может быть (нетривиальной) частью самого себя. 2.Если B является частью A, то A не является частью B (асимметрия). 3.Если B является частью A, а C – частью B, то C является частью A (транзитивность). 4.Если A имеет части (т.е. не является атомарным – в исходном, а не в физическом смысле), то A имеет как минимум две непересекающиеся части (напр., B и D на рис. 11 1) 5.Если у E существует часть, не являющаяся также частью A, то E не является частью A. 6.При суммировании пересекающихся частей, например, D and F – области пересечения засчитываются только один раз. 7.Если какая-то часть целого F является частью целого D, то D и F пересекаются. 8.Существуют варианты мереологии (науки о частях и целом), в которых пространственно–временные области являются (тривиальными) частями самих себя. Я буду придерживаться более повседневного представления о том, что такое часть. 66 пространство

67 Индивиды и состояния состояние период времени индивид время пространство событие 67

68 Среда интеграции моделей: Системной динамики, Расчетных моделей (мультифизика) Имитационных моделей На основе онтологических описаний Проект Simantics

69

70

71

72 Экосистема Simantics Демонстрации Документация Продукт открытый

73 Онтологии. Пример безопасность.

74

75

76

77 Типы ценных активов

78 Типы ущерба может случиться для ненамеренный (случайный) ущерб Намеренный (злоумышл.) ущерб Санкциони рованный ущерб Несанкциони рованный ущерб ущерб Ценные активы Ущерб организациям Ущерб собственности Ущерб службам Отказ в обслуживании Несанкциониро ванное пользование (воровство) Коррупция Разрушение Повреждения Коррупция Воровство или пиратство Несанкциони рованный доступ Несанкцион ированное раскрытие Ущерб окружающей среде Разрушение Повреждения Банкротство Потеря репутации Невозможность использования Отрицание трансакции Аварийная потеря службы Прямой ущерб Косвенный ущерб Ущерб людям Смерть Увечье Болезнь Похищение детей Коррупция (взятка или вымогательс тво) Финансовые затруднения Потерянная выгода Потеря рыночной доли., Например, причиненный варжеским силам системами оружия Безопасность Защищенность и живучесть Потеря анонимности, идентичности или прайвеси Потеря ценности Заражение Потеря работы Юридические последствия - Лишние затраты Потеря обученного персонала Потеря доверия Инвалидность Загрязнение Смерть, увечье или болезни диких животных

79 Русское отделение INCOSE Сайт Очные встречи вторую и четвертую среду месяца в Москве (для иногородних организуется видеотрансляция). Материалы заседаний: 32 заседания (доступен архив 15 видеозаписей) Участвуют только члены INCOSE (вступить стоит $105 вот тут:

80

81 Вопросы