系统工程部署和需求演变

蔡占强

(淮北职业技术学院网络信息中心,安徽淮北 235000)

系统工程部署和需求演变

蔡占强

(淮北职业技术学院网络信息中心,安徽淮北 235000)

系统工程的发展是一个系统工程统一部署和需求的演化问题。目前所提出的相关方法表明了系统工程部署作为定义针对解决具体应用问题概念的必要性。另一方面,要求将对演化方面的处理放在系统工程框架之内,并研究分析它对安全问题的影响。

系统工程;系统工程部署;需求演变;产品生命周期;系统工程框架;跟踪模式

1 系统工程部署介绍

1.1 系统工程

“系统工程”是20世纪20年代美国贝尔实验室在建造美国全国电话网络中首先提出。系统工程的雏形形成于40年代,在50年代到60年代,系统工程迎来了其发展的高潮。电子计算机的出现和应用,则为系统工程提供了强有力的运算工具和信息处理手段,成为实施系统工程的重要物质基础。系统工程可以说是工程活动的总结,是为构建系统的所有工程活动的支持。系统工程标准源自于系统工程实践,是系统工程实践经验的总结。

1.2 系统工程三维结构模式[1]

系统工程三维结构模式即程序维、逻辑维、条件维。此模式能使工程人员和用户抓住关键,确保整个系统研究有机地深入下去。其内容如下:

程序维:即全过程管理的工程系统研制程序各阶段。它包括指标论证阶段、方案阶段、初样阶段、试样阶段、定型阶段。

逻辑维:工程系统或分系统项目每一阶段所需实施步骤。包括提出问题、指标要求、实现途径、最优选择、实施计划。根据所选取的最优方案,制定具体实施计划。

条件维:指完成各阶段任务所必须保证的条件。它包括规划、计划、调度、协调、指导,控制和监督等一系列的经营管理活动,情报资料、物质保障、技术措施、仪器设备。

1.3 对系统工程部署和对部署进行分类的必要性

系统工程的部署通常被视为系统工程实践的概括。然而,这种部署能够通过对工程实践的总结来实现,而不是在应用系统工程实践之前,来确定并辨别用于系统设计的初始过程。我们有以下的部署分类:定义系统工程过程、描述制定系统工程过程、将系统工程应用到制造业、建筑服务业、银行业等。

1.4 部署方面的最初做法

我们也可以针对具体的有效产品来进行维护,并且将产品生命周期管理PLM作为一个子系统。每步需要解决的是:(1)识别并确定应用中的主要特征(2)分级和战略需求(3)计划和分析(4)执行实施(5)部署过程的检验确认。

2 产品生命周期管理和维护的案例研究

对于管理和开发工业制成品及其相关的信息来说,产品生命周期管理(PLM)是一个系统化的可控方法。产品生命周期管理提供了管理和控制产品(包括开发和销售阶段)的过程和按序交付的步骤,对整个产品生命周期中与产品相关的数据进行监视和控制,从最初的构想阶段开始,一直到最终的废料垃圾处理结束。几乎毫无例外的是,产品数据管理PDM和产品周期管理PLM的简写也意味着由管理产品数据的管理整个数据系统。

2.1 系统工程框架的必要性

今天的产品生命周期管理PLM涵盖了众多领域的进程。它不只是计划和管理项目程序,对于制造产品或设备、在相关领域中的运转工作以及在达到使用寿命退出时的安置和处理,这也是一个必须的过程。PLM解决方案,帮助定义、执行、调节和管理关键的与产品相关的商业过程。制造业和操作过程计划也已被视为PLM的一个固有部分,并且由工作流程引擎来对它们进行控制,在生命周期的整个过程之中确保给用户和其它的商业系统提供一个完整的数字化的反馈信息。

其目的是在于建立一个基于PLM需求过程和系统工程良好实践的系统工程框架,我们也将按照系统工程标准提出一个可操作框架。

2.2 作为终端产品的PLM

在设计系统及其操作所应完成的操作功能时,其中一个关键方面是:对最终产品和有效产品之间的不同关注点的分隔。PLM被看作为系统工程定义的系统中的一个子系统。

这个范例系统分解成最初的终端产品(操作系统本身和有效产品),使生产测试部署所能够支持。终端产品是被分解成子系统,然后每个子系统分解成最终产品,让产品与这种细致的过程将一直进行下去,直到我们获得基本的元件或构架的基本组成部分(COTS)。

2.3 作为一个有效产品进行维护

在整个系统工程框架之内,我们研究的相关内容将突出终端产品和有效产品;有许多关于对有效产品需求的项目的失败经验,但是往往容易被忽视,而人们一般只是集中在终端产品的需求上。为了达到一个有效的产品维护,通常整个过程包括:维护需求、分析过程、使用诸如FMECA(故障模式、影响及危害性分析)及 TPM(Total Productive Maintenance)的方法、监视用于操作的可操作性安全需求过程。

3 系统工程框架方面的需求演变

系统工程的目的作用在于提供集成一系列基本过程构成的集合,以便于帮助系统开发者对进行系统工程化或二次工程化。建立和发展一个完整的和一致的需求集将有助于开发有效可行的和性价比高的系统解决方案。

4 用于解决安全影响的一种方法

在系统的某一非关联部分的改变会导致另一部分需求做必要的改变的地方,退化的安全控制结构在一段时间内可能会与异步演化相关联。可以采用精心设计的方法来更改子系统,但考虑其对会系统部件造成的影响,包括控制方面,更改子系统通常不被采用也是被看作是不恰当的。解决这一问题可以通过采用如下介绍可追踪过程。

4.1 常用的方法

在解决这一问题的许多方法之中,人们普遍采取的做法如图1所示。

图1 方法

这一初步方法是系统工程学以相互作用的四个模块为特点,这四个模块分别为上图中的演化模型、供应链管理SCM模型、跟踪模型、需求开发模型,这其中每个模块均涉及各自的内部工作过程。我们所关注的是对变化的模型开发及其与其它模型之间的相互作用。我们将提出一个早期工作已经使用的动态跟踪模式,使得抽象提取和系统配置管理模式作为其基本特征,而这些是大家都很熟悉的。我们知道任何需求的改变将涉及并且触发引起四个模式的改变,在第一个方法中,我们将保持关注这个改变,对其进行跟踪并按模式进行开发[2]。

4.2 跟踪过程

随着系统变得越来越庞大和复杂,开发过程中的可跟踪性也变得越来越重要。可跟踪性有许多优点,一旦跟踪到位,其更新升级的结果将会变得更加显而易见,而需求改变所带来的影响也可以看作设计和实施阶段的潜在影响。

可追踪需求说明书的使用也能够降低成本。通过对需求分析的追踪,每个需求的改变所带来的成本变化也可以被近似地估算出。成本随着条件需求变化而变化,例如执行的效率和执行的结果。较好的执行追踪的另一个优点在于,它能够追踪分析风险危害的需求,一个可追踪模型可以帮助我们分析安全的影响。当风险导致需求改变的时候,能在进行更新设计之前对成本进行估算。

图2 初级的跟踪过程

4.3 方法检视

对于一个使用中的系统,或者正在开发中的系统,当需求有任何改变或更新的时候,按照这种方式,你可以找到许多影响安全因素的方法。接下来的应用演变的主要方法如下:(1)需求初始化 (2)可追溯性连接 (3)通过使用正式的方法来分析变化,得到变化带来的影响 (4)管理已经证实的改变(5)应用改变:当我们在安全没有影响的情况下,需求变化必须在需求模式上得到整合,设计模式必须加以实施 (6)验证需求被较好地执行完成。

5 结论

系统工程的核心是系统思想。系统思想上升到哲学高度即为系统论,是对系统科学的哲学阐述,也可称为系统科学哲学[3]。在系统思想的指引下,系统工程方法论也经历了一个不断发展和丰富的过程,即由以定性分析为主到以定量分析为主,再到从定性到定量的综合集成方法的过程,系统工程方法的发展经历了硬系统方法、软系统方法、批判系统方法、整合系统方法的过程。系统工程所使用的技术由系统工程学科发展所推动,当其运用于实践中时又促进新的系统思想的产生[4]。

部署系统工程是执行系统工程实践的一个重要方面。这种部署能够通过对诸如需求工程过程等的最重要过程部署来触发实现。这种过程通常在系统演化过程中需要集成新的技术时是必需的。但是如果没有进行安全影响分析,那么这种整合将不能够进行。应该从一个系统思想上整体地进行考虑系统复杂性,对系统进行全面系统的部署,全面深入细致地研究需求及其变化。

[1] 雷战波,席酉民.系统工程方法论的四维结构体系[J].系统工程理论方法应用,2001,10(2).

[2] 成思危.复杂科学系统工程与管理[M].上海:上海科技教育出版社,2000.

[3] 张彩江,王春生.系统方法论的发展及其内在动因分析[J].系统工程理论方法应用,2006,15(2).

[4] 军号,薛惠锋,寇晓东.系统工程方法技术发展规律和趋势初探[J].西安电子科技大学学报:社会科学版, 2004,14(1).

责任编辑:张彩云

TN916.2

A

1671-8275(2010)03-0139-02

2010-03-10

蔡占强(1981-),男,安徽濉溪人,淮北职业技术学院助理工程师。