系統(tǒng)工程部署和需求演變

蔡占強(qiáng)

(淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)信息中心,安徽淮北 235000)

系統(tǒng)工程部署和需求演變

蔡占強(qiáng)

(淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)信息中心,安徽淮北 235000)

系統(tǒng)工程的發(fā)展是一個(gè)系統(tǒng)工程統(tǒng)一部署和需求的演化問(wèn)題。目前所提出的相關(guān)方法表明了系統(tǒng)工程部署作為定義針對(duì)解決具體應(yīng)用問(wèn)題概念的必要性。另一方面,要求將對(duì)演化方面的處理放在系統(tǒng)工程框架之內(nèi),并研究分析它對(duì)安全問(wèn)題的影響。

系統(tǒng)工程;系統(tǒng)工程部署;需求演變;產(chǎn)品生命周期;系統(tǒng)工程框架;跟蹤模式

1 系統(tǒng)工程部署介紹

1.1 系統(tǒng)工程

“系統(tǒng)工程”是20世紀(jì)20年代美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室在建造美國(guó)全國(guó)電話網(wǎng)絡(luò)中首先提出。系統(tǒng)工程的雛形形成于40年代,在50年代到60年代,系統(tǒng)工程迎來(lái)了其發(fā)展的高潮。電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用,則為系統(tǒng)工程提供了強(qiáng)有力的運(yùn)算工具和信息處理手段,成為實(shí)施系統(tǒng)工程的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。系統(tǒng)工程可以說(shuō)是工程活動(dòng)的總結(jié),是為構(gòu)建系統(tǒng)的所有工程活動(dòng)的支持。系統(tǒng)工程標(biāo)準(zhǔn)源自于系統(tǒng)工程實(shí)踐,是系統(tǒng)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。

1.2 系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)模式[1]

系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)模式即程序維、邏輯維、條件維。此模式能使工程人員和用戶抓住關(guān)鍵,確保整個(gè)系統(tǒng)研究有機(jī)地深入下去。其內(nèi)容如下:

程序維:即全過(guò)程管理的工程系統(tǒng)研制程序各階段。它包括指標(biāo)論證階段、方案階段、初樣階段、試樣階段、定型階段。

邏輯維:工程系統(tǒng)或分系統(tǒng)項(xiàng)目每一階段所需實(shí)施步驟。包括提出問(wèn)題、指標(biāo)要求、實(shí)現(xiàn)途徑、最優(yōu)選擇、實(shí)施計(jì)劃。根據(jù)所選取的最優(yōu)方案,制定具體實(shí)施計(jì)劃。

條件維:指完成各階段任務(wù)所必須保證的條件。它包括規(guī)劃、計(jì)劃、調(diào)度、協(xié)調(diào)、指導(dǎo),控制和監(jiān)督等一系列的經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng),情報(bào)資料、物質(zhì)保障、技術(shù)措施、儀器設(shè)備。

1.3 對(duì)系統(tǒng)工程部署和對(duì)部署進(jìn)行分類的必要性

系統(tǒng)工程的部署通常被視為系統(tǒng)工程實(shí)踐的概括。然而,這種部署能夠通過(guò)對(duì)工程實(shí)踐的總結(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn),而不是在應(yīng)用系統(tǒng)工程實(shí)踐之前,來(lái)確定并辨別用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初始過(guò)程。我們有以下的部署分類:定義系統(tǒng)工程過(guò)程、描述制定系統(tǒng)工程過(guò)程、將系統(tǒng)工程應(yīng)用到制造業(yè)、建筑服務(wù)業(yè)、銀行業(yè)等。

1.4 部署方面的最初做法

我們也可以針對(duì)具體的有效產(chǎn)品來(lái)進(jìn)行維護(hù),并且將產(chǎn)品生命周期管理PLM作為一個(gè)子系統(tǒng)。每步需要解決的是:(1)識(shí)別并確定應(yīng)用中的主要特征(2)分級(jí)和戰(zhàn)略需求(3)計(jì)劃和分析(4)執(zhí)行實(shí)施(5)部署過(guò)程的檢驗(yàn)確認(rèn)。

2 產(chǎn)品生命周期管理和維護(hù)的案例研究

對(duì)于管理和開(kāi)發(fā)工業(yè)制成品及其相關(guān)的信息來(lái)說(shuō),產(chǎn)品生命周期管理(PLM)是一個(gè)系統(tǒng)化的可控方法。產(chǎn)品生命周期管理提供了管理和控制產(chǎn)品(包括開(kāi)發(fā)和銷售階段)的過(guò)程和按序交付的步驟,對(duì)整個(gè)產(chǎn)品生命周期中與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視和控制,從最初的構(gòu)想階段開(kāi)始,一直到最終的廢料垃圾處理結(jié)束。幾乎毫無(wú)例外的是,產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM和產(chǎn)品周期管理PLM的簡(jiǎn)寫也意味著由管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理整個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

2.1 系統(tǒng)工程框架的必要性

今天的產(chǎn)品生命周期管理PLM涵蓋了眾多領(lǐng)域的進(jìn)程。它不只是計(jì)劃和管理項(xiàng)目程序,對(duì)于制造產(chǎn)品或設(shè)備、在相關(guān)領(lǐng)域中的運(yùn)轉(zhuǎn)工作以及在達(dá)到使用壽命退出時(shí)的安置和處理,這也是一個(gè)必須的過(guò)程。PLM解決方案,幫助定義、執(zhí)行、調(diào)節(jié)和管理關(guān)鍵的與產(chǎn)品相關(guān)的商業(yè)過(guò)程。制造業(yè)和操作過(guò)程計(jì)劃也已被視為PLM的一個(gè)固有部分,并且由工作流程引擎來(lái)對(duì)它們進(jìn)行控制,在生命周期的整個(gè)過(guò)程之中確保給用戶和其它的商業(yè)系統(tǒng)提供一個(gè)完整的數(shù)字化的反饋信息。

其目的是在于建立一個(gè)基于PLM需求過(guò)程和系統(tǒng)工程良好實(shí)踐的系統(tǒng)工程框架,我們也將按照系統(tǒng)工程標(biāo)準(zhǔn)提出一個(gè)可操作框架。

2.2 作為終端產(chǎn)品的PLM

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)及其操作所應(yīng)完成的操作功能時(shí),其中一個(gè)關(guān)鍵方面是:對(duì)最終產(chǎn)品和有效產(chǎn)品之間的不同關(guān)注點(diǎn)的分隔。PLM被看作為系統(tǒng)工程定義的系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)。

這個(gè)范例系統(tǒng)分解成最初的終端產(chǎn)品(操作系統(tǒng)本身和有效產(chǎn)品),使生產(chǎn)測(cè)試部署所能夠支持。終端產(chǎn)品是被分解成子系統(tǒng),然后每個(gè)子系統(tǒng)分解成最終產(chǎn)品,讓產(chǎn)品與這種細(xì)致的過(guò)程將一直進(jìn)行下去,直到我們獲得基本的元件或構(gòu)架的基本組成部分(COTS)。

2.3 作為一個(gè)有效產(chǎn)品進(jìn)行維護(hù)

在整個(gè)系統(tǒng)工程框架之內(nèi),我們研究的相關(guān)內(nèi)容將突出終端產(chǎn)品和有效產(chǎn)品;有許多關(guān)于對(duì)有效產(chǎn)品需求的項(xiàng)目的失敗經(jīng)驗(yàn),但是往往容易被忽視,而人們一般只是集中在終端產(chǎn)品的需求上。為了達(dá)到一個(gè)有效的產(chǎn)品維護(hù),通常整個(gè)過(guò)程包括:維護(hù)需求、分析過(guò)程、使用諸如FMECA(故障模式、影響及危害性分析)及 TPM(Total Productive Maintenance)的方法、監(jiān)視用于操作的可操作性安全需求過(guò)程。

3 系統(tǒng)工程框架方面的需求演變

系統(tǒng)工程的目的作用在于提供集成一系列基本過(guò)程構(gòu)成的集合,以便于幫助系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者對(duì)進(jìn)行系統(tǒng)工程化或二次工程化。建立和發(fā)展一個(gè)完整的和一致的需求集將有助于開(kāi)發(fā)有效可行的和性價(jià)比高的系統(tǒng)解決方案。

4 用于解決安全影響的一種方法

在系統(tǒng)的某一非關(guān)聯(lián)部分的改變會(huì)導(dǎo)致另一部分需求做必要的改變的地方,退化的安全控制結(jié)構(gòu)在一段時(shí)間內(nèi)可能會(huì)與異步演化相關(guān)聯(lián)?？梢圆捎镁脑O(shè)計(jì)的方法來(lái)更改子系統(tǒng),但考慮其對(duì)會(huì)系統(tǒng)部件造成的影響,包括控制方面,更改子系統(tǒng)通常不被采用也是被看作是不恰當(dāng)?shù)?。解決這一問(wèn)題可以通過(guò)采用如下介紹可追蹤過(guò)程。

4.1 常用的方法

在解決這一問(wèn)題的許多方法之中,人們普遍采取的做法如圖1所示。

圖1 方法

這一初步方法是系統(tǒng)工程學(xué)以相互作用的四個(gè)模塊為特點(diǎn),這四個(gè)模塊分別為上圖中的演化模型、供應(yīng)鏈管理SCM模型、跟蹤模型、需求開(kāi)發(fā)模型,這其中每個(gè)模塊均涉及各自的內(nèi)部工作過(guò)程。我們所關(guān)注的是對(duì)變化的模型開(kāi)發(fā)及其與其它模型之間的相互作用。我們將提出一個(gè)早期工作已經(jīng)使用的動(dòng)態(tài)跟蹤模式,使得抽象提取和系統(tǒng)配置管理模式作為其基本特征,而這些是大家都很熟悉的。我們知道任何需求的改變將涉及并且觸發(fā)引起四個(gè)模式的改變,在第一個(gè)方法中,我們將保持關(guān)注這個(gè)改變,對(duì)其進(jìn)行跟蹤并按模式進(jìn)行開(kāi)發(fā)[2]。

4.2 跟蹤過(guò)程

隨著系統(tǒng)變得越來(lái)越龐大和復(fù)雜,開(kāi)發(fā)過(guò)程中的可跟蹤性也變得越來(lái)越重要?？筛櫺杂性S多優(yōu)點(diǎn),一旦跟蹤到位,其更新升級(jí)的結(jié)果將會(huì)變得更加顯而易見(jiàn),而需求改變所帶來(lái)的影響也可以看作設(shè)計(jì)和實(shí)施階段的潛在影響。

可追蹤需求說(shuō)明書的使用也能夠降低成本。通過(guò)對(duì)需求分析的追蹤,每個(gè)需求的改變所帶來(lái)的成本變化也可以被近似地估算出。成本隨著條件需求變化而變化,例如執(zhí)行的效率和執(zhí)行的結(jié)果。較好的執(zhí)行追蹤的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于,它能夠追蹤分析風(fēng)險(xiǎn)危害的需求,一個(gè)可追蹤模型可以幫助我們分析安全的影響。當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致需求改變的時(shí)候,能在進(jìn)行更新設(shè)計(jì)之前對(duì)成本進(jìn)行估算。

圖2 初級(jí)的跟蹤過(guò)程

4.3 方法檢視

對(duì)于一個(gè)使用中的系統(tǒng),或者正在開(kāi)發(fā)中的系統(tǒng),當(dāng)需求有任何改變或更新的時(shí)候,按照這種方式,你可以找到許多影響安全因素的方法。接下來(lái)的應(yīng)用演變的主要方法如下:(1)需求初始化 (2)可追溯性連接 (3)通過(guò)使用正式的方法來(lái)分析變化,得到變化帶來(lái)的影響 (4)管理已經(jīng)證實(shí)的改變(5)應(yīng)用改變:當(dāng)我們?cè)诎踩珱](méi)有影響的情況下,需求變化必須在需求模式上得到整合,設(shè)計(jì)模式必須加以實(shí)施 (6)驗(yàn)證需求被較好地執(zhí)行完成。

5 結(jié)論

系統(tǒng)工程的核心是系統(tǒng)思想。系統(tǒng)思想上升到哲學(xué)高度即為系統(tǒng)論,是對(duì)系統(tǒng)科學(xué)的哲學(xué)闡述,也可稱為系統(tǒng)科學(xué)哲學(xué)[3]。在系統(tǒng)思想的指引下,系統(tǒng)工程方法論也經(jīng)歷了一個(gè)不斷發(fā)展和豐富的過(guò)程,即由以定性分析為主到以定量分析為主,再到從定性到定量的綜合集成方法的過(guò)程,系統(tǒng)工程方法的發(fā)展經(jīng)歷了硬系統(tǒng)方法、軟系統(tǒng)方法、批判系統(tǒng)方法、整合系統(tǒng)方法的過(guò)程。系統(tǒng)工程所使用的技術(shù)由系統(tǒng)工程學(xué)科發(fā)展所推動(dòng),當(dāng)其運(yùn)用于實(shí)踐中時(shí)又促進(jìn)新的系統(tǒng)思想的產(chǎn)生[4]。

部署系統(tǒng)工程是執(zhí)行系統(tǒng)工程實(shí)踐的一個(gè)重要方面。這種部署能夠通過(guò)對(duì)諸如需求工程過(guò)程等的最重要過(guò)程部署來(lái)觸發(fā)實(shí)現(xiàn)。這種過(guò)程通常在系統(tǒng)演化過(guò)程中需要集成新的技術(shù)時(shí)是必需的。但是如果沒(méi)有進(jìn)行安全影響分析,那么這種整合將不能夠進(jìn)行。應(yīng)該從一個(gè)系統(tǒng)思想上整體地進(jìn)行考慮系統(tǒng)復(fù)雜性,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面系統(tǒng)的部署,全面深入細(xì)致地研究需求及其變化。

[1] 雷戰(zhàn)波,席酉民.系統(tǒng)工程方法論的四維結(jié)構(gòu)體系[J].系統(tǒng)工程理論方法應(yīng)用,2001,10(2).

[2] 成思危.復(fù)雜科學(xué)系統(tǒng)工程與管理[M].上海:上海科技教育出版社,2000.

[3] 張彩江,王春生.系統(tǒng)方法論的發(fā)展及其內(nèi)在動(dòng)因分析[J].系統(tǒng)工程理論方法應(yīng)用,2006,15(2).

[4] 軍號(hào),薛惠鋒,寇曉東.系統(tǒng)工程方法技術(shù)發(fā)展規(guī)律和趨勢(shì)初探[J].西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版, 2004,14(1).

責(zé)任編輯:張彩云

TN916.2

A

1671-8275(2010)03-0139-02

2010-03-10

蔡占強(qiáng)(1981-),男,安徽濉溪人,淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院助理工程師。