Системная инженерия как методологическая основа

Системная инженерия как методологическая
основа современного инженерного образования
Мирошниченко Евгений Александрович
к. т. н., доцент кафедры
вычислительной техники ТПУ
Рабочая группа
Проект 1.1.1. Разработка образовательных программ и создание
нормативно-организационного обеспечения учебного процесса
Руководитель проекта: Петровская Татьяна Семёновна, к. т. н., зам.
проректора по образовательной и международной деятельности
Руководитель рабочей группы
Марков Николай Григорьевич, д.т.н., зав. кафедрой вычислительной
техники ИК
Члены рабочей группы
Заворин Александр Сергеевич, д. т. н., зав. кафедрой
парогенераторостроения и парогенераторных установок ЭНИН
Кудинов Антон Викторович, к. т. н., доцент кафедры вычислительной
техники ИК
Мирошниченко Евгений Александрович, к. т. н., доцент кафедры
вычислительной техники ИК
Тайлашева Татьяна Сергеевна, к. т. н., доцент кафедры
парогенераторостроения и парогенераторных установок ЭНИН
Юнак Александр Львович, ведущий программист Лаборатории № 7 ИФВТ
2
Системная инженерия: очередное модное
слово?
Новейшие псевдонауки
(валеология, информациология,
ноосферология,
трансперсональная психология…)
Наука, инженерия
3
Модные бренды
(нанотехнологии,
синергетика…)
Системная инженерия
Systems Engineering is an interdisciplinary approach and means to enable the
realization of successful systems.
It focuses on holistically and concurrently understanding stakeholder needs;
exploring opportunities; documenting requirements; and synthesizing, verifying,
validating, and evolving solutions while considering the complete problem, from
system concept exploration through system disposal.
http://www.sebokwiki.org
4
Масштабы
NPP
5
Выгода классической системной
инженерии на крупных проектах
Размер
проекта
6
Мелкие
Возможный Оптимальные
рост затрат затраты на СИ
проекта
18%
5%
Средние
38%
20%
Крупные
63%
33%
Очень
крупные
92%
37%
данные Boehm, Valerdi, Honour
Разнообразие типовых жизненных циклов
(природы системы, стадий жизненных циклов, инструментов)
Софт
Концепция
Оборудование
Визуализация
Природный
ресурс
Процесс
Система
7
Проектирование
Определение
требуемых
компетенций
Персонал
Здание
Идея
Проектирование
сооружения и
площадки
Идея
Графическое
представление
Разработка
Поддержка
Списание
Изготовление
Эксплуатация и
поддержка
Списание
Обучение
Использование
и рост
Отставка
Эксплуатация
и поддержка
Разборка
Приобретение
Приобретение
Определение
выхода
Разработка
Согласование
Разработка
Описание
Изготовление
Строительство
Эксплуатация
Пилотное
внедрение
Рекультивация
Использование и
совершенствование
Использование
Поддержка
Ликвидация
Списание
Жизненный цикл в системной инженерии
определение
требований
архитектурное
проектирование
рабочее
проектирование
8
приемка в эксплуатацию
интеграция
изготовление
Три поколения системной инженерии
 «Алхинженерия»: Неформальные тексты и эскизы
 Современная инженерия: Диаграммы и чертежи
(«псевдокод»)
 Моделе-ориентированная (model-based)
инженерия: формальные языки (вычисляемый
«код»)
9
Ключевые стандарты в области
системной инженерии
 ГОСТ Р ИСО/МЭК 15288-2005 «Информационная
технология. Системная инженерия. Процессы
жизненного цикла систем»
 ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010 «Информационная
технология. Системная и программная инженерия.
Процессы жизненного цикла программных
средств»
 ГОСТ Р ИСО 15926-1-2008 «Промышленные
автоматизированные системы и интеграция. Интеграция данных жизненного цикла для
перерабатывающих предприятий, включая
нефтяные и газовые производственные
предприятия»
10
Некоторые стандарты в области
системной инженерии






11
ISO/IEC TR 24748 — СПИ. Руководство по управлению ЖЦ. В контексте
стандартов ISO/IEC 15288 и ISO/IEC 12207 определяет порядок
использования моделей ЖЦ.
ISO/IEC TR 19760:2003 — СИ. Руководство по применению ISO/IEC 15288.
Содержит рекомендации по адаптации стандарта ISO/IEC 15288 к
конкретным системам и проектам.
ISO/IEC/IEEE 16326:2009 — СПИ. Процессы ЖЦ. Управление проектами.
Взамен ISO/IEC TR 16326:1999 — Программная инженерия. Руководство по
применению ISO/IEC 12207 при управлении проектами.
ISO/IEC 16085:2006 — СПИ. Процессы ЖЦ. Управление рисками. Определяет
процесс управления рисками в ЖЦ. Может использоваться самостоятельно
или в качестве дополнения к процессам ЖЦ, определенным в ISO/IEC 15288
и ISO/IEC 12207.
ISO/IEC 15939:2007 — СПИ. Процесс измерения. Определяет процесс
измерения, пригодный для использования в области СПИ, а также
менеджмента.
ISO/IEC TR 24774:2007 — СПИ. Управление жизненным циклом. Руководство
по описанию процесса. Устанавливает общие правила построения
эталонных моделей процессов ЖЦ с использованием характеристик целей
процесса, его результатов, выполняемых действий и работ.
25 обязательных практик системной инженерии
ISO 15288:2008
Обеспечения
проектов
описывание жизненного
цикла
управление
инфраструктурой
управление портфелем
проектов
управление персоналом
управление качеством
12
Контрактации
Проектные
Закупка
Поставка
управление проектами
планирование
проекта
управление
выполнением и
контроль проекта
поддержка проектов
управление
решениями
управление рисками
управление
конфигурацией
управление
информацией
измерения
Технические
сбор требований
анализ требований
архитектурный дизайн
изготовление
интеграция
верификация
переход к эксплуатации
валидация
эксплуатация
обслуживание
вывод из эксплуатации
Личные качества (by NASA)
1.
Интеллектуальная любознательность, выражающаяся в первую очередь в способности и желании постоянно учиться
новому;
2.
Способность видеть целое даже при наличии множества мелких деталей, включающая, в частности, умение не
терять основную главную цель и объединять для разговора на одном языке ученых, разработчиков, операторов и
другие заинтересованные стороны, невзирая на изменения, возникающие по мере развития жизненного цикла;
3.
Способность к выделению общесистемных связей и закономерностей, с помощью которой первоклассный системный
инженер может помочь другим членам команды проекта в установлении места их системных решений в общей
картине и в работе на достижение общих системных целей;
4.
Высокая коммуникабельность — способность слушать, писать и говорить таким образом, который способствует
наведению мостов между инженерами и управленцами на основе использования единых терминов, процессов и
процедур;
5.
Выраженная готовность к лидерству и к работе в команде, предполагающая, в частности, наличие глубоких и
многосторонних технических знаний, энтузиазма в достижении поставленных целей, креативности и инженерного
инстинкта;
6.
Готовность к изменениям, предполагающая в числе прочего и понимание неизбежности изменений;
7.
Приспособленность к работе в условиях неопределенности и недостаточности информации, предполагающая, в
частности, способность к толкованию неполных и противоречивых требований;
8.
Специфическая убежденность в том, что следует надеяться на лучшее, но планировать худшее, предполагающая, в
частности, что системный инженер постоянно проверяет и перепроверяет детали, имеющие отношение к
обеспечению технической целостности системы;
9.
Наличие разнообразных технических навыков — способность применять обоснованные технические решения, что
требует от системного инженера знания множества технических дисциплин на уровне эксперта;
10. Уверенность в себе и решительность, но не высокомерие, так как даже хороший системный инженер может
ошибиться;
11. Способность строго выполнять предписания по реализации процесса при понимании того, когда надо остановиться
13
и внести изменения, что предполагает способность системного инженера не только формально описать, но и
«почувствовать» процессы.
Профессиональные компетенции (by NASA)
1. Умение управлять требованиями на всех уровнях системной иерархии;
2. Владение современными методами и инструментами разработки
систем включая архитектурный подход.
3. Владение методами и инструментами анализа систем включая
моделирование, анализ надежности, анализ рисков, анализ техникоэкономических характеристик и т. п.
4. Умение организовывать и проводить испытания систем и
анализировать результаты испытаний.
5. Умение налаживать эффективное человеко-машинное
взаимодействие.
6. Умение реализовывать интегрированные системные решения,
учитывающие гетерогенность и возможную распределённость
элементов, составляющих систему.
7. Владение процессным подходом.
8. Умение управлять изменениями.
14
Обучение за рубежом
 Программы подготовки по системной инженерии для
дипломированных специалистов (Systems Engineering
Graduate Programs) сегодня реализуются более чем в
двухстах зарубежных вузах
 только в США имеется около 130 программ обучения
системной инженерии в 73 высших учебных заведениях
 Только за последние 3 года по рассматриваемой тематике на
английском языке издано более 50 учебных книг.
 Крупнейшие правительственные учреждения и ведущие
мировые компании разрабатывают собственные руководства
по системной инженерии и активно содействуют повышению
квалификации в этой области своих сотрудников
(Amazon.com, Inc.; Boeing Company; Dell; Harley-Davidson; General
Dynamics; General Motors; Honeywell; Intel; Nokia; Northrop Grumman;
Novartis AG; Raytheon).
15
Сколько учат системной инженерии в мире
После
бакалавриата:
1800 часов
аудиторных +
примерно
столько же
часов
домашних
заданий
16
Оценка времени обучения
«моделеориентированности»
После магистрата:
320 часов + 6 месяцев
стажировка
17
http://www.emn.fr/z-info/atlanmod/index.php/The_MDE_Diploma
Обучение в России
 Системных инженеров не готовят.
 Обзорный курс «Системная инженерия» читается
сегодня в МФТИ, МИРЭА и МИСиС, в Уральском
федеральном университете, в ТПУ
 Программа обучения системной инженерии в
2012 г. включена в каталог учебных программ и
курсов учебно-методического центра
Всероссийского научно-исследовательского
института по эксплуатации атомных
электростанций (ВНИИАЭС).
18
Задачи системы образования в РФ
• Cформировать образовательные программы в сфере системной
инженерии
• Создать программу повышения квалификации и
переподготовки преподавателей, профессиональных инженеров
и менеджеров.
Потребности, опыт
Промышленность
Фундаментальные знания;
технология обучения
19
Высшее образование
Спасибо за внимание
Евгений Александрович Мирошниченко
[email protected]
20