Trade off system engineering
Análise de Design e Trade-Off.
Instituto de Pesquisa de Sistemas,
Universidade de Maryland, College Park.
Requisitos do Projeto, [2012] [2013]
A turma apresenta aos alunos de Engenharia de Sistemas os conceitos subjacentes, metodologias profissionais e recursos de software em engenharia de requisitos, design de nível de sistema, otimização e análise de compromisso. Os alunos concluirão um projeto focado no desenvolvimento de requisitos e sua rastreabilidade para o projeto de nível de sistema de um sistema de engenharia.
Este curso será baseado no material abordado no ENSE 621 System Concepts, Issues and Processes.
Os tópicos serão os seguintes: Revisão rápida do ENSE 621: Conceitos do sistema, problemas e processos. Engenharia de Sistemas Baseada em Modelos. Sistema de sistemas. Modelos Organizacionais e Processos. Engenharia de requisitos; gerenciamento de requisitos; implementação e aplicações de rastreabilidade. Recursos de ferramentas de engenharia de requisitos comerciais. Design de nível do sistema.
Geração de projetos de nível de arquitetura (lógico) e de nível de tecnologia (físico). Métodos de design baseados em componentes e interfaces. Princípios do design modular. Aprimoramento do conceito de design por meio de matrizes de estrutura de projeto. Análise de tradeoff multiobjetivo para projeto de sistemas de engenharia. Princípios do design baseado em plataforma.
Os alunos concluirão um projeto focado no desenvolvimento de requisitos e sua rastreabilidade para o projeto de nível de sistema de um sistema de engenharia.
PRÉ-REQUISITOS DO CURSO Estatuto de nível de pós-graduação em engenharia. ENSE 621 / ENPM 641 do segundo semestre de 2009 a 2012. Um bom conhecimento de matemática de engenharia (por exemplo, cálculo, álgebra linear, equações diferenciais).
TEMPO E LOCALIZAÇÃO DAS HORAS DE CLASSE / ESCRITÓRIO Classe. M 19h - 21h40, Sala 2121, Edifício JPM. Horário de atendimento. Mark Austin. Por nomeação. Para uma rápida resposta aos seus problemas, envie-me um e-mail.
Notas da aula As notas da aula estarão disponíveis em John MacCarthy, Rm 2175, A. V. Williams.
O custo é de US $ 40,00. Faça um check-out da "Universidade de Maryland".
Material de apoio Distribuirei um volume significativo de material de suporte (200 Mbytes) para as classes ENSE 621 e ENSE 622.
Traga seu laptop para a aula e vou passar o material para você por meio de um CD-ROM e / ou memory stick.
Textos Recomendados Hull E., Jackson K. e Dick J., Requirements Engineering (Segunda Edição), Springer, junho de 2004.
Modelagem Visual de Sistemas No Magic cria o ambiente MagicDraw com plugins SysML.
Para mais informações, consulte o site No Magic.
Nós temos o MagicDraw com os plugins SysML e Paramagic rodando nos PCs no SEIL Lab (A. V. Williams, Rm. 2250). Visio Professional / Enterprise 2000 Faça o download de uma cópia de demonstração do software Rational.
Software de otimização O CPLEX é um opimizador interativo para programação de números inteiros e inteiros mistos.
Está disponível no cluster de PCs no Laboratório SEIL (A. V. Williams, Rm 2250).
Clique aqui para detalhes sobre como trabalhar passo a passo através de um exemplo básico. Faça o download gratuito das versões de estudante / avaliação do MPL / CPLEX e OptiMax 2000.
O OptiMax 2000 é uma Biblioteca de Componentes orientada a objetos, projetada especificamente para incorporar modelos de otimização em aplicativos do usuário final.
AVALIAÇÃO DO CURSO E CRONOGRAMA DE EXAME.
Haverá dois exames: Lição de casa (20%): incidirá sobre o desenvolvimento de requisitos, modelos de estrutura do sistema e comportamento e desenvolvimento de um design de nível de sistema. Meio período (25%): 20 de abril, 2 horas de duração.
O exame será livro aberto e notas abertas. Projeto de curso (30%): Você pode trabalhar em um projeto de design ou em um projeto de pesquisa.
Por favor envie-me um pdf do seu projeto final,
Até 16 de maio de 2014. Final (25%): May YY, 7-9 pm em nossa sala de aula regular.
2 horas mais 5 minutos para ler o artigo.
O exame será livro aberto e notas abertas. Sem computadores.
Nota. Não haverá exames de meio termo ou de maquiagem final. Os alunos podem perder a pontuação de médio prazo se fizerem melhor na final (ou seja, o exame final pode contar até 50% da nota). A fronteira entre uma nota B e uma nota A será de 80%.
Última modificação: 21 de janeiro de 2015.
Direitos autorais & copy; 2002-2015, Instituto de Pesquisa de Sistemas, Universidade de Maryland.
Escritório da NASA de Design Lógico.
com vista à sua solução prática.
4.1 Trocas de Design.
O projeto conceitual envolve uma série de decisões de troca entre parâmetros significativos - como velocidades de operação, tamanho da memória, potência e largura de banda de E / S - para obter um projeto de comprometimento que atenda melhor aos requisitos de desempenho. Tanto a incerteza nesses requisitos quanto os importantes fatores de compensação devem ser verificados. Esses fatores que podem ser usados para avaliar as compensações de design (geralmente em uma base qualitativa) incluem:
Expansibilidade de Confiabilidade Capacidade de Programabilidade Compatibilidade de Compatibilidade Adaptabilidade Disponibilidade e Custo de Desenvolvimento.
As práticas recomendadas para obter confiabilidade são fornecidas na seção 4.5. O restante desses recursos é discutido abaixo.
A capacidade de expansão mede a capacidade do sistema de computador de acomodar convenientemente requisitos aumentados por maior velocidade ou por expansão física, sem o custo de um grande redesenho (ref. 84). O design original do computador deve prever esse tipo de crescimento, especialmente no que diz respeito à memória e às seções de E / S. O procedimento geral é determinar todas as funções que, previsivelmente, poderiam ser exigidas do sistema de computação, por exemplo, analisando problemas de crescimento de programas passados e estabelecer uma gama de possíveis requisitos para cada uma das funções, o que pode dobrar o requisito atual. Se possível, a probabilidade desses requisitos expandidos também deve ser estimada. A modularidade é um método desejável para fornecer expansibilidade e deve ser incorporada sempre que possível.
Progragrammability, ou a facilidade de programação do computador, deve ser considerado no início do projeto. A experiência passada mostrou que um equilíbrio entre simplicidade de programação e complexidade de hardware é essencial para evitar que os custos da programação se tornem esmagadores. Por exemplo, capacidade de memória suficiente deve ser fornecida para acomodar as mudanças de programa necessárias devido ao aumento de desempenho ou requisitos de missão; arquitetura de memória deve ser projetada para facilitar a programação; e memórias com fio devem ser evitadas se muitas mudanças no programa forem antecipadas, devido ao tempo e custo envolvidos na implementação das mudanças. Instalações de endereçamento adequadas sem limites artificiais e uma ligação simples de sub-rotina são recomendadas. Considerações de programabilidade devem incluir a eficiência do idioma de origem, do código de objeto, e da conversão do idioma de origem para o código de objeto, e a facilidade de usar o idioma de origem e obter um programa de computador completamente codificado. Se o computador for programado em vôo, o uso de um compilador deve ser considerado. Uma linguagem de programação padrão, como JOVIAL, SPL ou CLASP, é desejável e deve ser utilizada para aplicativos futuros, se disponível. O grau de sofisticação do software e a disponibilidade de software de suporte devem ser considerados durante o projeto.
A manutenção não deve ser negligenciada ao projetar o computador. O reparo deve ser prontamente realizado durante a operação em solo, e se a manutenção em voo for desejada, isso deve ser especificado como um requisito de projeto. O reparo ou reconfiguração de luz está intimamente associado à confiabilidade e, como tal, a extensão da reconfiguração possível dependerá da confiabilidade requerida. As falhas podem ser detectadas por programas de autoverificação; O reparo em voo pode ser efetuado por comutação automática ou por operação manual em missões tripuladas. A troca deve considerar o uso de um modo de operação degradado. Geralmente, o procedimento recomendado de manutenção do pré-lançamento é remover componentes ou subsistemas defeituosos do sistema e substituí-los por equipamentos de backup. Para facilitar a manutenção manual, os subconjuntos devem ser conectáveis, exigir um mínimo de desmontagem para acesso e ser substituíveis sem ajustes. O projeto deve fornecer um caso de acessibilidade e deve minimizar a possibilidade de danos a outras peças durante a manutenção. Se os conjuntos substituídos devem ser descartados em vez de reparados, metas de custo máximo para um módulo substituível devem ser estabelecidas.
A compatibilidade deve ser desenvolvida entre o computador e suas interfaces, software, níveis de energia e, quando necessário, computadores de terra. Interfaces padrão e níveis de energia devem ser implementados. A compatibilidade de interface reduz a necessidade de conversão de dados com equipamento periférico e é altamente recomendada. A compatibilidade de dados entre modelos de uma família de computadores deve ser fornecida para simplificar o projeto de equipamentos periféricos. Essa consideração é particularmente importante quando os computadores de desempenho e arquitetura diferentes estão interconectados. A compatibilidade de código fonte e objeto entre os computadores espaciais e terrestres é vantajosa para facilitar a programação.
A adaptabilidade é definida como a capacidade do sistema de atender a uma ampla gama de requisitos funcionais sem exigir modificações físicas. A adaptabilidade é necessária quando os requisitos não estão bem definidos ou se é esperado que o computador seja aplicado a uma variedade de missões e / ou a vários veículos espaciais. Embora isto seja semelhante à necessidade de crescimento discutida sob & quot; descartabilidade & quot; Nesse caso, os requisitos em potencial devem ser antecipados fornecendo reservas em capacidade de memória, velocidade computacional, comprimento de palavras e capacidade de E / S. Além disso, o projeto deve considerar características específicas que permitem adaptar uma máquina básica a diferentes situações, como comprimento de palavra ajustável através de operações organizadas por byte, códigos de operação alteráveis ou não utilizados, campos reservados em formatos e velocidade ajustável. É preciso ter cuidado para que o aumento nos recursos do computador esteja de acordo com outras considerações de desenvolvimento.
A disponibilidade é a probabilidade de o computador estar operando satisfatoriamente em um determinado momento. Está intimamente relacionado à confiabilidade e tempo de reparo e deve ser considerado no estabelecimento de requisitos de confiabilidade. Uma vez que leva em conta o tempo necessário para a detecção e reconfiguração do defeito, a disponibilidade é particularmente importante durante as fases de missão crítica.
O Status e o Custo de Desenvolvimento são fatores complexos relacionados à gestão que podem ter efeitos significativos no design. Eles exigem a estimativa de vários itens, como a extensão do uso de hardware disponível no mercado, riscos de projeto no desenvolvimento de novos equipamentos usando tecnologias avançadas, progresso potencial no estado da arte durante o projeto e o desenvolvimento do computador, etc. Ao estimar o custo, o gestor deve considerar as despesas totais de longo prazo, bem como os gastos iniciais, e também o custo de possíveis atrasos no desenvolvimento de técnicas avançadas, etc.
Além dos fatores qualitativos acima, as compensações devem ser determinadas com base em fatores quantitativos especificados, como precisão, velocidade, capacidade, peso, volume e potência.
4.3.1 Framework de Processo de Estudo de Tradeoff de Engenharia de Sistemas.
Matthew V. Cilli,
E-mail: mcilli@stevens. edu Engenharia de Sistemas PhD Candidato Stevens Institute of Technology, Hoboken, NJ Procurar por mais artigos deste autor.
Gregory S. Parnell.
E-mail: gparnell@uark. edu Departamento de Engenharia Industrial, Universidade de Arkansas, Professor Visitante de Engenharia Industrial 4207 Bell Engineering Centre Procurar mais artigos deste autor.
Primeira publicação: julho de 2014 Histórico de publicação completo DOI: 10.1002 / j.2334-5837.2014.tb03151.x Ver / salvar citações Citado por (CrossRef): 0 articles Check for updates.
Os estudos de tradeoff são uma ferramenta crítica para fornecer informações para apoiar a tomada de decisões para engenheiros de disciplina, engenheiros de sistemas e gerentes de programas durante todo o ciclo de vida do sistema. Infelizmente, a qualidade dos estudos de comércio é inconsistente entre as organizações e dentro das organizações. Este documento relata parte de um esforço do INCOSE para melhorar os estudos de tradeoff e discute uma proposta de Processo de Gestão de Decisões INCOSE alinhada com a ISO / IEC 15288. O processo proposto discutido neste documento integra as melhores práticas de análise de decisão com atividades de engenharia de sistemas para criar uma linha de base a partir da qual Trabalhos futuros podem explorar possíveis inovações para melhorar ainda mais a qualidade do estudo de tradeoff. O processo permite que as empresas desenvolvam uma compreensão profunda do relacionamento complexo entre requisitos, as escolhas de design feitas para atender a cada requisito e as conseqüências do nível de sistema da soma das escolhas de design em todo o conjunto de requisitos de desempenho, além de outros elementos valor do stakeholder para incluir custo e cronograma. Por meio de técnicas de visualização de dados, os tomadores de decisão podem entender rapidamente e comunicar com clareza um espaço comercial complexo e convergir para recomendações robustas na presença de incerteza.
Informações sobre o artigo.
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&cópia de; 2014 os autores.
Histórico de Publicações.
Emissão online: 31 de outubro de 2014 Versão do registro online: 31 de outubro de 2014.
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Trade off system engineering
Análise de Design e Trade-Off.
Instituto de Pesquisa de Sistemas,
Universidade de Maryland, College Park.
Requisitos do Projeto, [2012] [2013]
A turma apresenta aos alunos de Engenharia de Sistemas os conceitos subjacentes, metodologias profissionais e recursos de software em engenharia de requisitos, design de nível de sistema, otimização e análise de compromisso. Os alunos concluirão um projeto focado no desenvolvimento de requisitos e sua rastreabilidade para o projeto de nível de sistema de um sistema de engenharia.
Este curso será baseado no material abordado no ENSE 621 System Concepts, Issues and Processes.
Os tópicos serão os seguintes: Revisão rápida do ENSE 621: Conceitos do sistema, problemas e processos. Engenharia de Sistemas Baseada em Modelos. Sistema de sistemas. Modelos Organizacionais e Processos. Engenharia de requisitos; gerenciamento de requisitos; implementação e aplicações de rastreabilidade. Recursos de ferramentas de engenharia de requisitos comerciais. Design de nível do sistema.
Geração de projetos de nível de arquitetura (lógico) e de nível de tecnologia (físico). Métodos de design baseados em componentes e interfaces. Princípios do design modular. Aprimoramento do conceito de design por meio de matrizes de estrutura de projeto. Análise de tradeoff multiobjetivo para projeto de sistemas de engenharia. Princípios do design baseado em plataforma.
Os alunos concluirão um projeto focado no desenvolvimento de requisitos e sua rastreabilidade para o projeto de nível de sistema de um sistema de engenharia.
PRÉ-REQUISITOS DO CURSO Estatuto de nível de pós-graduação em engenharia. ENSE 621 / ENPM 641 do segundo semestre de 2009 a 2012. Um bom conhecimento de matemática de engenharia (por exemplo, cálculo, álgebra linear, equações diferenciais).
TEMPO E LOCALIZAÇÃO DAS HORAS DE CLASSE / ESCRITÓRIO Classe. M 19h - 21h40, Sala 2121, Edifício JPM. Horário de atendimento. Mark Austin. Por nomeação. Para uma rápida resposta aos seus problemas, envie-me um e-mail.
Notas da aula As notas da aula estarão disponíveis em John MacCarthy, Rm 2175, A. V. Williams.
O custo é de US $ 40,00. Faça um check-out da "Universidade de Maryland".
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Textos Recomendados Hull E., Jackson K. e Dick J., Requirements Engineering (Segunda Edição), Springer, junho de 2004.
Modelagem Visual de Sistemas No Magic cria o ambiente MagicDraw com plugins SysML.
Para mais informações, consulte o site No Magic.
Nós temos o MagicDraw com os plugins SysML e Paramagic rodando nos PCs no SEIL Lab (A. V. Williams, Rm. 2250). Visio Professional / Enterprise 2000 Faça o download de uma cópia de demonstração do software Rational.
Software de otimização O CPLEX é um opimizador interativo para programação de números inteiros e inteiros mistos.
Está disponível no cluster de PCs no Laboratório SEIL (A. V. Williams, Rm 2250).
Clique aqui para detalhes sobre o trabalho passo a passo através de um exemplo básico. Faça o download gratuito das versões de estudante / avaliação do MPL / CPLEX e OptiMax 2000.
O OptiMax 2000 é uma Biblioteca de Componentes orientada a objetos, projetada especificamente para incorporar modelos de otimização em aplicativos do usuário final.
AVALIAÇÃO DO CURSO E CRONOGRAMA DE EXAME.
Haverá dois exames: Lição de casa (20%): incidirá sobre o desenvolvimento de requisitos, modelos de estrutura do sistema e comportamento e desenvolvimento de um design de nível de sistema. Meio período (25%): 20 de abril, 2 horas de duração.
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Até 16 de maio de 2014. Final (25%): May YY, 7-9 pm em nossa sala de aula regular.
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Nota. Não haverá exames de meio termo ou de maquiagem final. Os alunos podem perder a pontuação de médio prazo se fizerem melhor na final (ou seja, o exame final pode contar até 50% da nota). A fronteira entre uma nota B e uma nota A será de 80%.
Última modificação: 21 de janeiro de 2015.
Direitos autorais & copy; 2002-2015, Instituto de Pesquisa de Sistemas, Universidade de Maryland.
Análise de sistema.
A análise do sistema permite que os desenvolvedores realizem avaliações quantitativas de sistemas objetivamente para selecionar e / ou atualizar a arquitetura de sistema mais eficiente e para gerar dados de engenharia derivados. Durante a engenharia, as avaliações devem ser realizadas sempre que forem tomadas decisões ou decisões técnicas para determinar a conformidade com os requisitos do sistema.
A análise do sistema fornece uma abordagem rigorosa para a tomada de decisões técnicas. Ele é usado para realizar estudos de compromisso e inclui modelagem e simulação, análise de custos, análise de riscos técnicos e análise de efetividade.
Princípios que regem a análise do sistema.
Uma das principais tarefas de um engenheiro de sistemas é avaliar os dados e artefatos de engenharia criados durante o processo de engenharia de sistemas (SE). As avaliações estão no centro da análise do sistema, fornecendo meios e técnicas.
definir critérios de avaliação com base nos requisitos do sistema; avaliar as propriedades de design de cada solução candidata em comparação a esses critérios; pontuar globalmente as soluções candidatas e justificar as pontuações; e decidir sobre a (s) solução (ões) apropriada (s).
O artigo Análise e Seleção entre Soluções Alternativas na Abordagem de Sistemas Aplicados à Área de Conhecimento de Sistemas de Engenharia (KA) da Parte 2 descreve atividades relacionadas à seleção entre possíveis soluções de sistema para um problema ou oportunidade identificado. Os seguintes princípios gerais de análise de sistemas são definidos:
A análise de sistemas é baseada em critérios de avaliação baseados em uma descrição do sistema de problemas ou oportunidades. Esses critérios serão baseados em uma descrição de sistema ideal, que pressupõe que um contexto de problema de sistema rígido pode ser definido. Os critérios devem considerar o comportamento e as propriedades do sistema requeridos da solução completa, em todos os contextos e ambientes de sistema mais amplos possíveis. Eles devem considerar problemas não funcionais, como segurança do sistema, segurança etc. (consulte Engenharia de sistemas e engenharia de especialidade para obter mais informações sobre a incorporação de elementos não funcionais.) Essa descrição do sistema "ideal" pode ser suportada por descrições de sistema flexíveis. quais critérios “soft” adicionais podem ser definidos. Por exemplo, uma preferência das partes interessadas a favor ou contra certos tipos de soluções, convenções sociais, políticas ou culturais relevantes a serem consideradas, etc. Os critérios de avaliação devem incluir, no mínimo, as restrições de custo e escalas de tempo aceitáveis para as partes interessadas. Estudos de comércio fornecem um mecanismo para a análise de soluções alternativas. Um estudo comercial deve considerar um conjunto de critérios de avaliação, com conhecimento adequado das limitações e dependências entre os critérios individuais. Estudos de comércio precisam lidar com critérios objetivos e subjetivos. Deve-se ter cuidado para avaliar a sensibilidade da avaliação geral a critérios específicos.
Estudos de trade-off.
No contexto da definição de um sistema, um estudo de trade-off consiste em comparar as características de cada elemento do sistema e de cada arquitetura de sistema candidato para determinar a solução que melhor equilibra globalmente os critérios de avaliação. As várias características analisadas são reunidas na análise de custos, análise técnica de riscos e análise de eficácia (NASA 2007).
Orientações sobre a condução de estudos de comércio para todos os tipos de contexto do sistema são caracterizadas nos princípios acima e descritas com mais detalhes no tópico Análise e Seleção entre Soluções Alternativas. De particular interesse para a análise de SE são a eficácia técnica, o custo e a análise técnica de risco.
Análise de Eficácia.
A eficácia de uma solução de engenharia inclui várias características essenciais que geralmente são reunidas na seguinte lista de análises, incluindo (mas não limitadas a) desempenho, usabilidade, confiabilidade, manufatura, manutenção ou suporte, ambiente, etc. soluções sob vários aspectos.
É essencial estabelecer uma classificação que limite o número de análises aos aspectos realmente significativos, como os principais parâmetros de desempenho. As principais dificuldades da análise de eficácia são classificar e selecionar o conjunto certo de aspectos de eficácia; por exemplo, se o produto for feito para um único uso, a manutenção não será um critério relevante.
Análise de Custo.
Uma análise de custo considera os custos totais do ciclo de vida. Uma linha de base de custo pode ser adaptada de acordo com o projeto e o sistema. O custo global do ciclo de vida (LCC), ou custo total de propriedade (TOC), pode incluir itens de custo de mão-de-obra e não relacionados ao trabalho, como os indicados na Tabela 1.
Os métodos para determinar o custo são descritos no tópico Planejamento.
Análise de riscos técnicos.
Cada análise de risco referente a cada domínio é baseada em três fatores:
Análise de ameaças potenciais ou eventos indesejados e sua probabilidade de ocorrência. Análise das conseqüências dessas ameaças ou eventos indesejados e sua classificação em uma escala de gravidade. Mitigação para reduzir as probabilidades de ameaças e / ou os níveis de efeitos prejudiciais a valores aceitáveis.
Os riscos técnicos aparecem quando o sistema não pode satisfazer os requisitos do sistema por mais tempo. As causas residem nos requisitos e / ou na própria solução. Eles são expressos na forma de eficácia insuficiente e podem ter múltiplas causas: avaliação incorreta das capacidades tecnológicas; superestimação da maturidade técnica de um elemento do sistema; falha de peças; separação; quebra, obsolescência de equipamentos, peças ou software, fraqueza do fornecedor (peças não conformes, atraso no fornecimento, etc.), fatores humanos (treinamento insuficiente, afinações erradas, tratamento de erros, procedimentos inadequados, malícia), etc.
Os riscos técnicos não devem ser confundidos com os riscos do projeto, mesmo que o método para gerenciá-los seja o mesmo. Embora os riscos técnicos possam levar a riscos de projeto, os riscos técnicos abordam o próprio sistema, não o processo para o seu desenvolvimento. (Veja Gerenciamento de Risco para mais detalhes.)
Processo de abordagem.
Finalidade e Princípios da Abordagem.
O processo de análise do sistema é usado para: (1) fornecer uma base rigorosa para a tomada de decisões técnicas, resolução de conflitos de requisitos e avaliação de soluções físicas alternativas (elementos do sistema e arquiteturas físicas); (2) determinar o progresso na satisfação dos requisitos do sistema e requisitos derivados; (3) apoiar o gerenciamento de riscos; e (4) assegurar que as decisões sejam tomadas somente após a avaliação do custo, cronograma, desempenho e efeitos de risco na engenharia ou reengenharia de um sistema (ANSI / EIA, 1998). Esse processo também é chamado de processo de análise de decisão pela NASA (2007, 1-360) e é usado para ajudar a avaliar questões técnicas, alternativas e suas incertezas para apoiar a tomada de decisões. (Consulte Gerenciamento de Decisões para obter mais detalhes.)
A análise do sistema suporta outros processos de definição do sistema:
A definição de requisitos das partes interessadas e os processos de definição de requisitos do sistema usam a análise do sistema para resolver problemas relacionados a conflitos entre o conjunto de requisitos; em particular, aqueles relacionados a custos, riscos técnicos e eficácia (desempenho, condições operacionais e restrições). Os requisitos do sistema sujeitos a altos riscos, ou aqueles que exigiriam arquiteturas diferentes, são discutidos. Os processos de Desenvolvimento de Modelo de Arquitetura Lógica e Desenvolvimento de Modelos de Arquitetura Física utilizam-no para avaliar características ou propriedades de projeto de arquiteturas lógicas e físicas candidatas, fornecendo argumentos para selecionar o mais eficiente em termos de custos, riscos técnicos e efetividade (por exemplo, desempenho, confiabilidade fatores humanos, etc.).
Como qualquer processo de definição do sistema, o processo de análise do sistema é iterativo. Cada operação é realizada várias vezes; cada etapa melhora a precisão da análise.
Atividades do Processo.
Principais atividades e tarefas realizadas dentro deste processo incluem.
Planejando os estudos de compromisso: Determine o número de soluções candidatas a serem analisadas, os métodos e procedimentos a serem usados, os resultados esperados (exemplos de objetos a serem selecionados: arquitetura / cenário comportamental, arquitetura física, elemento do sistema, etc.). e os itens de justificação. Programe as análises de acordo com a disponibilidade de modelos, dados de engenharia (requisitos do sistema, propriedades do projeto), pessoal qualificado e procedimentos. Definir o modelo de critérios de seleção: Selecione os critérios de avaliação de requisitos não funcionais (desempenhos, condições operacionais, restrições, etc.) e / ou das propriedades de design. Classifique e ordene os critérios de avaliação. Estabelecer uma escala de comparação para cada critério de avaliação e pesar todos os critérios de avaliação de acordo com seu nível de importância relativa com os demais. Identifique soluções candidatas, modelos relacionados e dados. Avaliar soluções candidatas usando métodos ou procedimentos previamente definidos: Realizar análise de custos, análise de riscos técnicos e análise de eficácia, colocando cada solução candidata em cada escala de comparação de critérios de avaliação. Pontuação de cada solução candidata como uma pontuação de avaliação. Forneça resultados para o processo de chamada: critérios de avaliação, escalas de comparação, pontuações de soluções, seleção de avaliação e possivelmente recomendações e argumentos relacionados.
Artefatos e Elementos de Ontologia.
Esse processo pode criar vários artefatos, como.
Um modelo de critérios de seleção (lista, balanças, pesagem) Relatórios de análise de custos, riscos e eficácia Relatórios de justificativa.
Esse processo manipula os elementos de ontologia da Tabela 2 na análise do sistema.
Identificador; nome; descrição; peso relativo; peso escalar.
Identificador; nome; descrição; valor.
Identificador; nome; descrição; montante; tipo (desenvolvimento, produção, utilização, manutenção, descarte); intervalo de confiança; período de referência; técnica de estimação.
Identificador; descrição do nome; status.
Verificação da exatidão da análise do sistema.
Os principais itens a serem verificados na análise do sistema para obter argumentos validados são.
Relevância dos modelos e dados no contexto de uso do sistema, Relevância dos critérios de avaliação relacionados ao contexto de uso do sistema, Reprodutibilidade dos resultados da simulação e dos cálculos, Nível de precisão das escalas de comparação, Confiança das estimativas e Sensibilidade dos escores das soluções relacionadas aos pesos dos critérios de avaliação.
Veja Ring, Eisner e Maier (2010) para uma perspectiva adicional.
Métodos e Técnicas de Modelagem.
Uso geral dos modelos: Vários tipos de modelos podem ser usados no contexto da análise do sistema: Os modelos físicos são modelos em escala que permitem a simulação de fenômenos físicos. Eles são específicos para cada disciplina; ferramentas associadas incluem mock-ups, tabelas de vibração, bancadas de teste, protótipos, câmara de descompressão, túneis de vento, etc. Os modelos de representação são usados principalmente para simular o comportamento de um sistema. Por exemplo, diagramas de blocos de fluxo funcional aprimorados (eFFBDs), diagramas de estados, diagramas de máquina de estado (baseados em linguagem de modelagem de sistemas (SysML)), etc. Os modelos analíticos são usados principalmente para estabelecer valores de estimativas. Podemos considerar os modelos determinísticos e os modelos probabilísticos (também conhecidos como modelos estocásticos) como sendo de natureza analítica. Modelos analíticos usam equações ou diagramas para abordar a operação real do sistema. Podem ser muito simples (adição) a incrivelmente complicada (distribuição probabilística com várias variáveis). Use modelos certos dependendo do progresso do projeto No início do projeto, os primeiros estudos usam ferramentas simples, permitindo aproximações aproximadas que têm a vantagem de não exigir muito tempo e esforço. Essas aproximações são geralmente suficientes para eliminar soluções candidatas irreais ou de saída. Progressivamente, com o progresso do projeto, é necessário melhorar a precisão dos dados para comparar as soluções candidatas que ainda estão competindo. O trabalho é mais complicado se o nível de inovação for alto. Um engenheiro de sistemas sozinho não pode modelar um sistema complexo; ele tem que ser apoiado por pessoas qualificadas de diferentes disciplinas envolvidas. Expertise especializada: Quando os valores dos critérios de avaliação não podem ser dados de maneira objetiva ou precisa, ou porque o aspecto subjetivo é dominante, podemos pedir especialistas para especialistas. As estimativas seguem quatro etapas: Selecionar entrevistados para coletar a opinião de pessoas qualificadas para o campo considerado. Elaborar um questionário; Um questionário preciso permite uma análise fácil, mas um questionário que é demasiado fechado corre o risco de negligenciar pontos significativos. Entreviste um número limitado de especialistas com o questionário, incluindo uma discussão aprofundada para obter opiniões precisas. Analise os dados com várias pessoas diferentes e compare suas impressões até que um acordo sobre uma classificação de critérios de avaliação e / ou soluções candidatas seja alcançado.
Os modelos analíticos frequentemente usados no contexto da análise do sistema estão resumidos na Tabela 3.
Modelos contendo estatísticas estão incluídos nesta categoria. O princípio consiste em estabelecer um modelo baseado em uma quantidade significativa de dados e número de resultados de projetos anteriores; eles podem se aplicar apenas a elementos / componentes do sistema cuja tecnologia já existe. Modelos por analogia também usam projetos antigos. O elemento do sistema em estudo é comparado a um elemento do sistema já existente com características conhecidas (custo, confiabilidade, etc.). Em seguida, essas características são ajustadas com base na experiência dos especialistas. As curvas de aprendizado permitem prever a evolução de uma característica ou de uma tecnologia. Um exemplo de evolução: "Cada vez que o número de unidades produzidas é multiplicado por dois, o custo dessa unidade é reduzido com uma certa porcentagem, geralmente constante".
Considerações práticas.
As principais armadilhas e boas práticas relacionadas à análise do sistema são descritas nas próximas duas seções.
Algumas das principais armadilhas encontradas no planejamento e na execução da análise do sistema são fornecidas na Tabela 4.
Proven Practices.
Some proven practices gathered from the references are provided in Table 5.
Referências.
Trabalhos citados.
ANSI/EIA. 1998. Processes for Engineering a System . Philadelphia, PA, USA: American National Standards Institute (ANSI)/Electronic Industries Association (EIA), ANSI/EIA-632-1998.
NASA 2007. Systems Engineering Handbook . Washington, D. C.: National Aeronautics and Space Administration (NASA), NASA/SP-2007-6105.
Ring, J, H. Eisner, and M. Maier. 2010. "Key Issues of Systems Engineering, Part 3: Proving Your Design." INCOSE Insight 13(2).
Primary References.
ANSI/EIA. 1998. Processes for Engineering a System . Philadelphia, PA, USA: American National Standards Institute (ANSI)/Electronic Industries Association (EIA), ANSI/EIA 632-1998.
Blanchard, B. S., and W. J. Fabrycky. 2010. Systems Engineering and Analysis, 5th ed. Prentice-Hall International Series in Industrial and Systems Engineering. Englewood Cliffs, NJ, USA: Prentice-Hall.
NASA 2007. Systems Engineering Handbook . Washington, D. C., USA: National Aeronautics and Space Administration (NASA), NASA/SP-2007-6105.
Referências Adicionais.
Ring, J, H. Eisner, and M. Maier. 2010. "Key Issues of Systems Engineering, Part 3: Proving Your Design." INCOSE Insight. 13(2).
SEBoK Discussion.
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If you would like to provide edits on this article, recommend new content, or make comments on the SEBoK as a whole, please see the SEBoK Sandbox.
Analysis and Selection between Alternative Solutions.
This topic is part of the Systems Approach Applied to Engineered Systems knowledge area (KA). It describes knowledge related to the analysis and selection of a preferred solution from the possible options, which may have been proposed by Synthesizing Possible Solutions. Selected solution options may form the starting point for Implementing and Proving a Solution. Any of the activities described below may also need to be considered concurrently with other activities in the systems approach at a particular point in the life of a system-of-interest (SoI).
The activities described below should be considered in the context of the Overview of the Systems Approach topic at the start of this KA. The final topic in this KA, Applying the Systems Approach, considers the dynamic aspects of how these activities are used as part of the systems approach and how this relates in detail to elements of systems engineering (SE).
Análise de sistema.
System analysis is an activity in the systems approach that evaluates one or more system artifacts created during the activities involved in Synthesizing Possible Solutions, such as:
Defining assessment criteria based on the required properties and behavior of an identified problem or opportunity system situation. Accessing the properties and behavior of each candidate solution in comparison to the criteria. Comparing the assessments of the candidate solutions and identification of any that could resolve the problem or exploit the opportunities, along with the selection of candidates that should be further explored.
As discussed in Synthesizing Possible Solutions topic, the problem context for an engineered system will include a logical or ideal system solution description. It is assumed that the solution that “best” matches the ideal one will be the most acceptable solution to the stakeholders. Note, as discussed below, the “best” solution should include an understanding of cost and risk, as well as effectiveness. The problem context may include a soft system conceptual model describing the logical elements of a system to resolve the problem situation and how these are perceived by different stakeholders (Checkland 1999). This soft context view will provide additional criteria for the analysis process, which may become the critical issue in selecting between two equally effective solution alternatives.
Hence, analysis is often not a one-time process of solution selection; rather, it is used in combination with problem understanding and solution synthesis to progress towards a more complete understanding of problems and solutions over time (see Applying the Systems Approach topic for a more complete discussion of the dynamics of this aspect of the approach).
Effectiveness Analysis.
Effectiveness studies use the problem or opportunity system context as a starting point.
The effectiveness of a synthesized system solution will include performance criteria associated with both the system’s primary and enabling functions. These are derived from the system’s purpose, in order to enable the realization of stakeholder needs in one or more, wider system contexts.
For a product system there are a set of generic non-functional qualities that are associated with different types of solution patterns or technology, e. g., safety, security, reliability, maintainability, usability, etc. These criteria are often explicitly stated as parts of the domain knowledge of related technical disciplines in technology domains.
For a service system or enterprise system the criteria will be more directly linked to the identified user needs or enterprise goals. Typical qualities for such systems include agility, resilience, flexibility, upgradeability, etc.
In addition to assessments of the absolute effectiveness of a given solution system, systems engineers must also be able to combine effectiveness with the limitations of cost and timescales included in the problem context. In general, the role of system analysis is to identify the proposed solutions which can provide some effectiveness within the cost and time allocated to any given iteration of the systems approach (see Applying the Systems Approach for details). If none of the solutions can deliver an effectiveness level that justifies the proposed investment, then it is necessary to return to the original framing of the problem. If at least one solution is assessed as sufficiently effective, then a choice between solutions can be proposed.
Trade-Off Studies.
In the context of the definition of a system, a trade-off study consists of comparing the characteristics of each candidate system element to those of each candidate system architecture, in order to determine the solution that globally balances the assessment criteria in the best way. The various characteristics analyzed are gathered in cost analysis, technical risks analysis, and effectiveness analysis (NASA 2007). To accomplish a trade off study there are a variety of methods, often supported by tooling. Each class of analysis is the subject of the following topics:
Assessment criteria are used to classify the various candidate solutions. They are either absolute or relative. For example, the maximum cost per unit produced is c$, cost reduction shall be x%, effectiveness improvement is y%, and risk mitigation is z%. Boundaries identify and limit the characteristics or criteria to be taken into account at the time of analysis (e. g., the kind of costs to be taken into account, acceptable technical risks, and the type and level of effectiveness). Scales are used to quantify the characteristics, properties, and/or criteria and to make comparisons. Their definition requires knowledge of the highest and lowest limits, as well as the type of evolution of the characteristic (linear, logarithmic, etc.). An assessment score is assigned to a characteristic or criterion for each candidate solution. The goal of the trade-off study is to succeed in quantifying the three variables (and their decomposition in sub-variables) of cost, risk, and effectiveness for each candidate solution. This operation is generally complex and requires the use of models. The optimization of the characteristics or properties improves the scoring of interesting solutions.
A decision-making process is not an accurate science; ergo, trade-off studies have limits. The following concerns should be taken into account:
Subjective Criteria – personal bias of the analyst; for example, if the component has to be beautiful, what constitutes a “beautiful” component? Uncertain Data – for example, inflation has to be taken into account to estimate the cost of maintenance during the complete life cycle of a system, how can a systems engineer predict the evolution of inflation over the next five years? Sensitivity Analysis – A global assessment score that is designated to every candidate solution is not absolute; thus, it is recommended that a robust selection is gathered by performing a sensitivity analysis that considers small variations of assessment criteria values (weights). The selection is robust if the variations do not change the order of scores.
A thorough trade-off study specifies the assumptions, variables, and confidence intervals of the results.
Systems Principles of System Analysis.
From the discussions above, the following general principles of systems analysis can be defined:
Systems analysis is an iterative activity consisting of trade studies made between various solution options from the systems synthesis activity. Systems analysis uses assessment criteria based upon a problem or opportunity system description. These criteria will be based around an ideal system description that assumes a hard system problem context can be defined. The criteria must consider required system behavior and properties of the complete solution in all of the possible wider system contexts and environments. Trade studies require equal consideration to the primary system and the enabling system working as a single sytem to address the User need. These trades need to consider system requirements for Key Performance Parameters (KPPs), systems safety, security, and affordability across the entire life cycle This ideal system description may be supported by soft system descriptions from which additional “soft” criteria may be defined (e. g., a stakeholder preference for or against certain kinds of solutions and relevant social, political, or cultural conventions to be considered in the likely solution environment, etc.). At a minimum, the assessment criteria should include the constraints on cost and time scales acceptable to stakeholders. Trade studies provide a mechanism for conducting analysis of alternative solutions. A trade study should consider a “system of assessment criteria”, designating special attention to the limitations and dependencies between individual criteria. Trade studies need to deal with both objective and subjective criteria. Care must be taken to assess the sensitivity of the overall assessment to particular criteria.
Referências.
Trabalhos citados.
Checkland, P. B. 1999. Systems Thinking, Systems Practice . Chichester, UK: John Wiley & Filhos Ltd.
NASA 2007. Systems Engineering Handbook , Revision 1. Washington, DC, USA: National Aeronautics and Space Administration (NASA). NASA/SP-2007-6105.
Primary References.
ISO/IEC/IEEE. 2015. Systems and software engineering -- System life cycle processes . Geneva, Switzerland: International Organisation for Standardisation / International Electrotechnical Commissions / / Institute of Electrical and Electronics Engineer. ISO/IEC/IEEE 15288:2015.
Jackson, S., D. Hitchins and H. Eisner. 2010. "What is the Systems Approach?" INCOSE Insight. 13(1) (April 2010): 41-43.
Referências Adicionais.
SEBoK v. 1.9 released 17 November 2017.
SEBoK Discussion.
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Análise de Design e Trade-Off.
Instituto de Pesquisa de Sistemas,
Universidade de Maryland, College Park.
Requisitos do Projeto, [2012] [2013]
A turma apresenta aos alunos de Engenharia de Sistemas os conceitos subjacentes, metodologias profissionais e recursos de software em engenharia de requisitos, design de nível de sistema, otimização e análise de compromisso. Os alunos concluirão um projeto focado no desenvolvimento de requisitos e sua rastreabilidade para o projeto de nível de sistema de um sistema de engenharia.
Este curso será baseado no material abordado no ENSE 621 System Concepts, Issues and Processes.
Os tópicos serão os seguintes: Revisão rápida do ENSE 621: Conceitos do sistema, problemas e processos. Engenharia de Sistemas Baseada em Modelos. Sistema de sistemas. Modelos Organizacionais e Processos. Engenharia de requisitos; gerenciamento de requisitos; implementação e aplicações de rastreabilidade. Recursos de ferramentas de engenharia de requisitos comerciais. Design de nível do sistema.
Geração de projetos de nível de arquitetura (lógico) e de nível de tecnologia (físico). Métodos de design baseados em componentes e interfaces. Princípios do design modular. Aprimoramento do conceito de design por meio de matrizes de estrutura de projeto. Análise de tradeoff multiobjetivo para projeto de sistemas de engenharia. Princípios do design baseado em plataforma.
Os alunos concluirão um projeto focado no desenvolvimento de requisitos e sua rastreabilidade para o projeto de nível de sistema de um sistema de engenharia.
PRÉ-REQUISITOS DO CURSO Estatuto de nível de pós-graduação em engenharia. ENSE 621 / ENPM 641 do segundo semestre de 2009 a 2012. Um bom conhecimento de matemática de engenharia (por exemplo, cálculo, álgebra linear, equações diferenciais).
TEMPO E LOCALIZAÇÃO DAS HORAS DE CLASSE / ESCRITÓRIO Classe. M 19h - 21h40, Sala 2121, Edifício JPM. Horário de atendimento. Mark Austin. Por nomeação. Para uma rápida resposta aos seus problemas, envie-me um e-mail.
Notas da aula As notas da aula estarão disponíveis em John MacCarthy, Rm 2175, A. V. Williams.
O custo é de US $ 40,00. Faça um check-out da "Universidade de Maryland".
Material de apoio Distribuirei um volume significativo de material de suporte (200 Mbytes) para as classes ENSE 621 e ENSE 622.
Traga seu laptop para a aula e vou passar o material para você por meio de um CD-ROM e / ou memory stick.
Textos Recomendados Hull E., Jackson K. e Dick J., Requirements Engineering (Segunda Edição), Springer, junho de 2004.
Modelagem Visual de Sistemas No Magic cria o ambiente MagicDraw com plugins SysML.
Para mais informações, consulte o site No Magic.
Nós temos o MagicDraw com os plugins SysML e Paramagic rodando nos PCs no SEIL Lab (A. V. Williams, Rm. 2250). Visio Professional / Enterprise 2000 Faça o download de uma cópia de demonstração do software Rational.
Software de otimização O CPLEX é um opimizador interativo para programação de números inteiros e inteiros mistos.
Está disponível no cluster de PCs no Laboratório SEIL (A. V. Williams, Rm 2250).
Clique aqui para detalhes sobre o trabalho passo a passo através de um exemplo básico. Faça o download gratuito das versões de estudante / avaliação do MPL / CPLEX e OptiMax 2000.
O OptiMax 2000 é uma Biblioteca de Componentes orientada a objetos, projetada especificamente para incorporar modelos de otimização em aplicativos do usuário final.
AVALIAÇÃO DO CURSO E CRONOGRAMA DE EXAME.
Haverá dois exames: Lição de casa (20%): incidirá sobre o desenvolvimento de requisitos, modelos de estrutura do sistema e comportamento e desenvolvimento de um design de nível de sistema. Meio período (25%): 20 de abril, 2 horas de duração.
O exame será livro aberto e notas abertas. Projeto de curso (30%): Você pode trabalhar em um projeto de design ou em um projeto de pesquisa.
Por favor envie-me um pdf do seu projeto final,
Até 16 de maio de 2014. Final (25%): May YY, 7-9 pm em nossa sala de aula regular.
2 horas mais 5 minutos para ler o artigo.
O exame será livro aberto e notas abertas. Sem computadores.
Nota. Não haverá exames de meio termo ou de maquiagem final. Os alunos podem perder a pontuação de médio prazo se fizerem melhor na final (ou seja, o exame final pode contar até 50% da nota). A fronteira entre uma nota B e uma nota A será de 80%.
Última modificação: 21 de janeiro de 2015.
Direitos autorais & copy; 2002-2015, Instituto de Pesquisa de Sistemas, Universidade de Maryland.
Análise de sistema.
A análise do sistema permite que os desenvolvedores realizem avaliações quantitativas de sistemas objetivamente para selecionar e / ou atualizar a arquitetura de sistema mais eficiente e para gerar dados de engenharia derivados. Durante a engenharia, as avaliações devem ser realizadas sempre que forem tomadas decisões ou decisões técnicas para determinar a conformidade com os requisitos do sistema.
A análise do sistema fornece uma abordagem rigorosa para a tomada de decisões técnicas. Ele é usado para realizar estudos de compromisso e inclui modelagem e simulação, análise de custos, análise de riscos técnicos e análise de efetividade.
Princípios que regem a análise do sistema.
Uma das principais tarefas de um engenheiro de sistemas é avaliar os dados e artefatos de engenharia criados durante o processo de engenharia de sistemas (SE). As avaliações estão no centro da análise do sistema, fornecendo meios e técnicas.
definir critérios de avaliação com base nos requisitos do sistema; avaliar as propriedades de design de cada solução candidata em comparação a esses critérios; pontuar globalmente as soluções candidatas e justificar as pontuações; e decidir sobre a (s) solução (ões) apropriada (s).
O artigo Análise e Seleção entre Soluções Alternativas na Abordagem de Sistemas Aplicados à Área de Conhecimento de Sistemas de Engenharia (KA) da Parte 2 descreve atividades relacionadas à seleção entre possíveis soluções de sistema para um problema ou oportunidade identificado. Os seguintes princípios gerais de análise de sistemas são definidos:
A análise de sistemas é baseada em critérios de avaliação baseados em uma descrição do sistema de problemas ou oportunidades. Esses critérios serão baseados em uma descrição de sistema ideal, que pressupõe que um contexto de problema de sistema rígido pode ser definido. Os critérios devem considerar o comportamento e as propriedades do sistema requeridos da solução completa, em todos os contextos e ambientes de sistema mais amplos possíveis. Eles devem considerar problemas não funcionais, como segurança do sistema, segurança etc. (consulte Engenharia de sistemas e engenharia de especialidade para obter mais informações sobre a incorporação de elementos não funcionais.) Essa descrição do sistema "ideal" pode ser suportada por descrições de sistema flexíveis. quais critérios “soft” adicionais podem ser definidos. Por exemplo, uma preferência das partes interessadas a favor ou contra certos tipos de soluções, convenções sociais, políticas ou culturais relevantes a serem consideradas, etc. Os critérios de avaliação devem incluir, no mínimo, as restrições de custo e escalas de tempo aceitáveis para as partes interessadas. Estudos de comércio fornecem um mecanismo para a análise de soluções alternativas. Um estudo comercial deve considerar um conjunto de critérios de avaliação, com conhecimento adequado das limitações e dependências entre os critérios individuais. Estudos de comércio precisam lidar com critérios objetivos e subjetivos. Deve-se ter cuidado para avaliar a sensibilidade da avaliação geral a critérios específicos.
Estudos de trade-off.
No contexto da definição de um sistema, um estudo de trade-off consiste em comparar as características de cada elemento do sistema e de cada arquitetura de sistema candidato para determinar a solução que melhor equilibra globalmente os critérios de avaliação. As várias características analisadas são reunidas na análise de custos, análise técnica de riscos e análise de eficácia (NASA 2007).
Orientações sobre a condução de estudos de comércio para todos os tipos de contexto do sistema são caracterizadas nos princípios acima e descritas com mais detalhes no tópico Análise e Seleção entre Soluções Alternativas. De particular interesse para a análise de SE são a eficácia técnica, o custo e a análise técnica de risco.
Análise de Eficácia.
A eficácia de uma solução de engenharia inclui várias características essenciais que geralmente são reunidas na seguinte lista de análises, incluindo (mas não limitadas a) desempenho, usabilidade, confiabilidade, manufatura, manutenção ou suporte, ambiente, etc. soluções sob vários aspectos.
É essencial estabelecer uma classificação que limite o número de análises aos aspectos realmente significativos, como os principais parâmetros de desempenho. As principais dificuldades da análise de eficácia são classificar e selecionar o conjunto certo de aspectos de eficácia; por exemplo, se o produto for feito para um único uso, a manutenção não será um critério relevante.
Análise de Custo.
Uma análise de custo considera os custos totais do ciclo de vida. Uma linha de base de custo pode ser adaptada de acordo com o projeto e o sistema. O custo global do ciclo de vida (LCC), ou custo total de propriedade (TOC), pode incluir itens de custo de mão-de-obra e não relacionados ao trabalho, como os indicados na Tabela 1.
Os métodos para determinar o custo são descritos no tópico Planejamento.
Análise de riscos técnicos.
Cada análise de risco referente a cada domínio é baseada em três fatores:
Análise de ameaças potenciais ou eventos indesejados e sua probabilidade de ocorrência. Análise das conseqüências dessas ameaças ou eventos indesejados e sua classificação em uma escala de gravidade. Mitigação para reduzir as probabilidades de ameaças e / ou os níveis de efeitos prejudiciais a valores aceitáveis.
Os riscos técnicos aparecem quando o sistema não pode satisfazer os requisitos do sistema por mais tempo. As causas residem nos requisitos e / ou na própria solução. Eles são expressos na forma de eficácia insuficiente e podem ter múltiplas causas: avaliação incorreta das capacidades tecnológicas; superestimação da maturidade técnica de um elemento do sistema; falha de peças; separação; quebra, obsolescência de equipamentos, peças ou software, fraqueza do fornecedor (peças não conformes, atraso no fornecimento, etc.), fatores humanos (treinamento insuficiente, afinações erradas, tratamento de erros, procedimentos inadequados, malícia), etc.
Os riscos técnicos não devem ser confundidos com os riscos do projeto, mesmo que o método para gerenciá-los seja o mesmo. Embora os riscos técnicos possam levar a riscos de projeto, os riscos técnicos abordam o próprio sistema, não o processo para o seu desenvolvimento. (Veja Gerenciamento de Risco para mais detalhes.)
Processo de abordagem.
Finalidade e Princípios da Abordagem.
O processo de análise do sistema é usado para: (1) fornecer uma base rigorosa para a tomada de decisões técnicas, resolução de conflitos de requisitos e avaliação de soluções físicas alternativas (elementos do sistema e arquiteturas físicas); (2) determinar o progresso na satisfação dos requisitos do sistema e requisitos derivados; (3) apoiar o gerenciamento de riscos; e (4) assegurar que as decisões sejam tomadas somente após a avaliação do custo, cronograma, desempenho e efeitos de risco na engenharia ou reengenharia de um sistema (ANSI / EIA, 1998). Esse processo também é chamado de processo de análise de decisão pela NASA (2007, 1-360) e é usado para ajudar a avaliar questões técnicas, alternativas e suas incertezas para apoiar a tomada de decisões. (Consulte Gerenciamento de Decisões para obter mais detalhes.)
A análise do sistema suporta outros processos de definição do sistema:
A definição de requisitos das partes interessadas e os processos de definição de requisitos do sistema usam a análise do sistema para resolver problemas relacionados a conflitos entre o conjunto de requisitos; em particular, aqueles relacionados a custos, riscos técnicos e eficácia (desempenho, condições operacionais e restrições). Os requisitos do sistema sujeitos a altos riscos, ou aqueles que exigiriam arquiteturas diferentes, são discutidos. Os processos de Desenvolvimento de Modelo de Arquitetura Lógica e Desenvolvimento de Modelos de Arquitetura Física utilizam-no para avaliar características ou propriedades de projeto de arquiteturas lógicas e físicas candidatas, fornecendo argumentos para selecionar o mais eficiente em termos de custos, riscos técnicos e efetividade (por exemplo, desempenho, confiabilidade fatores humanos, etc.).
Como qualquer processo de definição do sistema, o processo de análise do sistema é iterativo. Cada operação é realizada várias vezes; cada etapa melhora a precisão da análise.
Atividades do Processo.
Principais atividades e tarefas realizadas dentro deste processo incluem.
Planejando os estudos de compromisso: Determine o número de soluções candidatas a serem analisadas, os métodos e procedimentos a serem usados, os resultados esperados (exemplos de objetos a serem selecionados: arquitetura / cenário comportamental, arquitetura física, elemento do sistema, etc.). e os itens de justificação. Programe as análises de acordo com a disponibilidade de modelos, dados de engenharia (requisitos do sistema, propriedades do projeto), pessoal qualificado e procedimentos. Definir o modelo de critérios de seleção: Selecione os critérios de avaliação de requisitos não funcionais (desempenhos, condições operacionais, restrições, etc.) e / ou das propriedades de design. Classifique e ordene os critérios de avaliação. Estabelecer uma escala de comparação para cada critério de avaliação e pesar todos os critérios de avaliação de acordo com seu nível de importância relativa com os demais. Identifique soluções candidatas, modelos relacionados e dados. Avaliar soluções candidatas usando métodos ou procedimentos previamente definidos: Realizar análise de custos, análise de riscos técnicos e análise de eficácia, colocando cada solução candidata em cada escala de comparação de critérios de avaliação. Pontuação de cada solução candidata como uma pontuação de avaliação. Forneça resultados para o processo de chamada: critérios de avaliação, escalas de comparação, pontuações de soluções, seleção de avaliação e possivelmente recomendações e argumentos relacionados.
Artefatos e Elementos de Ontologia.
Esse processo pode criar vários artefatos, como.
Um modelo de critérios de seleção (lista, balanças, pesagem) Relatórios de análise de custos, riscos e eficácia Relatórios de justificativa.
Esse processo manipula os elementos de ontologia da Tabela 2 na análise do sistema.
Identificador; nome; descrição; peso relativo; peso escalar.
Identificador; nome; descrição; valor.
Identificador; nome; descrição; montante; tipo (desenvolvimento, produção, utilização, manutenção, descarte); intervalo de confiança; período de referência; técnica de estimação.
Identificador; descrição do nome; status.
Verificação da exatidão da análise do sistema.
Os principais itens a serem verificados na análise do sistema para obter argumentos validados são.
Relevância dos modelos e dados no contexto de uso do sistema, Relevância dos critérios de avaliação relacionados ao contexto de uso do sistema, Reprodutibilidade dos resultados da simulação e dos cálculos, Nível de precisão das escalas de comparação, Confiança das estimativas e Sensibilidade dos escores das soluções relacionadas aos pesos dos critérios de avaliação.
Veja Ring, Eisner e Maier (2010) para uma perspectiva adicional.
Métodos e Técnicas de Modelagem.
Uso geral dos modelos: Vários tipos de modelos podem ser usados no contexto da análise do sistema: Os modelos físicos são modelos em escala que permitem a simulação de fenômenos físicos. Eles são específicos para cada disciplina; ferramentas associadas incluem mock-ups, tabelas de vibração, bancadas de teste, protótipos, câmara de descompressão, túneis de vento, etc. Os modelos de representação são usados principalmente para simular o comportamento de um sistema. Por exemplo, diagramas de blocos de fluxo funcional aprimorados (eFFBDs), diagramas de estados, diagramas de máquina de estado (baseados em linguagem de modelagem de sistemas (SysML)), etc. Os modelos analíticos são usados principalmente para estabelecer valores de estimativas. Podemos considerar os modelos determinísticos e os modelos probabilísticos (também conhecidos como modelos estocásticos) como sendo de natureza analítica. Modelos analíticos usam equações ou diagramas para abordar a operação real do sistema. Podem ser muito simples (adição) a incrivelmente complicada (distribuição probabilística com várias variáveis). Use modelos certos dependendo do progresso do projeto No início do projeto, os primeiros estudos usam ferramentas simples, permitindo aproximações aproximadas que têm a vantagem de não exigir muito tempo e esforço. Essas aproximações são geralmente suficientes para eliminar soluções candidatas irreais ou de saída. Progressivamente, com o progresso do projeto, é necessário melhorar a precisão dos dados para comparar as soluções candidatas que ainda estão competindo. O trabalho é mais complicado se o nível de inovação for alto. Um engenheiro de sistemas sozinho não pode modelar um sistema complexo; ele tem que ser apoiado por pessoas qualificadas de diferentes disciplinas envolvidas. Expertise especializada: Quando os valores dos critérios de avaliação não podem ser dados de maneira objetiva ou precisa, ou porque o aspecto subjetivo é dominante, podemos pedir especialistas para especialistas. As estimativas seguem quatro etapas: Selecionar entrevistados para coletar a opinião de pessoas qualificadas para o campo considerado. Elaborar um questionário; Um questionário preciso permite uma análise fácil, mas um questionário que é demasiado fechado corre o risco de negligenciar pontos significativos. Entreviste um número limitado de especialistas com o questionário, incluindo uma discussão aprofundada para obter opiniões precisas. Analise os dados com várias pessoas diferentes e compare suas impressões até que um acordo sobre uma classificação de critérios de avaliação e / ou soluções candidatas seja alcançado.
Os modelos analíticos frequentemente usados no contexto da análise do sistema estão resumidos na Tabela 3.
Modelos contendo estatísticas estão incluídos nesta categoria. O princípio consiste em estabelecer um modelo baseado em uma quantidade significativa de dados e número de resultados de projetos anteriores; eles podem se aplicar apenas a elementos / componentes do sistema cuja tecnologia já existe. Modelos por analogia também usam projetos antigos. O elemento do sistema em estudo é comparado a um elemento do sistema já existente com características conhecidas (custo, confiabilidade, etc.). Em seguida, essas características são ajustadas com base na experiência dos especialistas. As curvas de aprendizado permitem prever a evolução de uma característica ou de uma tecnologia. Um exemplo de evolução: "Cada vez que o número de unidades produzidas é multiplicado por dois, o custo dessa unidade é reduzido com uma certa porcentagem, geralmente constante".
Considerações práticas.
As principais armadilhas e boas práticas relacionadas à análise do sistema são descritas nas próximas duas seções.
Algumas das principais armadilhas encontradas no planejamento e na execução da análise do sistema são fornecidas na Tabela 4.
Proven Practices.
Some proven practices gathered from the references are provided in Table 5.
Referências.
Trabalhos citados.
ANSI/EIA. 1998. Processes for Engineering a System . Philadelphia, PA, USA: American National Standards Institute (ANSI)/Electronic Industries Association (EIA), ANSI/EIA-632-1998.
NASA 2007. Systems Engineering Handbook . Washington, D. C.: National Aeronautics and Space Administration (NASA), NASA/SP-2007-6105.
Ring, J, H. Eisner, and M. Maier. 2010. "Key Issues of Systems Engineering, Part 3: Proving Your Design." INCOSE Insight 13(2).
Primary References.
ANSI/EIA. 1998. Processes for Engineering a System . Philadelphia, PA, USA: American National Standards Institute (ANSI)/Electronic Industries Association (EIA), ANSI/EIA 632-1998.
Blanchard, B. S., and W. J. Fabrycky. 2010. Systems Engineering and Analysis, 5th ed. Prentice-Hall International Series in Industrial and Systems Engineering. Englewood Cliffs, NJ, USA: Prentice-Hall.
NASA 2007. Systems Engineering Handbook . Washington, D. C., USA: National Aeronautics and Space Administration (NASA), NASA/SP-2007-6105.
Referências Adicionais.
Ring, J, H. Eisner, and M. Maier. 2010. "Key Issues of Systems Engineering, Part 3: Proving Your Design." INCOSE Insight. 13(2).
SEBoK Discussion.
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Analysis and Selection between Alternative Solutions.
This topic is part of the Systems Approach Applied to Engineered Systems knowledge area (KA). It describes knowledge related to the analysis and selection of a preferred solution from the possible options, which may have been proposed by Synthesizing Possible Solutions. Selected solution options may form the starting point for Implementing and Proving a Solution. Any of the activities described below may also need to be considered concurrently with other activities in the systems approach at a particular point in the life of a system-of-interest (SoI).
The activities described below should be considered in the context of the Overview of the Systems Approach topic at the start of this KA. The final topic in this KA, Applying the Systems Approach, considers the dynamic aspects of how these activities are used as part of the systems approach and how this relates in detail to elements of systems engineering (SE).
Análise de sistema.
System analysis is an activity in the systems approach that evaluates one or more system artifacts created during the activities involved in Synthesizing Possible Solutions, such as:
Defining assessment criteria based on the required properties and behavior of an identified problem or opportunity system situation. Accessing the properties and behavior of each candidate solution in comparison to the criteria. Comparing the assessments of the candidate solutions and identification of any that could resolve the problem or exploit the opportunities, along with the selection of candidates that should be further explored.
As discussed in Synthesizing Possible Solutions topic, the problem context for an engineered system will include a logical or ideal system solution description. It is assumed that the solution that “best” matches the ideal one will be the most acceptable solution to the stakeholders. Note, as discussed below, the “best” solution should include an understanding of cost and risk, as well as effectiveness. The problem context may include a soft system conceptual model describing the logical elements of a system to resolve the problem situation and how these are perceived by different stakeholders (Checkland 1999). This soft context view will provide additional criteria for the analysis process, which may become the critical issue in selecting between two equally effective solution alternatives.
Hence, analysis is often not a one-time process of solution selection; rather, it is used in combination with problem understanding and solution synthesis to progress towards a more complete understanding of problems and solutions over time (see Applying the Systems Approach topic for a more complete discussion of the dynamics of this aspect of the approach).
Effectiveness Analysis.
Effectiveness studies use the problem or opportunity system context as a starting point.
The effectiveness of a synthesized system solution will include performance criteria associated with both the system’s primary and enabling functions. These are derived from the system’s purpose, in order to enable the realization of stakeholder needs in one or more, wider system contexts.
For a product system there are a set of generic non-functional qualities that are associated with different types of solution patterns or technology, e. g., safety, security, reliability, maintainability, usability, etc. These criteria are often explicitly stated as parts of the domain knowledge of related technical disciplines in technology domains.
For a service system or enterprise system the criteria will be more directly linked to the identified user needs or enterprise goals. Typical qualities for such systems include agility, resilience, flexibility, upgradeability, etc.
In addition to assessments of the absolute effectiveness of a given solution system, systems engineers must also be able to combine effectiveness with the limitations of cost and timescales included in the problem context. In general, the role of system analysis is to identify the proposed solutions which can provide some effectiveness within the cost and time allocated to any given iteration of the systems approach (see Applying the Systems Approach for details). If none of the solutions can deliver an effectiveness level that justifies the proposed investment, then it is necessary to return to the original framing of the problem. If at least one solution is assessed as sufficiently effective, then a choice between solutions can be proposed.
Trade-Off Studies.
In the context of the definition of a system, a trade-off study consists of comparing the characteristics of each candidate system element to those of each candidate system architecture, in order to determine the solution that globally balances the assessment criteria in the best way. The various characteristics analyzed are gathered in cost analysis, technical risks analysis, and effectiveness analysis (NASA 2007). To accomplish a trade off study there are a variety of methods, often supported by tooling. Each class of analysis is the subject of the following topics:
Assessment criteria are used to classify the various candidate solutions. They are either absolute or relative. For example, the maximum cost per unit produced is c$, cost reduction shall be x%, effectiveness improvement is y%, and risk mitigation is z%. Boundaries identify and limit the characteristics or criteria to be taken into account at the time of analysis (e. g., the kind of costs to be taken into account, acceptable technical risks, and the type and level of effectiveness). Scales are used to quantify the characteristics, properties, and/or criteria and to make comparisons. Their definition requires knowledge of the highest and lowest limits, as well as the type of evolution of the characteristic (linear, logarithmic, etc.). An assessment score is assigned to a characteristic or criterion for each candidate solution. The goal of the trade-off study is to succeed in quantifying the three variables (and their decomposition in sub-variables) of cost, risk, and effectiveness for each candidate solution. This operation is generally complex and requires the use of models. The optimization of the characteristics or properties improves the scoring of interesting solutions.
A decision-making process is not an accurate science; ergo, trade-off studies have limits. The following concerns should be taken into account:
Subjective Criteria – personal bias of the analyst; for example, if the component has to be beautiful, what constitutes a “beautiful” component? Uncertain Data – for example, inflation has to be taken into account to estimate the cost of maintenance during the complete life cycle of a system, how can a systems engineer predict the evolution of inflation over the next five years? Sensitivity Analysis – A global assessment score that is designated to every candidate solution is not absolute; thus, it is recommended that a robust selection is gathered by performing a sensitivity analysis that considers small variations of assessment criteria values (weights). The selection is robust if the variations do not change the order of scores.
A thorough trade-off study specifies the assumptions, variables, and confidence intervals of the results.
Systems Principles of System Analysis.
From the discussions above, the following general principles of systems analysis can be defined:
Systems analysis is an iterative activity consisting of trade studies made between various solution options from the systems synthesis activity. Systems analysis uses assessment criteria based upon a problem or opportunity system description. These criteria will be based around an ideal system description that assumes a hard system problem context can be defined. The criteria must consider required system behavior and properties of the complete solution in all of the possible wider system contexts and environments. Trade studies require equal consideration to the primary system and the enabling system working as a single sytem to address the User need. These trades need to consider system requirements for Key Performance Parameters (KPPs), systems safety, security, and affordability across the entire life cycle This ideal system description may be supported by soft system descriptions from which additional “soft” criteria may be defined (e. g., a stakeholder preference for or against certain kinds of solutions and relevant social, political, or cultural conventions to be considered in the likely solution environment, etc.). At a minimum, the assessment criteria should include the constraints on cost and time scales acceptable to stakeholders. Trade studies provide a mechanism for conducting analysis of alternative solutions. A trade study should consider a “system of assessment criteria”, designating special attention to the limitations and dependencies between individual criteria. Trade studies need to deal with both objective and subjective criteria. Care must be taken to assess the sensitivity of the overall assessment to particular criteria.
Referências.
Trabalhos citados.
Checkland, P. B. 1999. Systems Thinking, Systems Practice . Chichester, UK: John Wiley & Filhos Ltd.
NASA 2007. Systems Engineering Handbook , Revision 1. Washington, DC, USA: National Aeronautics and Space Administration (NASA). NASA/SP-2007-6105.
Primary References.
ISO/IEC/IEEE. 2015. Systems and software engineering -- System life cycle processes . Geneva, Switzerland: International Organisation for Standardisation / International Electrotechnical Commissions / / Institute of Electrical and Electronics Engineer. ISO/IEC/IEEE 15288:2015.
Jackson, S., D. Hitchins and H. Eisner. 2010. "What is the Systems Approach?" INCOSE Insight. 13(1) (April 2010): 41-43.
Referências Adicionais.
SEBoK v. 1.9 released 17 November 2017.
SEBoK Discussion.
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