МГТУ. Системная инженерия. Лекция №1 [1.0b]
.pdfС и с т е м н а я и н ж е н е р и я , 1 1 с е м е с т р
Композиционное рассмотрение систем (1 / 2)
Функция системы обеспечивается конструкцией. Единство функции и конструкции закрепляют понятия слота (для функции) и модуля (для конструкции).
Такое композиционное рассмотрение введено и популяризировано Вимом Гилингом (Wim F. Gielingh) как
«нотация-гамбургер».
© TU Delft
слот |
функция |
модуль конструкция
11
С и с т е м н а я и н ж е н е р и я , 1 1 с е м е с т р
Композиционное рассмотрение систем (2 / 2)
Из двуединства функции и конструкции следуют два взаимодополняющих способа описания системы:
функциональное — «каково назначение системы? в чем ее ценность для надсистемы? что требуется от системы?»
конструктивное — «из чего состоит система?».
слот
предпочтительный |
альтернативный |
отклоненный |
модуль |
модуль |
модуль |
слот |
слот |
слот |
модуль
12
С и с т е м н а я и н ж е н е р и я , 1 1 с е м е с т р
Функциональное описание системы
Функциональное описание системы суть требования,
выдвигаемые заинтересованными сторонами.
Требования |
|
|
|
|
|
Требования |
|||||
заинтересованных сторон |
переговорный |
|
|
к системе |
|||||||
|
|
|
|
процесс |
|
|
|
|
|||
противоречивые |
|
|
|
|
|
согласованные |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Инженер по |
Архитектор |
Заинтересованное |
требованиям |
|
лицо |
13
С и с т е м н а я и н ж е н е р и я , 1 1 с е м е с т р
Конфликт требований. Развилки
Требования противоречивы.
Лучшее решение — не всегда «самое производительное
(безопасное, скоростное, надежное, …)», но всегда лучше
других отвечающее требованиям заказчика. |
0 |
100 |
|
Его поиск требует:
исследования возможных альтернатив;
широкого спектра технических знаний и экспертных суждений;
анализа «развилок»
(англ. trade-off analysis).
100 |
|
0 |
0 |
Сроки |
100 |
+ + = 100%
14
С и с т е м н а я и н ж е н е р и я , 1 1 с е м е с т р
Пример конфликта:
CAP-теорема (1 / 2)
Теорема (Э. Брюер, 2000). В любой реализации распределенных вычислений возможно обеспечить не более двух из трех следующих свойств:
согласованность данных (англ. consistency) — во всех вычислительных узлах в один момент времени данные не противоречат друг другу;
доступность (англ. availability) — любой запрос к распределённой системе завершается корректным откликом;
устойчивость к разделению (англ. partition tolerance) —
расщепление распределённой системы на несколько изолированных секций не приводит к некорректности отклика
от каждой из секций. |
15 |
С и с т е м н а я и н ж е н е р и я , 1 1 с е м е с т р
Пример конфликта:
CAP-теорема (2 / 2)
The CAP Theorem. You can have at most two of these properties for any shared-data system: Consistency, Availability, Tolerance to network Partitions.
CA — системы с поддержкой |
|
ACID-транзакций (напр. LDAP): |
100 0 |
0 100
AP
CA |
CP |
0 |
|
Устойчивость (P) 100
ACID — атомарность, согласованность, изолированность, надежность;
AP — «слабо целостные» системы с приемлемым уровнем практической значимости хранимых данных (напр. DNS);
CP — распределенные системы, способные функционировать при распаде, но допускающие отсутствие отклика.
16
С и с т е м н а я и н ж е н е р и я , 1 1 с е м е с т р |
|
|
|||
Поиск «лучшей» системы |
|||||
|
|
Производительность как функция |
|||
|
|
Максимальная |
стоимости |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
90 |
Желаемая |
|
|
|
Производительность |
|
|
|
|
|
80 |
|
|
|
|
|
70 |
Минимальная |
|
|
Прирост производительности |
|
|
|
|
|||
60 |
|
|
|
как функция стоимости |
|
50 |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
40 |
|
Стоимость |
10 |
Желаемая |
|
|
|
||||
|
|
9 |
|||
30 |
|
|
|||
|
|
Минимальная |
|||
20 |
|
8 |
|||
|
|
||||
|
|
|
|||
10 |
|
7 |
|
||
|
|
|
|||
|
|
|
/ |
6 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
Стоимость системы |
|
|
|
|
|
Производительность |
4 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
Стоимость системы |
|
|
|
|
|
|
17
С и с т е м н а я и н ж е н е р и я , 1 1 с е м е с т р
Конструктивное описание системы
Конструктивное описание системы — это ее архитектура, разрабатываемая системным архитектором и закрепляемая архитектурным описанием системы.
Архитектурное описание системы:
может отсутствовать;
может существовать в нескольких вариантах;
служит основой для постановки задач инженерам по специальностям и системным инженерам подсистем.
Известны ли вам системы, не имеющие архитектурного описания?
18
С и с т е м н а я и н ж е н е р и я , 1 1 с е м е с т р
Специализация. Роль интерфейсов (1 / 2)
«Лучшие» системы, как правило, имеют модульную организацию и состоят из элементов, которые определяются, проектируются, изготавливаются и испытываются отдельно.
+ |
Специализация |
Более высокое качество и |
||
производителей |
низкая стоимость изделий |
|||
|
Необходимость интеграции |
|
Физические интерфейсы |
|
– |
элементов системы на |
|
||
|
и функциональные |
|||
физическом и функциональном |
||||
взаимодействия |
||||
|
уровне |
|
||
|
|
|
19
С и с т е м н а я и н ж е н е р и я , 1 1 с е м е с т р
Специализация. Роль интерфейсов (2 / 2)
Задача анализа, определения и валидации интерфейсов элементов системы друг с другом и с внешней средой является системноинженерной задачей.
Модульность — мера взаимной независимости отдельных элементов системы.
Высокая степень модульности позволяет:
упростить интерфейсы и взаимодействия элементов системы;
добиться эффективности производства, интеграции, тестирования, сопровождения и модернизации систем.
20