Окружение системы

#systems-engineering #system-complexity #system-context

Окружению системы можно дать широкое понятие - все, что находится вне системы и взаимодействует с ней.

Границы системы

Чтобы понять в каких условиях функционирует система, необходимо точно идентифицировать ее границы, то есть определить, что находится внутри системы, а что вне ее.

Существует несколько критериев,помогающих определить, должен ли некоторый объект определяться как часть системы:

1. Контроль со стороны разработчика. Контролирует ли разработчик разработку данного объекта и может ли повлиять на требования. Кто выделяет финансирование, разработчик или другая организация.
2. Контроль эксплуатации. Под чьим контролем после внедрения в эксплуатацию. Кто определяет цели и задачи. Будет ли эксплуатационный контроль переходить к другой организации.
3. Привязка функции. Может ли инженер при функциональном описании привязывать функции к определенным объектам.
4. Единство цели. Необходим ли данный объект для успешной работы. Можно ли после внедрения его удалить без последствий.

На самых ранних стадиях необходимо решить является ли пользователи и операторы частью системы или внешними объектами. В большинстве случаев их следует рассматривать как внешние объекты.

Если оператор не является частью системы, то системный инженер и разработчик должны уделить особое внимание интерфейсу оператор - критически важному аспекту сложной системы.

Для системного инженера оператор - это элемент окружения системы, предъявляющий к интерфейсу определенные требования.

Многие системы могут рассматриваться как часть более крупных систем. Для эксплуатации автомобиля нужны дорожная сеть и инфраструктура станций техобслуживания. Однако они не изменяются для адаптации к новому автомобилю. Единая энергосистема является стандартным источником электроэнергии, которую использует, например, система обработки данных. Таким образом рассмотренные выше системы следует рассматривать не как часть система, а как необходимый элемент ее окружения.

Контекстная диаграмма

Одно из важных средств обмена информацией, доступных системному инженеру - контекстная диаграмма.

На контекстной диаграмме в наглядном виде изображаются внешние объекты и их взаимодействия с системой.

Диаграмма черного ящика - система показана в виде сплошной фигуры в центре, без всяких деталей. Внутренне устройство или принцип работы скрыты от читателя.
Диаграмма состоит из трех компонентов:

1. Внешние объекты - все объекты с которыми взаимодействует система.
2. Взаимодействия - Стрелками показывается взаимодействие между системой внешними объектами.
3. Система. Изображается сплошной фигурой, в центре которого находится только название системы.

Система взаимодействует со своим окружение, принимая или передавая данные, сигналы, материалы, энергию или осуществляя воздействия.

В роли системы выступает автомобиль. Несмотря на простоту, эта диаграмма хорошо иллюстрирует интерфейсы всех пяти типов. Выделены четыре внешних объекта: пользователи (водитель и пассажиры), мастер ремонтник (это может быть тот же человек, что и пользователь, но он взаимодействует с системой особым образом, поэтому указан отдельно), источник энергии и окружающая среда.

Вопрос: Что учитывать при составлении перечня взаимодействий системы с внешним объектом, откуда мы знаем, что некий внешний объект нужно поместить в нашу диаграмму?
Ответ: Если взаимодействие существенно влияет на системные проектные решения, его следует включить.

В примере с автомобилем физическое дорожное покрытие важно для проектирования, так как от него зависит тип трансмиссии, механизм рулевого управления и выбор шин. Поэтому мы поместили дорожное покрытие на диаграмму.

Температура, влажность давление и тому подобные факторы конечно важны, но мы не знаем, насколько они существенны при выборе проектных решений, поэтому объединили их в группу "погода".

Представление об условиях эксплуатации мы должны получить из требований и тогда сможем решить, нужно ли помещать их на конкретную диаграмму.

Что считать выходным воздействием системы на окружение, опять же зависит от того, в какой степени учет воздействия влияет на проектные решения.

Ничто не помешает нам в любой момент изменить контекстную диаграмму (все равно это придется делать еще не раз - как в процессе разработки системы, так и на протяжении жизненного цикла проекта по созданию системы).

Контекстная диаграмма системы - очень простой, но действенный способ идентификации, оценки и наглядного представления границ системы.

Типы взаимодействия с окружением

Взаимодействия подразделяются на первичные и вторичные.

Первичные - рассматриваются элементы, которые взаимодействуют с основными функциями системы, то есть представляют функциональные входы, выходы и управляющие воздействия.

Вторичные - рассматриваются элементы, взаимодействующие с системой косвенным нефункциональным образом: физическая опора, температура окружающей среды и другие.

Функциональное взаимодействие системы с окружением включает ее входы, выходы и управляющий человеко-машинный интерфейс.

Техническое обслуживание можно считать квазифункциональным интерфейсом.

Угрозами системе называются объекты, которые подрывают способность системы выполнять свои функции.

Входы и выходы. Основная цель большинства систем - реагировать на внешние стимулы и/или материалы, обрабатывать их полезным образом.

Например для пассажирского самолета материалом являются пассажиры, их багаж, а также топливо, а функцией - быстрая, безопасная и комфортная перевозка пассажиров и багажа в пункт назначения.

Операторы системы. Интерфейс между оператором и системой (человеко-машинный интерфейс) - один из наиболее важных в силу тесной связи действий оператора с функционированием системы.

Интерфейс является одним из наиболее сложных для описания и проверки соответствия установленным требованиям.

Техническое обслуживание. Систему следует проектировать так, чтобы имелся доступ для контроля, испытаний и ремонта.

Угрозы. Угрозы бывают как природные, так и исходящие от людей.
Например, при проектировании корабля, следует учитывать свойство морской воды вызывать коррозию. Для банкомата серьезную угрозу представляет вор, стремящийся завладеть находящейся внутри наличностью.

Системы обеспечения. Системы обеспечения являются частью инфраструктуры, от которой зависит выполнение целевой системы своих задач.

Аэропорт, система управления воздушным движением в зоне аэропорта и относящиеся к ним средства составляют инфраструктуру, в рамках которой функционирует конкретный рассматриваемый самолет, но которая доступна и всем прочим самолетам.

Все это части системы систем, но с точки зрения отдельно взятого самолета они являются стандартными ресурсами, с которыми у него налажен гармоничный интерфейс.

При конструировании нового самолета, необходимо позаботиться об интерфейсах, совместимых с этими системами обеспечения.

Укрытие системы. В некоторых случаях площадка обеспечивает защиту от природных факторов, в том числе температуры и влажности. В других случаях предоставляется лишь средство для механического монтажа, но система остается подверженной воздействию стихий, ударов, вибрации и прочим суровым испытаниям.

Упаковка и доставка. Часто систему необходим перемещать с места на место и условия транспортировки также необходимо учитывать при проектировании.