来源:A Practical Guide to SysML: The Systems Modeling Language (The MK/OMG Press) Sanford Friedenthal, Alan Moore, Rick Steiner
系统工程是航空航天和国防工业中广泛接受的一种实践,用于设计利用先进技术的复杂、任务关键型系统。这些系统包括陆基、海基、空基和天基平台;武器系统;指挥、控制和通信系统;以及后勤系统。建立系统工程概念、术语、过程和方法的标准,来帮助处理这种复杂性,对于跨行业和跨国际边界的系统工程的发展和制度化变得越来越重要。
系统工程标准在过去几年中不断发展。图显示了部分标准分类法,其中包括一些系统工程过程标准、架构框架、方法、建模标准和数据交换标准。一个特定的系统工程方法可以从这个分类法的每一层实现一个或多个标准。系统建模标准的其他参考资料可以在系统工程知识体系(SEBoK)的建模标准部分找到。
系统工程过程标准包括EIA 632、IEEE 1220和ISO 15288。这些标准解决了广泛的工业需求,反映了系统工程的基本原理,为建立系统工程方法提供了基础。
系统工程过程标准与软件工程实践有许多共同点。例如,无论是复杂软件开发还是系统开发,规划的管理实践都是相似的。因此,标准界非常重视在可行的情况下调整系统和软件标准。
系统工程过程(systems engineering process)定义了执行哪些活动,但通常不提供如何执行这些活动的细节。系统工程方法(systems engineering method)描述了如何执行活动以及生成的系统工程工件的种类。系统工程工件的一个例子是操作概念(concept of operations)。顾名思义,操作概念(concept of operations)从用户的角度定义了系统的意图。它描述了系统与其外部系统和用户的交互,但可能不显示系统的任何内部交互。不同的方法可以使用不同的技术和表示来开发操作概念。许多其他系统工程工件也是如此。
系统工程方法,包括Harmony、面向对象的系统工程方法(OOSEM)、Rational Unified Process for systems engineering(RUP SE)、状态分析方法,基于Vitech模型的系统工程方法和对象过程方法(OPM)等。许多组织也有内部开发的过程和方法。这些方法不是官方的行业标准,但随着时间的推移,事实上的标准可能会出现,因为它们证明了它们的价值。选择方法的标准包括其易用性、解决相关系统工程问题的能力以及工具支持水平。
除了系统工程过程标准和方法之外,还出现了一些支持系统架构的标准框架。体系结构框架包括用于描述系统体系结构的特定概念、术语、工件和分类法。Zachman框架是在20世纪80年代引入的,用于定义企业架构;它定义了一组标准的涉众透视图和一组工件,用于解决与每个涉众组相关的基本问题。C4ISR框架于1996年推出,旨在为美国国防部的信息系统架构提供一个框架。美国国防部架构框架(DoDAF)从C4ISR框架演变而来,通过定义架构(Architecture)的运作(operation)、系统(system)和技术视图,为国防工业系统体系(SoS)的架构设计提供支持。
建模标准是另一类系统工程标准,包括用于描述系统的通用建模语言。行为模型和功能流程图已经成为事实上的建模标准多年,并被系统工程界广泛用于支持各种结构化分析方法。功能建模的集成定义(IDEF0)由国家标准与技术研究所于1993年发布。
模型和数据交换标准是支持工具间模型和数据交换的一类关键的建模标准。在OMG中,当使用基于MOF的语言(如UML、SysML、UPDM或其他UML扩展)时,XML元数据交换(XMI)规范支持模型数据的交换。系统工程数据的另一个数据交换标准是ISO 10303(AP233)。其他新兴的数据交换标准包括通过开放式生命周期协作服务(OSLC)开发的基于web的交换标准和支持交互硬件和软件组件联合仿真的功能模拟接口(FMI)标准。
对象管理组的其他建模标准与模型驱动体系结构(MDA®)有关。MDA包含一组概念,包括创建独立于技术和依赖于技术的模型。MDA标准支持以不同建模语言表示的模型之间的转换,如MDA基础模型所述。OMG查询视图转换(QVT)是一种建模标准,它定义了一种映射语言来精确地指定语言转换。
这些标准的发展和演变都是基于标准的系统工程实践方法趋势的一部分。这种方法可以实现共享理解、共同培训、工具互操作性、减少对特定于供应商的解决方案的依赖以及系统规范和设计工件的重用。随着系统工程在各个行业的普及,这一趋势有望继续下去。
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