Ανάλυση της μεθοδολογίας System engineering

Abstract

Σύστημα είναι ένα σύνολο αλληλένδετων στοιχείων, τα οποία αλληλεπιδρούν με οργανωμένο τρόπο μεταξύ τους για ένα κοινό σκοπό. Τα παραπάνω στοιχεία ενός συστήματος μπορεί να είναι διαφορετικά, αποτελούμενα από ανθρώπους, οργανισμούς, διαδικασίες, λογισμικά, εξοπλισμό και εγκαταστάσεις. Πολλές φορές υπάρχουν τόσο περίπλοκα συστήματα, τα στοιχεία των οποίων είναι τα υποσυστήματα (subsystems) και τα οποία θα πρέπει να λειτουργήσουν συντονισμένα εντός του συστήματος προκειμένου να επιτευχθεί ο στόχος. Από την σκοπιά του System Engineering, κάθε υποσύστημα είναι ένα σύστημα από μόνο του και περιλαμβάνει πολιτικές, απαιτήσεις, στόχους και σχετικά κόστη. Ένα έργο (project) περιλαμβάνει το σχεδιασμό, την ανάπτυξη και την λειτουργία ενός ή περισσοτέρων συστημάτων και οργανώνεται από ειδικές ομάδες προσωπικού. Η παραπάνω επικεφαλής ομάδα έχει ως στόχο την μελέτη του έργου όχι μόνο από τη μηχανολογική του σκοπιά, αλλά λαμβάνει υπόψη και όλες τις άλλες δραστηριότητες για την επίτευξη του τελικού στόχου. To System Engineering είναι μια διεξοδική προσέγγιση στον σχεδιασμό, στη δημιουργία και στην λειτουργία των συστημάτων και πραγματοποιείται σε συνεργασία με την διαχείριση του συστήματος (system management). Ένα βασικό τμήμα του ρόλου του system engineering είναι να παρέχει πληροφορίες στον manager του συστήματος, ώστε να τις χρησιμοποιήσει για να λάβει σωστές αποφάσεις. Το παραπάνω περιλαμβάνει την αξιοποίηση εναλλακτικών σεναρίων, με τρόπους οι οποίοι θα βοηθήσουν τους managers του συστήματος να καταλήξουν αρχικά στις προτιμήσεις τους και στη συνέχεια να είναι ικανοί να τις εφαρμόσουν με έξυπνο τρόπο. Ο σκοπός του systems engineering είναι μέσω αυτού να γίνει κατανοητό ότι το σύστημα πρέπει να σχεδιαστεί, να κατασκευαστεί και να λειτουργήσει έτσι ώστε να εκπληρώσει τους στόχους του κατά τον πιο οικονομικό και αποτελεσματικό τρόπο, λαμβάνοντας υπόψη την κατασκευή, το κόστος, τον χρονικό προγραμματισμό και το ρίσκο. Τα βασικά βήματα της διεργασίας του System Engineering είναι τα παρακάτω: αναγνώριση ανάγκης/ευκαιρίας, αναγνώριση και ποσοτικοποίηση των στόχων, δημιουργία εναλλακτικών σχεδιαστικών σεναρίων, διεξαγωγή ειδικών μελετών, επιλογή σχεδιαστικού σεναρίου, αύξηση της ανάλυσης του συστήματος, εφαρμογή των επιλεγμένων σχεδιαστικών αποφάσεων και εκτέλεση της αποστολής. To management του system engineering είναι μια τεχνική και πειθαρχική λειτουργία, η οποία εξασφαλίζει ότι οι μηχανολογικές και οι άλλες τεχνικές λειτουργίες εφαρμόζονται σωστά. Κάθε έργο θα πρέπει να οργανώνεται σύμφωνα με κύκλο ζωής του, ο οποίος είναι απόλυτα συνυφασμένος με το ρίσκο (κίνδυνο) του έργου. Ενώ ο manager του έργου επικεντρώνεται στην οργάνωση του έργου επί του συνόλου του, ο επικεφαλής μηχανικός του συστήματος επικεντρώνεται στην οργάνωση των τεχνικών θεμάτων του έργου. Αυτό απαιτεί από τον μηχανικό του συστήματος να προβεί σε τμηματοποίηση, ενοποίηση, επαλήθευση και επικύρωση του συστήματος, ενώ ταυτόχρονα να εφαρμόζει τις κατάλληλες μηχανολογικές τεχνικές. Κάθε μια από τις παραπάνω λειτουργίες απαιτεί την εφαρμογή τεχνικών ανάλυσης και ανεπτυγμένων τεχνικών γνώσεων. Το γενικό πλάνο του έργου ορίζει πως θα γίνει η διαχείριση του έργου, έτσι ώστε να επιτευχθούν οι στόχοι που έχουν τεθεί, εντός ορισμένου χρονικού διαστήματος. Το οργανωτικό-διοικητικό πλάνο του system engineering (SEMP, Systems Engineering Management Plan) είναι ένα έγγραφο που ορίζει, ως προς όλους τους συμμετέχοντες του έργου, πως θα διοικηθεί-οργανωθεί τεχνικά το έργο εντός των τεθέντων περιορισμών. Κάποιες από τις πιο σημαντικές δομές-τεχνικές που διευκολύνουν την πρόοδο του έργου είναι: η δομή της λεπτομερούς ανάλυσης της εργασίας (WBS), που είναι μια ιεραρχημένη ανάλυση των εργασιών που απαιτούνται για την ολοκλήρωση του έργου και η δομή της ανάλυσης του προϊόντος (Product Breakdown Structure-PBS), με τα προδιαγεγραμμένα κύρια προϊόντα στην κορυφή και τα συστήματα, τμήματα και υποσυστήματα στα χαμηλότερα επίπεδα. Επίσης αρκετά σημαντικό ρόλο παίζει και ο προγραμματισμός του έργου. Η διαδικασία της δημιουργίας ενός δικτυωτού προγραμματισμού μπορεί να οδηγήσει σε μια σημαντικά καλύτερη εικόνα του τι θα πρέπει να γίνει, πόσο θα πρέπει να διαρκέσει και πως μπορεί κάθε στοιχείο της δομής WBS να επηρεάσει άλλα στοιχεία. Ένας ακόμα σημαντικός κλάδος της διεργασίας του System Engineering είναι η Διαχείριση Κινδύνου (Risk Management). Η διαχείριση του κινδύνου περιλαμβάνει την ανάλυση των πηγών, του μεγέθους, του μετριασμού των ρίσκων. Σύμφωνα με τα παραπάνω, η διαχείριση του κινδύνου είναι αναπόσπαστο κομμάτι της διαχείρισης του έργου (project management) και συνεισφέρει απευθείας στους στόχους του system engineering. Τέλος, ο κλάδος της ανάλυσης και μοντελοποίησης ενός συστήματος είναι θεμελιώδους σημασίας για το System Engineering. Ο ρόλος της ανάλυσης του συστήματος και της μοντελοποίησης είναι να παρέχει ακριβείς και σωστές αξιολογήσεις, έτσι ώστε να λαμβάνονται καλύτερες αποφάσεις κατά τη διαδικασία του system engineering. Με άλλα λόγια συνεισφέρει στην πραγματοποίηση των επιθυμητών τελικών στόχων, βοηθώντας στην βελτιστοποίηση του σχεδιασμού του συστήματος.

A system is a set of interrelated components which interact with one another toward a common purpose. The above components of a system can be different, consisting of people, organizations, procedures, software, hardware and facilities. Often, there are so complicated systems, the components of which are subsystems that must function in a coordinated way for the system to accomplish its goals. From the point of view of system engineering, every subsystem is a system in its own right-that is policies, requirements, objectives and relevant costs. A project encompasses design, development and operation of one or more systems and it is generally organized by certified personnel. The above coordinating team is responsible not only for the engineering part of the project but also for all other activities in order to reach the final result. System engineering is a robust approach to the design, creation and operation of systems and it is performed in concert with system management. A major part of the system engineer is to provide information that the system manager can use in order to make the right decisions. This includes identification of alternative design concepts, in ways that can help the managers of the system first to discover their preferences and then to be able to apply them astutely. As a result of that, it can be made clear that the system must be designed, created and operated in such a way that will meet its goals in the most efficient way – taking into consideration erection, costs, scheduling and risk. The major steps for following the system engineering process are: recognize need/opportunity, identify and quantify goals, create alternative design concepts, do trade studies, select a concept, increase the resolution of the system, implement the selected design decisions and finally perform the mission. System engineering management is a technical and discipline function which assures that all the mechanical and technical functions are properly applied. Every project must be organized according to its own life cycle which is absolutely integrated with the risk of the project. While the manager of the project is focused on the whole project, the system engineer is responsible for the technical issues of the project. This requires from the engineer to follow a standard process that includes: decomposition, integration, verification and validation of the system, while at the same time to be able to apply the proper engineering rules and techniques. The general plan of the project defines the way the project will be managed in order to achieve its goals within a specific period of time. The above document is called Systems Engineering Management Plan (SEMP) and defines the role of all participants to the project. Some other important structures and elements that play a significant role to the progress of the project are: the Work Breakdown Structure (WBS), which is a hierarchical breakdown of the works required for the completion of the project and the Product Breakdown Structure (PBS) with the specified prime products at the top and the systems, segments and subsystems at lower levels. Another important parameter is the scheduling of the project. The process of developing a network scheduling can lead to much better approach of what must be done, its endurance and how each element of WPS structure can affect other elements. Another major branch of system engineering is risk management, which includes analysis, magnitude and mitigation of risk. Therefore risk management is an integral part of project management and contributes directly to system engineering goals. Finally the analysis and modeling of a system is significant for system engineering. The role of system analysis and modeling is to provide accurate estimation in order to make better decisions in the process of system engineering. In other words the above procedure contributes to the realization of the system engineering goals through optimization of the system design.