Sistem sistemi - System of systems

Sistemler sistemi , yalnızca kurucu sistemlerin toplamından daha fazla işlevsellik ve performans sunan yeni, daha karmaşık bir sistem oluşturmak için kaynaklarını ve yeteneklerini bir araya toplayan görev odaklı veya özel sistemler topluluğudur. Şu anda sistem sistemleri, referans çerçeveleri, düşünce süreçleri, nicel analiz, araçlar ve tasarım yöntemlerinin eksik olduğu kritik bir araştırma disiplinidir. Sistem problemlerini tanımlama, soyutlama, modelleme ve analiz etme metodolojisine tipik olarak sistem mühendisliği sistemi denir .

genel bakış

Sistem sistemlerinin genel olarak önerilen tanımları -mutlaka tanımları değil- literatürdeki görünümlerine göre aşağıda özetlenmiştir:

  1. Sistemlerin ortak sistemler sistemine bağlanması, Komuta, Kontrol, Bilgisayar, Muhabere ve Bilgi (C4I) ve İstihbarat, Gözetleme ve Keşif (ISR) Sistemlerinin birlikte çalışabilirliğini ve sinerjisini sağlar: modern orduda bilgi üstünlüğü alanındaki açıklama .
  2. Sistem sistemleri, bileşenleri karmaşık sistemlerin kendileri olan büyük ölçekli eşzamanlı ve dağıtılmış sistemlerdir: özel teşebbüste iletişim yapıları ve bilgi sistemleri alanındaki açıklama .
  3. Sistem eğitimi sistemi, sosyal altyapının gelişimine nihai olarak katkıda bulunan sistemlerin sistem sistemine entegrasyonunu içerir: mühendislerin eğitimi alanında sistemlerin önemi ve entegrasyonu hakkında açıklama .
  4. Sistem entegrasyonu sistemi, gelecekteki savaş alanı senaryolarında performansı artırmak için sistemlerin geliştirilmesi, entegrasyonu, birlikte çalışabilirliği ve optimizasyonu için bir yöntemdir: askeriyede bilgi yoğun sistem entegrasyonu alanında açıklama .
  5. Sistem problemlerini içeren modern sistemler yekpare değildir, bunun yerine beş ortak özelliğe sahiptirler: bireysel sistemlerin operasyonel bağımsızlığı, sistemlerin yönetimsel bağımsızlığı, coğrafi dağılım, ortaya çıkan davranış ve evrimsel gelişme: karmaşıklığın evrimsel edinimi alanındaki açıklama orduda uyarlanabilir sistemler .
  6. Kurumsal sistem mühendisliği sistemleri, geleneksel sistem mühendisliği faaliyetlerini stratejik planlama ve yatırım analizine yönelik kurumsal faaliyetlerle birleştirmeye odaklanmıştır : özel teşebbüste bilgi yoğun sistemler alanındaki açıklama .
  7. Sistemler sorunların Sistem muhtemel operasyonel ve yönetsel bağımsızlık, coğrafi dağılımını ve acil ve sistemleri ve etkileşimleri ayrı ayrı modellenmiştir eğer belirgin olmaz evrimsel davranışları sergilemek için vardır heterojen sistemlerin trans-alan ağlarının koleksiyonudur: in açıklaması Ulusal Ulaştırma Sistemi, Entegre Askeri ve Uzay Araştırmaları alanı .

Birlikte ele alındığında, tüm bu açıklamalar, sistem problemleri için karar desteğini geliştirmek için eksiksiz bir sistem mühendisliği çerçevesi sisteminin gerekli olduğunu göstermektedir. Spesifik olarak, karar vericilerin birbiriyle ilişkili bir bütün olarak ilgili altyapı, politika ve/veya teknoloji hususlarının zaman içinde iyi, kötü veya tarafsız olup olmadığını belirlemelerine yardımcı olmak için etkili bir sistem mühendisliği çerçevesi sistemine ihtiyaç vardır. Sistem problemlerini çözme ihtiyacı, sadece günümüzün zorluklarının artan karmaşıklığı nedeniyle değil, aynı zamanda bu tür problemler çok nesilli sonuçları olan büyük para ve kaynak yatırımları gerektirdiği için acildir.

Sistem-sistemi konuları

Sistemler sistemi yaklaşımı

Bir sistem sistemini oluşturan bireysel sistemler çok farklı olabilir ve bağımsız olarak çalışabilirken, bunların etkileşimleri tipik olarak önemli ortaya çıkan özellikleri ortaya çıkarır ve sunar. Bu ortaya çıkan modeller , paydaşların tanıması, analiz etmesi ve anlaması gereken gelişen bir yapıya sahiptir. Sistem yaklaşımı, belirli araçları, yöntemleri veya uygulamaları savunmaz; bunun yerine, teknoloji, politika ve ekonomi etkileşimlerinin birincil itici güç olduğu büyük zorlukları çözmek için yeni bir düşünme biçimini teşvik eder. Sistem çalışmaları, genel tasarım , karmaşıklık ve sistem mühendisliği çalışmaları ile ilgilidir , ancak aynı zamanda tasarımın ek zorluklarını da ön plana çıkarır .

Sistem sistemleri tipik olarak karmaşık sistemlerin davranışlarını sergiler, ancak tüm karmaşık problemler sistem sistemleri alanına girmez. Sistem problemlerinin doğasında, hepsi bu tür her problemde sergilenmeyen çeşitli özellik kombinasyonları vardır:

  • Unsurların Operasyonel Bağımsızlığı
  • Unsurların Yönetsel Bağımsızlığı
  • Evrimsel gelişme
  • Acil Davranış
  • Elementlerin Coğrafi Dağılımı
  • Disiplinlerarası Çalışma
  • Sistemlerin Heterojenliği
  • Sistem Ağları

İlk beş özellik, sistem zorluklarını tanımlamaya yönelik Maier kriterleri olarak bilinir. Kalan üç özellik, Dr. Daniel DeLaurentis ve Purdue Üniversitesi'ndeki ortak araştırmacıları tarafından sistem zorluklarının modellenmesi ve analiz edilmesinin matematiksel etkilerinin çalışmasından önerilmiştir .

Araştırma

Sistem problemlerine etkili yaklaşımlara yönelik mevcut araştırmalar şunları içerir:

  • Etkili bir referans çerçevesinin oluşturulması
  • Birleştirici bir sözlüğün hazırlanması
  • Karmaşık sistemleri görselleştirmek ve iletmek için etkili metodolojiler geliştirmek
  • Dağıtılmış kaynak yönetimi
  • Mimari tasarım çalışması
    • birlikte çalışabilirlik
    • Veri dağıtım politikaları: politika tanımı, tasarım rehberliği ve doğrulama
  • Entegre araçlar platformu ile resmi modelleme dili
  • Çeşitli modelleme, simülasyon ve analiz tekniklerinin incelenmesi
  • Sistem gereksinimleri, kavramlar ve teknolojilerin etkileşimini yakalamak için çeşitli sayısal ve görsel araçların incelenmesi

Uygulamalar

Sistem sistemleri, halen ağırlıklı olarak savunma sektöründe araştırılmakla birlikte, ulusal hava ve otomobil taşımacılığı ve uzay araştırmaları gibi alanlarda da uygulama görmektedir . Uygulanabileceği diğer alanlar arasında sağlık hizmetleri , İnternet tasarımı , yazılım entegrasyonu ve enerji yönetimi ve güç sistemleri sayılabilir . Dünyamızın farklı düzeylerinin (örneğin, Dünya sistemi, siyasi sistem) birbirine bağlı veya iç içe sistemler olarak yorumlandığı esnekliğin sosyal-ekolojik yorumları, bir sistem-sistemi yaklaşımını benimser. Tedarik zinciri esnekliği için iş dünyasında bir uygulama bulunabilir .

Eğitim kurumları ve endüstri

Çok çeşitli organizasyonlar arasındaki işbirliği, sistem problem sınıflarının tanımlanması sisteminin ve sistem problemlerinin modellenmesi ve analizi için metodolojinin geliştirilmesine yardımcı oluyor. Birçok ticari kuruluş, araştırma kurumu, akademik program ve devlet dairesinde devam eden projeler bulunmaktadır.

Bu kavramın geliştirilmesindeki başlıca paydaşlar şunlardır:

Örneğin Savunma Bakanlığı, savunma ile ilgili projelerdeki uygulamalar için sistem sistemleri mühendisliği için resmi bir metodoloji geliştirmek için Ulusal Sistem Mühendisliği Merkezlerini kurdu.

Başka bir örnekte, Keşif Sistemleri Mimarisi Çalışmasına göre NASA, 2004 yılında Başkan GW Bush tarafından ana hatlarıyla belirtilen hedeflere ulaşmak için yeni bir keşif “sistem-sistemi”nin geliştirilmesine öncülük etmek üzere Keşif Sistemleri Görev Müdürlüğü (ESMD) organizasyonunu kurdu. Uzay Keşfi için Vizyon.

Avrupa Komisyonu tarafından desteklenen bir dizi araştırma projesi ve destek eylemi şu anda devam etmektedir. Bunlar, FP7 ICT Çalışma Programında (Gömülü sistemler için yeni paradigmalar, karmaşık sistem mühendisliğine yönelik izleme ve kontrol) Stratejik Hedef IST-2011.3.3'ü hedefler . Bu hedef, "Sistem-Sisteminin tasarımı, geliştirilmesi ve mühendisliğine" özel olarak odaklanmaktadır. Bu projeler şunları içerir:

  • T-AREA-SoS (Trans-Atlantik Sistemler Üzerine Araştırma ve Eğitim Gündemi), çeşitli sektörlerdeki büyük karmaşık sistemlerin geliştirilmesi ve yönetilmesinde Avrupa'nın rekabet gücünü artırmayı ve bunların toplumsal etkisini iyileştirmeyi amaçlamaktadır. ortak olarak kabul edilen bir AB-ABD Sistem Sistemleri (SoS) araştırma gündeminin oluşturulması".
  • COMPASS (Comprehensive Modeling for Advanced Systems of Systems), modellerin inşasını ve erken analizini destekleyen yöntemler ve araçlar kullanarak, karmaşık SoS'lerin başarılı ve uygun maliyetli bir şekilde tasarlanmasına izin vermek için anlamsal bir temel ve açık araçlar çerçevesi sağlamayı amaçlamaktadır.
  • DANSE (Sistem Mühendisliğinde Uyarlanabilirlik ve Evrim için Tasarlama), "SoS birlikte-işlemleri için biçimsel bir semantiği temel alan ve yeni tarafından desteklenen, gelişen, uyarlanabilir ve yinelemeli Sistem yaşam döngüsü modellerini desteklemek için yeni bir metodoloji geliştirmeyi" amaçlamaktadır. analiz, simülasyon ve optimizasyon araçları".
  • ROAD2SOS (Sistem-Sistem Mühendisliği için Yol Haritaları), "Sistem Mühendisliği Sistemleri ve ilgili vaka çalışmalarında stratejik araştırma ve mühendislik yol haritaları" geliştirmeyi amaçlamaktadır.
  • DYMASOS (DYnamic Management of Physical-coupled Systems Of Systems), endüstriyel kullanım durumlarına dayalı olarak SoS'nin dinamik yönetimi için teorik yaklaşımlar ve mühendislik araçları geliştirmeyi amaçlar.
  • AMADEOS (Architecture for Multi-criticality Agile Dependable Evolutionary Open System-of-Systems), olası acil davranışlarla zaman bilincini ve evrimi Sistem-Sistem (SoS) tasarımına getirmeyi, sağlam bir kavramsal model, genel bir mimari çerçeve ve bir tasarım metodolojisi.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

  • Yaneer Bar-Yam et al. (2004) " System-of-Systems'in Karakteristikleri ve Ortaya Çıkan Davranışları " in: NECSI: Karmaşık Fiziksel, Biyolojik ve Sosyal Sistemler Projesi , 7 Ocak 2004.
  • Kenneth E. Boulding (1954) "Genel Sistemler Teorisi - Bilim İskeleti", Yönetim Bilimi , Cilt. 2, No. 3, ABI/INFORM Global, s. 197–208.
  • Crossley, WA, System-of-Systems: , Purdue University Schools of Engineering'in İmza Alanının Tanıtımı.
  • Mittal, S., Martin, JLR (2013) DEVS Unified Process ile Netcentric System Engineering , CRC Press, Boca Raton, FL
  • DeLaurentis, D. "Sistem Tasarım Problemi Sistemi Olarak Ulaştırmayı Anlamak", 43. AIAA Havacılık ve Uzay Bilimleri Toplantısı, Reno, Nevada, 10–13 Ocak 2005. AIAA-2005-0123.
  • J. Lewe, D. Mavris, [12] Etmen Tabanlı Simülasyon Yoluyla Geleceğin Taşıma Sistemlerinin İncelenmesi Vakfı }, içinde: 24. Uluslararası Havacılık Bilimleri Kongresi ( ICAS ), Yokohama, Japonya, Ağustos 2004. Oturum 8.1.
  • Maier, MW (1998). "Sistem Sistemleri İçin Mimari İlkeler" . Sistem Mühendisliği . 1 (4): 267–284. doi : 10.1002/(sici)1520-6858(1998)1:4<267::aid-sys3>3.0.co;2-d . 2012-12-13 alındı .
  • Held, JM, The Modeling of Systems of Systems , Doktora Tezi, University of Sydney, 2008
  • D. Luzeaux & JR Ruault, "Systems of Systems", ISTE Ltd ve John Wiley & Sons Inc, 2010
  • D. Luzeaux, JR Ruault & JL Wippler, "Complex Systems and Systems of Systems Engineering", ISTE Ltd ve John Wiley & Sons Inc, 2011
  • Popper, S., Bankes, S., Callaway, R. ve DeLaurentis, D. (2004) System-of-Systems Symposium: Report on a Summer Conversation , 21-22 Temmuz 2004, Potomac Institute for Policy Studies, Arlington , VA.

Dış bağlantılar