Система систем

Материал из Systems analysis Wiki
Перейти к навигации Перейти к поиску

Система систем (англ. System of Systems, SoS) — совокупность систем, которые объединяют свои ресурсы и возможности, чтобы образовать новую, более сложную систему; её суммарный результат превосходит то, чего входящие системы достигают по отдельности. Изучение систем систем — активно развивающаяся исследовательская дисциплина, для которой разрабатывают специальные средства анализа и методы проектирования.

История

Термин «система систем» используется с 1950-х годов. Одним из первых его употребил Кеннет Боулдинг (K. Boulding) в работе 1956 года по общей теории систем, описывая организацию теоретических построений.[1] Применительно к инженерной, технической системе выражение впервые появилось в конце 1980-х годов — в контексте Стратегической оборонной инициативы, — после чего сложилось современное направление исследований.[2] В начале 1990-х годов появились первые инженерные определения систем систем как совокупности самостоятельных систем, объединённых ради общей цели (Х. Эйснер с соавторами, А. Шенхар).[2] Систематическое описание дисциплины связано с работами М. Майера (M. Maier) 1996 и 1998 годов, который выделил отличительные характеристики систем систем и предложил их первую классификацию.[3]

Описание

Строгого общепринятого определения систем систем не существует, поэтому в литературе встречаются разные описания (не обязательно определения), отражающие предметную область их автора. Ниже они приведены в порядке появления:

  • Объединение систем в единую систему систем обеспечивает интеграцию и взаимодействие систем командования, управления, связи и информации, а также разведки, наблюдения и рекогносцировки (англ. Intelligence, Surveillance and Reconnaissance) в области информационных технологий для нужд вооружённых сил.
  • Системы систем — крупномасштабные параллельные и распределённые системы, компоненты которых сами являются сложными системами: описание в области коммуникационных структур и информационных систем предприятий.
  • Образование в области систем систем предполагает интеграцию систем в систему систем, что в конечном счёте способствует развитию социальной инфраструктуры: описание в области образования.
  • Интеграция систем систем — метод разработки, объединения, обеспечения совместимости и оптимизации систем для повышения эффективности в будущих сценариях боевых действий: описание в области интеграции информационных систем в вооружённых силах.
  • Современные системы, в которых возникают задачи уровня систем систем, не монолитны и обладают пятью общими характеристиками: операционной независимостью отдельных систем, управленческой независимостью систем, географическим распределением, эмерджентным поведением и эволюционным развитием: описание в области эволюционного развития и сложных адаптивных систем в вооружённых силах.
  • Проектирование системы систем предприятия основано на объединении традиционной деятельности по системной инженерии со стратегическим планированием и инвестиционным анализом: описание в области информационных систем предприятий.
  • Система систем как совокупность сетей разнородных систем, охватывающих разные предметные области и способных проявлять операционную и управленческую независимость, географическое распределение, а также эмерджентное и эволюционное поведение, которое не обнаружилось бы при раздельном моделировании систем и их взаимодействий: описание в области национальных транспортных систем, а также комплексных военных и космических исследований.

В совокупности все эти описания указывают на то, что для лучшей поддержки принятия решений по задачам уровня систем систем необходима полноценная системная инженерия систем систем. В частности, нужны методы, которые помогут лицам, принимающим решения, оценить, оказываются ли соответствующие элементы инфраструктуры, политики и технологий как взаимосвязанное целое полезными, вредными или нейтральными с течением времени. Эта задача актуальна не только из-за растущей сложности современных проблем, но и потому, что их решение требует крупных денежных и ресурсных вложений с последствиями для нескольких поколений.

Характеристики

Поскольку чёткой границы между сложной, но монолитной системой и системой систем формально провести нельзя, их обычно различают по набору характеристик. М. Майер (1998) выделил пять таких характеристик (их часто называют «критериями Майера»):[3]

  • Операционная независимость компонентов — каждая входящая система самостоятельна и решает осмысленную задачу, даже если она не включена в систему систем.
  • Управленческая независимость компонентов — входящие системы управляются и развиваются по отдельности, нередко разными организациями, и продолжают работать на собственные цели.
  • Географическое распределение — компоненты разнесены в пространстве настолько, что обмениваются между собой в основном информацией, а не материей или энергией.
  • Эмерджентное поведение — система систем обладает свойствами и возможностями, которых нет ни у одного из её компонентов по отдельности.
  • Эволюционное развитие — состав и функции системы систем меняются со временем: компоненты добавляются, изменяются и исключаются, поэтому система систем никогда не бывает окончательно завершённой.

Первые две характеристики — операционную и управленческую независимость — Майер считал главными отличительными признаками: объект, который ими не обладает, не относится к системам систем независимо от его сложности и пространственной протяжённости.

Классификация

Когда систему систем осознают и рассматривают как самостоятельную систему, её относят к одному из четырёх типов. Три типа предложил М. Майер (1998), а четвёртый — «признанную» систему систем — добавили Дж. Даманн (J. Dahmann) и К. Болдуин (K. Baldwin) в 2008 году на основе опыта Министерства обороны США; впоследствии эта классификация вошла в стандарт ISO/IEC/IEEE 21839.[3][4][5] Типы различаются степенью централизованного управления компонентами:

  • Направленная (англ. directed) — система систем создаётся и управляется ради конкретных целей, а компоненты подчинены центральному управлению, хотя и сохраняют способность работать самостоятельно.
  • Признанная (англ. acknowledged) — у системы систем есть признанные цели, назначенный руководитель и выделенные ресурсы, но компоненты сохраняют собственную принадлежность, цели и финансирование; изменения в них вносятся по взаимному согласованию.
  • Коллаборативная (англ. collaborative) — компоненты взаимодействуют более или менее добровольно ради согласованных общих целей; центрального управления, способного принудить их к сотрудничеству, нет.
  • Виртуальная (англ. virtual) — у системы систем нет ни центрального управления, ни общей согласованной цели, а крупномасштабное поведение возникает стихийно. Характерный пример — Интернет.

Системная инженерия систем систем

Системная инженерия систем систем (англ. System of Systems Engineering, SoSE) — раздел системной инженерии, который занимается объединением нескольких систем для достижения цели, недостижимой ни для одной из них в отдельности.[6] Введение понятия системы систем в дополнение к понятию системы обусловлено тем, что традиционные методы системной инженерии к системам систем напрямую неприменимы. Традиционная системная инженерия ориентирована на одну систему с единым управляющим центром, тогда как система систем включает множество самостоятельных систем и организаций с собственными, иногда конфликтующими интересами. Из-за независимости, разнородности, постоянной эволюции и эмерджентности компонентов задачи здесь существенно сложнее: труднее согласовать требования заинтересованных сторон, наладить совместное управление (англ. governance) и проверить поведение системы как целого.

Области применения

Исторически концепция систем систем развивалась прежде всего в оборонной сфере, но затем распространилась на многие другие области.[7] К типичным примерам относят:

  • военное дело и национальную безопасность (например, сетецентрические боевые системы);
  • воздушный транспорт и управление воздушным движением (например, европейская программа SESAR);
  • наземный транспорт и интеллектуальные транспортные системы;
  • энергетику, в том числе интеллектуальные электросети (англ. smart grid);
  • космические исследования (например, Глобальная система систем наблюдения Земли, GEOSS);
  • здравоохранение;
  • проектирование Интернета, Интернета вещей и киберфизических систем.

См. также

Примечания

  1. ↑ Boulding K. E. General Systems Theory — The Skeleton of Science // Management Science. — 1956. — Vol. 2, № 3.
  2. ↑ 2,0 2,1 Gorod A., Sauser B., Boardman J. System-of-Systems Engineering Management: A Review of Modern History and a Path Forward // IEEE Systems Journal. — 2008. — Vol. 2, № 4.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 Maier M. W. Architecting Principles for Systems-of-Systems // Systems Engineering. — 1998. — Vol. 1, № 4.
  4. ↑ Dahmann J., Baldwin K. Understanding the Current State of US Defense Systems of Systems and the Implications for Systems Engineering // 2nd Annual IEEE Systems Conference. — 2008.
  5. ↑ ISO/IEC/IEEE 21839:2019. Systems and software engineering — System of systems (SoS) considerations in life cycle stages of a system.
  6. ↑ Systems Engineering Guide for Systems of Systems. Version 1.0. — Washington, DC: US Department of Defense (OUSD AT&L), 2008.
  7. ↑ Jamshidi M. (ed.) System of Systems Engineering: Innovations for the 21st Century. — Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2009.

Литература

  • Maier M. W. Architecting Principles for Systems-of-Systems // Systems Engineering. — 1998. — Vol. 1, № 4.
  • Dahmann J., Baldwin K. Understanding the Current State of US Defense Systems of Systems and the Implications for Systems Engineering // 2nd Annual IEEE Systems Conference. — 2008.
  • Systems Engineering Guide for Systems of Systems. Version 1.0. — Washington, DC: US Department of Defense, 2008.
  • Jamshidi M. (ed.) System of Systems Engineering: Innovations for the 21st Century. — Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2009.
  • Gorod A., Sauser B., Boardman J. System-of-Systems Engineering Management: A Review of Modern History and a Path Forward // IEEE Systems Journal. — 2008. — Vol. 2, № 4.
Источник — https://systems-analysis.info/wiki/index.php?title=Система_систем&oldid=365