集成數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)

這是本系列博客的第3a部分的繼續(xù)。在第一部分中，我討論了系統(tǒng)工程工作產(chǎn)品以及作為系統(tǒng)工程生命周期活動的一部分而生成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息。然后，我回答了以下問題：“什么是模型？”和“什么是基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）？”

在本節(jié)中，我將討論以集成數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的概念，并從以數(shù)據(jù)為中心的角度提供系統(tǒng)工程的替代定義。

圖1：集成數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)

如圖1頂部所示，作為系統(tǒng)工程生命周期過程活動的一部分，創(chuàng)建了諸如預(yù)算，明細(xì)表，需求，設(shè)計，圖表，工程圖，SysML或其他基于語言的模型，過程和計劃等工作產(chǎn)品。代表這些工作產(chǎn)品的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息可以電子方式存儲和管理在數(shù)據(jù)庫中，也可以電子文件和文檔的形式進行存儲和管理。可以將這些數(shù)據(jù)和信息組合成一個代表這些工作產(chǎn)品的集成數(shù)據(jù)集。

指南，標(biāo)準(zhǔn)，政策和程序也可以包含在集成數(shù)據(jù)集中。集成的數(shù)據(jù)集通過企業(yè)和項目數(shù)據(jù)治理，信息管理，記錄管理以及數(shù)據(jù)庫管理需求和流程進行管理。為了使數(shù)據(jù)和信息被視為“基本事實”，必須在嚴(yán)格的配置控制下維護和管理集成數(shù)據(jù)集。

在形成集成數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上，組織需要定義和記錄項目本體。本體包括一組術(shù)語，實體，數(shù)據(jù)類型和屬性的正式命名和定義，以及定義這些術(shù)語，實體，數(shù)據(jù)類型之間的關(guān)系，這些關(guān)系對于項目和項目所屬的組織是至關(guān)重要的。組織內(nèi)的項目需要定義和記錄與組織的本體及其客戶的本體一致的本體。為組織和組織中的項目建立文檔化的本體有助于確保在所有生命周期階段活動以及組織內(nèi)部和外部的各個組之間一致地使用此信息。

基于此本體，項目需要為項目的集成數(shù)據(jù)集定義一個主模式。該模式以正式語言對數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)進行描述，該數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)定義了數(shù)據(jù)庫中的對象，顯示了如何在數(shù)據(jù)庫中對實際實體進行建模，以及確保模式各部分之間兼容性的完整性約束。

項目的集成數(shù)據(jù)集中的所有數(shù)據(jù)庫和文件管理存儲庫都必須具有與項目的主模式一致的模式，以確保數(shù)據(jù)和信息的兼容性，從而允許在項目工具集中的各種系統(tǒng)工程工具之間共享數(shù)據(jù)和信息，并且允許在組織內(nèi)部和外部的各個組之間共享數(shù)據(jù)和信息。

如圖1底部所示，一旦填充了集成數(shù)據(jù)集，它將成為后續(xù)系統(tǒng)生命周期活動，所得工作產(chǎn)品及其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息的來源。數(shù)據(jù)庫管理工具允許項目的系統(tǒng)工程工具集訪問來自集成數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)和信息，這些數(shù)據(jù)和信息成為所有項目系統(tǒng)工程生命周期活動的基礎(chǔ)。從以數(shù)據(jù)為中心的角度來看，系統(tǒng)工程的觀點對于管理所有生命周期階段的系統(tǒng)開發(fā)工作以及應(yīng)對未來日益復(fù)雜的系統(tǒng)的挑戰(zhàn)至關(guān)重要。

在每個生命周期階段，不同的組織或組織的各個部分通常參與各種系統(tǒng)工程過程，使用各種項目管理和系統(tǒng)工程工具來生成和管理各種工作產(chǎn)品及其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息。如果從以數(shù)據(jù)為中心的角度看待系統(tǒng)工程，通常每個組織要素都使用他們自己的系統(tǒng)工程工具，數(shù)據(jù)庫和包含此基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息的文件存儲庫。這可能會導(dǎo)致孤島癥，其中某個團體或組織要素使用特定工具生成的數(shù)據(jù)和信息可能無法提供給其他生命周期流程中涉及的人員，或者所使用的工具不兼容，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)和信息不兼容。要共享的信息。

對于未來日益復(fù)雜的系統(tǒng)，這些問題需要解決。組織需要能夠以電子方式而不是印刷文檔，圖表或圖形的方式管理大量工作產(chǎn)品及其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息。代表這些工作產(chǎn)品以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息的數(shù)據(jù)集必須能夠共享。組織需要建立和維護“基本事實”，并刪除孤島，并將跨學(xué)科和系統(tǒng)開發(fā)生命周期過程活動的工作產(chǎn)品及其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息集成到一個通用的集成數(shù)據(jù)集中。

從以數(shù)據(jù)為中心的角度看系統(tǒng)工程

為了幫助強調(diào)數(shù)據(jù)是系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)的概念，作者從以數(shù)據(jù)為中心的角度提出了系統(tǒng)工程的以下修改的定義：

“從以數(shù)據(jù)為中心的角度來看，系統(tǒng)工程涉及正式使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集來支持概念的成熟，需求開發(fā)，設(shè)計，分析，驗證和確認(rèn)活動，這些活動始于概念設(shè)計階段，并持續(xù)到生命周期的后期階段。 集成的數(shù)據(jù)集表示系統(tǒng)工程工作產(chǎn)品及其在每個生命周期階段生成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息。”

或者用一個簡短的句子來表達：“以數(shù)據(jù)為中心的觀點，系統(tǒng)工程涉及一個正式的，集成的數(shù)據(jù)集的正式應(yīng)用，以代表系統(tǒng)工程工作產(chǎn)品以及為支持概念成熟，需求開發(fā)而生成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息。從概念設(shè)計到報廢的整個系統(tǒng)生命周期中進行，設(shè)計，分析以及驗證和確認(rèn)活動。”

或更簡短地說（盡管可能太簡短了）：“從以數(shù)據(jù)為中心的角度來看，系統(tǒng)工程涉及正式，集成的通用數(shù)據(jù)集的應(yīng)用，以表示系統(tǒng)工程工作產(chǎn)品以及整個系統(tǒng)生命周期中生成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息。”

一個模型可以協(xié)調(diào)所有人，一個可以協(xié)調(diào)所有其他模型的整體模型的概念。他說：“需求模型，活動模型，接口模型，參數(shù)模型，可靠性模型，熱模型，功率模型，有限元模型，……等等。在邁向基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）以及最終實現(xiàn)基于模型的工程以連接產(chǎn)品生命周期的過程中，我們?nèi)绾卫斫膺@些龐大的模型組合？我們?nèi)绾尾拍苡行У毓芾砟Ｐ筒⒗盟鼈儊斫鉀Q當(dāng)前的問題，以便我們對系統(tǒng)進行工程設(shè)計，而不會因模型而分散注意力？這些分析維的模型不是新的。這些是工程學(xué)科多年來開發(fā)起來的模型。我們選擇的方法因所關(guān)注的系統(tǒng)而異，所選擇的分析模型集為系統(tǒng)工程帶來了嚴(yán)謹(jǐn)性，有效性和效率。”

“在INCOSE社區(qū)中，我們經(jīng)常關(guān)注第二種模型-許多人稱之為描述性系統(tǒng)模型，我通常將其稱為架構(gòu)系統(tǒng)模型。它涵蓋了從操作概念到需求，行為，物理架構(gòu) 以及驗證與確認(rèn)的空間。”

“只有一個架構(gòu)模型-范圍廣泛，本質(zhì)上是相互聯(lián)系的-架構(gòu)模型連接并協(xié)調(diào)了各種分析模型。做得好，架構(gòu)模型可以解決問題和解決方案，以清晰反映系統(tǒng)互連特性的方式反映和集成兩者的關(guān)鍵維度。做得好，架構(gòu) 模型可以將跨學(xué)科和關(guān)注點的關(guān)鍵術(shù)語進行統(tǒng)一和映射，將各種觀點和分析考慮因素聯(lián)系在一起。在滿足需求，邏輯解決方案，物理解決方案和V＆V方面，描述性模型緊密相連。”

從系統(tǒng)工程的以數(shù)據(jù)為中心的角度來看，這一架構(gòu)模型由通用的集成數(shù)據(jù)集表示。在此概念的基礎(chǔ)上，并以更廣泛的以數(shù)據(jù)為中心的觀點，集成的數(shù)據(jù)集不僅代表了正在開發(fā)的系統(tǒng)的模型（架構(gòu) 模型），而且還代表了所有系統(tǒng)工程生命周期過程活動，所得工作產(chǎn)品以及他們的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息。

從系統(tǒng)工程的以數(shù)據(jù)為中心的角度來看，可以通過多種方法來實現(xiàn)捕獲，管理，訪問數(shù)據(jù)以及管理系統(tǒng)工程工作產(chǎn)品之間的相互關(guān)系的能力，這些方法包括從建立單個關(guān)系數(shù)據(jù)庫到虛擬集成的各種方法。 ，但通過不同數(shù)據(jù)源的聯(lián)合（或數(shù)據(jù)映射/索引）來分布數(shù)據(jù)庫。正如NASA的系統(tǒng)工程擴展指南（NASA 2016）所述：

“在所有情況下，都會捕獲各種數(shù)據(jù)項之間的相互關(guān)系（數(shù)據(jù)源內(nèi)部和之間）。對于所有這些數(shù)據(jù)項及其關(guān)聯(lián)的關(guān)系，預(yù)先建立一個“主地圖”或本體（即，有關(guān)這些數(shù)據(jù)項及其關(guān)聯(lián)的關(guān)系的類型和屬性的通用詞匯表）有助于建立這種能力。”

在這個博客系列的第4部分，從數(shù)據(jù)中心的角度實踐系統(tǒng)工程，我將更詳細(xì)地介紹從數(shù)據(jù)中心的角度實踐系統(tǒng)工程的含義，并提供可用于理解并成功創(chuàng)建和管理集成的指導(dǎo)。組織內(nèi)的數(shù)據(jù)集。

編輯：黃飛