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(dòng)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(wèn)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(guò)程活動(dòng)的一部分，創(chuàng)建了諸如預(yù)算，明細(xì)表，需求，設(shè)計(jì)，圖表，工程圖，SysML或其他基于語(yǔ)言的模型，過(guò)程和計(jì)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(chǔ)和管理在數(shù)據(jù)庫(kù)中，也可以電子文件和文檔的形式進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。可以將這些數(shù)據(jù)和信息組合成一個(gè)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(guò)企業(yè)和項(xiàng)目數(shù)據(jù)治理，信息管理，記錄管理以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理需求和流程進(jìn)行管理。為了使數(shù)據(jù)和信息被視為“基本事實(shí)”，必須在嚴(yán)格的配置控制下維護(hù)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(xiàng)目本體。本體包括一組術(shù)語(yǔ)，實(shí)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(yǔ)，實(shí)體，數(shù)據(jù)類型之間的關(guān)系，這些關(guān)系對(duì)于項(xiàng)目和項(xiàng)目所屬的組織是至關(guān)重要的。組織內(nèi)的項(xiàng)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(xiàng)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(dòng)以及組織內(nèi)部和外部的各個(gè)組之間一致地使用此信息。

基于此本體，項(xiàng)目需要為項(xiàng)目的集成數(shù)據(jù)集定義一個(gè)主模式。該模式以正式語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，該數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)定義了數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)象，顯示了如何在數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)實(shí)際實(shí)體進(jìn)行建模，以及確保模式各部分之間兼容性的完整性約束。

項(xiàng)目的集成數(shù)據(jù)集中的所有數(shù)據(jù)庫(kù)和文件管理存儲(chǔ)庫(kù)都必須具有與項(xiàng)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(xiàng)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(gè)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(dòng)，所得工作產(chǎn)品及其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息的來(lái)源。數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具允許項(xiàng)目的系統(tǒng)工程工具集訪問(wèn)來(lái)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(xiàng)目系統(tǒng)工程生命周期活動(dòng)的基礎(chǔ)。從以數(shù)據(jù)為中心的角度來(lái)看，系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)對(duì)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(duì)未來(lái)日益復(fù)雜的系統(tǒng)的挑戰(zhàn)至關(guān)重要。

在每個(gè)生命周期階段，不同的組織或組織的各個(gè)部分通常參與各種系統(tǒng)工程過(guò)程，使用各種項(xiàng)目管理和系統(tǒng)工程工具來(lái)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(gè)組織要素都使用他們自己的系統(tǒng)工程工具，數(shù)據(jù)庫(kù)和包含此基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息的文件存儲(chǔ)庫(kù)。這可能會(huì)導(dǎo)致孤島癥，其中某個(gè)團(tuán)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(wú)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(duì)于未來(lái)日益復(fù)雜的系統(tǒng)，這些問(wèn)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(hù)“基本事實(shí)”，并刪除孤島，并將跨學(xué)科和系統(tǒng)開發(fā)生命周期過(guò)程活動(dòng)的工作產(chǎn)品及其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息集成到一個(gè)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(qiáng)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(lái)看，系統(tǒng)工程涉及正式使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集來(lái)支持概念的成熟，需求開發(fā)，設(shè)計(jì)，分析，驗(yàn)證和確認(rèn)活動(dòng)，這些活動(dòng)始于概念設(shè)計(jì)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(gè)生命周期階段生成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息。”

或者用一個(gè)簡(jiǎn)短的句子來(lái)表達(dá)：“以數(shù)據(jù)為中心的觀點(diǎn)，系統(tǒng)工程涉及一個(gè)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(jì)到報(bào)廢的整個(gè)系統(tǒng)生命周期中進(jìn)行，設(shè)計(jì)，分析以及驗(yàn)證和確認(rèn)活動(dòng)。”

或更簡(jiǎn)短地說(shuō)（盡管可能太簡(jiǎn)短了）：“從以數(shù)據(jù)為中心的角度來(lái)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(gè)系統(tǒng)生命周期中生成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息。”

一個(gè)模型可以協(xié)調(diào)所有人，一個(gè)可以協(xié)調(diào)所有其他模型的整體模型的概念。他說(shuō)：“需求模型，活動(dòng)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(shí)現(xiàn)基于模型的工程以連接產(chǎn)品生命周期的過(guò)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?lái)解決當(dāng)前的問(wèn)題，以便我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，而不會(huì)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(lái)開發(fā)起來(lái)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(lái)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(yàn)證與確認(rèn)的空間。”

“只有一個(gè)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(wèn)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(diǎn)的關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)進(jìn)行統(tǒng)一和映射，將各種觀點(diǎn)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(lái)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(diǎn)，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(guò)程活動(dòng)，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(lái)看，可以通過(guò)多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)捕獲，管理，訪問(wèn)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(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)到虛擬集成的各種方法。 ，但通過(guò)不同數(shù)據(jù)源的聯(lián)合（或數(shù)據(jù)映射/索引）來(lái)分布數(shù)據(jù)庫(kù)。正如NASA的系統(tǒng)工程擴(kuò)展指南（NASA 2016）所述：

“在所有情況下，都會(huì)捕獲各種數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的相互關(guān)系（數(shù)據(jù)源內(nèi)部和之間）。對(duì)于所有這些數(shù)據(jù)項(xiàng)及其關(guān)聯(lián)的關(guān)系，預(yù)先建立一個(gè)“主地圖”或本體（即，有關(guān)這些數(shù)據(jù)項(xiàng)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(gè)博客系列的第4部分，從數(shù)據(jù)中心的角度實(shí)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(shí)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