Системноинженерное мышление

Книга А.Левенчука “Системноинженерное мышление” — это вторая редакция учебника, первая редакция которого использовалась как в магистерских программах ВУЗов (семестровый курс 2014 года для пятикурсников межфакультетской кафедры технологического предпринимательства МФТИ в весеннем семестре 2014г., интенсивный курс магистратуры Высшей школы инжиниринга УрФУ в осеннем семестре 2014г.), так и в системах повышения квалификации инженеров и менеджеров (четырёхдневный тьюториал зимой-весной 2014г. для двух групп программы Global Professional корпоративной академии Росатома, проект повышения квалификации сотрудников ВНИИХОЛОДМАШа, проектная сессия НТЦ ФСК ЕЭС).

Вторая редакция книги (первая вышла под названием “Системноинженерное мышление в управлении жизненным циклом” в июне 2014г.) существенно дополнена разделом по используемым формализмам, появились ссылки на материалы по отдельным практикам системной инженерии. Но и в нашей второй редакции книги внимание уделено не гладкости и художественности изложения, не качеству вёрстки и иллюстраций, и даже не попыткам понятно изложить сложный материал. Главное было компактно собрать в одном тексте «мыслительный минимум» по системной инженерии, обычно рассыпанные по самым разным источникам знания. Специфика этого учебника в том, что его содержание базируется непосредственно на международных стандартах системной инженерии, разработанных или обновлённых за последние пять-шесть лет — ISO 15288, ISO 42010, ISO 15926, IEC 81346, OMG Essence.

Как объясняется в тексте, в нашей книге нет ни одного слова, которое встретится в жизни — а в жизни нет ни одного слова, которое есть в книге. После чтения книги предполагается групповой тренинг отождествления её материала и материала жизни — этот тренинг ведётся на “живых” проектах участников учебной группы. В ВУЗах это будут традиционные семинарские занятия, в компаниях проектные сессии: мы ожидаем flip teaching — “перевёрнутое обучение”, когда преподаватель/консультант не читает лекции и не объясняет новый материал, зато помогает выполнять упражнения — т.е. помогает в “домашних заданиях”. Мы также предполагаем, что “домашние задания” задаёт жизнь, они не берутся из книги. В

тексте книги мало примеров и упражнений, но это не означает, что учебник сугубо “теоретический”. Просто нет планов делать нашу книгу самоучителем, добавлять чуждые задачи и “учебные кейсы” — книжные учебные примеры всё одно не пойдут впрок, они не будут волновать так, как волнуют собственные проекты.

Обычно живое обсуждение проектов с преподавателем/консультантом приводит к желанию повторно прочесть нашу книгу, в том числе заглядывая в дополнительную литературу, на которую дано много ссылок. Только и повторного прочтения обычно мало для полноценного освоения материала и умения применить его на практике.

Прорыв в понимании получается тогда, когда для освоения системноинженерного мышления каждый участник группы в обязательном порядке пишет эссе по приложению материала книги к своему рабочему проекту. Это заставляет понастоящему продумать все разделы книги в их взаимосвязи между собой и с жизнью. Вот примерный план такого эссе:

1.Краткое описание проекта создания целевой системы, структурированное по всем основным альфам проекта, включая их важнейшие подальфы – их характеристика, текущее состояние, основные проблемы и рекомендации по их устранению. Особое внимание должно быть уделено вопросу как потребности фокусируют требования, которые фокусируют архитектуру, а потом как в соответствии с ними происходят проверка и приёмка.

2.Краткая характеристика жизненного цикла целевой системы, выбранного вида жизненного цикла проекта, практик управления жизненным циклом (управление конфигурацией, управление информацией и т.д.). Проблемы, рекомендации по их устранению. Особое внимание должно быть уделено

вопросу насколько планы проектного управления и финансовые планы отражают архитектуру системы и особенности её жизненного цикла.

3.Примеры задействования в проекте практик системной инженерии (прежде всего – инженерии требований, инженерии системной архитектуры, проверки и приёмки, моделеориентированной системной инженерии), краткая характеристика используемых технологий, описание результатов их использования (что удалось улучшить).

4.Как устроено предпринятие по созданию системы, рекомендации по его улучшению.

5.Рефлексия: случилась ли метанойя и по каким именно темам, что осталось непонятным в материале курса, какие планы по продолжению образования.

Если курс двухсеместровый, то пункты 1-2 обычно пишутся в ходе первого семестра, в ходе второго семестра эти пункты обновляются и к ним дописывается содержание пунктов 3-5. Особое внимание уделяется тому, что в эссе не пересказывается и не цитируется материал книги, он только прикладывается к материалу целевого проекта.

Идеальный вариант, это когда текст эссе используется в отчётных материалах по рабочему проекту. Так решается проблема совмещения "фундаментального образования" (освоение материала нашей книги) и "практического образования" (выполнение конкретных рабочих проектов — производственных или учебных) — ибо плохо будет и с попытками выполнять проекты без теории и с попытками освоить теорию без выполнения проектов. Никакие задачи и упражнения не заменят проектной работы!

Книга даёт определения для требований, архитектуры, проверки и приёмки, других

понятий системной инженерии. Но книга не рассказывает о том, как разработать качественные требования и архитектуру, как тщательно провести проверку и приёмку системы, то есть книга не содержит описания практик современной моделеориентированной системной инженерии (хотя и содержит отсылки к соответствующей литературе). Изучение практик обычно требует дополнительных долгосрочных усилий, но этому изучению должно предшествовать знакомство с системноинженерным мышлением.

После освоения материала книги по системноинженерному мышлению продолжать образование системного инженера можно в двух противоположных направлениях:

●“дьявол в деталях”: конкретизировать отдельные инженерные дисциплины, изучать практики моделеориентированной системной инженерии. Это традиционное обучение инженерии в её связи с реальной жизнью.

●“ангел в абстракциях” (“знание принципов освобождает от знания фактов”): обобщить предлагаемое системноинженерное мышление с целью достижения мультидисциплинарности и распространения его на самые разные виды систем. Обучать методологии инженерии во взаимосвязи с достижениями науки.

Раздел инженерии предпринятия факультативен и дан не столько для подробного изучения, сколько для ознакомления с тем, как изложенные принципы системноинженерного мышления применяются к нестандартным для классической инженерии сложным системам.

Изложение системноинженерного мышления, описанного в книге, совместимо с изложениями системного мышления в технологическом и инженерном менеджменте.

Раздел «Формализмы системной инженерии» был существенно отредактирован Виктором Агроскиным, им же в этот раздел добавлена математика и значительная часть примеров.

Активное участие в подготовке книги приняли преподаватели, аспиранты и студенты кафедры технологического предпринимательства Роснано. Без их активного участия вряд ли эта книга была бы написана.

Материалы книги неоднократно обсуждались на заседаниях Русских отделений INCOSE и SEMAT, автор выражает благодарность членам этих международных организаций за многочисленные замечания и предложения. Много ценных замечаний было представлено читателями блога автора (http://ailev.ru).

Ваши замечания и предложения по поводу книги присылайте Анатолию Левенчуку

(ailev@asmp.msk.su).

Новости по книге будут появляться в блоге http://ailev.ru

Свежие версии книги будут появляться тут: http://techinvestlab.ru/systems_engineering_thinking/

1. Системная инженерия

Системноинженерное мышление — это использование системного подхода в инженерии. Чтобы понять, где и зачем используется системноинженерное мышление, нужно сначала разобраться с тем, что такое системная инженерия и зачем она нужна.

Определения системной инженерии

Самое современное определение системной инженерии дано в Guide to the Systems Engineering Body of Knowledge (руководство по корпусу знаний системной инженерии, http://www.sebokwiki.org/wiki/Guide_to_the_Systems_Engineering_Body_of_Knowledg e_%28SEBoK%29, текущая версия 1.3.1 от 5 декабря 2014г.).

Короткое определение: системная инженерия — это междисциплинарный подход и способы обеспечения воплощения успешной системы (Systems engineering is an interdisciplinary approach and means to enable the realization of successful systems — http://sebokwiki.org/wiki/Systems_Engineering_%28glossary%29). В этом определении можно подчеркнуть:

●Успешные системы — это то, чем занимается системная инженерия. Слово “успешные” тут крайне важно и означает, что система должна удовлетворить нужды заказчиков, пользователей и других стейкхолдеров (стейкхолдеры — это те, кто затрагивается системой, или кто затрагивает систему). Успех — это когда системой все довольны.

●Слово “системы” используется в очень специальном значении: это “системы” из системного подхода. Для системной инженерии слово “система” примерно то же, что “физическое тело” для ньютоновской механики — если вы сказали про компьютер “физическое тело”, то это автоматически влечёт за собой разговор про массу, потенциальную энергию, модуль упругости, температуру и т.д. Если вы сказали “система” про компьютер, то это автоматически влечёт за собой разговор про стейкхолдеров и их интересы, требования и архитектуру, жизненный цикл и т.д.

●Междисциплинарный подход — системная инженерия претендует на то, что она работает со всеми остальными инженерными специальностями (впрочем, не только инженерными). “Подход” обычно означает какие-то наработки в одной предметной области, которые можно перенести на другие предметные области. Междисциплинарность — это очень сильное заявление, оно означает, что системная инженерия может в одну упряжку впрячь коня и трепетную лань (например, инженеров-механиков, баллистиков, криогенщиков, психологов, медиков, астрономов, программистов и т.д. в проектах пилотируемой космонавтики).

●Слово “воплощение” (realization, “перевод в реальность”) означает буквально это: создание материальной (из вещества и полей) успешной системы.

По-английски “системная инженерия” — systems engineering, хотя более ранние написания были как system engineering. Правильная интерпретация (и правильный перевод) — именно “системная” (подразумевающая использование системного подхода) инженерия, а не “инженерия систем” (engineering of systems) — когда любой “объект” обзывается “системой”, но не используется системный подход во всей его полноте.

Дискуссия о значении термина в переводе "с английского на английский" тоже существует, поэтому есть чёткие сформулированные ответы на эту тему. В этой дискуссии про "systems engineering vs. engineering of systems" сами системные инженеры (в отличие от разных других инженеров — механиков, электриков, программистов и т.д.) заняли чёткую и согласованную коллективную позицию. Она, например, выражена в материале профессора Derek Hitchins "Systems Engineering vs. Engineering of Systems – Semantics?": http://www.hitchins.net/profs-stuff/profs- blog/systems-engineering-vs.html.

Почитайте, в тексте по ссылке рассказана очень любопытная история, включая экскурс в английскую грамматику для данного случая. Грубо говоря, под

"инженерией систем" (например, control systems engineering, manufacturing systems engineering) понимается что ни попадя: легко выкинуть слово "система", которое лишь обозначает некий "научный лоск". Инженеры легко любой объект называют

"системой", не задумываясь об осознанном использовании при этом системного мышления, не используя системный подход, “инженерия управляющей системы” это просто “инженерия управляющего объекта”. Никакого специального мышления при этом не предусматривается, слова “система” и “объект” взаимозаменяемы. В самом лучшем случае про систему скажут, что “она состоит из взаимодействующих частей”

— на этом обычно разговор про “систему” и “системность” заканчивается, он не длится больше двадцати секунд.

А вот из системной инженерии квалификатор "системный" без изменения смысла понятия выкинуть нельзя — системная инженерия это инженерия с системным мышлением в голове (а не любая инженерия, занимающаяся объектами, торжественно поименованными системами просто для "добавления сложности и научности").

Поэтому желающие заниматься "инженерией систем" — не трогайте их, пусть делают своё частное узкое специальное инженерное дело, они очень полезны и нужны, но они не системные инженеры.

В последние годы увеличилось количество переводов инженерной литературы, и слово engineering не удосуживаются перевести как “инженерия”, так и оставляют “инжинирингом”. Перевод “системный инжиниринг” уже начинает побеждать — это легко отследить по результатам сравнения в интернет-поисковых системах. Можно считать, что “системная инженерия” и “системный инжиниринг” синонимы, но есть маленькая проблема: в России почему-то в тех местах, где занимаются инженерным менеджментом, а не инженерией, называют его “системным инжинирингом”. Так что будем считать “инженерию” и “инжиниринг” синонимами, но в случае “инжиниринга” проверять на всякий случай, не менеджмент ли имеется ввиду вместо чисто инженерной работы.

Более длинное определение включает ещё одну фразу: “Она фокусируется на целостном и одновременном/параллельном понимании нужд стейкхолдеров; исследовании возможностей; документировании требований; и синтезировании, проверке, приёмке и постепенном появлении инженерных решений, в то время как в расчёт принимается полная проблема, от исследования концепции системы до вывода системы из эксплуатации” (It focuses on holistically and concurrently understanding stakeholder needs; exploring opportunities; documenting requirements; and synthesizing, verifying, validating, and evolving solutions while considering the complete problem, from system concept exploration through system disposal). Тут нужно подчеркнуть:

●Целокупность, которая подчёркнута многократно — от “междисциплинарности” в первой половине определения до целостности всех действий по созданию системы во второй половине определения, до целостности/полноты проблемы, до охвата всего жизненного цикла системы “от рождения до смерти”. Целостность (полнота охвата всех частей целевой системы согласованным их целым), междисциплинарность (полнота охвата всех дисциплин) — это ключевое, что отличает системную инженерию от всех остальных инженерных дисциплин.

●Параллельность выполнения самых разных практик (а не последовательное выполнение их во времени, как можно было бы подумать, прочитав перечисление практик)

●Много особенностей, которые будут понятны позднее (различение нужд пользователей и требований, проверки и приёмки, упор на синтез для