对一种基于模型的方法|系统工程:管理系统的复杂性,第2部分
从系列:系统工程:管理系统的复杂性
布莱恩•道格拉斯
系统工程的作用是帮助发现和涉众需求之间保持平衡,管理需求,工程项目的需求。所以我们可以把它作为一个优化问题。学习如何优化是通过良好的决策的项目。我们可以改善我们的机会,我们做出的决定是好的使用贸易研究和工程经验。我们也讨论模型如何发挥重要作用在整个过程与基于模型的系统工程(MBSE)。
正如我们在前面提到的视频,系统工程的作用是帮助发现和涉众需求之间保持平衡,管理需求,工程项目的需求,都可以在彼此冲突。如果我们忽略其中任何一个太多,该项目将会失败。我们没钱了,或设计错了,或者它不会工作,等等。所以,尽我们最大的能力我们正试图找到一个好的平衡这些需求我们进步通过项目的生命周期。因此,我们可以认为系统工程的设计优化问题。我想在这个视频是如何优化是通过良好的决策的项目,和贸易研究和工程经验方法来改善我们的机会,我们做出的决定是好的。我们将谈论如何模型这整个过程中扮演了重要的角色。所以,我希望你留下来。我是布莱恩,欢迎来到MATLAB技术说话。
在我们开始之前,我想确保我们不接受这个想法的优化太远了。当你想到优化你可能认为我们试图找到最好的解决方案。,我们试图找到一些设计最优的方式来平衡这三个群体的需求——我要完全肿块,称之为项目需求。但这不是真正的目标系统工程或工程的目标。我们要做的就是找到一个合适的解决方案。它的工作原理但可能有更好的设计。所以,我们正试图优化设计,但只有就不一定能找到一个可行的解决方案和最好的。我认为一个图形将帮助我们更好地意识到这一点。
一个工程项目过程中,有许多需要做出决策。在项目的早期可能会选择如何的涉众需求分解为关键需求,然后在中间更低级的决定程序使用哪个电阻器,最后系统级决策又快结束时如何验证你建造正是你需要的。所有这些选择形成一棵树,一个决策树,每个节点有多条路径可以走。
作为一个快速的例子,如果涉众请求一个新的空中巴士车,选项之一,需要在早期是固定翼飞机,一架直升飞机,或四轴飞行器的最好方法是实现交通目标,进度,预算,所有这些。
如果我们遵循通过每一个决策树,每条路径,然后在理论上的尽头都是可能的解决方案的每一个你可能想出。金宝搏官方网站现在,大多数的解决方金宝搏官方网站案是死胡同,要么不满足设计意图的,不是身体上的,太贵,或任何原因解决方案行不通。有可能是一个理论上的最佳设计完美结合的表现,和成本,和简单性,但是,有更多的解决方案,满足项目的需要。金宝搏官方网站例如,它是可能的,这些概念都可能导致一个可行的空中巴士车。或者这些细微变化可以仍然是可行的。
所以,我们景观设计的可能性,最终,我们想去最好的路径,让所有正确的决定。但是,保证我们总是选择最好的道路,我们需要整个景观的完美知识。我认为你有更好的机会达到宇宙的热寂。我的意思是,想象设计每一个可能的工作变化的飞行汽车以及每一个可能的非工作变化之前,甚至让你的第一个决定。不打算工作。这就是为什么我们不是寻找最好的解决方案。这是无法实现的。
这是问题的概述:我们正在寻找一个路径,导致至少一个可行的选择,并在此过程中尽量不要冒险太远了任何死角,不得不放弃。那么,我们如何处理这个?
的第一步我们要做的就是探索我们的选择空间是什么样子的。对于每一个决定,我们必须建立一个合理的选择列表,我们要考虑可能的路径前进。你可以看看别人已经解决了这个问题,或者是商业化的,或者什么什么前沿研究。弄清楚你的选择就是它可以有利于依赖领域专家的经验。我的意思是,我们不会只选择这三个配置从稀薄的空气中,我们必须知道有一个可能性,每个值得探索。和经验可以帮助缩小绝大无限的选择空间分成东西是容易掌握的。和可以设计并建造的劳动力被设置。如果一个团队只有经验设计固定翼飞机,那么它将意义,更多的重点将放在固定翼选项。
现在如此,我想在这里提及,我们应该小心,因为你不想忽略可能的选择只是因为他们没有做过的。这是我们的工程偏见可以潜入设计使我们构建同样的事情一遍又一遍。和系统工程工作流试图解决这个问题,你真的认为你想解决的问题之前思考一个特定的实现。我们开始与涉众需求,设计的目的,然后花很多时间工作的行为和功能设计之前调查形式和锁定自己的实现。
好的,我们知道我们需要一组选项,我们想比较。现在让我们来谈谈我们所做的。我们需要一些标准或性能的措施,我们可以使用它来相互权衡选择。
例如,您可能比较承载能力,范围、速度、成本和预期对直升机和固定翼飞机四轴飞行器。更大、更快的车辆可能会花更多的钱来建造并运营,但可以携带更多的人在较短的时间有一个权衡,需要做的事情。
这就是为什么我们称之为贸易研究决策过程。贸易研究,顾名思义,是一个过程,比较两个或两个以上的选项通过判断他们根据他们如何平衡冲突的项目需求,然后选择你认为是最好的解决方案。这是一个优化技术,可以帮助您浏览决策树。
现在,没什么特别贸易研究,我的意思是,这是一种一般人们如何做出决策,对吧?你仔细考虑一些可能的选项,你想想有什么好的和坏的,然后选择一个。如果这个决定是非常改变生活,你可能花更多的时间考虑你选择的可能的结果。如果是不重要的,也许你使选择更轻率地。工程决策的也是如此。你需要的信息量取决于决策的后果。
那么,我们如何得到这些信息。这里,我们说我们需要知道能力、范围、速度、和成本做出这个决定。现在,在现实中可能会有更多的定量措施,进入这个甚至一些定性措施像团队的经验和技术水平,但这个简单的,假设我们只需要这四个东西。现在的问题是,你怎么可能知道最后的范围是什么,或成本,或者做任何在这个早期阶段的设计?有很多可能的路径为每个这些选择从这一点上,似乎不确定性将势不可挡。
有两种极端的方式做出一个选择:我们可以每条路径探索,收集完美的信息,我们已经说过这是不切实际的,所以选择了另一个极端是做出选择没有额外的信息,除此之外基本上忽略每一个分支节点和跟随我们的肠道或工程经验。可以成功地做到这一点,尤其是当你有专家团队能够了解一个特定的优缺点选择根据他们的经验与过去类似的决定。
但这并不经常工作在任何情况下,因为我们正在做新的东西,不能依靠优先或经验迅速做出决定,当然不是每一个决定。所以,如果我们不应该仅仅依靠之前我们所做的,然后我们不能收集完美的信息,我们需要能够让每个选项的近似值。这就是建模。
松散的来说,一个模型是一个近似,或现实的表示。他们可以采取一个物理模型的形式,或者一个数学模型,更抽象的行为图和建筑图之类的东西。这些现实的表述,可以用来帮助我们做出明智的决定。
如果他们做的正确,我们可以使用它们来简化问题,关注特定方面的设计。例如,一个物理模型飞机可以帮助我们分析和决定真正的飞机的空气动力学。仅影响空气动力学的建模部分的设计,我们有一个简单的近似的方式在车辆周围的空气流动。当然,我们没有必要建立物理模型,我们也可以空气动力学数学模型和执行分析与计算机仿真。但这两个近似系统模型的例子,他们都可以提供一个估计,我们可以使用它来做决定。
一旦我们致力于一个空气动力的策略,也就是说,我们遵循一个特定的分支,那么贸易研究下一阶段重新开始。我们建立一个可能的选项列表,我们发展一套选择标准,我们近似每个选项的改进模型,做出另一个决定。
这本质上是基于模型的系统工程背后的想法——使用模型或近似来帮助我们进行系统级的决策。丰富的模型上升,增加问题的复杂性和重要性。一些决定可以使用很简单的数学方程,近似飞机大小之间的关系和操作成本。这些类型的模型可以通过手工或理性分析。其他一些问题可能需要更复杂的捕获系统的复杂动力学方程。在这种情况下,了解和分析这种模式可能需要模拟或某种计算引擎通过计算来生产。不过,其他问题,需要不同类型的模型,如状态机和功能架构图。并分析这些类型的模型也可以由手工完成或通过模拟。这取决于问题的丰富性。
但模型提供的不仅仅是一个框架,用于分析和仿真,重要的是,他们还的基础如何利益相关者之间的沟通和交换信息,管理和工程领域专家。模型允许为每个组理解当前设计景观,并帮助确保他们的需求得到满足。此外,如果他们从一开始,模型还可以进化的项目成为更多的东西,像生产代码,或者一个高保真动力学仿真可用于测试和验证,以及调查假定场景。
好的,希望从这个视频你懂的,复杂的工程项目需要大量的决定。做出一个好的决定我们可以用贸易的研究中,我们比较多个选项来确定哪些路径的机会最高会议需要每个人的参与。我们想要做出这些决策的信息,我们可以得到与真实系统的模型。这些模型可以采取许多不同的形式和不同的复杂性,并在实践中我们有工具和工作流,帮助我们开发、管理和分析这些模型,这就是我想要覆盖下一节。
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