正如在“系統需求”中所討論的,在集成解決方案中所采用的精確方法通常取決于系統是一個已經被理解的產品或服務的進化演進,還是一個新的和前所未有的解決方案(參見集成可能的解決方案)。
無論采用何種方法,架構活動都需要在邏輯架構模型開發和物理架構模型開發之間花費幾次迭代,直到邏輯和物理架構模型一致并提供必要的詳細級別。最初的架構活動之一是基于標稱場景(功能)創建邏輯架構模型。物理架構模型用于確定能夠執行系統功能的主要系統要素,并對它們進行組織。
后續的邏輯架構模型迭代可以考慮到系統要素的功能分配,以及來自物理解決方案選擇的派生功能。它還通過引入之前沒有考慮到的其他場景、故障分析和操作需求來補充初始邏輯架構模型。導出功能分配給系統要素;反過來,這會影響物理架構模型。
額外的迭代集中于生成完整的、一致的解決方案邏輯和物理視圖。
在系統設計期間,技術選擇可能導致新的功能、新的輸入/輸出和控制流,以及新的物理接口。這些新要素可以導致創建新的系統需求,稱為派生需求。
接口的概念
在定義系統的架構時,接口的概念是最重要的考慮因素之一。接口的基本方面是功能性的,它被定義為功能的輸入和輸出。由于功能由物理要素(系統要素)執行,功能的輸入/輸出也由物理要素執行;這些稱為物理接口。因此,接口的概念同時考慮了功能和物理方面。對接口的詳細分析顯示,“發送”功能位于一個系統要素中,“接收”功能位于另一個系統要素中,而“載送”功能則由支持輸入/輸出流的物理接口執行(參見圖2)。
在系統要素之間復雜的交換環境中,特別是在軟件密集型系統中,協議被看作是攜帶數據交換的物理接口。但是,輸入/輸出流可以包括除數據之外的許多其他交換,例如能量。
緊急屬性
一個系統的總體架構可能具有從系統要素之間的安排和交互中產生的設計屬性或操作效果,但這些屬性可能不是任何單個要素的屬性,也不是為整個系統設計的。
一個工程系統的要素之間相互作用,可以產生理想或不理想的現象,如抑制、干擾、共振或增強任何性質。系統的定義包括分析系統要素之間的相互作用,以防止不良的特性和加強理想的特性。
從系統中產生的屬性可以有不同的起源,從單一的系統要素到多個要素之間的相互作用。一些作者使用緊急屬性這個術語來識別從一個系統中出現的任何屬性,而另一些人可能將其稱為協同作用和儲備緊急屬性,用于解釋意外屬性或在系統開發過程中沒有充分考慮但在操作過程中出現的屬性。涌現的系統概念將在系統工程知識體系第2部分(參見涌現)中討論。
屬性的大類 | 說明和示例 |
狀態 | 屬性位于一個單一的系統要素中——例如,容器的容量就是系統的容量。 |
累計系統屬性 | 該屬性位于幾個系統要素中,并通過要素屬性的簡單總和得到——例如,系統的權重是由系統要素的權重總和得到的。 |
由架構和/或相互作用修改的涌現屬性。
由相互作用產生的涌現性
屬性存在于多個系統要素中,并通過它們的相互作用而修改——例如,一個系統的可靠性/安全性來自于每個系統要素的可靠性/安全性及其組織方式。
架構步驟通常對于滿足系統需求至關重要。
這種特性并不存在于系統要素中,而只是來自于它們之間的相互作用——例如機電接口、電磁、靜電等。
緊急控制屬性
在出系統之前受到控制或抑制的特性——例如:通過增加負載而消除的不平衡;用阻尼器減弱振動。
物理架構設計將包括識別可能的協同作用和緊急特性,并在邏輯或物理架構模型中包含派生功能、組件、安排和/或環境約束,以避免、減輕或約束它們在可接受的范圍內。當相應的派生需求影響到系統相關(系統利益(SoI))時,應該將它們添加到系統需求基線中。這可以通過系統工程師的知識和經驗或者通過系統模式的應用來實現。然而,通常是不可能預測,避免,或控制所有涌現的特性
架構的開發。充分處理涌現的后果只能通過系統定義、系統實現和系統部署和使用之間的迭代來完成
出現的概念應用于架構和設計中,以突出必要的派生功能;此外,內部涌現通常與復雜性的概念相聯系。這就是復雜自適應系統(CAS)的情況,其中單個要素獨立行動,但根據共同的約束和目標共同行動。CAS的例子包括:一個國家或國家集團內的全球宏觀經濟網絡、股票市場、跨國控股公司的復雜網絡、制造企業、地緣政治組織等。
系統要素的復用
系統工程師經常利用現有的系統要素。這種復用約束必須被識別為系統需求,并在架構和設計期間仔細考慮。我們可以區分三種涉及系統要素復用的一般情況,如表2所示。
復用的情況 | 行為和評論 |
案例1:系統要素的需求是最新的,它將被復用,不需要修改。 | 被定義的系統架構將必須適應被復用的系統要素的邊界、接口、功能、有效性和行為。 |
案例2:系統要素的需求是最新的,它將被復用,并可能進行修改。 |
如果系統要素不適應,很可能成本、復雜性和風險會適應 增加。 |
案例3:需求不是最新的或者不存在。 |
要定義的系統架構足夠靈活,能夠適應復用系統要素的邊界、接口、功能、有效性和行為。 復用的系統要素的設計,包括它的測試報告和其他文檔,將被評估和潛在地重新設計。 有必要對系統要素進行反向工程,以識別其邊界、接口、功能、性能和行為。這是一項困難的活動,因為復用的系統要素的現有文檔可能不可用或不夠用。 逆向工程在時間和金錢上都是昂貴的,而且隨之而來 風險增加。 |
人們普遍認為復用是免費的;然而,如果不正確地處理,復用可能會引入對項目很重要的風險(成本、截止日期、復雜性)。
原文標題:邏輯和物理架構模型開發之間的迭代
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原文標題:邏輯和物理架構模型開發之間的迭代
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