Системное мышление

Формальную модель можно не делать руками, а породить (generate) компьютером – это решение проблемы сложности. Так, 21 миллиард транзисторов в современном микрочипе183 невозможно нарисовать руками на кремниевой пластине, и даже невозможно руками нарисовать принципиальную схему такого микрочипа. Но можно породить и принципиальную схему, и литографическую маску из моделей более высокого уровня на языке описания микросхем.

С использованием компьютерного моделирования резко поднялась точность и безошибочность основанного на проверяемых моделях проектирования и одновременно резко поднялась точность изготовления деталей. Компьютерное управление конфигурацией и изменениями позволили в разы снизить количество конфигурационных коллизий.

В результате происшедших изменений в распределении работ в жизненном цикле (больше работ по определению системы, меньше работ по воплощению системы) первый же самолёт новой модели летает, что раньше было невозможно. Сегодня потеряла актуальность традиционная шутка про необходимость для каждой детали «подгонки по месту напильником». Все изготовленные (чаще всего не вручную) по тщательно продуманному и отмоделированному проекту детали просто собираются в целую систему, и она работает как определено. Это соответствует одному из слоганов системной инженерии: «с первого раза правильно», т.е. первое же воплощение системы должно быть работоспособно. Не всегда ещё так получается, не у всех команд и не во всех областях деятельности, но всё чаще, чаще и чаще. Так, из сорока полётов на Марс до настоящего времени только половина закончилась успешно. Но команда инженеров Индии сумела отправить на орбиту Марса ракету с первого раза.

Практика интеграции (сборки из плохо подогнанных друг ко другу частей и связанного с этим решения системных проблем) была раньше одной из основных практик системной инженерии. Сейчас из набора основных практик системной инженерии практика интеграции исчезла, а сборка стала рутинной нетворческой операцией.

Иногда V-диаграмму c опорой на моделирование изображают так:

В этой диаграмме увеличение количества работ по определению системы за счёт работ по воплощению системы показано более толстой линией левой части V, но самое интересное – это показ проверок моделей: проверки на соответствие задуманного и сделанного идут не только между воплощением и определением системы, но и между логически более поздними и более ранними моделями определения.

Есть и другие способы показа моделирования на V-диаграмме. Например, совмещение «горбатой диаграммы» (hump diagram) трудозатрат со стадиями высокоуровневого моделирования (инженерия требований и системная архитектура), низкоуровневое моделирование (рабочее проектирование) при определении системы и изготовление, интеграция, приёмка-сдача, эксплуатация и постпроектные работы (модернизация и прекращение использования/вывод из эксплуатации)184:

Есть два типа работы с моделями. Когда пара моделей связаны «через голову человека», то есть когда человек смотрит на одну модель и разрабатывает или проверяет другую модель, то это будет моделеориентированной (model-based) работой. Так, моделеориентированная системная инженерия (model-based systems engineering, MBSE) ориентируется на использование архитектурных языков и языков представления требований в определении системы. Но когда создаётся цепочка моделей, каждая из которых берёт данные логически предшествующих ей прямо в машиннообрабатываемой форме, без интерпретации этих данных человеком, это будет моделеуправляемой (model-driven)185 работой.

Современные модели в определении системы делят на неисполняемые «модели для понимания» (чаще всего это схемы, диаграммы, предназначенные для изучения их человеком) и исполняемые модели имитационного моделирования (simulation), которые предназначены для воспроизведения каких-то разворачивающихся во времени характеристик моделируемой системы. Про более-менее полный набор компьютерных инженерных моделей имитационного моделирования говорят как про виртуальную (virtual) систему. Часто об этом говорят так: «перед тем, как построить атомную станцию, её нужно сначала построить в компьютере» и называют результирующий набор моделей «виртуальная атомная станция».

Виртуальная система часто включает в себя и модель изготовления (результат компьютерного моделирования правой части V-диаграммы), например, моделирование сооружения атомной станции в 4D для целей точного планирования её строительства и монтажа и нахождения всех ошибок планирования ещё до того, как начнётся само сооружение.