Илья Бурдин - Рассказ о NIST CPS Framework, и как его перевели в практическое задание для студентов магистратуры.

1. Практики системной
инженерии

2. Практика Дисциплина Технология
Технологии – инструменты и
рабочие продукты (поддержка
мышления в реальном мире).
Меняются каждые 5 лет. Учатся на
производстве. Проекты используют
технологии как «ресурсы».
Дисциплина – мышление
(операции с абстрактными
типизированными объектами).
Меняются за 30 лет. Учатся в школе
и ВУЗе. Практика определяется по
ее дисциплине.
Дисциплина – мышление
Технологии – инструменты
Функциональные ед.Компоненты Конструктивные ед.Модули
2

3. CPS Framework
На основе Framework V1.0
NIST

4. Кибер-физические системы
(Cyber-Physical Systems)
«Умные» системы включающие в себя спроектированные как
физические так и вычислительные(думающие) компоненты.
www.nist.gov/cps/
Включают в себя:
• Internet of Things (IoT);
• Industrial Internet;
• Smart Cities;
• Smart Grid;
• «Smart» Anything …
4

5. CPS по определению являются системами
систем, в силу наличия собственного
центра по принятию решения.
Изменение
энергии или
материи
Действие
Информация
Принятие решения

7. Примеры CPS
7
Самоуправляемые
грузовики Volvо
MicroGrid г. Бруклин, США

8. 8
Область
применения
Стейкхолдер 2
Стейкхолдер 3
Стейкхолдер k
Стейкхолдер 1
Concern 1
Concern 2
Concern 3
Concern 4
Concern 5
Concern 6
Concern 7
Concern 8
Concern 9
Concern n
Аспект 1
Аспект 2
Аспект m

9. Классы Описание
Создатели(команда) Разработчик, интегратор, менеджер проекта и т.д.
Владельцы Те кто владеют системой, с юридической точки зрения
Операторы Те кто работают с системой и обеспечивают ее работу
Клиенты/пользователи Те кто получают выгоду от использования системы
Поставщики Поставщики составных модулей системы
Поставщики услуг Консультанты, подрядчики, юристы и т.д.
Страховщики Страховые компании
Регуляторы Государственные департаменты по мониторингу и регулированию
Конкуренты Компании на рынке с аналогичной системой
Государство Законодательная, исполнительная, судебная власть
Примеры стейкхолдеров CPS

10. 10
Срабатывание/включение, Коммуникация, Управление, Описание функций, Измеримость,
Контроль, Эффективность, Физика, Физический контекст, Чувствительность,
Неопределенность/затруднения
Предпринятие, Стоимость, Влияние на окружающую среду, Политика,
Регулирование, Время выхода на рынок, Выгода, Качество
Человеческий фактор, Удобство использования
Конфиденциальность, Надежность, Устойчивость, Защита, Безопасность
Логика выполнения действий, Рабочее время и задержки, Синхронизация, Время
осведомлённости, Интервалы времени и задержки управления
Семантика, Идентификация, Операционные данные, Связь между данными
Мульти-применение, Работоспособность, Ответственность
Адаптивность, Комплексность, Конструктивность, Делимость
Запуск работы, Последствия отказа, Технологический процесс,
Ремонтопригодность, Что можно купить, Производство
Аспекты
Функции
Бизнес
Люди
Достоверность
Время
Данные
Границы
Состав
ЖЦ
Описание:
Стр. 28

11. Стейкхолдеры
Стэк интересов
Аспектыиинтересы
Концептуальная грань
Модель системы
Грань реализации
Прототип системы
Грань обоснования
Подтверждение системы
Подтвержденнаясистема
Как и что надо сделать для
воплощения системы
Как доказать, что система
работает как нужно
Что планируется в системе, и
что будет делать система
11

12. V диаграмма
12
Определение
потребностей
приемка в
эксплуатацию
Архитектурное
проектирование
Рабочее
проектирование
изготовление
интеграция
валидация
верификация
верификация
System definition System realization
System operation

13. CPS Framework
13
Определение
потребностей
приемка в
эксплуатацию
Архитектурное
проектирование
Рабочее
проектирование изготовление
интеграция
валидация
верификация
верификация
System definition System realization
System operation
Грань подтверждения

14. Области
применения
Производство
Транспорт
Энергетика
Медицина
И т.д.
Аспекты
Функции
Бизнес
Люди
Достоверность
Время
Данные
Границы
Состав
ЖЦ
Грани
Концептуальная Реализация Подтверждения
разработка,
тесты,
производство
…
Модель CPS CPS Подтвержденная
CPS
Работы
Артефакты
Use case,
требования, …
Верификация,
валидация…
Практики
14

15. 15

16. Алгоритм описания
16
Анализ описание
системы, Описания
областей
применения
системы
Описание
граней, Аспекты
и Интересы
Описание
концептуальной
грани и анализ
интересов
Описание грани
реализации
Описание грани
подтверждения
Упрощенное описание системы в рамках учебного курса:
Заполнение следующих пунктов:
• Анализ описания системы, Описания областей применения
системы
• Анализ концептуальной грани, Аспекты и интересы
• Описание концептуальной грани, Анализ интересов
*

17. Пример

18. Система вызова службы спасения
Краткое описание:
Пострадавший отправляет смс на номер 911 с просьбой о помощи. Скорая
помощь выезжает на вызов. Система smart GPS анализирует ситуацию на
дороге, управляя движением транспорта система выстраивает наиболее
быстрый маршрут.
Компоненты:
• Смартфон
• Система ответа 911 (включая диспетчерскую службу)
• Скорая помощь (включая smart GPS)
• Система управления дорожным движением (СУДД)
• GPS системы
• Сотовые сеть Подробное описание представлено в
документе: стр. 23618

19. 19
Область применения
Авиация/Космос
ВПК
x Город
Досуг/Хобби
Здания
Здравоохранение
x Инфраструктура (связь, энергетика, вода)
Мониторинг состояния окружающей среды
Наука
Образование
Поставки/Розничная торговля
x Потребитель
Производство
Развлечения / спорт
Реклама
Анализ описания.
Описания областей
применения
Вид жизненного цикла:
x Waterfall
Reverse Engineering
Agile
…
Глубина анализа
Критический анализ
Свободный анализ
x Поверхностный анализ
…
Подробное описание
одной области
применения.
Принцип почтальона!

20. Описание граней
20
Концептуальная грань
Выбор Работы и артефакты
x
Разработка стратегии и бизнес кейсов
Артефакт: Стратегия, Бизнес use case
x
Функциональная декомпозиция
Артефакт: Детальные use case, стейкхолдеры, обмен информации
x
Анализ требований
Артефакт: Функциональные и не функциональные требования
Анализ требований интерфейса
Артефакт: Требования к интерфейсу
…

21. 21
Выбор Аспекты
x Функционал
Бизнес
x Люди
x Достоверность
x Время
x Данные
x Границы
x Состав
Жизненный цикл
…
Аспекты и интересы

22. 22
Анализ интересов
Аспект Интерес Анализ требований
Функционал Срабатывание/включение Выезд скорой помощи; Беспрепятственное движение скорой
помощи; Управление транспортными потоками
Функционал Коммуникация Доставка текста сообщения в 911;
Местоположение установлено;
Передача данных машине скорой помощи;
Идентификация расположения скорой помощи;
Отправка местоположения пострадавшего;
Скорая помощь отправляет запрос СУДД;
СУДД управляет потоками автотранспорта;
… … …
Время Синхронизация СУДД, Скорая помощь, Система 911 одна система отсчета
… … …
Состав Адаптивность Работоспособность со всеми смартфонами; Использование вышек
сотовых сетей или GPS для навигации
… … …

23. Задание
Заполнить учебный шаблон CPS Framework
23

24. Спасибо за внимание
Бурдин Илья
BIAsIlya@gmail.com