bélyegkép|A rendszertervezési technikákat összetett projektekben alkalmazzák: nyomtatott áramköri tervezés, robotika, hídépítés, szoftverintegráció és űrhajó tervezés. A rendszertervezés számos eszközt használ, amelyek magukban foglalják a modellezést és szimulációt, a követelmények elemzését és az ütemezést a komplexitás kezelésére. A rendszertervezés egy olyan multidiszciplináris mérnöki és mérnöki menedzsment terület, amely a komplex rendszerek tervezésére, integrálására és életciklusuk alatti kezelésére összpontosít. Alapvetően a rendszertechnika a rendszergondolkodás elveit alkalmazza ezen ismeretanyag megszervezésére. Az ilyen erőfeszítések egyéni eredménye, az "tervezett rendszer", amely úgy definiálható, mint olyan komponensek kombinációja, amelyek szinergiában működnek együtt, hogy hasznos funkciót lássanak el.
Az olyan kérdések, mint a követelménytervezés, megbízhatóság, logisztika, különböző csapatok koordinálása, tesztelés és értékelés, karbantarthatóság és sok más tudományterület, "ilitásoknak" szokás nevezni, amelyek elengedhetetlenek a sikeres rendszertervezéshez, fejlesztéshez, megvalósításhoz és végső leszereléshez,mert mindezek nélkül a nagy vagy összetett projektek egyre nehezebbé vállnak. A rendszertervezés az ilyen projektek munkafolyamataival, optimalizálási módszereivel és kockázatkezelési eszközeivel foglalkozik. Technikai és emberközpontú tudományterületeket fed át, mint például az ipari mérnökség, a termelési rendszermérnökség, a folyamatmérnökség, a gépészmérnökség, a gyártásmérnökség, a termelésmérnökség, az irányítástechnika, a szoftverfejlesztés, az elektrotechnika, a kibernetika, a repüléstechnika, a szervezetelmélet, az építőmérnökség és a projektmenedzsment. A rendszertervezés biztosítja, hogy egy projekt vagy rendszer minden lehetséges aspektusát figyelembe vegyék és integrálják egy egésszé.
A rendszertervezési folyamat egy felfedezési folyamat, amely teljesen eltér a gyártási folyamattól. A gyártási folyamat az ismétlődő tevékenységekre összpontosít, amelyek minimális költséggel és idővel kiváló minőségű eredményeket érnek el. A rendszertervezési folyamatnak a megoldásra váró valós problémák feltárásával és a legvalószínűbb vagy a legnagyobb hatással előforduló hibák azonosításával kell kezdődnie. A rendszertervezés magában foglalja a megoldások keresését ezekre a problémákra.
Története balra|bélyegkép|QFD minőségi ház vállalati termékfejlesztési folyamatokhoz A rendszertervezés kifejezés az 1940-es évek Bell Telephone Laboratories-ig vezethető vissza. Az a szükséglet, hogy egy rendszer egészének tulajdonságait azonosítsák és kezeljék, amelyek összetett mérnöki projektek esetében jelentősen eltérhetnek az alkotóelemek tulajdonságainak összegétől, különböző iparágakat, különösen az Egyesült Államok hadserege számára rendszereket fejlesztő ágazatokat ösztönözte a rendszertervezés alkalmazására.
Amikor már nem volt lehetséges a rendszer fejlesztésének evolúciójára támaszkodni, és a meglévő eszközök nem voltak elegendőek a növekvő igények kielégítésére, új módszereket kezdtek kidolgozni, amelyek közvetlenül kezelték a bonyolultságot. A rendszertechnika folyamatos fejlődése új módszerek és modellezési technikák kifejlesztését és azonosítását foglalja magában. Ezek a módszerek elősegítik a tervezési rendszerek tervezésének és fejlesztési irányításának jobb megértését, ahogy azok egyre összetettebbé válnak. Az ebben az időszakban kifejlesztett népszerű eszközök, amelyeket gyakran használnak a rendszertechnika területén, közé tartoznak: az USL, UML, QFD és IDEF .
1990-ben számos amerikai vállalat és szervezet képviselői megalapították a rendszermérnöki szakmai társaságot, a National Council on Systems Engineering-et (NCOSE). Az NCOSE azért jött létre, hogy kielégítse a rendszermérnöki gyakorlatok és az oktatás fejlesztésének szükségességét. Az Egyesült Államokon kívüli rendszermérnökök növekvő részvételének eredményeként a szervezet nevét 1995-ben Nemzetközi Rendszertervezés Tanácsra (INCOSE) változtatták. Számos országban kínálnak rendszermérnöki posztgraduális programokat, és a továbbképzési lehetőségek gyakorló mérnökök számára is elérhető.
Koncepció Néhány meghatározás Simon Ramo, akit egyesek a modern rendszertervezés megalapítójának tartanak, a következőképpen határozta meg ezt a tudományágat: "...a mérnöki ág, amely az egésznek a részektől elkülönülő tervezésére és alkalmazására koncentrál, és egy problémát keres a saját részeiben. a teljesség, figyelembe véve az összes oldalt és minden változót, és összekapcsolva a társadalmit a technológiaival." – Conquering Complexity, 2005. "Interdiszciplináris megközelítés és eszközök a sikeres rendszerek megvalósításához" – INCOSE kézikönyv, 2004. "A rendszertervezés a rendszerek tervezésének, létrehozásának és üzemeltetésének robusztus megközelítése. Egyszerűen fogalmazva, a megközelítés a rendszercélok azonosításából és számszerűsítéséből, alternatív rendszertervezési koncepciók létrehozásából, a tervezési szakmák elvégzéséből, a rendszer kiválasztásából és megvalósításából áll. legjobb tervezés, annak ellenőrzése, hogy a terv megfelelően van-e megépítve és integrálva, valamint a megvalósítás utáni értékelés arról, hogy a rendszer mennyire teljesíti (vagy teljesítette) a célokat." – NASA Systems Engineering Handbook, 1995. "A hatékony rendszerek létrehozásának művészete és tudománya, teljes rendszer, egész élet elveit használva" VAGY "Az összetett kérdésekre és problémákra optimális megoldási rendszerek létrehozásának művészete és tudománya" – Derek Hitchins, a rendszermérnöki professzor, korábbi elnök INCOSE (Egyesült Királyság), 2007. "A koncepció a mérnöki oldalról a mérnök tudós evolúciója (azaz a tudományos generalista, aki tág szemléletet tart fenn). A módszer a csapatszemléletű. A nagy léptékű rendszerproblémáknál tudósokból és mérnökökből álló csapatok, generalisták A szakemberek és a szakemberek is közös erőfeszítéseket tesznek a megoldás megtalálásában és fizikai megvalósításában... A technikát más néven rendszerszemléletűnek vagy csapatfejlesztési módszernek nevezték." – Harry H. Goode és Robert E. Machol, 1957. "A rendszertervezési módszer felismeri, hogy minden rendszer egy integrált egész, még akkor is, ha változatos, speciális struktúrákból és részfunkciókból áll. Továbbá elismeri, hogy minden rendszernek számos célja van, és hogy a köztük lévő egyensúly rendszerenként nagyon eltérő lehet. A módszerek arra törekszenek, hogy a súlyozott céloknak megfelelően optimalizálják a rendszer általános működését, és elérjék a részeinek maximális kompatibilitását." – Harold Chestnut Systems Engineering Tools, 1965. A rendszertervezés nem csupán egy megközelítést jelent, hanem újabban egy mérnöki tudományágat is. A rendszertechnikai oktatás célja, hogy különböző megközelítéseket formálisan rögzítsen, és ezzel új módszereket és kutatási lehetőségeket azonosítson, hasonlóan más mérnöki területeken tapasztaltakhoz. Megközelítésként a rendszertechnika holisztikus és interdiszciplináris jellegű.
Eredet és hagyományos hatókör A mérnöki tudomány hagyományos hatóköre magában foglalja a fizikai rendszerek megtervezését, kialakítását, fejlesztését, gyártását és üzemeltetését. Az eredetileg elképzelt rendszertechnika ebbe a hatókörbe tartozik. A "rendszertechnika" ebben az értelemben a mérnöki fogalmak kidolgozására utal.
Eredet és hagyományos terjedelem A "rendszertervezés" kifejezés használata idővel kibővült és magában foglalja a "rendszerek" szélesebb, holisztikusabb fogalmát és a mérnöki folyamatokat. Ennek a meghatározásnak az evolúciója folyamatos vitatéma volt és a kifejezés továbbra is a szűkebb és tágabb körre vonatkozik.
A hagyományos rendszertervezést az klasszikus értelemben vett mérnöki ágnak tekintették, azaz kizárólag fizikai rendszerekre alkalmazták, például űrhajókra és repülőgépekre. Az utóbbi időben a rendszertechnika kibővült, hogy tágabb értelmet nyerjen, különösen akkor amikor az embereket egy rendszer lényeges komponensének tekintették. Peter Checkland például úgy ragadja meg a rendszertervezés tágabb jelentését, hogy kijelenti, hogy a „mérnökség” „általános értelmében értelmezhető; megtervezhet egy találkozót vagy egy politikai megállapodást”.
A rendszertechnika tágabb értelmezésével összhangban a Systems Engineering Body of Knowledge (SEBoK) 2012. Systems Engineering Body of Knowledge. 1.0 ed: Stephens Institute and the Naval Postgraduate School. három típusú rendszertechnikát határoz meg:
A Product Systems Engineering (PSE) a hagyományos rendszertervezés, amely hardverből és szoftverből álló fizikai rendszerek tervezésére összpontosít. Az Enterprise Systems Engineering (ESE) a vállalkozások, azaz szervezetek vagy szervezetek kombinációi rendszerként való felfogására vonatkozik. A Service Systems Engineering (SSE) a szolgáltatási rendszerek tervezésével kapcsolatos. A Checkland a szolgáltatási rendszert olyan rendszerként határozza meg, amely egy másik rendszert szolgál ki. A legtöbb civil infrastruktúra szolgáltató rendszer.
Holisztikus nézet A rendszertechnika arra összpontosít, hogy az ügyfél igényeit és szükséges funkcionalitását már a fejlesztési ciklus kezdeti szakaszában elemzi és kinyeri, dokumentálja a követelményeket, majd tervezési szintézist és rendszerellenőrzést végez, miközben figyelembe veszi a teljes problémát, a rendszer életciklusát. Ez magában foglalja az összes érintett érdekelt teljes megértését is. Oliver és társai azt állítják, hogy a rendszertechnikai folyamat szétbontható:
A rendszermérnöki műszaki folyamat A rendszermérnöki menedzsment folyamat
Oliver modellje szerint a Menedzsment Folyamat célja a technikai erőfeszítés szervezése az életciklus során, míg a Technikai Folyamat magában foglalja az elérhető információk értékelését, hatékonysági mutatók meghatározását, viselkedési modell létrehozását, szerkezeti modell létrehozását, trade-off elemzés végrehajtását és szekvenciális építési és tesztelési terv létrehozását.
Az alkalmazástól függően, bár az iparban több modellt is használnak, mindegyik célja az említett különböző szakaszok közötti kapcsolatok azonosítása és a visszacsatolás beépítése. Ilyen modellek például a Vízesés modell és a VEE modell (más néven V modell).
Interdiszciplináris terület A rendszerfejlesztés gyakran különféle műszaki tudományágak közreműködését igényli. Azáltal, hogy rendszerszemléletű ( holisztikus ) képet ad a fejlesztési erőfeszítésekről, a rendszertervezés segít az összes műszaki közreműködőt egységes csapatmunkába önteni, strukturált fejlesztési folyamatot hozva létre, amely a koncepciótól a gyártáson át a működésig, és bizonyos esetekben a megszüntetésig és ártalmatlanításig tart. .Egy beszerzés során a holisztikus integratív diszciplína összekapcsolja a hozzájárulásokat és egyensúlyt teremt a költség, a menetrend és a teljesítmény között, miközben elfogadható szintű kockázatot tart fenn a tárgy teljes életciklusában.
Ez a szemlélet gyakran visszaköszön az oktatási programokban is, mivel a rendszertechnika kurzusokat más mérnöki tanszékek oktatói tartják, ami segít létrehozni egy interdiszciplináris környezetet.
A komplexitás kezelése A rendszertechnika iránti szükség a rendszerek és projektek növekvő bonyolultságával együtt nőtt, ez pedig exponenciálisan növelte az alkatrészeken belüli súrlódás lehetőségét, és ezzel együtt a tervezés megbízhatatlanságát. Amikor ebben a kontextusban beszélünk, a bonyolultság nemcsak a technikai rendszereket foglalja magában, hanem az adatok logikus emberi szervezettségét is. Ugyanakkor egy rendszer bonyolultabbá válhat a méret növekedése, valamint az adatok, változók vagy tervezésben részt vevő területek számának növekedése miatt. A Nemzetközi Űrállomás egy példa egy ilyen rendszerre. bélyegkép| A Nemzetközi Űrállomás egy nagyon összetett rendszer példája, amely rendszertervezést igényel.