УТВЕРЖДАЮ

Проректор-директор института ИК

______________

«_____» _____________2012 г.

Рабочая программа дисциплины
«Системная инженерия»

Направление (специальность) ООП: 230400 Информационные системы и технологии

Профиль подготовки: геоинформационные системы

Квалификация (степень): магистр

Базовый учебный план приёма 2011 г.

Курс 1 семестр 2

Количество кредитов: 6

Пререквизиты: нет.

Кореквизиты: методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий; управление проектами разработки программного обеспечения.

Виды учебной деятельности и временной ресурс:

Лекции 24 час.

Лабораторные работы 40 час.

Аудиторные занятия 64 час.

Самостоятельная работа 128 час.

Итого 192 час.

Форма обучения: очная

Вид промежуточной аттестации: экзамен

обеспечивающее подразделение: кафедра вычислительной техники (ВТ)

Заведующий кафедрой ВТ

Руководитель ООП

Доцент кафедры ВТ

2 Цели освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Системная инженерия» являются:

·  получение обучаемым знаний о методах, процессах и стандартах, обеспечивающих планирование и эффективную реализацию полного жизненного цикла систем;

·  получение обучаемым способности к работе по созданию (развитию) сложных систем различного вида и назначения.

3 Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина «Системная инженерия» является необходимым компонентом образования магистров по направлению 230400 «Информационные системы и технологии». Содержание дисциплины включает такие вопросы, которые при должном рассмотрении и активном изучении дают ключ к разработке, внедрению и эксплуатации крупных, сложных, высокоавтоматизированных технических систем. В ходе изучения дисциплины студенты должны приобрести знания методов, процессов и средств, используемых на практике для достижения главной цели – создания в заданные сроки эффективной системы, отвечающей требованиям заинтересованных лиц.

Для успешного освоения дисциплины студент должен понимать суть инженерной деятельности и её отличия от научно-исследовательской деятельности; знать ключевые понятия теории систем и моделирования систем; владеть прикладными инженерными технологиями по своей специальности, в частности, технологиями разработки программных средств в целом и информационных систем в частности.

Пререквизиты: философские и методологические проблемы науки и техники (М1.Б2).

Кореквизиты: методы исследования и моделирования информационных процессов и технологий (М2.Б1); управление проектами разработки программного обеспечения (М2.В.1.1).

4 Результаты освоения дисциплины

В результате освоения дисциплины студент должен будет знать:

·  методы анализа и синтеза систем;

·  формальные модели систем;

·  средства структурного анализа;

·  методологию структурного системного анализа и проектирования;

·  модели бизнес-процессов;

·  модели дискретных объектов и явлений реального и виртуальных миров;

·  математические модели информационных процессов;

·  назначение и модели построения систем классов ERP, MRP, PLM, MES, EAM;

·  механизмы интеграции систем;

·  языки архитектурного проектирования Archimate, SysML;

·  стандарты IDEF1, IDEF3, IDEF5;

·  CASE-средства и их использование.

В результате освоения дисциплины студент должен будет уметь:

·  разрабатывать модели предметных областей;

·  руководить процессом проектирования систем;

·  применять на практике методы и средства проектирования систем;

·  оценивать качество проекта систем;

·  проводить исследования характеристик компонентов и систем в целом;

·  осуществлять контроль за разработкой проектной и эксплуатационной документации.

В результате освоения дисциплины студент должен будет владеть:

·  методами анализа и синтеза информационных систем;

·  методами разработки математических моделей информационных систем;

·  методами проектирования информационных систем;

·  средствами автоматизированного проектирования информационных систем;

·  навыками составления инновационных проектов.

В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:

1. Универсальные (общекультурные):

·  интеллектуальная любознательность, выражающаяся в первую очередь в способности и желании постоянно учиться новому;

·  способность видеть целое даже при наличии множества мелких деталей, включающая, в частности, умение не терять основную главную цель и объединять для разговора на одном языке ученых, разработчиков, операторов и другие заинтересованные стороны, невзирая на изменения, возникающие по мере развития жизненного цикла систем;

·  способность к выделению общесистемных связей и закономерностей, с помощью которой первоклассный системный инженер может помочь другим членам команды проекта в установлении места их системных решений в общей картине и в работе на достижение общих системных целей;

·  высокая коммуникабельность — способность слушать, писать и говорить таким образом, который способствует наведению мостов между инженерами и управленцами на основе использования единых терминов, процессов и процедур;

·  выраженная готовность к лидерству и к работе в команде, предполагающая, в частности, наличие глубоких и многосторонних технических знаний, энтузиазма в достижении поставленных целей, креативности и инженерного инстинкта;

·  готовность к изменениям, предполагающая в числе прочего и понимание неизбежности изменений;

·  приспособленность к работе в условиях неопределенности и недостаточности информации, предполагающая, в частности, способность к толкованию неполных и противоречивых требований;

·  специфическая убежденность в том, что следует надеяться на лучшее, но планировать худшее, предполагающая, в частности, что системный инженер постоянно проверяет и перепроверяет детали, имеющие отношение к обеспечению технической целостности системы;

·  наличие разнообразных технических навыков — способность применять обоснованные технические решения, что требует от системного инженера знания множества технических дисциплин на уровне эксперта;

·  уверенность в себе и решительность, но не высокомерие, так как даже хороший системный инженер может ошибиться;

·  способность строго выполнять предписания по реализации процесса при понимании того, когда надо остановиться и внести изменения, что предполагает способность системного инженера не только формально описать, но и «почувствовать» процессы.

2. Профессиональные:

·  умение управлять требованиями на всех уровнях системной иерархии;

·  владение современными методами и инструментами разработки систем, включая архитектурный подход;

·  владение методами и инструментами анализа систем, включая моделирование, анализ надежности, анализ рисков, анализ технико-экономических характеристик и т. п.

·  умение организовывать и проводить испытания систем и анализировать результаты испытаний;

·  умение налаживать эффективное человеко-машинное взаимодействие;

·  умение реализовывать интегрированные системные решения, учитывающие гетерогенность и возможную распределённость компонентов, составляющих систему;

·  владение процессным подходом;

·  умение управлять изменениями.

5 Структура и содержание дисциплины

5.1 Аннотированное содержание разделов

1. Введение в системную инженерию

Обзор истории системной инженерии, её предмет. Место системной инженерии в процессе разработки и эксплуатации информационных систем. Связь системной инженерии с программной инженерией и управлением проектами. Процессы управления системной инженерией. Стандарты системной инженерии.

2. Системный подход и системное мышление

Понятие системы. Элемент системы. Виды систем. Множественность групп описаний системы. Функция – конструкция – процессы – материал, эволюция, соотношение между системным мышлением и системной инженерией.

3. Жизненный цикл системы

Форма жизненного цикла системы и её выбор. Описание жизненного цикла. Типовые варианты жизненного цикла разных систем. Контрольные точки и пересмотры выделения ресурсов. Инженерная и менеджерская группы описаний жизненного цикла систем.

Характеристика практик жизненного цикла, их состав. Позиции проектного менеджера и системного инженера и связанная с ними классификация практик жизненного цикла.

«Горбатая диаграмма» и связь практик жизненного цикла с разворачивающимся во времени проектом. Различие между практиками и стадиями жизненного цикла. Методы управления жизненным циклом, стандарт SPEM 2.

4. Практики системной инженерии

Формат типового описания практики (ISO 24774): название, назначение, результаты, состав (мероприятия и дела). Отсутствие указания на методы выполнения практик. Необходимость выбора метода и инструментов.

Краткая характеристика каждой из практик системной инженерии.

5. Инженерия требований

Понятие об инженерии требований. Виды требований: требования заинтересованных сторон, требования к системе, требования логической архитектуры, требования физической архитектуры, нефункциональные требования. Трассировка требований друг к другу. 15 задач стандарта IEEE P1220.

Практики определения требований заинтересованных сторон и анализа требований (на примере ISO 15288).

Проект стандарта инженерии требований ISO 29148. Хорошо сформулированное отдельное требование, его синтаксис и критерии. Наборы требований, их критерии хорошей сформулированности. Виды наборов требований (различные спецификации, концепция операций).

Разработка и использование требований в жизненном цикле системы (на примере V-диаграммы). Трассировка требований к результатам верификации и валидации.

Доказательства приемлемости рисков невыполнения требований при пересмотрах выделения ресурсов (артефакт «оценочное дело», стандарт ISO 15026).

Разнообразие систем управления требованиями (входящие в состав САПР, отдельные).

6. Архитектурное проектирование

Функциональное и конструкционное описания. Понятие архитектуры и архитектурной деятельности. Логическая архитектура и физическая архитектура в ISO 15288.

Требования к архитектурному описанию по версии ISO 42010 (соответствие описаний интересам заинтересованных лиц, множественность групп описаний, различение группы описаний и метода описаний, необходимость спецификации метода описаний).

Порождающие модели в архитектурных описаниях, языки архитектурного моделирования (SysML, Archimate). Порождающее проектирование.

Метод обеспечения модульности проекта и проектных работ.

7. Датацентрическая интеграция данных

Понятие информационной модели системы и ее проекта. Различение бумажного и безбумажного документооборота и датацентрической моделеориентированной разработки.

Понятие об онтологической интеграции данных. Обзор промышленных онтологий (ISO 15926 для непрерывных производств, ISO 18269/PSL для процессов, ISO 16739/BIM для строительства, Gellish и т. д.)

Библиотека справочных данных ISO 15926 и ее структура.

8. Дополнительный материал

Управления системными интерфейсами и системной интеграцией. Человеческий фактор. Безопасность системы. Системы систем.

5.2 Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения

6 Образовательные технологии

7 Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

7.1 Текущая СРС

Текущая СРС включает следующие виды работ:

·  работа с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и электронных источников информации по индивидуально заданной проблеме курса;

·  опережающая самостоятельная работа;

·  перевод текстов по системной инженерии с иностранных языков;

·  изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;

·  подготовка к лабораторным работам;

·  подготовка к экзамену.

7.2 Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа

Творческая проблемно-ориентированная СРС включает следующие виды работ:

·  поиск, анализ, структурирование и презентация информации;

·  исследовательская работа и участие в научных студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах;

·  анализ научных публикаций по заранее определенной преподавателем теме.

7.3 Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине

Перечень научных проблем и направлений научных исследований:

·  системы интеграции промышленных данных;

·  языки и средства архитектурного проектирования.

Примеры тем групповых и индивидуальных заданий:

·  изучить и описать жизненные циклы элементов ИЭС ААС (SMART GRID) — инновационной концепции энергетики

·  изучить и описать жизненный цикл нефтегазового месторождения

·  изучить и описать жизненный цикл нефтяной или газовой скважины

·  собрать и формализовать требования к муниципальной системе пассажирских перевозок

·  собрать и формализовать требования к системе грузоперевозок завода (специфика завода уточняется)

·  исследовать и проанализировать концепции и определения сложной системы

·  описать архитектуру федеральной информационной системы бронирования ЖД-билетов.

Темы для самостоятельного изучения:

Case Studies (в Guide to the Systems Engineering Body of Knowledge):

·  Hubble Space Telescope Case Study

·  Global Positioning System Case Study

·  Medical Radiation Case Study

·  FBI Virtual Case File System Case Study

·  MSTI Case Study

·  Next Generation Medical Infusion Pump Case Study.

7.4 Контроль самостоятельной работы

Оценка результатов самостоятельной работы организуется как единство двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателей.

7.5 Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

Crawley E., etc. The Influence of Architecture in Engineering Systems. Monograph, 1st Engineering Systems Symposium, Cambridge, Massachusetts, March 29-31, 2004.

ISO/IEC TR 24774 Software and systems engineering — Life cycle management — Guidelines for process description

ISO 15026-1 Systems and software engineering — Systems and software assurance — Part 1: Concepts and vocabulary

ISO/IEC FDIS 42010 Systems and software engineering — Architecture description.

http://www. incose. org

http://sysml. org

http://archi. cetis. ac. uk

8 Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины

Примеры вопросов для оценки степени усвоения теоретических и фактических знаний.

·  определения системной инженерии

·  стандарты в области системной инженерии

·  системная инженерия и системный анализ (сравнение)

·  системная инженерия и управление проектами (сравнение)

·  системная инженерия и инженерия по специальности (сравнение на примере программной инженерии)

·  система как функция и как конструкция

·  сложные системы

·  эмерджентность системы

·  обеспечивающая система, целевая система, система в операционном окружении

·  системное мышление

·  модели систем

·  модели жизненного цикла

·  4D-системы

·  воплощение системы (вынос в реальность)

·  назначение систем ERP и MRP

·  назначение систем PLM

·  назначение систем MES

·  назначение систем EAM

·  механизмы интеграции систем

·  язык Archimate

·  язык SysML

·  стандарт IDEF1

·  стандарт IDEF3

·  стандарт IDEF5

·  инженерия требований

·  управление конфигурацией

·  управление рисками

·  верификация и валидация

·  системы систем.

9 Рейтинг качества освоения дисциплины

В соответствии с рейтинговой системой текущий контроль производится ежемесячно в течение семестра путем балльной оценки качества усвоения теоретического материала (ответы на вопросы) и результатов практической деятельности (решение задач, выполнение заданий, решение проблем).

Промежуточная аттестация (экзамен) производится в конце семестра также путем балльной оценки. Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов промежуточной аттестации в конце семестра по результатам экзамена или зачета. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам (60 — текущая оценка в семестре, 40 — промежуточная аттестация в конце семестра).

Рейтинг-план освоения дисциплины в течение семестра (текущий контроль)

10 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

10.1 Основная литература

1. Guide to the Systems Engineering Body of Knowledge (SEBoK) version 1.0. // www. sebokwiki. org

2. NASA Systems Engineering Handbook. NASA. 1995. SP-610S

3. ГОСТ Р ИСО/МЭК «Информацион­ная технология. Системная инжене­рия. Процессы жизненного цикла систем» (ISO/IEC 15288 (IEEE Std ) Systems and software engineering — System life cycle processes)

4. ГОСТ Р ИСО 8 «Промышленные автоматизиро­ванные системы и интеграция. Ин­теграция данных жизненного цикла для перерабатывающих предпри­ятий, включая нефтяные и газовые производственные предприятия» (ISO/IEC 15926-1:2004 Industrial automation systems and integration — Integration of life-cycle data for process plants including oil and gas production facilities)

5. ГОСТ Р ИСО/МЭК «Информационная технология. Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла программных средств».

6. , Павлов систем и системный анализ: учеб. пособие. — Томск: Томс. гос. ун-т систем управления и радиоэлектроники, 2008. — 264 с. — ISBN -478-7

10.2 Дополнительная литература

1. Buede, D. M. The engineering design of systems: models and methods – 2nd ed. John Wiley & Sons, 2009. ISBN 6402-0

2. Crawley E., etc. The Influence of Architecture in Engineering Systems. Monograph, 1st Engineering Systems Symposium, Cambridge, Massachusetts, March 29-31, 2004.

3. ISO/IEC TR 24774 Software and systems engineering — Life cycle management — Guidelines for process description

4. ISO 15026-1 Systems and software engineering — Systems and software assurance — Part 1: Concepts and vocabulary

5. ISO/IEC FDIS 42010 Systems and software engineering — Architecture description.

6. Gielingh, W. A theory for the modelling of complex and dynamic systems // ITcon Vol.

7. Hitchins, D. Systems Engineering. A 21st Century Systems Methodology. John Wiley & Sons Ltd, 2007. ISBN 856-5

8. Warfield, J. Introduction to systems science. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd, 2006. ISBN -X

9. и др. Проектирование систем как единого целого. Интегральный подход к инжинирингу для устойчивого развития. — М.:Эксмо, 2012. — 288 с. ISBN 6765-2

10. Батоврин словарь по системной и программной инженерии: учеб. пособие. — М. ДМК Пресс, 2012. — 280 с. ISBN -818-2

10.3 Программное обеспечение и Internet-ресурсы

http://www. incose. org

http://sysml. org

http://archi. cetis. ac. uk

Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки 230400 «Информационные системы и технологии».

Программа одобрена на заседании методического семинара кафедры ВТ

(протокол № от «___» _______ 20___ г.).

Авторы:

д. т.н.

к. т.н.

Рецензент(ы)