Sistēmas arhitektūra: galvenie lēmumi sarežģītās sistēmās

Nodrošina MIT profesionālā izglītība

Mūsu pasaule darbojas uz arvien sarežģītākām sistēmām. Sākot ar automašīnām un beidzot ar spēkstacijām, mēs arvien vairāk sagaidām tūlītēju savienojamību, produktu datu mašīnmācīšanos un tehnoloģiju ievadīšanu, un tas viss palielina mūsdienu sistēmu sarežģītību. Šīs sistēmas, kas sastopamas dažādās nozarēs, sākot no aviācijas līdz automobiļu rūpniecībai, no augstām tehnoloģijām līdz veselības aprūpei un ne tikai, paļaujas uz profesionāļiem, kuriem ir dziļa izpratne gan par sistēmas sastāvdaļām, gan par to sistēmas līmeņa uzvedību, gan vēlamajām, gan nevēlamajām.

Arhitektūra un sistēmu inženierija: modeļi un metodes sarežģītu sistēmu pārvaldīšanai

• Jaunā četru kursu tiešsaistes sertifikātu programma sāksies 12. septembrī.

  Reģistrējies jau šodien!

  
  
  

Apsveriet Twitter. Sekojot vairākiem pārtraukumiem 2010. gada Pasaules kausa izcīņas laikā, kad intensīvākā aktivitāte izraisīja infrastruktūras avāriju, Twitter pārveidoja visu savu monolītu kodu bāzi. Mūsdienās tas regulāri apstrādā aptuveni 5700 tvītus sekundē un ir apstrādājis maksimumu 143 199 tvītus sekundē (2013. gada 3. augustā Japānā populāras TV pārraides laikā).

Tas ir tikai viens piemērs pieaugošajām prasībām, ko lietotāji izvirza šīm sistēmām. Šīs prasības pārsniedz pārspriegumu un mērogojamību. Lai produkti ieņemtu tirgus daļu, mēs lūdzam sistēmas ieviest jauninājumus esošajos piedāvājumos, iekļaut jaunas tehnoloģijas un risināt vairākus tirgus. Lai uzņēmumi konkurētu ar ierobežotām peļņas normām, mēs lūdzam sistēmas izstrādāt tā, lai optimizētu ražošanas izmaksas, un tās tiek piegādātas, izmantojot daudzpakāpju piegādes ķēdes.

Mana pieredze liecina, ka būtisku sistēmas veiktspējas daļu nosaka salīdzinoši neliels lēmumu kopums — arhitektūras lēmumi. Inženieriem, programmu vadītājiem un uzņēmumu īpašniekiem šādi lēmumi ir ļoti svarīgi.

Ar prieku paziņoju, ka MIT uzsāk jaunu četru kursu profesionālo sertifikātu programmu, lai kopā ar nozares līderiem izpētītu šos arhitektūras lēmumus. Tikai tiešsaistes programma, Arhitektūra un sistēmu inženierija : Modeļi un metodes sarežģītu sistēmu pārvaldībai, sākas 2016. gada 12. septembrī.

Katrai iebūvētajai sistēmai ir arhitektūra

Produktus, piemēram, mobilo tālruņu programmatūru, automašīnas un pusvadītāju kapitāliekārtas, nosaka daži galvenie arhitektūras lēmumi, kas pieņemti programmas dzīves cikla sākumā. Šie agrīnie lēmumi nosaka pakārtotus lēmumus. Tomēr, izstrādājot sarežģītas sistēmas reālajā pasaulē, inženieriem bieži vien nav pilnīgas zināšanas par šo sistēmu iespējamo darbības jomu, pirms tiek pieņemti lēmumi, kuriem var būt liela ietekme — sākot no vājo vietu radīšanas, kas ierobežo veiktspēju, līdz potenciālo ražošanas vietu ierobežošanai, samazinot pēcpārdošanas ieņēmumu daļu.

Piemēram, MIT strādāja ar NASA pie nākamās paaudzes sakaru satelītu arhitektūras. NASA pašlaik izmanto trīs releju satelītu komplektus, katrs skolas autobusa lielumā, lai pārraidītu valdības datus no zinātnes un militārajām kosmosa misijām. NASA amatpersonas uzskatīja, ka ir vajadzīgas arhitektūras izmaiņas, lai samazinātu izmaksas, kas šobrīd ir divas līdz trīs reizes lielākas nekā komerciāli darbināmu satelītu izmaksas. MIT strādāja ar NASA trīs gadus, lai noteiktu arhitektūras lēmumus, piemēram, iebūvētās datu glabātuves esamību vai neesamību, orbītas izvēli, satelītu skaitu vienā orbitālajā plaknē un tehnoloģiju attīstību starpsatelītu saitēm. — un analizēja miljoniem lēmumu kombināciju, lai identificētu labākos jauno arhitektūru kandidātus.

Neraugoties uz neskaidrību par darbības jomu, mana pieredze liecina, ka, tērējot laiku, lai pieņemtu arhitektūras lēmumus — neatkarīgi no tā, vai pieņemat lēmumus, pamatojoties tikai uz savas komandas pieredzi, vai tos precīzāk secinot, izmantojot lēmumu modeļus, lai novērtētu jutīgumu, var būt ievērojama atdeve. investīcijas.

Citiem vārdiem sakot, labi arhitektūras lēmumi var radīt konkurences priekšrocības sarežģītos tirgos, bet slikti lēmumi var traucēt lielas attīstības programmas.

Modeļi un metodes

Uzsākot jauno Arhitektūras un sistēmu inženierijas programmu, mēs esam priecīgi izpētīt šādus lēmumus kopā ar nozares līderiem. Mēs esam apvienojuši dažas no lielākajām organizācijām, kas iesaistītas sarežģītās sistēmās, tostarp GE, Boeing, Raytheon, GM, NASA un Caterpillar, lai runātu par mūsdienu prakses stāvokli.

Viena no tendencēm, kuras izpētē mēs esam visvairāk ieinteresēti, ir virzība no papīra dizaina, ko bieži sauc par uz modeļiem balstītu sistēmu inženieriju (MBSE). MBSE galvenā ideja ir digitalizēt projektēšanas procesu.

Neskatoties uz lielajiem programmatūras uzlabojumiem, sākot no produktu dzīves cikla pārvaldības programmatūras (PLM), piemēram, Siemen's Team Center vai PTC's Windchill, līdz simulācijas programmatūrai, piemēram, lielas gaisa plūsmas simulācijai vai nobriedušiem strukturālajiem kodiem, liela daļa projektēšanas procesa joprojām ir balstīta uz papīra dokumentiem. Šiem dokumentiem ir gari pārstrādes cikli, un tie bieži ir kvalitātes problēmu vainīgie. MBSE vīzija ir apvienot lielus modeļus, kur komanda strādā pie centrālā modeļa, koncentrējoties uz vienlaicīgumu.

Sistēmu inženieriem, kas strādā pie šīm sarežģītajām sistēmām, patiešām ir jābūt tiem, kas saprot, kur ir rezerve, izprot sistēmas veiktspēju un pēc tam iestājas par visu sistēmu, skaidro Gregs Hyslops, Boeing CTO un Boeing Engineering Test un vecākais viceprezidents. Tehnoloģiju grupa.

Mēs apspriedīsim MBSE solījumu pieņemt lēmumus par sistēmas arhitektūru, kā arī izpētīsim kļūmju režīmus un pārvaldības problēmas, kas ir tā pamatā. Datorizētās projektēšanas (CAD) revolūcijai bija vajadzīgas desmitgades — mūsu pieeja MBSE ir rūpīgi aplūkot izaicinājumus un veicināt diskusiju par ieviešanu, kuras pamatā ir uzņēmumu konsorcija pieredze.

Labāku arhitektūras lēmumu pieņemšana

Kādus arhitektūras lēmumus Twitter inženieri pieņēma, meklējot mērogojamību pēc 2010. gada Pasaules kausa? Viņi nolēma, ka ieguvumi no sākotnējās, monolītās kodu bāzes ir izsmelti — tajā laikā tā bija viena no pasaulē lielākajām Ruby on Rails instalācijām. Tāpēc viņi no jauna izgudroja savu arhitektūru kā Java virtuālās mašīnas instalāciju, modulējot tās funkcionalitāti un liekot lielāku uzsvaru uz vienlaicīgumu. Tas var izklausīties pēc mātes un ābolu pīrāga, taču šādas arhitektūras izmaiņas prasa zināmu drosmi — mēs labprātāk tās veidotu no analīzes un spēka pozīcijām, nevis kā azartspēle.

Pievienojieties mums, lai padziļināti izpētītu šīs problēmas MIT jaunajā Arhitektūra un sistēmu inženierija profesionālā sertifikāta programma, sākums 12. septembrī.

Brūss G. Kamerons ir MIT jaunās profesionālā sertifikātu programmas “Arhitektūra un sistēmu inženierija: modeļi un metodes sarežģītu sistēmu pārvaldībai” fakultātes direktors. Viņš ir MIT Sistēmas arhitektūras laboratorijas direktors, inženierzinātņu vadības lektors MIT esošajās Sistēmu projektēšanas un pārvaldības maģistra grāda un tālmācības programmās, kā arī modes preču konsultāciju firmas Technology Strategy Partners līdzdibinātājs. Viņa pētniecības intereses MIT ir tehnoloģiju stratēģija, sistēmas arhitektūra un produktu platformu pārvaldība.

paslēpties