系统分析的方法和建模技术

成本分析

成本分析考虑整个生命周期的成本。成本基线可以根据项目和系统进行调整。全局生命周期成本(LCC)，或总成本(TOC)，可以包括示范性人工和非人工成本项目，如表1所示。

表1。成本的类型。

 

 

成本的类型	说明和示例
开发	工程、开发工具(设备和软件)、项目管理、试验台、模型和原型、培训等。
产品制造或服务实现	原材料和供应品，备件和库存资产，必要的运营资源(水，电力等)，风险和细微差别，疏散，处理和储存产生的废物或废弃物，结构费用(税收，管理，采购，文件，质量，法规，控制，等等)，包装和储存，所需的文件。
销售和售后	组织费用(子公司、门店、车间、配送、信息获取等)、投诉、担保等
客户使用	税务、安装(客户)、产品运行所需的资源(水、燃料、润滑油等)、财务风险和麻烦等。 供应链运输和交付。
维护	现场服务，预防性维护，调节控制，备件和库存，保证成本等。
处理	收集、拆解、运输、处理、废物回收等。

 

 

确定成本的方法将在规划主题中描述。

技术风险分析

每个领域的风险分析都基于以下三个因素:

分析潜在威胁或不希望发生的事件及其发生概率。

分析这些威胁或不希望发生的事件的后果及其在权重级别上的分类。

将威胁发生的可能性和(或)有害影响程度降低到可接受的程度。

当系统不能满足系统需求时，就会出现技术风险。原因在于需求和/或解决方案本身。它们表现为效力不足，可能有多种原因:对技术能力的评估不正确;过高估计系统元件的技术成熟度;失败的部分;故障;设备、部件或软件的破损、过时、供应商的弱点(不符合要求的部件、供货延迟等)、人为因素(培训不足、调试错误、处理错误、程序不合适、恶意)等。

不要将技术风险与项目风险混淆，即使管理它们的方法是相同的。尽管技术风险可能导致项目风险，但技术风险关注的是系统本身，而不是开发过程。

 

过程方法

方法的目的和原则

系统分析过程用于:

(1)为技术决策、需求冲突的解决和可选物理解决方案(系统要素和物理架构)的评估提供严格的基础;

(2)确定满足系统需求和派生需求的进度;

(3)支持风险管理;

(4)确保只有在评估系统工程或重新工程的成本、进度、性能和风险影响后才作出决策。这个过程也被NASA称为决策分析过程，用于帮助评估技术问题、备选方案及其不确定性，以支持决策。

系统分析支持其他系统定义过程:

利益攸关方需求定义和系统需求定义过程使用系统分析来解决与一系列需求之间的冲突有关的问题;特别是那些与成本、技术风险和有效性(性能、操作条件和约束)有关的问题。讨论了高风险的系统需求，或者那些需要不同架构的需求。

逻辑架构模型开发和物理架构模型开发过程使用它来评估候选项的特点或设计属性逻辑和物理架构,提供参数选择最有效的一个成本,技术风险,和有效性(如性能、可靠性、人为因素等)。

与任何系统定义过程一样，系统分析过程是迭代的。每一项操作都要进行几次;每一步都提高了分析的精度。

过程的活动

在此过程中执行的主要活动和任务包括:

规划权衡研究:

确定要分析的候选解决方案的数量，要使用的方法和过程，预期的结果(要选择的对象的例子:行为架构/场景，物理架构，系统要素，等等)，以及理由项。

根据模型、工程数据(系统需求、设计特性)、熟练人员和程序的可用性安排分析。

定义选择准则模型:

从非功能需求(性能、操作条件、约束条件等)和/或从设计特性中选择评估标准。

对评估标准进行排序。

建立各评价标准的比较标准，并根据各评价标准与其他评价标准的相对重要程度对各评价标准进行权衡。

确定候选解决方案、相关模型和数据。

使用以前定义的方法或程序评估候选解决方案:

进行成本分析、技术风险分析和有效性分析，将每个备选方案置于每个评估标准的比较尺度上。

给每个候选方案打分作为评估分数。

提供呼叫过程的结果:评估标准，比较量表，解决方案的分数，评估选择，以及可能的建议和相关论点。

工件和本体要素

这个过程可能会创建一些工件，例如:

选择标准模型(列表、比例、权重)

成本、风险和效果分析报告

证明报告

这个过程在系统分析中处理表2的本体要素。

表2。在系统分析中处理的主要本体要素。

 

 

评估标准	在系统分析的环境中，评估准则是用来评估或比较系统要素、物理接口、物理架构、功能架构/场景或任何可以比较的工程要素的特征。
评估选择	在系统分析的环境中，评估选择是基于证明选择系统要素、物理接口、物理架构或功能架构/场景的评估分数的技术管理要素。	标识符;名称;描述;相对权重;标量的重量
评估分数	在系统分析的环境中，通过使用一组评估标准来评估系统要素、物理接口、物理架构、功能架构/场景，从而获得评估分数。	标识符;名称;描述;价值
成本	在系统工程的环境中，成本是用与系统要素、物理接口和物理架构的价值相关的给定货币表示的金额。	标识符;名称;描述;量;类型(开发、生产、利用、维护、处置);置信区间;期的参考;估计技术
风险	一种事件，其发生概率和结果与系统任务或其他特征相关。(用于工程中的技术风险。)风险是脆弱性和危险或威胁的结合。	标识符;名称描述;状态

 

 

为了得到有效的参数，检查系统分析的正确性，在系统分析中要检查的主要项目是:

Ø模型和数据与系统使用情况的相关性，

Ø评估准则与系统使用环境的相关性，

Ø模拟结果和计算结果的再现性，

Ø比较的精度等级，

Ø估计的信心，和

Ø解决方案得分的敏感性与评估标准权重相关。

方法和建模技术

模型的一般用法:在进行系统分析时，可以使用各种模型:

Ø物理模型是允许模拟物理现象的比例模型。它们是针对每个学科的;相关工具包括模型、振动台、测试台、原型、减压室、风洞等。

Ø表示模型主要用于模拟系统的行为。例如，增强功能流框图(eFFBDs)、状态图、状态机图(基于系统建模语言(SysML))等等。

Ø分析模型主要用于建立估计值。我们可以认为确定性模型和概率模型(也称为随机模型)在本质上是解析的。分析模型使用方程或图表来接近系统的实际操作。它们可以是非常简单的(除了)，也可以是非常复杂的(有几个变量的概率分布)。

根据项目进度使用正确的模型

在项目的开始，首先研究使用简单的工具，允许粗略的近似，这样做的优点是不需要太多的时间和精力。这些近似通常足以消除不现实的或即将离任的候选解决方案。

在项目的开发过程中，有必要逐步提高数据的精度，以便比较仍在竞争的候选解决方案。如果创新水平高，工作就会更复杂。

单靠系统工程师是无法模拟一个复杂系统的;他或她必须得到来自不同领域的技术人员的支持。

专业知识:当评估标准的价值不能以客观或准确的方式给出，或者因为主观方面占主导地位时，我们可以向专家询问专业知识。估计过程分为四个步骤:

Ø选择受访者，收集符合条件的人对所考虑领域的意见。

Ø一份调查问卷草案;一份精确的问卷可以很容易地进行分析，但是过于封闭的问卷可能会忽略重要的一点。

Ø通过问卷采访有限数量的专家，包括深入讨论以获得准确的意见。

Ø与几个不同的人一起分析数据，并比较他们的印象，直到就评估标准的分类和/或候选解决方案达成一致。

表3总结了在系统分析环境中经常使用的分析模型。

表3。经常在系统分析环境中使用的分析模型。

 

 

模型的类型	描述
确定性模型	包含统计信息的模型包括在这个类别中。这一原则包括根据以前项目的大量数据和大量结果建立一个模型;它们只能应用于技术已经存在的系统要素/组件。
类比模型也使用以前的项目。	将被研究的系统要素与具有已知特征(成本、可靠性等)的现有系统要素进行比较。然后根据专家的专业知识对这些特征进行调整。
概率模型(也称为随机模型)	概率论允许分类可能的候选解决方案比较从一组事件的结果作为标准。这些模型适用于标准的数量是有限的和可能事件的组合是简单的。注意，对于每个节点，所有事件的概率之和等于1。 当准则数大于10时，建议建立多准则决策模型。通过以下操作得到该模型: 将标准组织为层次结构(或分解树)。
多目标决策模型	将树中每个分支的每个准则与同一层次的相对权重相关联。 计算每个分支的每个叶准则的标量权值，乘以该分支的所有权值。 根据标准给每个候选解打分;将分数相加得到每个候选解的全局分数;比较分数。 使用计算机工具可以进行灵敏度分析，以得到一个稳健的选择。

 

 

实际考虑

下面两部分将介绍与系统分析相关的关键缺陷和良好实践。

陷阱

表4提供了计划和执行系统分析时遇到的一些关键缺陷。

 

 

陷阱	描述
分析建模不是决策工具	分析建模从分析数据中给出分析结果。它必须被视为一种帮助，而不是一种决策工具。
分解的模型和系统层面	一个模型可以很好地适应系统的n层，而与使用来自较低层的数据的较高层的模型不兼容。系统工程师必须确保所使用的各种模型的一致性。
优化不是优化要素的总和	系统利益（SoI）的一般优化不是其优化的系统和/或系统要素的总和。

 

 

表4。系统分析的缺陷。

实践证明

表5提供了从参考资料中收集的一些经过验证的实践。

 

 

实践	描述
Stay in the operational field	模型永远无法模拟一个系统的所有行为/反应:它们只能在一个有限的领域和有限数量的变量中运行。在使用模型时，总是需要确保参数和数据输入是操作域的一部分。否则，产出不正常的风险很高。
演进模型	在项目过程中，模型需要演进:通过修改参数设置，在修改时输入新的数据(修改评估标准、要执行的功能、需求等)，在使用的工具达到极限时使用新的工具。
使用几种模型的类型	建议同时使用几种模型的类型，以便比较结果和/或考虑到该系统的另一个方面。
保持环境要素一致	模拟的结果应该总是在建模环境中给出:使用的工具，选择的假设，引入的参数和数据，以及输出的方差。

 

 

表5所示。经过实践证明的系统分析。

原文标题：系统分析2

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责任编辑：haq