Trade off engenharia de sistemas de análise

Engenharia de sistemas de análise de trade off
Análise de Design e Trade-Off.
Instituto de Pesquisa de Sistemas,
Universidade de Maryland, College Park.
Requisitos do Projeto, [2012] [2013]
A turma apresenta aos alunos de Engenharia de Sistemas os conceitos subjacentes, metodologias profissionais e recursos de software em engenharia de requisitos, design de nível de sistema, otimização e análise de compromisso. Os alunos concluirão um projeto focado no desenvolvimento de requisitos e sua rastreabilidade para o projeto de nível de sistema de um sistema de engenharia.
Este curso será baseado no material abordado no ENSE 621 System Concepts, Issues and Processes.
Os tópicos serão os seguintes: Revisão rápida do ENSE 621: Conceitos do sistema, problemas e processos. Engenharia de Sistemas Baseada em Modelos. Sistema de sistemas. Modelos Organizacionais e Processos. Engenharia de requisitos; gerenciamento de requisitos; implementação e aplicações de rastreabilidade. Recursos de ferramentas de engenharia de requisitos comerciais. Design de nível do sistema.
Geração de projetos de nível de arquitetura (lógico) e de nível de tecnologia (físico). Métodos de design baseados em componentes e interfaces. Princípios do design modular. Aprimoramento do conceito de design por meio de matrizes de estrutura de projeto. Análise de tradeoff multiobjetivo para projeto de sistemas de engenharia. Princípios do design baseado em plataforma.
Os alunos concluirão um projeto focado no desenvolvimento de requisitos e sua rastreabilidade para o projeto de nível de sistema de um sistema de engenharia.
PRÉ-REQUISITOS DO CURSO Estatuto de nível de pós-graduação em engenharia. ENSE 621 / ENPM 641 do segundo semestre de 2009 a 2012. Um bom conhecimento de matemática de engenharia (por exemplo, cálculo, álgebra linear, equações diferenciais).
TEMPO E LOCALIZAÇÃO DAS HORAS DE CLASSE / ESCRITÓRIO. M 19h - 21h40, Sala 2121, Edifício JPM. Horário de atendimento. Mark Austin. Por nomeação. Para uma rápida resposta aos seus problemas, envie-me um e-mail.
Notas da aula As notas da aula estarão disponíveis em John MacCarthy, Rm 2175, A. V. Williams.
O custo é de US $ 40,00. Faça um check-out da "Universidade de Maryland".
Material de apoio Distribuirei um volume significativo de material de suporte (200 Mbytes) para as classes ENSE 621 e ENSE 622.
Traga seu laptop para a aula e vou passar o material para você por meio de um CD-ROM e / ou memory stick.
Textos Recomendados Hull E., Jackson K. e Dick J., Requirements Engineering (Segunda Edição), Springer, junho de 2004.
Modelagem Visual de Sistemas No Magic cria o ambiente MagicDraw com plugins SysML.
Para mais informações, consulte o site No Magic.
Nós temos o MagicDraw com os plugins SysML e Paramagic rodando nos PCs no SEIL Lab (A. V. Williams, Rm. 2250). Visio Professional / Enterprise 2000 Faça o download de uma cópia de demonstração do software Rational.
Software de otimização O CPLEX é um opimizador interativo para programação de números inteiros e inteiros mistos.
Está disponível no cluster de PCs no Laboratório SEIL (A. V. Williams, Rm 2250).
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O OptiMax 2000 é uma Biblioteca de Componentes orientada a objetos, projetada especificamente para incorporar modelos de otimização em aplicativos do usuário final.
AVALIAÇÃO DO CURSO E CRONOGRAMA DE EXAME.
Haverá dois exames: Lição de casa (20%): incidirá sobre o desenvolvimento de requisitos, modelos de estrutura do sistema e comportamento e desenvolvimento de um design de nível de sistema. Meio período (25%): 20 de abril, 2 horas de duração.
O exame será livro aberto e notas abertas. Projeto de curso (30%): Você pode trabalhar em um projeto de design ou em um projeto de pesquisa.
Por favor envie-me um pdf do seu projeto final,
Até 16 de maio de 2014. Final (25%): May YY, 7-9 pm em nossa sala de aula regular.
2 horas mais 5 minutos para ler o artigo.
O exame será livro aberto e notas abertas. Sem computadores.
Nota. Não haverá exames de meio termo ou de maquiagem final. Os alunos podem perder a pontuação de médio prazo se fizerem melhor na final (ou seja, o exame final pode contar até 50% da nota). A fronteira entre uma nota B e uma nota A será de 80%.
Última modificação: 21 de janeiro de 2015.
Direitos autorais & copy; 2002-2015, Instituto de Pesquisa de Sistemas, Universidade de Maryland.

Análise de Trade-off: Criação e Exploração do Tradespace do Sistema.
Gregory S. Parnell PhD (Editor)
Descrição.
Apresenta informações para criar uma estrutura de análise de compromisso para uso em ambientes de aquisição governamentais e comerciais.
Este livro apresenta um processo de gerenciamento de decisões baseado nas melhores práticas de teoria de decisão e análise de custos alinhadas com a ISO / IEC 15288, o Manual de Engenharia de Sistemas e o Corpo de Conhecimento em Engenharia de Sistemas. Ele fornece uma estrutura sólida de análise de compromisso para gerar o espaço de negociação e avaliar o valor e o risco para apoiar a tomada de decisões do sistema ao longo do ciclo de vida. Análises de trade-off e técnicas de análise de risco são examinadas. Os autores apresentam uma estrutura de trade-off e análise de risco de valor integrado baseada na teoria da decisão. Esses conceitos de análise de compromisso são ilustrados nos diferentes estágios do ciclo de vida usando vários exemplos de defesa e domínios comerciais.
Fornece técnicas para identificar e estruturar os objetivos das partes interessadas e alternativas criativas e factíveis Apresenta as vantagens e desvantagens das técnicas de criação e exploração de tradespace para análise de conceitos, arquiteturas, projeto, operações e aposentadoria Abrange as fontes de incerteza no ciclo de vida do sistema e examina como identificar, avaliar e modelar a incerteza usando probabilidade Ilustra como realizar uma análise de compromisso usando o Processo de Gerenciamento de Decisão INCOSE usando técnicas determinísticas e probabilísticas.
Trade-off Analytics: Criando e Explorando o Sistema O Tradespace é escrito para estudantes de graduação e pós-graduação que estudam projeto de sistemas, engenharia de sistemas, engenharia industrial e gerenciamento de engenharia. Este livro também serve como um recurso para a prática de projetistas de sistemas, engenheiros de sistemas, gerentes de projetos e gerentes de engenharia.
Gregory S. Parnell, PhD, é professor pesquisador no Departamento de Engenharia Industrial da Universidade de Arkansas. Ele também é diretor sênior da Innovative Decisions, Inc., uma empresa de análise de risco e análise e atuou como presidente do Conselho. Dr. Parnell publicou mais de 100 artigos e capítulos de livros e foi editor líder de tomada de decisão para engenharia de sistemas e gerenciamento, Wiley Series em engenharia de sistemas (2ª edição, Wiley 2011) e principal autor do manual de análise de decisão (Wiley 2013) . Ele é membro do INFORMS, do INCOSE, do MORS e da Society for Decision Professionals.
Recursos relacionados
Instrutor.
Permissões.
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Lista de colaboradores xix.
Sobre os autores xxi.
Sobre o site do Companion xlv.
1 Introdução à Análise de Trade-off 1.
Gregory S. Parnell Mateus Cilli Azad M. Madni e Garry Roedler.
1.1 Introdução 2.
1.2 Análises de Trade-off ao longo do ciclo de vida 3.
1.3 Análise de Trade-off para Identificar o Valor do Sistema 3.
1.4 Análise de Trade-off para Identificar Incertezas e Riscos do Sistema 6.
1.5 As análises de compromisso podem integrar a análise de valor e risco 6.
1.6 Análise de Trade-off no Processo de Gerenciamento de Decisão de Engenharia de Sistemas 8.
1.7 Análise de Trade-off Erros de Omissão e Comissão 9.
1.8 Visão Geral do Livro 20.
1.9 Principais Termos 24.
1.10 Exercícios 25.
2 Uma Estrutura Conceitual e Fundamentos Matemáticos para Análise de Trade-Off 29.
Gregory Parnell Azad M. Madni e Robert F. Bordley.
2.1 Introdução 29.
2.2 Termos de Análise de Trade-Off 30.
2.3 Diagrama de Influência do Tradespace 31.
2.4 Exploração Tradespace 46.
2.6 Palavras-chave 47.
2.7 Exercícios 48.
3 Quantificando a incerteza 51.
Robert F. Bordley.
3.1 Fontes de Incerteza na Engenharia de Sistemas 51.
3.2 As Regras de Probabilidade e Intuição Humana 52.
3.3 Distribuições de Probabilidade 56.
3.4 Estimativa de Probabilidades 66.
3.5 Modelando Usando Probabilidade 72.
3.7 Principais Termos 81.
3.8 Exercícios 83.
4 ANALISANDO OS RECURSOS 91.
Edward A. Pohl Simon R. Goerger e Kirk Michealson.
4.1 Introdução 91.
4.2 Recursos 92.
4.3 Análise de Custo 99.
4.4 Análise de Acessibilidade 135.
4.5 Termos-chave 147.
4.6 Exercícios 149.
5 Entendendo o Gerenciamento de Decisões 155.
Matthew Cilli e Gregory S. Parnell.
5.1 Introdução 155.
5.2 Contexto do Processo de Decisão 156.
5.3 Atividades do Processo de Decisão 157.
5.5 Termos Chave 199.
5.6 Exercícios 200.
6 Identificando oportunidades 203.
Donna H. Rhodes e Simon R. Goerger.
6.1 Introdução 203.
6.2 Conhecimento 205.
6.3 Armadilhas de Decisão 207.
6.4 Técnicas 210.
6.6 Exemplos ilustrativos 223.
6.7 Termos principais 228.
6,8 Exercícios 230.
7 Identificando Objetivos e Medidas de Valor 233.
Gregory S. Parnell e William D. Miller.
7.1 Introdução 233.
7.2 Pensamento com Foco no Valor 234.
7.3 Valor para os acionistas e partes interessadas 236.
7.4 Desafios na identificação de objetivos 238.
7.5 Identificando os Objetivos da Decisão 239.
7.6 O objetivo financeiro ou de custo 241.
7.7 Desenvolvimento de medidas de valor 243.
7.8 Estruturando Múltiplos Objetivos 243.
7.9 Exemplos ilustrativos 248.
7.10 Resumo 250.
7.11 Termos principais 252.
7.12 Exercícios 253.
8 DESENVOLVIMENTO E AVALIAÇÃO DE ALTERNATIVAS 257.
C. Robert Kenley Clifford Whitcomb e Gregory S. Parnell.
8.1 Introdução 257.
8.2 Visão geral da criatividade e das equipes decisórias 258.
8.3 Técnicas Alternativas de Desenvolvimento 263.
8.4 Avaliação de Técnicas Alternativas de Desenvolvimento 275.
8.5 Técnicas Alternativas de Avaliação 276.
8.6 Avaliação de Técnicas Alternativas de Avaliação.
8.7 Termos principais 290.
8.8 Exercícios 290.
9 Um modelo integrado para análise de trade-off 297.
Alexander D. MacCalman Gregory S. Parnell e Sam Savage.
9.1 Introdução 297.
9.2 Exemplo de Projeto Conceitual 298.
9.3 Diagrama de Influência da Abordagem Integrada 300.
9.4 Outros tipos de análise de trade-off 322.
9.5 Ferramentas de Simulação 322.
9.7 Termos principais 330.
9.8 Exercícios 331.
10 EXPLORANDO O COMÉRCIO DE CONCEITOS 337.
Azad M. Madni e Adam M. Ross.
10.1 Introdução 337.
10.2 Definição do conceito de espaço e conceito de sistema das operações 345.
10.3 Explorando o Espaço do Conceito 346.
10.4 Estruturas de Análise de Trade-off 348.
10.5 Tradespace e ciclo de vida do projeto do sistema 349.
10.6 Do Point Trade-offs para o Tradespace Exploration 351.
10.7 Análise Tradespace Multiatributo Baseada em Valor 351.
10.8 Exemplo Ilustrativo 359.
10.9 Conclusões 369.
10.10 Termos principais 371.
10.11 Exercícios 372.
11 Estrutura de Avaliação de Arquitetura 377.
11.1 Introdução 377.
11.2 Principais Considerações na Avaliação de Arquiteturas 385.
11.3 Elementos de Avaliação de Arquitetura 389.
11.4 Passos em um processo de avaliação de arquitetura 396.
11.5 Exemplo de taxonomia de avaliação 398.
11.6 Resumo 400.
11.7 Termos-chave 400.
11.8 Exercícios 402.
12 Explorando o espaço de design 405.
Clifford Whitcomb e Paul Beery.
12.1 Introdução 405.
12.2 Exemplo 1: Liftboat 406.
12.3 Exemplo 2: Projeto do Navio de Cruzeiro 411.
12.4 Exemplo 3: Navio Combatente de Superfície Naval da NATO 417.
12.5 Termos-chave 431.
12.6 Exercícios 433.
13 MODELOS RELACIONADOS COM O SUSTENTAMENTO E ESTUDOS DE COMÉRCIO 437.
John E. MacCarthy e Andres Vargas.
13.1 Introdução 437.
13.2 Modelagem de Disponibilidade e Estudos Comerciais 439.
13.3 Modelos de sustentação do custo do ciclo de vida e estudos comerciais14 454.
13.4 Otimização em Estudos de Comércio de Disponibilidade 464.
13,5 Modelagem de Monte Carlo 471.
13.6 Resumo do capítulo 475.
13.7 Termos-chave 476.
13.8 Exercícios 478.
14 Execução de análises de trade-off programático 483.
Gina Guillaume-Joseph e John E. MacCarthy.
14.1 Introdução 483.
14.2 Decisões de Aceitação do Sistema e Estudos de Comércio 485.
14.3 Estudo de Negociação de Decisão de Cancelamento de Produto 512.

Análise de sistema.
A análise do sistema permite que os desenvolvedores realizem avaliações quantitativas de sistemas objetivamente para selecionar e / ou atualizar a arquitetura de sistema mais eficiente e para gerar dados de engenharia derivados. Durante a engenharia, as avaliações devem ser realizadas sempre que forem tomadas decisões ou decisões técnicas para determinar a conformidade com os requisitos do sistema.
A análise do sistema fornece uma abordagem rigorosa para a tomada de decisões técnicas. Ele é usado para realizar estudos de compromisso e inclui modelagem e simulação, análise de custos, análise de riscos técnicos e análise de efetividade.
Princípios que regem a análise do sistema.
Uma das principais tarefas de um engenheiro de sistemas é avaliar os dados e artefatos de engenharia criados durante o processo de engenharia de sistemas (SE). As avaliações estão no centro da análise do sistema, fornecendo meios e técnicas.
definir critérios de avaliação com base nos requisitos do sistema; avaliar as propriedades de design de cada solução candidata em comparação a esses critérios; pontuar globalmente as soluções candidatas e justificar as pontuações; e decidir sobre a (s) solução (ões) apropriada (s).
O artigo Análise e Seleção entre Soluções Alternativas na Abordagem de Sistemas Aplicados à Área de Conhecimento de Sistemas de Engenharia (KA) da Parte 2 descreve atividades relacionadas à seleção entre possíveis soluções de sistema para um problema ou oportunidade identificado. Os seguintes princípios gerais de análise de sistemas são definidos:
A análise de sistemas é baseada em critérios de avaliação baseados em uma descrição do sistema de problemas ou oportunidades. Esses critérios serão baseados em uma descrição de sistema ideal, que pressupõe que um contexto de problema de sistema rígido pode ser definido. Os critérios devem considerar o comportamento e as propriedades do sistema requeridos da solução completa, em todos os contextos e ambientes de sistema mais amplos possíveis. Eles devem considerar problemas não funcionais, como segurança do sistema, segurança etc. (consulte Engenharia de sistemas e engenharia de especialidade para obter mais informações sobre a incorporação de elementos não funcionais.) Essa descrição de sistema "ideal" pode ser suportada por descrições de sistema flexíveis. quais critérios “soft” adicionais podem ser definidos. Por exemplo, uma preferência das partes interessadas a favor ou contra certos tipos de soluções, convenções sociais, políticas ou culturais relevantes a serem consideradas, etc. Os critérios de avaliação devem incluir, no mínimo, as restrições de custo e escalas de tempo aceitáveis ​​para as partes interessadas. Estudos de comércio fornecem um mecanismo para a análise de soluções alternativas. Um estudo comercial deve considerar um conjunto de critérios de avaliação, com conhecimento adequado das limitações e dependências entre os critérios individuais. Estudos de comércio precisam lidar com critérios objetivos e subjetivos. Deve-se ter cuidado para avaliar a sensibilidade da avaliação geral a critérios específicos.
Estudos de trade-off.
No contexto da definição de um sistema, um estudo de trade-off consiste em comparar as características de cada elemento do sistema e de cada arquitetura de sistema candidato para determinar a solução que melhor equilibra globalmente os critérios de avaliação. As várias características analisadas são reunidas na análise de custos, análise técnica de riscos e análise de eficácia (NASA 2007).
Orientações sobre a condução de estudos de comércio para todos os tipos de contexto do sistema são caracterizadas nos princípios acima e descritas com mais detalhes no tópico Análise e Seleção entre Soluções Alternativas. De particular interesse para a análise de SE são a eficácia técnica, o custo e a análise técnica de risco.
Análise de Eficácia.
A eficácia de uma solução de engenharia inclui várias características essenciais que geralmente são reunidas na seguinte lista de análises, incluindo (mas não limitadas a) desempenho, usabilidade, confiabilidade, manufatura, manutenção ou suporte, ambiente, etc. soluções sob vários aspectos.
É essencial estabelecer uma classificação que limite o número de análises aos aspectos realmente significativos, como os principais parâmetros de desempenho. As principais dificuldades da análise de eficácia são classificar e selecionar o conjunto certo de aspectos de eficácia; por exemplo, se o produto for feito para um único uso, a manutenção não será um critério relevante.
Análise de Custo.
Uma análise de custo considera os custos totais do ciclo de vida. Uma linha de base de custo pode ser adaptada de acordo com o projeto e o sistema. O custo global do ciclo de vida (LCC), ou custo total de propriedade (TOC), pode incluir itens de custo de mão-de-obra e não relacionados ao trabalho, como os indicados na Tabela 1.
Os métodos para determinar o custo são descritos no tópico Planejamento.
Análise de riscos técnicos.
Cada análise de risco referente a cada domínio é baseada em três fatores:
Análise de ameaças potenciais ou eventos indesejados e sua probabilidade de ocorrência. Análise das conseqüências dessas ameaças ou eventos indesejados e sua classificação em uma escala de gravidade. Mitigação para reduzir as probabilidades de ameaças e / ou os níveis de efeitos prejudiciais a valores aceitáveis.
Os riscos técnicos aparecem quando o sistema não pode satisfazer os requisitos do sistema por mais tempo. As causas residem nos requisitos e / ou na própria solução. Eles são expressos na forma de eficácia insuficiente e podem ter múltiplas causas: avaliação incorreta das capacidades tecnológicas; superestimação da maturidade técnica de um elemento do sistema; falha de peças; separação; quebra, obsolescência de equipamentos, peças ou software, fraqueza do fornecedor (peças não conformes, atraso no fornecimento, etc.), fatores humanos (treinamento insuficiente, afinações erradas, tratamento de erros, procedimentos inadequados, malícia), etc.
Os riscos técnicos não devem ser confundidos com os riscos do projeto, mesmo que o método para gerenciá-los seja o mesmo. Embora os riscos técnicos possam levar a riscos de projeto, os riscos técnicos abordam o próprio sistema, não o processo para o seu desenvolvimento. (Veja Gerenciamento de Risco para mais detalhes.)
Processo de abordagem.
Finalidade e Princípios da Abordagem.
O processo de análise do sistema é usado para: (1) fornecer uma base rigorosa para tomada de decisão técnica, resolução de conflitos de requisitos e avaliação de soluções físicas alternativas (elementos do sistema e arquiteturas físicas); (2) determinar o progresso na satisfação dos requisitos do sistema e requisitos derivados; (3) apoiar o gerenciamento de riscos; e (4) assegurar que as decisões sejam tomadas somente após a avaliação do custo, cronograma, desempenho e efeitos de risco na engenharia ou reengenharia de um sistema (ANSI / EIA, 1998). Esse processo também é chamado de processo de análise de decisão pela NASA (2007, 1-360) e é usado para ajudar a avaliar problemas técnicos, alternativas e suas incertezas para apoiar a tomada de decisões. (Consulte Gerenciamento de Decisões para obter mais detalhes.)
A análise do sistema suporta outros processos de definição do sistema:
A definição de requisitos das partes interessadas e os processos de definição de requisitos do sistema usam a análise do sistema para resolver problemas relacionados a conflitos entre o conjunto de requisitos; em particular, aqueles relacionados a custos, riscos técnicos e eficácia (desempenho, condições operacionais e restrições). Os requisitos do sistema sujeitos a altos riscos, ou aqueles que exigiriam arquiteturas diferentes, são discutidos. Os processos de Desenvolvimento de Modelo de Arquitetura Lógica e Desenvolvimento de Modelos de Arquitetura Física utilizam-no para avaliar características ou propriedades de projeto de arquiteturas lógicas e físicas candidatas, fornecendo argumentos para selecionar o mais eficiente em termos de custos, riscos técnicos e efetividade (por exemplo, desempenho, confiabilidade fatores humanos, etc.).
Como qualquer processo de definição do sistema, o processo de análise do sistema é iterativo. Cada operação é realizada várias vezes; cada etapa melhora a precisão da análise.
Atividades do Processo.
Principais atividades e tarefas realizadas dentro deste processo incluem.
Planejando os estudos de compromisso: Determine o número de soluções candidatas a serem analisadas, os métodos e procedimentos a serem usados, os resultados esperados (exemplos de objetos a serem selecionados: arquitetura / cenário comportamental, arquitetura física, elemento do sistema, etc.). e os itens de justificação. Programe as análises de acordo com a disponibilidade de modelos, dados de engenharia (requisitos do sistema, propriedades do projeto), pessoal qualificado e procedimentos. Definir o modelo de critérios de seleção: Selecione os critérios de avaliação a partir de requisitos não funcionais (desempenhos, condições operacionais, restrições, etc.) e / ou das propriedades de design. Classifique e ordene os critérios de avaliação. Estabelecer uma escala de comparação para cada critério de avaliação e pesar cada critério de avaliação de acordo com o seu nível de importância relativa com os demais. Identifique soluções candidatas, modelos relacionados e dados. Avaliar soluções candidatas usando métodos ou procedimentos previamente definidos: Realizar análise de custos, análise de riscos técnicos e análise de eficácia, colocando cada solução candidata em cada escala de comparação de critérios de avaliação. Pontuação de cada solução candidata como uma pontuação de avaliação. Forneça resultados para o processo de chamada: critérios de avaliação, escalas de comparação, pontuações de soluções, seleção de avaliação e possivelmente recomendações e argumentos relacionados.
Artefatos e Elementos de Ontologia.
Esse processo pode criar vários artefatos, como.
Um modelo de critérios de seleção (lista, balanças, pesagem) Relatórios de análise de custos, riscos e eficácia Relatórios de justificativa.
Esse processo manipula os elementos de ontologia da Tabela 2 na análise do sistema.
Identificador; nome; descrição; peso relativo; peso escalar.
Identificador; nome; descrição; valor.
Identificador; nome; descrição; montante; tipo (desenvolvimento, produção, utilização, manutenção, descarte); intervalo de confiança; período de referência; técnica de estimação.
Identificador; descrição do nome; status.
Verificação da exatidão da análise do sistema.
Os principais itens a serem verificados na análise do sistema para obter argumentos validados são.
Relevância dos modelos e dados no contexto de uso do sistema, Relevância dos critérios de avaliação relacionados ao contexto de uso do sistema, Reprodutibilidade dos resultados da simulação e dos cálculos, Nível de precisão das escalas de comparação, Confiança das estimativas e Sensibilidade dos escores das soluções relacionadas aos pesos dos critérios de avaliação.
Veja Ring, Eisner e Maier (2010) para uma perspectiva adicional.
Métodos e Técnicas de Modelagem.
Uso geral dos modelos: Vários tipos de modelos podem ser usados ​​no contexto da análise do sistema: Os modelos físicos são modelos em escala que permitem a simulação de fenômenos físicos. Eles são específicos para cada disciplina; ferramentas associadas incluem mock-ups, tabelas de vibração, bancadas de teste, protótipos, câmara de descompressão, túneis de vento, etc. Os modelos de representação são usados ​​principalmente para simular o comportamento de um sistema. Por exemplo, diagramas de blocos de fluxo funcional aprimorados (eFFBDs), diagramas de estados, diagramas de máquina de estado (baseados em linguagem de modelagem de sistemas (SysML)), etc. Os modelos analíticos são usados ​​principalmente para estabelecer valores de estimativas. Podemos considerar os modelos determinísticos e os modelos probabilísticos (também conhecidos como modelos estocásticos) como sendo de natureza analítica. Modelos analíticos usam equações ou diagramas para abordar a operação real do sistema. Podem ser muito simples (adição) a incrivelmente complicada (distribuição probabilística com várias variáveis). Use modelos certos dependendo do progresso do projeto No início do projeto, os primeiros estudos usam ferramentas simples, permitindo aproximações aproximadas que têm a vantagem de não exigir muito tempo e esforço. Essas aproximações são geralmente suficientes para eliminar soluções candidatas irreais ou de saída. Progressivamente, com o progresso do projeto, é necessário melhorar a precisão dos dados para comparar as soluções candidatas que ainda estão competindo. O trabalho é mais complicado se o nível de inovação for alto. Um engenheiro de sistemas sozinho não pode modelar um sistema complexo; ele tem que ser apoiado por pessoas qualificadas de diferentes disciplinas envolvidas. Expertise especializada: Quando os valores dos critérios de avaliação não podem ser dados de maneira objetiva ou precisa, ou porque o aspecto subjetivo é dominante, podemos pedir especialistas para especialistas. As estimativas seguem quatro etapas: Selecionar entrevistados para coletar a opinião de pessoas qualificadas para o campo considerado. Elaborar um questionário; Um questionário preciso permite uma análise fácil, mas um questionário que é demasiado fechado corre o risco de negligenciar pontos significativos. Entreviste um número limitado de especialistas com o questionário, incluindo uma discussão aprofundada para obter opiniões precisas. Analise os dados com várias pessoas diferentes e compare suas impressões até que um acordo sobre uma classificação de critérios de avaliação e / ou soluções candidatas seja alcançado.
Os modelos analíticos frequentemente usados ​​no contexto da análise do sistema estão resumidos na Tabela 3.
Modelos contendo estatísticas estão incluídos nesta categoria. O princípio consiste em estabelecer um modelo baseado em uma quantidade significativa de dados e número de resultados de projetos anteriores; eles podem se aplicar apenas a elementos / componentes do sistema cuja tecnologia já existe. Modelos por analogia também usam projetos antigos. O elemento do sistema em estudo é comparado a um elemento do sistema já existente com características conhecidas (custo, confiabilidade, etc.). Em seguida, essas características são ajustadas com base na experiência dos especialistas. As curvas de aprendizado permitem prever a evolução de uma característica ou de uma tecnologia. Um exemplo de evolução: "Cada vez que o número de unidades produzidas é multiplicado por dois, o custo desta unidade é reduzido com uma certa porcentagem, geralmente constante".
Considerações práticas.
As principais armadilhas e boas práticas relacionadas à análise do sistema são descritas nas próximas duas seções.
Algumas das principais armadilhas encontradas no planejamento e na execução da análise do sistema são fornecidas na Tabela 4.
Práticas comprovadas.
Algumas práticas comprovadas reunidas a partir das referências são fornecidas na Tabela 5.
Referências.
Trabalhos citados.
ANSI / EIA. 1998. Processos para Engenharia de um Sistema. Filadélfia, PA, EUA: American National Standards Institute (ANSI) / Associação das Indústrias Eletrônicas (EIA), ANSI / EIA-632-1998.
NASA 2007. Manual de Engenharia de Sistemas. Washington, D. C .: Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA), NASA / SP-2007-6105.
Ring, J, H. Eisner e M. Maier. 2010. "Questões-chave da engenharia de sistemas, parte 3: Provando seu design." INCOSE Insight 13 (2).
Referências Primárias.
ANSI / EIA. 1998. Processos para Engenharia de um Sistema. Filadélfia, PA, EUA: American National Standards Institute (ANSI) / Associação das Indústrias Eletrônicas (EIA), ANSI / EIA 632-1998.
Blanchard, B. S. e W. J. Fabrycky. 2010. Engenharia e Análise de Sistemas, 5ª ed. Prentice-Hall International Series em Engenharia Industrial e de Sistemas. Englewood Cliffs, NJ, EUA: Prentice-Hall.
NASA 2007. Manual de Engenharia de Sistemas. Washington, D. C., EUA: NASA / NASA / SP-2007-6105.
Referências Adicionais.
Ring, J, H. Eisner e M. Maier. 2010. "Questões-chave da engenharia de sistemas, parte 3: Provando seu design." INCOSE Insight. 13 (2).
Discussão SEBoK.
Por favor, forneça seus comentários e feedback sobre o SEBoK abaixo. Você precisará fazer login no DISQUS usando uma conta existente (por exemplo, Yahoo, Google, Facebook, Twitter etc.) ou criar uma conta do DISQUS. Basta digitar seu comentário no campo de texto abaixo e o DISQUS o guiará pelas etapas de login ou registro. O feedback será arquivado e usado para futuras atualizações no SEBoK. Se você forneceu um comentário que não está mais listado, esse comentário foi adjudicado. Você pode ver a adjudicação de comentários enviados antes do SEBoK v. 1.0 na Revisão e Adjudicação do SEBoK. Comentários posteriores são abordados e as alterações são resumidas na Carta do Editor e em Agradecimentos e Histórico de Lançamentos.
Se você deseja fornecer edições neste artigo, recomendar novos conteúdos ou fazer comentários no SEBoK como um todo, consulte o SEBoK Sandbox.

Análise e Seleção entre Soluções Alternativas.
Este tópico faz parte da área de conhecimento Abordagem de Sistemas Aplicada a Sistemas de Engenharia (KA). Ele descreve o conhecimento relacionado à análise e seleção de uma solução preferencial das possíveis opções, que podem ter sido propostas pela Synthesizing Possible Solutions. Opções de solução selecionadas podem formar o ponto de partida para Implementar e Provar uma Solução. Qualquer uma das atividades descritas abaixo também pode precisar ser considerada concorrentemente com outras atividades na abordagem de sistemas em um ponto específico da vida de um sistema de interesse (SoI).
As atividades descritas abaixo devem ser consideradas no contexto do tópico Visão Geral do Enfoque de Sistemas no início deste KA. O tópico final desta KA, Aplicando a Abordagem de Sistemas, considera os aspectos dinâmicos de como essas atividades são usadas como parte da abordagem de sistemas e como isso se relaciona em detalhes com os elementos da engenharia de sistemas (SE).
Análise de sistema.
A análise do sistema é uma atividade na abordagem de sistemas que avalia um ou mais artefatos do sistema criados durante as atividades envolvidas no Sintetizando possíveis soluções, como:
Definição de critérios de avaliação com base nas propriedades e no comportamento requeridos de um problema identificado ou situação do sistema de oportunidade. Acessando as propriedades e o comportamento de cada solução candidata em comparação aos critérios. Comparar as avaliações das soluções candidatas e identificar quem poderia resolver o problema ou explorar as oportunidades, juntamente com a seleção de candidatos que devem ser mais explorados.
Conforme discutido no tópico Sintetizando Soluções Possíveis, o contexto do problema para um sistema projetado incluirá uma descrição lógica ou ideal da solução do sistema. Supõe-se que a solução que "melhor" corresponde à ideal será a solução mais aceitável para as partes interessadas. Observe, conforme discutido abaixo, que a “melhor” solução deve incluir um entendimento de custo e risco, bem como efetividade. O contexto do problema pode incluir um modelo conceitual de soft system descrevendo os elementos lógicos de um sistema para resolver a situação problemática e como eles são percebidos por diferentes partes interessadas (Checkland, 1999). Essa visão de contexto flexível fornecerá critérios adicionais para o processo de análise, que pode se tornar a questão crítica na escolha entre duas alternativas de solução igualmente eficazes.
Portanto, a análise muitas vezes não é um processo único de seleção de solução; em vez disso, ele é usado em combinação com a compreensão do problema e a síntese da solução para avançar para um entendimento mais completo dos problemas e soluções ao longo do tempo (consulte Aplicando o tópico Abordagem de Sistemas para uma discussão mais completa da dinâmica desse aspecto da abordagem).
Análise de Eficácia.
Estudos de eficácia usam o contexto do sistema de problemas ou oportunidades como ponto de partida.
A eficácia de uma solução de sistema sintetizada incluirá critérios de desempenho associados às funções primária e de ativação do sistema. Elas derivam do propósito do sistema, a fim de possibilitar a realização das necessidades das partes interessadas em um ou mais contextos de sistemas mais amplos.
Para um sistema de produto, há um conjunto de qualidades genéricas não funcionais associadas a diferentes tipos de padrões de solução ou tecnologia, por exemplo, segurança, confiabilidade, facilidade de manutenção, usabilidade etc. Esses critérios são frequentemente explicitamente declarados como partes do sistema. conhecimento de domínio de disciplinas técnicas relacionadas em domínios de tecnologia.
Para um sistema de serviços ou sistema corporativo, os critérios estarão mais diretamente vinculados às necessidades do usuário ou objetivos corporativos identificados. As qualidades típicas de tais sistemas incluem agilidade, resiliência, flexibilidade, capacidade de atualização, etc.
In addition to assessments of the absolute effectiveness of a given solution system, systems engineers must also be able to combine effectiveness with the limitations of cost and timescales included in the problem context. In general, the role of system analysis is to identify the proposed solutions which can provide some effectiveness within the cost and time allocated to any given iteration of the systems approach (see Applying the Systems Approach for details). If none of the solutions can deliver an effectiveness level that justifies the proposed investment, then it is necessary to return to the original framing of the problem. If at least one solution is assessed as sufficiently effective, then a choice between solutions can be proposed.
Trade-Off Studies.
In the context of the definition of a system, a trade-off study consists of comparing the characteristics of each candidate system element to those of each candidate system architecture, in order to determine the solution that globally balances the assessment criteria in the best way. The various characteristics analyzed are gathered in cost analysis, technical risks analysis, and effectiveness analysis (NASA 2007). To accomplish a trade off study there are a variety of methods, often supported by tooling. Each class of analysis is the subject of the following topics:
Assessment criteria are used to classify the various candidate solutions. They are either absolute or relative. For example, the maximum cost per unit produced is c$, cost reduction shall be x%, effectiveness improvement is y%, and risk mitigation is z%. Boundaries identify and limit the characteristics or criteria to be taken into account at the time of analysis (e. g., the kind of costs to be taken into account, acceptable technical risks, and the type and level of effectiveness). Scales are used to quantify the characteristics, properties, and/or criteria and to make comparisons. Their definition requires knowledge of the highest and lowest limits, as well as the type of evolution of the characteristic (linear, logarithmic, etc.). An assessment score is assigned to a characteristic or criterion for each candidate solution. The goal of the trade-off study is to succeed in quantifying the three variables (and their decomposition in sub-variables) of cost, risk, and effectiveness for each candidate solution. This operation is generally complex and requires the use of models. The optimization of the characteristics or properties improves the scoring of interesting solutions.
A decision-making process is not an accurate science; ergo, trade-off studies have limits. The following concerns should be taken into account:
Subjective Criteria – personal bias of the analyst; for example, if the component has to be beautiful, what constitutes a “beautiful” component? Uncertain Data – for example, inflation has to be taken into account to estimate the cost of maintenance during the complete life cycle of a system, how can a systems engineer predict the evolution of inflation over the next five years? Sensitivity Analysis – A global assessment score that is designated to every candidate solution is not absolute; thus, it is recommended that a robust selection is gathered by performing a sensitivity analysis that considers small variations of assessment criteria values (weights). The selection is robust if the variations do not change the order of scores.
A thorough trade-off study specifies the assumptions, variables, and confidence intervals of the results.
Systems Principles of System Analysis.
From the discussions above, the following general principles of systems analysis can be defined:
Systems analysis is an iterative activity consisting of trade studies made between various solution options from the systems synthesis activity. Systems analysis uses assessment criteria based upon a problem or opportunity system description. These criteria will be based around an ideal system description that assumes a hard system problem context can be defined. The criteria must consider required system behavior and properties of the complete solution in all of the possible wider system contexts and environments. Trade studies require equal consideration to the primary system and the enabling system working as a single sytem to address the User need. These trades need to consider system requirements for Key Performance Parameters (KPPs), systems safety, security, and affordability across the entire life cycle This ideal system description may be supported by soft system descriptions from which additional “soft” criteria may be defined (e. g., a stakeholder preference for or against certain kinds of solutions and relevant social, political, or cultural conventions to be considered in the likely solution environment, etc.). At a minimum, the assessment criteria should include the constraints on cost and time scales acceptable to stakeholders. Trade studies provide a mechanism for conducting analysis of alternative solutions. A trade study should consider a “system of assessment criteria”, designating special attention to the limitations and dependencies between individual criteria. Trade studies need to deal with both objective and subjective criteria. Care must be taken to assess the sensitivity of the overall assessment to particular criteria.
Referências.
Trabalhos citados.
Checkland, P. B. 1999. Systems Thinking, Systems Practice . Chichester, UK: John Wiley & Filhos Ltd.
NASA 2007. Systems Engineering Handbook , Revision 1. Washington, DC, USA: National Aeronautics and Space Administration (NASA). NASA/SP-2007-6105.
Primary References.
ISO/IEC/IEEE. 2015. Systems and software engineering -- System life cycle processes . Geneva, Switzerland: International Organisation for Standardisation / International Electrotechnical Commissions / / Institute of Electrical and Electronics Engineer. ISO/IEC/IEEE 15288:2015.
Jackson, S., D. Hitchins and H. Eisner. 2010. "What is the Systems Approach?" INCOSE Insight. 13(1) (April 2010): 41-43.
Referências Adicionais.
SEBoK v. 1.9 released 17 November 2017.
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How to: Completing a tradeoff analysis.
There are many approaches to completing a formal analysis of trade-offs. This post will summarize two.
Important decisions include multiple, sometimes competing factors. A trade-off is the giving up of one thing in return for another. Just about every complex decision requires that you accept having less of one thing in order to get more of something else.
Ben Franklin’s trade-off tool.
Ben Franklin’s trade-off tool provides a simple, intuitive way to weigh trade-offs. Create two vertical columns, one labeled “Pros” and one “Cons.” Brainstorm the two lists. Then pair an item or items from each list with an item or items of equal weight from the other list. These similarly weighted combinations of pros and cons cancel each other out. In the sample graphic, the pros outweigh the cons in the tradeoff “algebra.” No need for a more sophisticated tool to make the decision. The methodology could be taught to a young child.
Visualizing trades in a decision matrix.
The beauty of a decision matrix is that you can easily manage the tradeoff analysis because you can see where the trade-offs are.
A previous three-part post described how to complete a multi-criteria analysis. Part 3 illustrated how to construct a decision matrix using the example of the college selection process.
The matrix above displays the final results of assessing three colleges against a set of weighted criteria. The cells with the red border represent the highest score on each criterion. The “Total Benefit” is the sum of the weighted scores. As you can see, the matrix helps to clarify the decision’s specific trade-offs by individual criterion.
These results might lead a family to decide to select Syracuse because it has the highest Total Benefit score and scores highest on three criteria: Distance, Clubs and Food. However, the trade-offs are also clear. Delaware is superior on two criteria: Social Life and Facilities. Temple, on one: Major. The decision framework creates clarity: by selecting Syracuse, the family achieves the greatest Total Benefit but gives up on superior Facilities, Social Life and Major.
The challenge of any complex decision is how to clarify, manage and evaluate the trade offs. Ben Franklin’s trade-off tool and a decision matrix each complete the task in different ways. How do you manage trades in your decision-making?
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