211service.com
Systemarkitektur: centrale beslutninger i komplekse systemer
Leveret af MIT professionel uddannelse
Vores verden kører på stadig mere komplekse systemer. Fra biler til kraftværker forventer vi i stigende grad øjeblikkelig tilslutning, maskinlæring på produktdata og teknologiinfusion, som alt sammen øger kompleksiteten af moderne systemer. Disse systemer – der findes i industrier lige fra rumfart til bilindustrien, fra højteknologi til sundhedspleje og videre – er afhængige af fagfolk, der har en dyb forståelse af både systemets komponenter og deres adfærd på systemniveau, både ønskværdige og uønskede.
Arkitektur og systemteknik: modeller og metoder til styring af komplekse systemer
Nyt fire-kursus online certifikatprogram begynder den 12. september.
Tilmeld dig i dag!
Overvej Twitter. Følg en bølge af afbrydelser under verdensmesterskabet i 2010, hvor topaktivitet styrtede dens infrastruktur ned, Twitter re-arkitekterede hele sin monolitiske kodebase. I dag behandler den rutinemæssigt omkring 5.700 tweets i sekundet og har håndteret et maksimum på 143.199 tweets i sekundet (den 3. august 2013 under udsendelsen af et populært tv-program i Japan).
Det er blot et eksempel på de stigende krav, brugerne stiller til disse systemer. Disse krav går ud over stigninger og skalerbarhed. For at produkter skal tage markedsandele, beder vi systemerne om at innovere på eksisterende tilbud, inkorporere nye teknologier og adressere flere markeder. For at virksomheder kan konkurrere på snævre marginer, beder vi om, at systemerne designes til at optimere produktionsomkostningerne og leveres gennem forsyningskæder med flere niveauer.
Min erfaring er, at en væsentlig del af et systems ydeevne bestemmes af et relativt lille sæt beslutninger – arkitektoniske beslutninger. For ingeniører, programledere og virksomhedsejere gør sådanne beslutninger hele forskellen.
Jeg er glad for at kunne meddele, at MIT lancerer et nyt fire-kursus professionelt certifikatprogram for at udforske disse arkitektoniske beslutninger sammen med brancheledere. Programmet kun online, Arkitektur og systemteknik : Modeller og metoder til at styre komplekse systemer, begynder den 12. september 2016.
Hvert indbygget system har en arkitektur
Produkter såsom mobiltelefonsoftware, biler og halvlederkapitaludstyr er defineret af nogle få vigtige arkitektoniske beslutninger, der træffes tidligt i programmets livscyklus. Disse tidlige beslutninger driver nedstrømsbeslutninger. I det virkelige design af komplekse systemer har ingeniører dog ofte ikke fuld viden om disse systemers eventuelle omfang, før de træffer beslutninger, der kan have en stor indvirkning – fra at skabe flaskehalse, der begrænser ydeevnen, til at begrænse potentielle produktionssteder, til reducere eftermarkedets indtægtsandel.
For eksempel arbejdede MIT sammen med NASA om arkitekturen af næste generations kommunikationssatellitter. NASA driver i øjeblikket tre sæt relæsatellitter, hver på størrelse med en skolebus, til at formidle regeringsdata fra videnskab og militære rummissioner. NASA embedsmænd mente, at der var behov for en arkitektonisk ændring for at reducere omkostningerne, som i dag er to til tre gange mere end kommercielt drevne satellitter. MIT arbejdede sammen med NASA over en treårig periode for at identificere de arkitektoniske beslutninger - såsom tilstedeværelsen eller fraværet af datalagring om bord, valget af kredsløb, antallet af satellitter pr. kredsløbsplan og teknologiudvikling for inter-satellitforbindelser -og analyserede millioner af kombinationer af beslutninger for at identificere de bedste kandidater til nye arkitekturer.
På trods af usikkerheden omkring omfanget er min erfaring, at det at bruge tid på forhånd på arkitektoniske beslutninger – uanset om du sekventerer de beslutninger, der skal træffes udelukkende baseret på dit teams erfaring eller sekventerer dem mere eksplicit ved hjælp af beslutningsmodeller til at estimere følsomheder – kan have et betydeligt afkast på investering.
Med andre ord kan gode arkitektoniske beslutninger skabe konkurrencemæssige fordele på vanskelige markeder, men dårlige beslutninger kan skubbe store udviklingsprogrammer hen ad vejen.
Modeller og metoder
Ved lanceringen af det nye arkitektur- og systemteknik-program er vi glade for at udforske sådanne beslutninger sammen med brancheledere. Vi har samlet nogle af de største organisationer, der er involveret i komplekse systemer – inklusive GE, Boeing, Raytheon, GM, NASA og Caterpillar blandt andre – for at tale om praksis i dag.
En af de tendenser, vi er mest interesserede i at udforske, er bevægelsen væk fra papirbaseret design, der ofte er kendt som modelbaseret systemteknik (MBSE). Den store idé bag MBSE er at digitalisere designprocessen.
På trods af store forbedringer i software, fra produktlivscyklusstyringssoftware (PLM) såsom Siemens Team Center eller PTC's Windchill, til simuleringssoftware såsom simulering af store luftstrømme eller modne strukturelle koder, er meget af designprocessen stadig baseret på papirdokumenter. Disse dokumenter bærer en arv af lange omarbejdningscyklusser og er ofte synderne i kvalitetsspørgsmål. Visionen for MBSE er at kombinere store modeller, hvor teamet arbejder på en central model med fokus på samtidighed.
Systemingeniører, der arbejder på disse komplekse systemer, skal virkelig være dem, der forstår, hvor marginen er, forstår systemets ydeevne og derefter går ind for hele systemet, forklarer Greg Hyslop, Boeing CTO og senior vice president for Boeing Engineering Test og Teknologigruppen.
Vi vil diskutere MBSEs løfte om at træffe beslutninger om systemarkitektur, og vi vil udforske de fejltilstande og ledelsesproblemer, der ligger til grund for det. Det tog årtier at modne revolutionen af computerstøttet design (CAD) – vores tilgang til MBSE er at tage et skarpt kig på udfordringerne og at fremme en diskussion om implementeringen, der er baseret på erfaringerne fra et konsortium af virksomheder.
At træffe bedre arkitektoniske beslutninger
Hvilke arkitektoniske beslutninger tog Twitter-ingeniører i deres søgen efter skalerbarhed efter VM i 2010? De besluttede, at gevinsterne fra deres originale, monolitiske kodebase var opbrugt - på det tidspunkt var det en af verdens største Ruby on Rails-installationer. Så de genopfandt deres arkitektur som en Java Virtual Machine-installation, modulariserede dens funktionalitet og lagde mere vægt på samtidighed. Det kan lyde som moderskab og æblekage, men arkitektoniske ændringer som disse kræver en vis grad af mod - vi foretrækker at lave dem fra en analyse- og styrkeposition frem for som et gamble.
Slut dig til at udforske disse problemer mere i dybden i MITs nye Arkitektur og systemteknik fagligt certifikat program, begyndende 12. september.
Bruce G. Cameron er fakultetsdirektør for MITs nye faglige certifikatprogram, Architecture and Systems Engineering: Models and Methods to Manage Complex Systems. Han er direktør for MIT's System Architecture Lab, underviser i ingeniørledelse i MIT's eksisterende System Design and Management-mastergrad og fjernprogrammer og en medstifter af Technology Strategy Partners, et boutique-konsulentfirma. Hans forskningsinteresser ved MIT omfatter teknologistrategi, systemarkitektur og styring af produktplatforme.