软件工程：实践者的研究方法第10章系统工程
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第10章 系统工程
480年前，Machiavelli说过：“没有任何东西比在引入新的事物秩序的过程中领头更难于承担、更险于管理或对成功更具不确定性”。在20世纪的最后四分之一阶段，基于计算机的系统已经引入了新的秩序，虽然技术自Machiavelli的话问世以来已经有了巨大的发展，但他的话仍然是有用的。
软件工程是作为称为系统工程的过程的结果而发生的。不是仅仅着重于软件，系统工程关注于一系列元素，关注于如何按一个系统分析、设计和组织那些元素，该系统可以是针对信息变换或控制的产品、服务或技术。
当工程工作的前后相关环境着重于商业企业时，系统工程过程被称为信息工程，当一个产品①被建造时，该过程称为产品工程②。
信息工程和产品工程均试图为基于计算机的系统的开发带来秩序。虽然各自被应用于不同的应用领域，二者均努力将软件放置于前后相关的环境中，即，信息工程和产品工程均致力于分配计算机软件的角色，并建立结合软件和基于计算机的系统的其他元素之间的连接。
10.1基于计算机的系统
词“系统”可能是在技术词典中使用最为过度和滥用的术语。我们谈论政治系统和教育系统、航空电子设备系统和制造系统、银行系统和地铁系统。这个词告知了我们很少的东西，我们使用“系统”的修饰词来理解该词所使用的语境。Webster字典定义“系统”为“事物的集合或排列，被相互关联以使得形成一个联合或有机的整体，…一组事实、原理、规则等，被按有序的形式分类和排列以使得能够显示连接各个部分的逻辑设计图，…一种分类或排列的方法或计划，…一种确定的做某种事情、方法、规程的方式，…”在字典中还有5种其他定义，然而没有提出任何精确的同义词。“系统”是一个特殊的词。
借用Webster的定义，我们定义基于计算机的系统为：
元素的集合或排列，这些元素被组织在一起，以便通过处理信息完成某些预定义的目标。
其目标可能是支持某些业务功能或开发可被销售以产生业务收入的产品，为了达到该目标，基于计算机的系统使用一系列系统元素：
软件。计算机程序、数据结构和相关的文档，它们被用于实现所需的逻辑方法、规程或控制。
硬件。提供计算能力的电子设备和提供外部世界功能的电子机械设备(如，传感器、马达、抽水泵)。
人员。硬件和软件的用户和操作者。
数据库。通过软件访问的大型的有组织的信息集合。
文档。手册、表格和其他描述性信息，它们描绘系统的使用和/或操作。
规程。一序列步骤，定义每个系统元素的特定使用或系统驻留的过程性语境。
这些元素按不同的方式组合可构成不同的信息。例如，市场部门将原始的销售数据经组合转变成为典型的产品购买者能理解的图表，机器人将包含特定指令的命令文件变换为一组导致某些特定物理动作的控制信号。创建一个信息系统来帮助市场部门和控制软件来支持机器人均需要系统工程。
基于计算机的系统的一个复杂特征是：构成一个系统的一组元素可能也表示了某个更大的系统的宏元素，宏元素是一个基于计算机的系统，它是某更大的基于计算机的系统的一部分。例如，我们考虑“工厂自动化系统”，它实质上是如图10－1所示的层次结构。在结构的最低层，我们有数控机器、机器人和数据输入设备，每台设备自身均是基于计算机的系统。数控机器的元素包括电子的和电子机械的硬件(如，处理器和内存、马达、传感器)；软件(用于通信、机器控制和内插校正)；人员(机器操纵者)；数据库(存储的NC程序)；以及文档和规程。类似的分解可应用于机器人和数据输入设备，每个均是基于计算机的系统。
在层次(图10-1)的再上一层，定义了制造车间(manufacturing cell)，制造车间是一个基于计算机的系统，它可以有自己的元素(如计算机、固定设备)，并且也集成我们称为数控机器、机器人和数据输入设备的宏元素。
所以，制造车间和它的宏元素各自由一组通用标记的系统元素——软件、硬件、人员、数据库、规程和文档——构成。在某些情况下，宏元素可以共享这些通用元素，例如，机器人和NC机器可能均被单个操纵者管理(人员元素)。在其他情况下，这些通用元素是只对某系统的。
系统工程师的角色是在系统的整体层次(宏元素)的语境内为特定的基于计算机的系统定义一系列元素。在下面几节，我们检测组成计算机系统工程的任务。
10.2 系统工程层次结构
不管关注的领域是什么，系统工程包含一组自顶向下和自底向上的方法来导出如图10-2所示的层次结构。系统工程过程通常从“整体视图(world view)”开始，即，检查完整的业务或产品域以保证能够建立适当的业务或技术语境。精化整体视图，以更完全地关注特定的兴趣域，在特定的领域内，分析目标系统元素(如，数据、软件、硬件、人员)的需要，最后，开始分析、设计和构造目标系统元素。在结构的顶层，建立了一个非常广的语境，而在底层，进行导出由相关工程方法(如硬件或软件工程)完成的详细技术活动。①
以稍微形式化的方式来描述，整体视图(WV)包含若干个领域(Di)，它们本身可以是一个系统或系统的系统。
480年前，Machiavelli说过：“没有任何东西比在引入新的事物秩序的过程中领头更难于承担、更险于管理或对成功更具不确定性”。在20世纪的最后四分之一阶段，基于计算机的系统已经引入了新的秩序，虽然技术自Machiavelli的话问世以来已经有了巨大的发展，但他的话仍然是有用的。
软件工程是作为称为系统工程的过程的结果而发生的。不是仅仅着重于软件，系统工程关注于一系列元素，关注于如何按一个系统分析、设计和组织那些元素，该系统可以是针对信息变换或控制的产品、服务或技术。
当工程工作的前后相关环境着重于商业企业时，系统工程过程被称为信息工程，当一个产品①被建造时，该过程称为产品工程②。
信息工程和产品工程均试图为基于计算机的系统的开发带来秩序。虽然各自被应用于不同的应用领域，二者均努力将软件放置于前后相关的环境中，即，信息工程和产品工程均致力于分配计算机软件的角色，并建立结合软件和基于计算机的系统的其他元素之间的连接。
10.1基于计算机的系统
词“系统”可能是在技术词典中使用最为过度和滥用的术语。我们谈论政治系统和教育系统、航空电子设备系统和制造系统、银行系统和地铁系统。这个词告知了我们很少的东西，我们使用“系统”的修饰词来理解该词所使用的语境。Webster字典定义“系统”为“事物的集合或排列，被相互关联以使得形成一个联合或有机的整体，…一组事实、原理、规则等，被按有序的形式分类和排列以使得能够显示连接各个部分的逻辑设计图，…一种分类或排列的方法或计划，…一种确定的做某种事情、方法、规程的方式，…”在字典中还有5种其他定义，然而没有提出任何精确的同义词。“系统”是一个特殊的词。
借用Webster的定义，我们定义基于计算机的系统为：
元素的集合或排列，这些元素被组织在一起，以便通过处理信息完成某些预定义的目标。
其目标可能是支持某些业务功能或开发可被销售以产生业务收入的产品，为了达到该目标，基于计算机的系统使用一系列系统元素：
软件。计算机程序、数据结构和相关的文档，它们被用于实现所需的逻辑方法、规程或控制。
硬件。提供计算能力的电子设备和提供外部世界功能的电子机械设备(如，传感器、马达、抽水泵)。
人员。硬件和软件的用户和操作者。
数据库。通过软件访问的大型的有组织的信息集合。
文档。手册、表格和其他描述性信息，它们描绘系统的使用和/或操作。
规程。一序列步骤，定义每个系统元素的特定使用或系统驻留的过程性语境。
这些元素按不同的方式组合可构成不同的信息。例如，市场部门将原始的销售数据经组合转变成为典型的产品购买者能理解的图表，机器人将包含特定指令的命令文件变换为一组导致某些特定物理动作的控制信号。创建一个信息系统来帮助市场部门和控制软件来支持机器人均需要系统工程。
基于计算机的系统的一个复杂特征是：构成一个系统的一组元素可能也表示了某个更大的系统的宏元素，宏元素是一个基于计算机的系统，它是某更大的基于计算机的系统的一部分。例如，我们考虑“工厂自动化系统”，它实质上是如图10－1所示的层次结构。在结构的最低层，我们有数控机器、机器人和数据输入设备，每台设备自身均是基于计算机的系统。数控机器的元素包括电子的和电子机械的硬件(如，处理器和内存、马达、传感器)；软件(用于通信、机器控制和内插校正)；人员(机器操纵者)；数据库(存储的NC程序)；以及文档和规程。类似的分解可应用于机器人和数据输入设备，每个均是基于计算机的系统。
在层次(图10-1)的再上一层，定义了制造车间(manufacturing cell)，制造车间是一个基于计算机的系统，它可以有自己的元素(如计算机、固定设备)，并且也集成我们称为数控机器、机器人和数据输入设备的宏元素。
所以，制造车间和它的宏元素各自由一组通用标记的系统元素——软件、硬件、人员、数据库、规程和文档——构成。在某些情况下，宏元素可以共享这些通用元素，例如，机器人和NC机器可能均被单个操纵者管理(人员元素)。在其他情况下，这些通用元素是只对某系统的。
系统工程师的角色是在系统的整体层次(宏元素)的语境内为特定的基于计算机的系统定义一系列元素。在下面几节，我们检测组成计算机系统工程的任务。
10.2 系统工程层次结构
不管关注的领域是什么，系统工程包含一组自顶向下和自底向上的方法来导出如图10-2所示的层次结构。系统工程过程通常从“整体视图(world view)”开始，即，检查完整的业务或产品域以保证能够建立适当的业务或技术语境。精化整体视图，以更完全地关注特定的兴趣域，在特定的领域内，分析目标系统元素(如，数据、软件、硬件、人员)的需要，最后，开始分析、设计和构造目标系统元素。在结构的顶层，建立了一个非常广的语境，而在底层，进行导出由相关工程方法(如硬件或软件工程)完成的详细技术活动。①
以稍微形式化的方式来描述，整体视图(WV)包含若干个领域(Di)，它们本身可以是一个系统或系统的系统。
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