211service.com
Systeemarchitectuur: cruciale beslissingen in complexe systemen
Geleverd door MIT Professioneel Onderwijs
Onze wereld draait op steeds complexere systemen. Van auto's tot energiecentrales, we verwachten steeds vaker directe connectiviteit, machine learning op productgegevens en technologie-infusie, die allemaal de complexiteit van moderne systemen opdrijven. Deze systemen - te vinden in industrieën variërend van lucht- en ruimtevaart tot auto's, van geavanceerde technologie tot gezondheidszorg en daarbuiten - zijn afhankelijk van professionals die een diep begrip hebben van zowel de componenten van het systeem als hun gedrag op systeemniveau, zowel wenselijk als ongewenst.
Architectuur en systeemtechniek: modellen en methoden om complexe systemen te beheren
Het nieuwe online certificaatprogramma van vier gangen begint op 12 september.
Registreer vandaag!
Denk aan Twitter. Volg een golf van storingen tijdens het WK 2010, waar piekactiviteit de infrastructuur deed crashen, Twitter de hele monolithische codebase opnieuw vormde. Tegenwoordig verwerkt het routinematig ongeveer 5.700 tweets per seconde en heeft het een piek van 143.199 tweets per seconde verwerkt (op 3 augustus 2013, tijdens de uitzending van een populair tv-programma in Japan).
Dat is slechts één voorbeeld van de toenemende eisen die gebruikers aan deze systemen stellen. Deze eisen gaan verder dan pieken en schaalbaarheid. Om ervoor te zorgen dat producten marktaandeel veroveren, vragen we systemen om te innoveren op bestaand aanbod, nieuwe technologieën op te nemen en meerdere markten aan te spreken. Om bedrijven te laten concurreren op krappe marges, vragen we dat systemen worden ontworpen om de productiekosten te optimaliseren en worden geleverd via meerlagige toeleveringsketens.
Mijn ervaring is dat een aanzienlijk deel van de prestaties van een systeem wordt bepaald door een relatief klein aantal beslissingen: architecturale beslissingen. Voor ingenieurs, programmamanagers en bedrijfseigenaren maken dergelijke beslissingen het verschil.
Ik ben verheugd om aan te kondigen dat MIT een nieuw viergangenprogramma voor professionele certificaten lanceert om deze architecturale beslissingen samen met marktleiders te onderzoeken. Het online programma, Architectuur en systeemtechniek : Modellen en methoden om complexe systemen te beheren, begint op 12 september 2016.
Elk gebouwd systeem heeft een architectuur
Producten zoals software voor mobiele telefoons, auto's en kapitaalgoederen voor halfgeleiders worden bepaald door een aantal belangrijke architecturale beslissingen die vroeg in de levenscyclus van het programma worden genomen. Die vroege beslissingen leiden tot downstreambeslissingen. Bij het ontwerpen van complexe systemen in de echte wereld hebben ingenieurs echter vaak geen volledige kennis van de uiteindelijke reikwijdte van die systemen voordat ze beslissingen nemen die een grote impact kunnen hebben - van het creëren van knelpunten die de prestaties beperken tot het beperken van potentiële productielocaties, tot het omzetaandeel van de aftermarket verminderen.
MIT werkte bijvoorbeeld samen met NASA aan de architectuur van communicatiesatellieten van de volgende generatie. NASA exploiteert momenteel drie sets relaissatellieten, elk zo groot als een schoolbus, om overheidsgegevens van wetenschappelijke en militaire ruimtemissies over te brengen. NASA-functionarissen waren van mening dat een architecturale verandering nodig was om de kosten te verlagen, die tegenwoordig twee tot drie keer hoger zijn dan die van commercieel geëxploiteerde satellieten. MIT werkte drie jaar samen met NASA om de architectuurbeslissingen te identificeren, zoals de aan- of afwezigheid van gegevensopslag aan boord, de keuze van de baan, het aantal satellieten per baanvlak en technologische ontwikkeling voor verbindingen tussen satellieten -en analyseerde miljoenen combinaties van beslissingen om de beste kandidaten voor nieuwe architecturen te identificeren.
Ondanks de onzekerheid over de reikwijdte, is mijn ervaring dat het vooraf tijd besteden aan architecturale beslissingen - of je nu de beslissingen die moeten worden genomen uitsluitend op basis van de ervaring van je team volgt of ze explicieter rangschikt met behulp van beslissingsmodellen om gevoeligheden in te schatten - een aanzienlijk rendement kan hebben op investering.
Met andere woorden, goede architecturale beslissingen kunnen concurrentievoordelen creëren in moeilijke markten, maar slechte beslissingen kunnen grote ontwikkelingsprogramma's op de lange baan schuiven.
Modellen en methoden
Bij de lancering van het nieuwe Architecture and Systems Engineering-programma zijn we verheugd om dergelijke beslissingen te onderzoeken met marktleiders. We hebben enkele van de grootste organisaties die betrokken zijn bij complexe systemen, waaronder GE, Boeing, Raytheon, GM, NASA en Caterpillar, samengebracht om te praten over de huidige stand van zaken.
Een van de trends waar we het meest in geïnteresseerd zijn, is de verschuiving van op papier gebaseerd ontwerp dat vaak bekend staat als model-based system engineering (MBSE). Het grote idee achter MBSE is het digitaliseren van het ontwerpproces.
Ondanks grote softwareverbeteringen, van product lifecycle management software (PLM) zoals Siemen's Team Center of PTC's Windchill tot simulatiesoftware zoals grote luchtstroomsimulatie of volwassen structurele codes, is een groot deel van het ontwerpproces nog steeds gebaseerd op papieren documenten. Deze documenten hebben een erfenis van lange herbewerkingscycli en zijn vaak de boosdoeners bij kwaliteitsproblemen. De visie van MBSE is om grote modellen te combineren tot waar het team werkt aan een centraal model met focus op concurrency.
Systeemingenieurs die aan deze complexe systemen werken, moeten echt degenen zijn die begrijpen waar de marge is, de systeemprestaties begrijpen en vervolgens pleiten voor het hele systeem, legt Greg Hyslop, Boeing CTO en senior vice-president van Boeing Engineering Test en Technologie Groep.
We zullen de belofte van MBSE voor het nemen van beslissingen over de systeemarchitectuur bespreken, en we zullen de faalwijzen en beheerkwesties onderzoeken die hieraan ten grondslag liggen. De computer-aided design (CAD)-revolutie duurde tientallen jaren om te rijpen - onze benadering van MBSE is om de uitdagingen onder de loep te nemen en een discussie aan te wakkeren over de implementatie die is gebaseerd op de ervaring van een consortium van bedrijven.
Betere bouwkundige beslissingen nemen
Welke architecturale beslissingen hebben Twitter-ingenieurs genomen in hun zoektocht naar schaalbaarheid na het WK van 2010? Ze besloten dat de voordelen van hun oorspronkelijke, monolithische codebasis waren uitgeput - in die tijd was het een van 's werelds grootste Ruby on Rails-installaties. Daarom hebben ze hun architectuur opnieuw uitgevonden als een Java Virtual Machine-installatie, waarbij ze de functionaliteit hebben gemodulariseerd en meer nadruk hebben gelegd op gelijktijdigheid. Het klinkt misschien als moederschap en appeltaart, maar architecturale veranderingen zoals deze vergen enige moed - we maken ze liever vanuit een positie van analyse en kracht in plaats van als een gok.
Ga met ons mee in het dieper ingaan op deze problemen in MIT's nieuwe Architectuur en systeemtechniek professional-certificaatprogramma, beginnend op 12 september.
Bruce G. Cameron is faculteitsdirecteur van MIT's nieuwe professionele certificaatprogramma, Architecture and Systems Engineering: Models and Methods to Manage Complex Systems. Hij is de directeur van MIT's System Architecture Lab, een docent engineering management in de bestaande System Design and Management-masteropleidingen en afstandsprogramma's van MIT, en mede-oprichter van Technology Strategy Partners, een boutique adviesbureau. Zijn onderzoeksinteresses bij MIT omvatten technologiestrategie, systeemarchitectuur en het beheer van productplatforms.