Система систем — () совокупность систем, которые объединяют свои ресурсы и возможности для создания новой, более сложной системы, с целью получения суммарного результата большего/лучшего, чем получают отдельные системы, действуя индивидуально. В настоящее время системы систем являются важной исследовательской дисциплиной, для которой разрабатываются инструменты анализа и методы проектирования.Popper, S., Bankes, S., Callaway, R., and DeLaurentis, D., System-of-Systems Symposium: Report on a Summer Conversation , July 21-22, 2004, Potomac Institute for Policy Studies, Arlington, VA.
Описание Обычно предлагаемые описания (не обязательно определения) систем системcollected partly from: Jamshidi, M., «System-of-Systems Engineering — A Definition», IEEE SMC 2005, 10-12 Oct. 2005. приведены ниже в порядке их появления в литературе:
Объединение систем в единую систему систем обеспечивает функциональную совместимость и синергизм систем командования, управления, компьютеров, связи и информации (C4I) и разведки, наблюдения и рекогносцировки (Intelligence, Surveillance and Reconnaissance):Manthorpe Jr., W.H., «The Emerging Joint System-of-Systems: A Systems Engineering Challenge and Opportunity for APL,» Johns Hopkins APL Technical Digest, Vol. 17, No. 3 (1996), pp. 305—310. описание в области информационных технологий в вооруженных силах.. Системы систем — это крупномасштабные параллельные и распределенные системы, компоненты которых сами являются сложными системами:Kotov, V. «Systems-of-Systems as Communicating Structures», Hewlett Packard Computer Systems Laboratory Paper HPL-97-124, (1997), pp. 1-15. описание в области коммуникационных структур и информационных систем на предприятиях. Система системного образования предполагает интеграцию систем в систему систем, что в конечном итоге способствует развитию социальной инфраструктуры:Luskasik, S.J. «Systems, Systems-of-Systems, and the Education of Engineers ,» Artificial Intelligence for Engineering Design, Analysis, and Manufacturing, Vol. 12, No. 1 (1998), pp. 55-60. описание в области образования. Система системной интеграции — это метод разработки, интеграции, совместимости и оптимизации систем для повышения производительности в будущих сценариях боевых действий:Pei, R.S., «Systems-of-Systems Integration (SoSI) — A Smart Way of Acquiring Army C4I2WS Systems», Proceedings of the Summer Computer Simulation Conference, (2000), pp. 574—579. описание в области интеграции информационных систем в вооруженных силах. Современные системы, включающие проблемы системы систем, не являются монолитными, а имеют пять общих характеристик: операционную независимость отдельных систем, управленческую независимость систем, географическое распределение, действие по обстановке и эволюционное развитие: описание в области эволюционного развития и сложных адаптивных систем в вооруженных силах. Проектирование системы систем предприятия на объединении традиционной деятельности по системному проектированию с функциями/деятельностью по стратегическому планированию и инвестиционному анализу:Carlock, P.G., and R.E. Fenton. «System-of-Systems (SoS) Enterprise Systems for Information-Intensive Organizations», Systems Engineering, Vol. 4, No. 4 (2001), pp. 242—261. описание в области информационных систем на предприятиях. Система систем как совокупность трансдоменных сетей гетерогенных систем, которые могут демонстрировать операционную и управленческую независимость, географическое распределение, а также незапланированное и эволюционное поведение, которое не было бы очевидным, если бы системы и их взаимодействия моделировались отдельно:DeLaurentis, D. «Understanding Transportation as a System of Systems Design Problem», 43rd AIAA Aerospace Sciences Meeting, Reno, Nevada, January 10-13, 2005. AIAA-2005-0123. описание в области национальных транспортных систем, комплексных военных и космических исследований.
В совокупности все эти описания предполагают, что для улучшения поддержки принятия решений для системных проблем необходима полная система системного проектирования. В частности, необходима эффективная система системного проектирования, которая поможет лицам, принимающим решения, определить, являются ли соответствующие аспекты инфраструктуры, политики и/или технологий как взаимосвязанное целое хорошими, плохими или нейтральными с течением времени. DeLaurentis, D., Callaway, R.K., «A System-of-Systems Perspective for Public Policy Decisions», Review of Public Policy Research, Vol. 21, Issue 6, Nov. 2004, pp. 829—837. Необходимость решения системных проблем является актуальной не только из-за растущей сложности сегодняшних задач, но и потому, что такие проблемы требуют крупных денежных и ресурсных инвестиций с последствиями для нескольких поколений.
Введение понятия Система систем в дополнение к понятию Система обусловлено тем, что для систем систем не подходят традиционные методы системной инженерии.
Направления исследований в области системы систем
Подход к проектированию Хотя отдельные системы, составляющие систему систем, могут сильно различаться и действовать независимо, их взаимодействие обычно раскрывает и обеспечивает важные развивающиеся свойства. Эти возникающие модели имеют эволюционирующую природу, которую заинтересованные стороны должны признать, проанализировать и понять. Подход систем системы не сфокусирован на каких-то определенных инструментах, методах или практиках; вместо этого он продвигает новый образ мышления для решения масштабных задач, где взаимодействие технологий, политики и экономики является основными движущими силами. Исследования в области систем систем связаны с изучением проектирования, сложности и системной инженерии при построении обычных систем, но сфокусированы на задаче проектирования системы систем.
Системы систем обычно демонстрируют поведение сложных систем, но не все сложные проблемы относятся к сфере систем систем. Системам систем присущи несколько характеристик, не все из которых проявляются: DeLaurentis, D., «Research Foundations», School of Aeronautics and Astronautics, Purdue University, West Lafayette, IN, 2007.
Эксплуатационная независимость элементов Управленческая независимость элементов Эволюционное развитие Возникающее поведение Географическое распределение элементов Междисциплинарное исследование Неоднородность систем Сети систем
Первые пять признаков известны как критерии Майера для выявления системы систем. Остальные три характеристики были предложены в результате изучения математических последствий моделирования и анализа систем систем доктором Дэниелом ДеЛаурентисомDeLaurentis, D. «Understanding Transportation as a System of Systems Design Problem», 43rd AIAA Aerospace Sciences Meeting, Reno, Nevada, January 10-13, 2005. AIAA-2005-0123. и его коллегами из Университета Пердью. «Systems of Systems (SoS)», College of Engineering, Purdue University, West Lafayette, IN, 2007.
Согласование целей различных систем в составе системы систем может осуществляться на основе договоров/контрактов, в результате которых действия систем из разнонаправленных, конфликтных становятся сонаправленными и синхронно выполняемыми.
Исследования Текущие исследования эффективных подходов к решению системных проблем включают в себя:
Создание эффективной системы отсчета Создание универсального словаря DeLaurentis D., «System of Systems Definition and Vocabulary», School of Aeronautics and Astronautics, Purdue University, West Lafayette, IN, 2007. Разработка эффективных методологий визуализации и коммуникации сложных системJara, F. (1998, July 24). Visualization systems. Retrieved from web http://www.cs.uml.edu/~fjara/thesis/active/proposal/node6.html on 16 Nov 2011 Управление распределенными ресурсамиMosleh M., Ludlow P., Heydari B., «Distributed Resource Management in System of Systems: An Architecture Perspective», Systems Engineering, 2016 Изучение проектирования архитектуры ИнтероперабельностьCurry, Edward. 2012. «System of Systems Information Interoperability Using a Linked Dataspace.» In IEEE 7th International Conference on System of Systems Engineering (SOSE 2012), 101—106. Политики распределения данных: определение политик, руководство по проектированию и проверкаGianni, D., (2015, Jan). Data Policy Definition and Verification for System of Systems Governance, in Modeling and Simulation Support for System of Systems Engineering Формальный язык моделирования с интегрированной платформой инструментов Изучение различных методов моделирования, симуляции и анализа. теория сетей агентное моделирование общая теория систем вероятностный надежный проект (включая моделирование/управление неопределенностью) объектно-ориентированное моделирование и программирование многокритериальная оптимизация Изучение различных численных и визуальных инструментов для отражения взаимодействия системных требований, концепций и технологий.
Приложение Системы систем, хотя по-прежнему исследуются преимущественно в оборонном секторе, также находят применение в таких областях, как национальный воздушный и автомобильный транспорт и освоение космоса. Другие области, где его можно применять, включают здравоохранение, проектирование Интернета, интеграцию программного обеспечения, управление энергопотреблением и энергосистемы.Kremers, E., Viejo, P., Barambones, O., Durana, J., (2010). A Complex Systems Modelling Approach for Decentralised Simulation of Electrical Microgrids. Proceedings of the 15th IEEE International Conference on Engineering of Complex Computer Systems (ICECCS), 2010. https://doi.org/10.1109/ICECCS.2010.1 Социально-экологические интерпретации устойчивости, в которых различные уровни нашего мира (например, система Земли, политическая система) интерпретируются как взаимосвязанные или вложенные системы, используют подход систем систем. Устойчивость цепочки поставок может найти применение в бизнесе.
Образовательные учреждения и промышленность Сотрудничество между широким кругом организаций помогает стимулировать разработку определения класса проблем системы систем и методологии моделирования и анализа проблем системы систем. Во многих коммерческих организациях, исследовательских институтах, академических программах и государственных учреждениях реализуются текущие проекты.
Основными заинтересованными сторонами в разработке этой концепции являются:
Университеты, работающие над системой системных проблем, в том числе Университет Пердью, Технологический институт Джорджии, Университет Олд-Доминион, Университет Джорджа Мейсона, Университет Нью-Мексико, Массачусетский технологический институт, Военно-морская аспирантура и Университет Карнеги-Меллона. Корпорации, активно работающие в этой области исследований, такие как The MITRE Corporation, Airbus, BAE Systems, Northrop Grumman, Boeing, Raytheon, Thales Group, CAE Inc., Altair Engineering, Sabre Astronautics и Lockheed Martin. Правительственные учреждения, которые проводят и поддерживают исследования в области системных исследований и приложений, такие как DARPA, Федеральное управление гражданской авиации США, НАСА и Министерство обороны (DoD)
Например, Министерство обороны недавно учредило Национальные центры системного проектирования для разработки формальной методологии системного проектирования для применения в проектах, связанных с обороной.
В другом примере, согласно исследованиям архитектуры исследовательских систем (:en:Exploration Systems Architecture Study — ESAS), НАСА учредило Управление миссий исследовательских систем (ESMD), чтобы возглавить разработку новой исследовательской «системы систем» для достижения целей, намеченных президентом Дж. Бушем в 2004 году.