系統架構活動的目的是定義一個全面的解決方案,它基于相互邏輯關聯和一致的原則、概念和屬性。解決方案架構的特征、屬性和特征,滿足盡可能表達的問題或機會的一組系統需求(可追蹤任務/業務和利益攸關方需求)和生命周期的概念(例如,操作,支持),哪些是可實現通過技術(如機械、電子、液壓、軟件、服務、過程、人類活動)。
系統架構是抽象的,面向概念的,全球性的,并且專注于實現系統的任務和生命周期概念。它還側重于系統和系統要素的高層結構。它介紹了相關系統的架構原則、概念、屬性和特征。它還可以應用于多個系統,在某些情況下,為類似或相關系統的類或系列形成公共結構、模式和需求集。
概念和原則的概念結構
系統工程知識體系認為系統工程涵蓋了系統創建的所有方面,包括系統架構。
系統架構的大多數解釋都基于相當無形的結構概念(即要素之間的關系)。一些作者限制了被認為是架構學的結構類型;例如,限制自己的功能和物理結構。最近的實踐擴展了對結構的行為、時間和其他維度的考慮。
ISO/IEC/IEEE 42010系統和軟件工程—架構描述提供了對架構的有用描述,考慮了利益攸關方的關注、架構觀點、架構視圖、架構模型、架構描述,以及整個生命周期的架構。
關于系統架構特性的討論可以在中找到。
INCOSE英國架構工作組描述了在系統工程中開發和應用系統方法來描述架構信念系統特征的嘗試。
系統的架構描述
架構框架包含標準化的視點、視圖模板、元模型、模型模板等,這些可以促進系統架構視圖的開發。ISO/IEC/IEEE 42010 (ISO 2011)指定了架構框架、視點和視圖的規范特性,因為它們屬于架構描述。一個觀點處理一個特定的利益攸關方關注點(或者一組緊密相關的關注點)。視點指定了在開發系統架構中使用的模型的種類,以處理該關注點(或關注點集),模型應該以何種方式生成,以及如何關聯模型并使用它們來組成視圖。
邏輯和物理模型(或視圖)通常用于表示系統架構的基本方面。其他互補的觀點和觀點必須用于表示系統架構如何處理利益攸關方關注的問題,例如,成本模型、過程模型、規則模型、本體論模型、信念模型、項目模型、能力模型、數據模型等等。
原則和啟發式的分類
工程師和架構師混合使用數學原理和啟發式(啟發式是通過經驗獲得的教訓,但沒有經過數學證明)。當通過系統需求識別和定義一個問題時,原則和啟發式可能能夠也可能不能解決它。系統視圖/模型中使用的原則和啟發式可以根據使用這些系統視圖/模型的領域進行分類,如下:
靜態域與分解為系統和系統要素的系統利益(SoI)的物理結構或組織有關。它處理分區系統、系統要素和物理接口。
動態領域與邏輯架構模型相關,特別是與系統行為的表示相關。它包括功能(即輸入流到輸出流的轉換)和系統功能之間以及外部對象或系統之間的交互的描述。它考慮對啟動或停止系統功能執行的事件的反應。它還涉及系統的有效性(即性能、運行條件)。
時間域與系統功能執行的時間不變性水平有關。這意味著每個功能都是根據循環或同步特性執行的。它包括決策級別,這些級別是某些功能行為的異步特征。
環境領域與使能者(生產、后勤支持等)有關,但也與應對自然災害或威脅的系統生存能力有關,與應對內部潛在危險的系統完整性有關。例如,這包括氣候、機械、電磁和生物方面。
從系統需求到邏輯和物理架構模型的轉換
方法的目的是從系統需求進展(代表問題從一個供應商/設計師的角度,盡可能獨立于技術)通過一個中間的邏輯架構模式來分配系統的邏輯架構模型的要素的要素候選項物理架構模型。
(系統需求和邏輯架構模型共享許多特征,因為它們都在功能線上組織,獨立于實現。一些作者甚至將兩者合并,從而簡化了對多個同時發生的視圖的處理。是否采用這種方法取決于開發組織的具體實踐,以及契約的邊界在哪里劃定。)
設計決策和技術解決方案是根據性能標準和非功能需求來選擇的,例如操作條件和生命周期約束(例如,環境條件、維護約束、實現約束等),如圖1所示。創建中間模型,如邏輯架構模型,便于功能的驗證,行為,和時間系統的特性對系統需求沒有重大技術影響影響期間的生活系統,物理接口、技術層面完全沒有質疑系統的邏輯功能。
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