Lezione 1: Cosa è il Systems Engineering

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1 Corso di Ingegneria dei Sistemi ( Systems Engineering ) Lezione 1: Cosa è il Systems Engineering Dr. ing. Marco Lisi May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 1 Indice Etimologia della parola sistema Origine ed evoluzione del Systems Engineering Alcune definizioni di sistema Project, Design e Systems Engineering Cosa è il Systems Engineering Le funzioni del Systems Engineering Le conoscenze del systems engineer Il processo di Systems Engineering Cosa non è il Systems Engineering May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 2 1

2 Etimologia della parola sistema Sistema (e la sua forma inglese system ) derivano dal latino systèma (systèma, systèmatis, neutro della terza declinazione) e prima ancora dal greco antico, σγστηµα, nel quale la parola derivava dalla particella syn ( con, insieme ) e dal verbo ìstemi ( stare ) E evidente quindi il significato di stare insieme : il sistema è un insieme di elementi che stanno insieme; un aggregato di parti, delle quali ciascuna può esistere isolatamente, ma che dipendono le une dalle altre secondo leggi e regole fisse, e tendono ad un medesimo fine. May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 3 Origine ed evoluzione del Systems Engineering (1/3) Prima della Seconda Guerra Mondiale, architetti ed ingegneri erano, di fatto, i System Engineer del loro tempo, soprattutto nei grandi progetti d ingegneria civile: le piramidi d Egitto, gli acquedotti romani, le dighe olandesi, il Golden Gate Bridge e l Empire State Building Altri progetti molto ambiziosi e che richiedevano capacità di systems engineering erano anche quelli riguardanti treni, ferrovie e navi di grandi dimensioni Non esisteva tuttavia una teoria o scienza documentata del systems engineering, né alcuna documentazione su processi e best practices May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 4 2

3 Origine ed evoluzione del Systems Engineering (2/3) La necessità di un coordinamento sistemistico si evidenziò durante la Seconda Guerra Mondiale, quando, ad esempio, il project manager o chief engineer responsabile dello sviluppo di un aereo doveva supervisionare e coordinare i leader dei vari sottosistemi principali: propulsione, controlli, struttura, sistemi di supporto, ecc. L approccio sistemistico si sviluppò anche in aree importanti in ambito bellico, quali la logistica, la ricerca operativa e la decision analysis Lo sviluppo del Systems Engineering moderno, inteso come una branca dell ingegneria, comincia propriamente durante gli anni 50. In questi anni il clima da guerra fredda rendeva i programmi spaziali e quelli per lo sviluppo delle armi balistiche intercontinentali assolutamente essenziali per la sicurezza degli Stati Uniti. La necessità di coordinare progetti complessi, basati su gruppi di lavoro numerosi e compositi e sul contributo di molti sottofornitori, portò allo sviluppo di strumenti e metodologie per garantire il successo del sistema ( Systems Engineering ) ed il raggiungimento degli obiettivi programmatici ( Project Management ). May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 5 Origine ed evoluzione del Systems Engineering (3/3) Il Systems Engineering si andava parallelamente evolvendo anche in ambito civile e commerciale. Nel 1962 Arthur Hall, proveniente dai laboratori del colosso delle telecomunicazioni AT&T, pubblicò un primo libro sul tema Lo sviluppo dei grandi progetti promosse lo sviluppo e la standardizzazione dell uso delle specifiche, dei documenti d interfaccia ( Interface Control Documents o ICD s ), delle riunioni di revisione tecnica ( Design Reviews ) e delcontrollo formale dei cambi e della configurazione La diffusione dei calcolatori permise l utilizzo estensivo delle simulazioni nella valutazione di sistemi, sottosistemi e componenti, permettendo quindi una migliore sintesi dell architettura di un sistema e l effettuazione di tradeoff s. May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 6 3

4 Alcune definizioni di sistema Un sistema ha le seguenti caratteristiche: Soddisfa l esigenza di un committente (espressa in termini di requisiti) Si compone di elementi che interagiscono fra loro Gli elementi sono costituiti da persone, tecnologie e processi. May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 7 Project, Design e Systems Enginering Project, nel significato inglese del termine, indica tutto quel complesso di attività che portano dalla definizione alla realizzazione di un opera Il termine Design riguarda invece la sola componente di progettazione, cioè la definizione dettagliata di un opera e degli elementi necessari per realizzarla Il Systems Engineering ha, nell ambito di un progetto, per l appunto il compito di colmare il vuoto che esiste fra requisiti di alto livello (il problema ) e la realizzazione di dettaglio del prodotto/servizio che possa soddisfarli (la soluzione ). May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 8 4

5 Dal problema alla soluzione di dettaglio May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 9 Cosa è il Systems Engineering Il Systems Engineering è una disciplina trasversale, che, attraverso strumenti di analisi e di valutazione delle alternative, mira ad un efficiente integrazione degli elementi di un sistema, per poter raggiungere un prodotto e/o servizio ottimali. Sebbene il processo di Project Management e quello di Systems Engineering abbiano alcuni importanti punti in comune, in quest ultimo l attenzione è più sugli aspetti di engineering che su quelli di management. Il Systems Engineering ha un approccio molto quantitativo, che include trade-off s, ottimizzazione, selezione ed integrazione dei prodotti di molte discipline ingegneristiche. May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 10 5

6 Due definizioni ufficiali "Systems Engineering is an interdisciplinary approach and means to enable the realization of successful systems. It focuses on defining customer needs and required functionality early in the development cycle, documenting requirements, then proceeding with design synthesis and system validation while considering the complete problem: Operations, Performance, Test, Manufacturing, Cost & Schedule, Training & Support, and Disposal." International Council On Systems Engineering (INCOSE) "An interdisciplinary approach encompassing the entire technical effort to evolve and verify an integrated and life-cycle balanced set of system people, product and process solutions that satisfy customer needs." NASA Systems Engineering Handbook May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 11 Altre definizioni di systems engineering May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 12 6

7 Le funzioni del Systems Engineering 1. Coordinamento tecnico 2. Gestione dei requisiti ( Requirements Management ) 3. Analisi sistemistica 4. Selezione e definizione dell architettura del sistema 5. Integrazione del sistema 6. Verifica e validazione del sistema 7. Miglioramento del processo e della performance. May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 13 Il processo, dal problema alla soluzione May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 14 7

8 Il modello a V del Systems Engineering May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 15 Il systems engineering NON è Discover Requirements a waterfall process Design Build Integrate Test May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 16 8

9 Il systems engineering NON è Requirements Designs Manufacturing a throw it over the wall process May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 17 Il systems engineering è un processo frattale System Subsystem-1 Subsystem-2 Subsystem-3 Component-1 Component-2 Component-3 Assembly-1 Assembly-2 Assembly-3 Il processo di systems engineering viene applicato a livelli di sempre maggiore dettaglio: prima al sistema complessivo, poi ai sottosistemi, poi ancora ai componenti e così via. May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 18 9

10 E proprio necessario l approccio sistemico? May 08 All rights reserved 2008, Marco Lisi Page 19 10