工业软件百问
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题1-10:
工业软件与系统工程的关系?

本篇作者:何强

“系统工程”思想,是指从系统的观点出发,以最优化方法求得系统整体最优的综合化的组织、管理、技术和方法的总称,是一种具有普遍意义的科学方法。发展工业软件也是一个系统工程。

一、系统工程的概念和内涵

系统工程是一种使系统能成功实现的跨学科的方法和手段。其在开发周期的早期阶段,就定义客户需要与要求的功能性,将需求文件化,内容覆盖运行、成本、进度、性能、培训、支持、试验、制造和退役处置等问题,并同时考虑完整问题,最终进行设计综合和系统确认。系统工程涉及多种学科和专业群体,形成从概念到生产再到运行的结构化开发流程。系统工程以提供满足用户需求的高质量产品为目的,同时考虑所有客户的业务和技术需要(系统工程国际委员会INCOSE,2004)。

系统工程使用系统思维去考虑问题,既要考虑整体,又要考虑局部及其相互关系,还要考虑系统与环境之间的交互。其次,系统工程具有一套解决问题、工程化实现的流程,系统工程流程保证了在工程化过程中的高度可重复性。再次,系统工程需要一系列专业技能和能力支撑,技能和能力的获得需要通过一系列的学习与实践。

二、工业软件与系统工程的关系

工业软件是工业机理、技术和知识结合各种信息技术,通过软件化手段形成的工业应用程序,是工业工程、知识工程与软件工程融合的产物。工业软件涉及机械、电子、流体、控制、物料、布局、经营管理等诸多学科,涉及结构、电磁、温度、压力等多个专业领域机理,涉及不同行业、不同业务对象、不同业务环境和不同人员形成的复杂多变应用场景,涉及工业软件之间、工业软件与人之间、工业软件与设备之间、工业软件与环境之间的复杂交互。这就使得人们在研究和发展工业软件这个复杂对象时,必须采用系统工程的有关理论与方法来应对其复杂性。

现代工业工程以运筹学和系统工程作为理论基础,以计算机作为先进手段,兼容并蕴涵了诸多新学科和理论技术。而对于软件工程与系统工程,在诸多国际标准中,通常都将软件工程与系统工程作为一个对象来描述,如在ISO/IEC/IEEE 15288软件与系统生命周期过程标准中,将软件作为系统工程的一个领域特例对象来处理。

具体到工业软件来说,工业软件与系统工程之间的关系可以从以下3个维度来阐述。

1.工业软件作为产品系统生命周期的使能工具

将工业软件作为产品系统生命周期的使能工具应用到不同的业务环节,在这种情况下这是一个工程应用问题,工业软件作为使能要素赋能产品系统工程过程。在此过程中,通常会采用系统分析方法,以赋能产品系统工程过程为目标,综合考虑如何选择性价比更优的工业软件(类),用最优的效率、最优化的组合配置、最合理的工业软件投入产出比实现最有效产品系统生命周期应用。此时需要考虑的是工业软件的种类、数量、性能、成果质量、成本、使用方式、数据可交互性、人机交互性和可操作性、使用效率和使用效果等要素。工业软件的购买方式从过去传统的购买许可到租用工业软件许可,再到基于工业互联网平台的SaaS,这就是工业软件使用方式的一种演进结果。

2.工业软件作为一个具体的系统对象

将工业软件作为一个具体的系统对象来看,工业软件是系统工程的研究对象,重点研究工业软件的生命周期过程。这是一个典型的软件和系统生命周期过程,是针对某一个特定工业软件从最初的概念构想到产品实现、应用迭代并不断完善的过程。在这一过程中,将以工业应用需求为牵引,充分研究工业软件市场、竞品、工业和IT发展趋势、政策、法规、标准,研究和储备核心工业机理、逻辑、算法与建模技术,研究不同相关方的不同应用场景,明确技术路线和未来运用模式,转换、分解、细化与派生工业软件系统需求,基于已有或新的各项技术基础构建工业软件产品架构,并逐渐完成代码开发、测试、应用验证与持续迭代等过程。

3.工业软件作为一个复杂的事业

将工业软件纳入实现供应链与数据安全的战略高度来看,发展工业软件是一个复杂且长期的事业,是一个复杂的系统工程。在这种情况下,需要从系统的观点出发,基于国家工业软件发展总体战略考量,以最优化方法求得工业软件产业整体发展最优的综合化思考,落实并持续推进。将重点考虑基础技术突破与布局、专业人才与复合型人才培养、工业软件产业发展布局、产业政策机制、投融资导向、工业应用牵引与市场策略等宏观要素。例如,在工业软件发展过程中倡导“工业技术软件化”理念,就是充分考虑我国庞大的工业人群体、完整的工业体系和现有的技术基础后得出的一种有效的工业软件发展路径。

总之,系统工程理念纳入工业软件的使用、工业软件生命周期过程及工业软件事业后,可以在工业软件的不同层面发挥指导性作用,使得工业软件在多个层次实现整体最优效果。