Artikel Rekayasa dan Manajemen Sistem (SE&M) memberikan praktik terbaik siklus hidup sistem untuk mendefinisikan dan melaksanakan proses interdisipliner guna memastikan bahwa kebutuhan pelanggan terpenuhi dengan kinerja teknis, jadwal, dan solusi yang sesuai dengan biaya. Gambar di bawah ini menggambarkan konteks proses SE&M dan panduan praktik dalam SEBoK.
Sumber: sebokwiki.org
Gambar 1: Konteks SE&M SEBoK Bagian 3 [SEBoK Asli] untuk lebih jelasnya lihat Struktur SEBoK
Materi SE&M saat ini sedang diperbarui untuk memberikan panduan implementasi Rekayasa Digital [DE] dan Rekayasa Sistem Berbasis Model [MBSE] bagi para praktisi desain sistem yang menggunakan Bahasa Pemodelan Sistem (SysML).
- DE melakukan pengembangan sistem-perangkat lunak Agile berdasarkan standar terbuka industri dengan menggunakan MBSE.
- MBSE mengembangkan dan mengintegrasikan model desain SysML dengan kemampuan simulasi untuk kolaborasi lintas domain di seluruh siklus hidup.
- SysML adalah notasi grafis standar industri dengan semantik formal (makna) untuk mendefinisikan persyaratan sistem, batasan, alokasi, perilaku dan karakteristik struktur
Artikel SE&M memberikan contoh proses dan praktik yang dapat disesuaikan bagi organisasi teknik untuk memenuhi tujuan bisnis strategis dan tujuan proyek individu termasuk:
- Bagaimana teknik melakukan pengembangan sistem
- Tujuan dari setiap artefak teknik yang dihasilkan
- Bagaimana sistem diintegrasikan, dan persyaratan diverifikasi
- Bagaimana desain produk baru dialihkan ke operasi produksi
- Bagaimana sistem yang dihasilkan digunakan dan dipertahankan untuk memenuhi kebutuhan pelanggan
Tinjauan rekayasa dan manajemen sistem
Peran Rekayasa Sistem [SE] adalah mendefinisikan persyaratan sistem, batasan, alokasi, perilaku, dan karakteristik struktur untuk memenuhi kebutuhan pelanggan. Sistem didefinisikan dalam hal elemen struktural hirarkis dan interaksi perilakunya. Interaksi tersebut meliputi pertukaran data, energi, gaya, atau massa yang memodifikasi keadaan elemen-elemen yang bekerja sama sehingga menghasilkan perilaku yang muncul, diskrit, atau kontinu. Perilaku tersebut berada pada tingkat agregasi berurutan [bottoms-up] atau dekomposisi [top-down] untuk memenuhi persyaratan, kendala, dan alokasi. SE berkolaborasi dalam tim produk terintegrasi dengan teknik kelistrikan, mekanik, perangkat lunak, dan teknik khusus untuk menentukan implementasi desain rinci subsistem dan komponen untuk mengembangkan solusi teknis yang menyeluruh.
SE secara tradisional menerapkan praktik-praktik spesifik domain yang intuitif yang menekankan pada proses dan prosedur dengan kemampuan menulis yang baik untuk mengatur informasi secara manual dalam kumpulan dokumen yang berbeda termasuk spesifikasi kebutuhan sistem tekstual, laporan analisis, deskripsi desain sistem, dan spesifikasi antarmuka. SE tradisional sering disebut sebagai pendekatan yang berpusat pada dokumen. Praktisi desain sistem telah mengembangkan teknik berbasis model sejak akhir 1990-an untuk memfasilitasi komunikasi, mengelola kompleksitas desain, meningkatkan kualitas produk, meningkatkan penangkapan dan penggunaan kembali pengetahuan. MBSE didefinisikan sebagai aplikasi formal pemodelan grafis dengan definisi semantik yang tepat untuk analisis operasional, definisi persyaratan, pengembangan desain sistem, dan kegiatan verifikasi yang dimulai pada fase konseptual dan berlanjut di seluruh fase siklus hidup selanjutnya [INCOSE, 2015]. MBSE melakukan pengembangan sistem dengan menggunakan ekosistem rekayasa yang terdiri dari alat yang tersedia secara komersial untuk membuat model desain sistem dengan semantik yang sesuai dengan SysML yang merepresentasikan persyaratan sistem, batasan, alokasi, perilaku, dan karakteristik struktur. Model desain sistem ini menyediakan Sumber Kebenaran Otoritatif [ASoT] untuk dasar teknis proyek dengan kemampuan simulasi ujung ke ujung yang terintegrasi untuk mengevaluasi parameter kinerja utama sistem dalam lingkungan komputasi digital. MBSE mencakup pembuatan, pengembangan, dan pemanfaatan model desain digital dengan analisis khusus produk domain termasuk kedirgantaraan, mobil, konsumen, pertahanan, dan perangkat lunak.
Adopsi praktik DE baru-baru ini [Roper, 2020] memperluas transformasi MBSE berdasarkan prinsip-prinsip berikut:
- Pengembangan Sistem dan Perangkat Lunak Tangkas untuk memprioritaskan pengembangan kemampuan dan merespons ancaman, lingkungan, dan tantangan yang terus berkembang.
- Modular Open System Approach [MOSA] untuk mengembangkan lini produk berdasarkan standar industri yang dapat beradaptasi dengan kebutuhan pelanggan yang terus berkembang dengan kapabilitas baru, yang dimodifikasi, dan yang sudah ada [reuse].
- Digital Engineering [DE] untuk mengembangkan, mengintegrasikan, dan menggunakan model desain MBSE dengan kemampuan simulasi untuk meniru sistem dalam lingkungan komputasi digital secara realistis untuk kolaborasi lintas domain di seluruh siklus pengembangan, verifikasi, produksi, dan keberlanjutan desain sistem.
Model desain sistem mencakup representasi desain sistem fungsional, logis, dan fisik dengan kemampuan yang terintegrasi dengan disiplin ilmu kelistrikan, mekanik, perangkat lunak, dan desain khusus untuk penilaian fungsional dan kinerja sistem. Skrip model desain dapat mengekspor spesifikasi fungsional (SSS, B1, B2, B5), spesifikasi antarmuka (IRS, ICD, IDD), laporan penelusuran desain & persyaratan, dan deskripsi desain (SADD, SSDD, SWDD). Simulasi terintegrasi menyediakan kembaran digital dengan utas digital dari parameter kinerja utama sistem untuk mengevaluasi alternatif desain dalam lingkungan komputasi digital untuk menemukan dan menyelesaikan cacat desain sebelum mengeluarkan biaya untuk memproduksi prototipe fisik.
- Thread digital adalah kerangka kerja analitis yang menyediakan simulasi sistem ujung ke ujung untuk mengevaluasi operasi logis dan parameter kinerja utama di lingkungan komputasi digital dengan bertukar informasi antara alat pemodelan teknik yang berbeda di seluruh siklus hidup. Evaluasi simulasi thread digital memastikan bahwa persyaratan, interaksi, dan ketergantungan dipahami secara umum di seluruh disiplin ilmu teknik. Perubahan desain secara otomatis tercermin dalam semua penggunaan model desain untuk menilai kepatuhan, dengan masalah apa pun yang ditandai untuk tindakan perbaikan.
- Digital twins adalah representasi otoritatif dari sistem fisik termasuk koneksi ujung-ke-ujung utas digital dengan semua data, model, dan infrastruktur yang diperlukan untuk mendefinisikan dan mengoptimalkan siklus hidup sistem secara digital. Digital twins memungkinkan kolaborasi tim proyek, penilaian kinerja fungsional simulasi sistem, evaluasi dampak perubahan desain, dan perpustakaan penggunaan kembali manajemen lini produk
MBSE meningkatkan kemampuan untuk menangkap, menganalisis, berbagi, dan mengelola informasi otoritatif yang terkait dengan spesifikasi lengkap suatu produk dibandingkan dengan pendekatan berbasis dokumen tradisional. MBSE menyediakan kemampuan untuk mengkonsolidasikan informasi dalam sumber yang dapat diakses dan terpusat, memungkinkan otomatisasi sebagian atau keseluruhan dari banyak proses rekayasa sistem, dan memfasilitasi representasi interaktif dari komponen dan perilaku sistem. Materi SE&M yang lama semuanya terpengaruh oleh adopsi praktik MBSE, dan SEBoK memperbarui materinya untuk mencerminkan praktik dan prinsip terbaik dalam lingkungan rekayasa berbasis model yang terintegrasi. Materi yang diperbarui untuk menentukan perilaku sistem dan karakteristik struktur dengan penelusuran ke persyaratan terkait disusun sesuai dengan Standar Proses Siklus Hidup Sistem ISO/IEC/IEEE-15288:2015 yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Sumber: sebokwiki.org
Gambar 2. Garis Besar Standar ISO/IEC/IEEE-15288:2015 (SEBoK Asli)
Gambar 3 menggambarkan contoh umum dari proses desain sistem berbasis model. Pendekatan ini konsisten dengan panduan Buku Pegangan Rekayasa Sistem INCOSE dengan penambahan repositori model desain sistem untuk mengelola dasar teknis proyek. Proses desain MBSE tidak bergantung pada metodologi desain tertentu (misalnya, analisis terstruktur, berorientasi objek, dll.) yang digunakan. Setiap elemen model desain memiliki definisi tunggal dengan beberapa contoh pada berbagai diagram yang menggambarkan struktur sistem dan karakteristik perilaku termasuk penelusuran ke persyaratan terkait. Proses desain berbasis model dapat disesuaikan untuk proyek-proyek yang bergantung pada pendekatan domain-area, pengembangan, dan siklus hidup.
Sumber: sebokwiki.org
Gambar 3: Proses Rekayasa Sistem Berbasis Model. (Sumber: SEBoK Original)
Pengetahuan dan keahlian desain sistem domain-area produk masih wajib dimiliki dengan penerapan pendekatan MBSE, yang menggunakan alat bantu pemodelan terintegrasi sebagai pengganti alat bantu gambar lawas (misalnya, Powerpoint, Visio), spesifikasi berbasis teks (misalnya, DOORS), dan laporan analisis rekayasa dan deskripsi desain (Word).
Panduan desain sistem berbasis model SE&M memungkinkan tim multidisiplin untuk mengelola garis dasar teknis proyek dalam satu model desain sistem yang tunggal, konsisten, dan tidak ambigu. Model desain MBSE yang terintegrasi berisi representasi fungsional dan logis sistem dengan implementasi desain rinci fisik untuk menentukan, menganalisis, merancang, dan memverifikasi bahwa persyaratan telah terpenuhi. Panduan ini mendefinisikan konvensi untuk mengembangkan model desain untuk menentukan perilaku sistem dan karakteristik struktur dengan penelusuran ke persyaratan proyek. Model desain menyediakan sumber informasi otoritatif digital untuk repositori informasi kebenaran untuk dasar teknis proyek. Simulasi model dengan kasus uji memfasilitasi verifikasi desain awal dalam lingkungan komputasi digital untuk menemukan dan menyelesaikan cacat desain sebelum mengeluarkan biaya untuk memproduksi prototipe fisik.
Praktik MBSE mengubah SE dari pendekatan berbasis dokumen saat ini menjadi penggunaan alat bantu desain berbantuan komputer yang sebanding dengan evolusi disiplin EE, ME, SW, dan SP beberapa tahun yang lalu. Manfaat nilai tambah adalah penggunaan alat pemodelan terintegrasi alih-alih alat gambar statis tradisional [misalnya, PowerPoint, Visio] untuk pengembangan produk, integrasi, dan verifikasi di seluruh siklus hidup sistem. Panduan desain sistem berbasis model SE&M memberikan praktik terbaik MBSE untuk menerapkan strategi rekayasa digital guna mengembangkan model desain sistem untuk menentukan dan mensimulasikan karakteristik perilaku/struktur dengan ketertelusuran ke persyaratan terkait berdasarkan prinsip-prinsip berikut:
- Mengembangkan, mengintegrasikan, dan menggunakan model desain sistem digital untuk kolaborasi lintas domain di seluruh siklus hidup produk [yaitu, pengembangan teknik, produksi, dan keberlanjutan].
- Mengelola lini produk berdasarkan standar terbuka industri dengan pustaka varian khusus yang disesuaikan untuk pelanggan dengan kemampuan desain sistem yang baru, dimodifikasi, dan yang sudah ada [penggunaan ulang].
- Memelihara repositori informasi sumber kebenaran otoritatif digital untuk setiap varian produk yang telah disetujui secara teknis di seluruh siklus hidup produk untuk memfasilitasi kolaborasi dan menginformasikan pengambilan keputusan.
- Melakukan simulasi model dengan kasus uji verifikasi untuk mengevaluasi perilaku dan struktur sistem dalam lingkungan komputasi digital untuk menemukan cacat desain sebelum biaya produksi prototipe fisik.
- Mendefinisikan utas digital dari parameter kinerja utama teknis dan menyinkronkan informasi di seluruh alat pemodelan desain SE, EE, ME, SW, dan SP untuk memastikan persyaratan, interaksi, dan ketergantungan sistem dipahami secara umum. Perubahan desain secara otomatis tercermin dalam semua penggunaan model di seluruh alat bantu disiplin teknik dan dinilai kesesuaiannya, dengan masalah apa pun yang ditandai untuk tindakan perbaikan.
- Memanfaatkan proses pengembangan “Agile” untuk menyediakan metode yang konsisten dalam mengembangkan model desain sistem dan mengidentifikasi utas digital untuk sinkronisasi data di seluruh disiplin ilmu teknik dalam lingkungan teknik berbasis model yang terintegrasi.
Pendekatan desain sistem berbasis model SE&M memiliki landasan ilmiah teoretis berdasarkan fenomena sistem yang didefinisikan oleh Prinsip Hamilton: sebuah sistem terdiri dari elemen-elemen hirarkis yang berinteraksi dengan cara bertukar data, energi, gaya, atau massa untuk mengubah keadaan elemen yang bekerja sama yang menghasilkan perilaku yang muncul, diskrit, atau kontinu pada tingkat agregasi atau dekomposisi yang progresif seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.
Sumber: sebokwiki.org
Gambar 4: Fenomena Sistem - Prinsip Hamilton. (Sumber: SEBoK Original)
Disadur dari: sebokwiki.org