Systems Engineering, een nieuwe modetrend of breder toepasbaar?

07 september 2021

Systems Engineering: is het de zoveelste modetrend in de wereld van engineering? Een methode die ter harte is genomen door slechts een select gezelschap? Of betreft het hier daadwerkelijk een vernieuwende aanpak die breder toepasbaar is…?

Voor Yellax is Systems Engineering niet vreemd. De methode komt vaak terug in projecten die wij ondersteunen en wordt voornamelijk geadopteerd bij grote en complexe projecten in de sectoren water en infra. Maar wat is Systems Engineering eigenlijk?
.

Wat is Systems Engineering?

Systems Engineering, ook wel afgekort tot SE, is een trans-disciplinaire en integrerende benadering van systemen. Huh? Ok, we leggen het nog iets beter uit. Met een multidisciplinaire aanpak wordt nog voornamelijk in disciplines (of anders gezegd zuilen) gewerkt. Bij een trans-disciplinaire aanpak staat de integraliteit centraal. Als input voor de detail engineering staan klanteneisen, ontwerpafwegingen en ontwerpkeuzes centraal. En vanuit die integraliteit dwingt Systems Engineering je om na te denken over:

• Systems: een samenwerkende combinatie van elementen bedoeld om, in uitvoering van een gespecificeerde functie, een bepaald doel te realiseren.
• System of Interest: Het systeem dat de scope vormt voor een partij.
• Systeemdenken: “Het grote plaatje”, ofwel het vanuit een holistische visie beschouwen van complexe problemen en mogelijke oplossingen.

Elke stakeholder kijkt vanuit zijn eigen perspectief naar een systeem. Zo kijkt een constructeur op een andere wijze naar een bouwwerk dan de architect of een beheerder.
.

Structuren

Het ordenen en beheersen van informatie is een belangrijk aspect van Systems Engineering. Niet voor niets is structuur dan ook één van de pijlers bij Systems Engineering. Er laten zich hierbinnen drie belangrijke structuren onderscheiden:

• RBS – Requirements Breakdown structure: Deze structuur is gebaseerd op eisen, de stakeholders staan er centraal.
• FBS – Functional Breakdown structure: De functionele structuur laat zich baseren op het gebruik. Invulling van deze structuur bepaalt voor het grootste deel de gebruikerservaring, waarbij elke stakeholder weer gezien kan worden als gebruiker.
• SBS – System Breakdown structure: In deze derde structuur draait het voornamelijk om de elementen die samen het systeem of de systemen vormen.
  .

Eisen, functies en objecten
Systems Engineering onderscheidt zich door de drie structuren in een denkbeeldige driehoek te plaatsen. Anders dan bij de conventionele projectaanpak, waar vaak slechts één van deze structuren gekozen wordt. Hierdoor wordt de invloed die de structuren op elkaar hebben inzichtelijk en beheersbaar. Als volgt:

.

Een op System Engineering gebaseerde architectuur

De architectuur van Systems Engineering biedt al in een vroeg stadium ondersteuning in het beslissingstraject. Denk hierbij aan:

• Doelen en doelstellingen
• Eisen en beperkingen
• Ontwikkelen en Implementatie van strategieën
• Globale systeem (Ontwerp) structuur
• Onderbouwing van een business case

.

Maar wat is het doel van een architectuur? Het moet de samenhang inzichtelijk maken en logische verbindingen leggen tussen doel en product. Bij een bedrijfsarchitectuur wordt bijvoorbeeld gekeken naar het bedrijfsdoel, de stakeholders, de eisen van de stakeholders en de kaders waarbinnen geacteerd moet worden. Denk aan wet en regelgeving, maar ook aan eisen omtrent veiligheid of beschikbaarheid. Verder wordt er inhoudelijk stilgestaan bij het gebruik van het systeem. En ook bij het gedrag van het systeem zelf, in de interactie met andere systemen of personen. De hiervoor omschreven scenario’s worden ook wel usecases genoemd.

Bij systeemfuncties (VO/DO fase) draait het om functionele analyses, een functionele decompositie en flowblock diagrammen. Deze VO en DO fases kunnen als de fundering voor het uitvoeringsontwerp worden gezien. Een ieder zal hier legio praktijkvoorbeelden van kunnen noemen. Het is dan ook duidelijk dat hier de nodige aandacht aan besteed moet worden.
.

Raakvlakken definiëren in verschillende fases
Bij deelsystemen (DO fase) wordt er opgedeeld in systemen, die invulling geven aan de gestelde eisen. Een belangrijke stap hierbij is het definiëren van raakvlakken. Denk aan logische raakvlakken voor de software, fysieke raakvlakken voor de hardware, contractuele raakvlakken, etc. Tot slot komen we in de uitvoerings ontwerp (UO fase), waarbij het gaat om de standaarden voor software en de elektrotechnische standaard(en). Het is erg belangrijk om hier de koppeling te maken en te overzien, van het VO tot het UO.
.

Toepassing van Typical Manager
Bij een kwalitatief voortraject draait het in de UO fase voornamelijk om het instantiëren of genereren van software, elektrotechnische schema’s en andere documenten. Het software product Typical Manager van Yellax is hierbij een waardevolle toevoeging aan het engineeringsproces. Naast de eerder genoemde opleverproducten kan hiermee ook de 3B software geïnstantieerd worden.
.

Model Based Systems Engineering (MBSE)

Model Based Systems Engineering, afgekort tot MBSE, onderscheidt zich binnen Systems Engineering: het is gebaseerd op gerelateerde modellen. De modellen bieden vaak een overzichtelijke grafische weergave van de systemen en hun relaties. En dat biedt tal van voordelen, waaronder:

• Verbeterde communicatie tussen engineers en belanghebbenden
• Verhoogde traceerbaarheid, precisie, integriteit en integraliteit van Specificatie, Ontwerp en Testfase
• Verlaagde faalkosten
• Eenvoudig hergebruik van Specificatie- en Ontwerp ideeën & producten mogelijk (Standaarden)
• Vereenvoudiging van impact analyses
  .

Taal: SysML

Een modelleertaal die vaak gehanteerd wordt is SysML. Deze taal draagt als gestandaardiseerde en visuele modelleertaal bij aan communicatieverbetering. Het is bovendien een volwaardig hulpmiddel voor het in kaart brengen van:

• Allocatie en engineering van eisen
• Statische eigenschappen en structuur
• Samenhang, koppelvlakken/raakvlakken
• Interacties van zowel personen als systemen
• Gedrag van systemen
  .

MBSE in de praktijk
Wil je een 250 pagina’s tellende functionele specificatie grotendeels visualiseren in modellen en diagrammen? Dan is MBSE, met als visuele taal SysML, een welkome aanvulling. De leesbaarheid en attractiviteit worden hiermee sterk vergroot, wat de hoeveelheid interpretaties enorm reduceert. Ook relaties zijn eenvoudiger te visualiseren dan in tekst te beschrijven. Dit geldt vooral als er sprake is van complexe systemen met meerdere relaties van én naar andere entiteiten. Nog een groot voordeel van de modellen met verschillende perspectieven of ‘views’ is dat elke discipline met zijn eigen bril naar het desbetreffend systeem kan kijken.

De perspectieven/diagrammen worden ook gebruikt in de architectuur om de belangen consistent af te dekken. Zoals in onderstaand schema:
.

.

Conclusie

Systems Engineering maakt op eenvoudig en begrijpelijke wijze inzichtelijk welke relaties er zijn tussen eisen, functies en objecten. Daarnaast is het door zijn integraliteit toepasbaar voor de gehele levenscyclus van een product of project. En door het gebruik van een visuele modelleertaal als SysML kunnen de eisen, functies en objecten worden vertaald naar de gewenste views binnen het project. Kortom, Systems Engineering is een welkome methode in de industrie die bijdraagt aan een goede vertaling van klantbehoefte tot de realisatie van het daadwerkelijk op te leveren en te onderhouden product.
.

Ben jij al overtuigd of ben je juist overrompeld door de hoeveelheid aan nieuwe inzichten en informatie? En vind jij Systems Engineering net zo vernieuwend en effectief als wij? We zijn benieuwd!

• Delen