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体系结构

/architecture of system of systems/
条目作者杨克巍

杨克巍

最后更新 2022-01-20
浏览 355
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用于一致描述与有效设计一个现有(或者待建)系统的结构和行为等方面的概念设计或模型。主要关注于系统的组分或子系统间的内部接口以及系统及其外部环境(尤其用户)之间的接口。而系统体系结构工程是有效执行系统的体系结构(或源于体系结构的设计方案)的方法和学科,在约束集合下规定开发或变换系统体系结构的一系列步骤以及指导最有效架构系统的大量知识。

英文名称
architecture of system of systems
所属学科
系统科学

体系结构是系统各组分的结构、各组分之间的关系以及指导其设计和随时间演化的原则与指南。作为系统的本质属性,每个系统都有体系结构,体系结构是比系统结构意义更广泛的概念,是系统构成的基础及其行为的主要决定因素,是系统可靠运行和演化的依据。利用体系结构设计可以从潜在复杂性中抽取体系结构的逻辑、行为和性能等方面的关键信息,为体系建设绘制蓝图,是信息时代解决体系早期设计(概念探索与顶层设计)的一个重要手段,是保证体系组分系统之间综合集成和可互操作的关键。通过清晰理解、影响或管理体系结构可以获得预期行为,体系架构的目的是认识体系、影响现有的系统行为以及预测未来的系统行为。

作为体系的本质属性,体系结构是体系构成的基础及其行为的主要决定因素,是体系可靠运行和演化的依据。体系结构设计是一个创造性的过程,可以从潜在复杂性中抽取体系结构的逻辑、行为和性能等方面的关键信息,为体系建设绘制蓝图,是信息时代解决体系概念探索与顶层设计的一个重要手段,是保证体系的组分系统之间综合集成和可互操作的关键。

体系结构有9条基本原则:①现实对象建模为系统(通过边界、输入、输出和内部状态定义执行的功能)。系统可以分解成一组更小的子系统集合(涌现性导致整体大于部分)。系统总是与其他系统(如环境)进行交互。系统必须进行贯穿全生命周期的考虑。系统通过接口与其他进行链接(链接属性的建模)。系统必须可以在不同抽象层次上进行考虑相关的属性和行为。系统可以根据多个层次进行观察(目的、功能和组成)。系统可以在给定语义下通过互相关联的模型进行描述(属性、结构、状态、行为和数据等)。系统可以通过系统的不同利益相关者视角进行描述。

体系结构最初用于建筑学,表示设计建筑物和其他物理结构的艺术和科学等。后来,人们借鉴建筑学中体系结构的许多思想将其应用到计算机软硬件领域,提出了计算机体系结构、软件体系结构等概念。20世纪末,体系结构概念也逐渐应用到系统工程领域。尤其,美军将体系结构看作是应对信息时代国防部能力转型的一种有效机制,DoDAF也是美军实施的最大的一项系统工程。

  • 系统科学与系统工程学科发展战略调研报告编写组.系统科学与系统工程学科发展战略调研报告.系统工程理论与实践,2008,28(Suppl):1-9.
  • Abusharekh A M, Gloss L E, Levis A H.Evaluation of service oriented architecture-based federated architectures.Systems Engineering,2011,14(1):56-72.

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