Принцип предусмотрительности напоминает, что ключевые факторы, определяющие интеграцию, должны учитываться на этапах планирования интеграции. Это определение требований; соображения по поводу решения проблемы, включенные в проект системы; достижение и удовлетворение ключевых потребностей заинтересованных сторон, осуществляемых с помощью архитектуры; создание физических объектов, которые воплощают ожидаемые функциональные возможности (и их характеристики) и обеспечивают желаемое поведение пользователей. Планирование интеграции облегчает проблемы по ее ходу, вызванные неэффективными измерениями, компромиссами, а также непродуманным графиком или распределением ресурсов для преодоления технических проблем.

Принцип планирования интеграции заключается в определении того, сколько времени потребуется для выполнения задач. Для чего определяют тип и количества ресурсов, задержки из-за внутренних и внешних факторов, связанных с выполнением задачи и др. Сетевое планирование прогнозирует влияние на бюджеты и график различных последовательностей и длительностей объектов, которые нужно интегрировать. Управленческий резерв может быть использован для борьбы с неопределенностями, связанными с проблемным или неумелым управлением. Интеграция с эмуляторами (имитаторы компонентов системы) позволяет впервые взглянуть на вопросы интеграции для построения подфункций, пока не станет доступным реальный объект, готовый к тестированию. Процедуры использования эмуляторов для выполнения интеграции, как правило, никогда не совпадают с интеграцией намеченных объектов. Часто производительность эмулятора значительно медленнее, чем у реального объекта.

Интеграция системы проводится на различных уровнях для достижения требуемого эффекта:

• интеграция на уровне компонентов: способность убедиться, что дискретная функция компонента соответствует общей системе, в которой он находится;

• на уровне системы: слияние отдельных функций и характеристик, ранее выполнявшихся дискретными элементами управления, в область общего управления;

• на уровне процесса: постепенное наращивание компонентов продукта в единое работающее и протестированное изделие;

• на функциональном уровне: идентификация интегрированных функций как объединения многих отдельных функций для формирования наглядного эффективного (измеримого) результата.

Для достижения системной интеграции используют подходы сверху вниз или снизу вверх. В первом берут все подсистемы интересующей системы и объединяют их за один раз. Подсистемы индивидуально тестируются перед интеграцией, но все они собираются одновременно для интеграции. Этот метод сопряжен с высоким риском, поскольку в нем любую обнаруженную проблему сложно изолировать и решить. Второй подход начинается от элементов самого нижнего уровня и их интеграции с проверяемыми приращениями. Процесс движется от нижнего уровня системы к подсистемам верхнего уровня. Одним из положительных аспектов этого подхода является то, что элементы более низкого уровня обычно можно интегрировать в начале программы. Этот подход, по сравнению с первым, также снижает риск за счет одновременного введения ограниченного числа неизвестных переменных.

Интеграция является одним из самых затратных и трудоемких мероприятий в процессе системного проектирования. Для больших и сложных систем на эту деятельность может быть использовано до 40% усилий по разработке, в основном для системных испытаний. Порядок, в котором элементы системы интегрируются в единое целое, должен быть тщательно спланирован, важно учесть график работ и интерфейсы. Не следует на этом этапе объединять все или слишком много элементов одновременно. Наиболее практичный подход, используемый для новых или модифицируемых систем, заключается в том, чтобы вводить в ходе синтеза элементы системы через ряд промежуточных состояний конфигурации или стадий работы. Выполняется функциональное тестирование собранного устройства, чтобы убедиться, что сборка готова для проверочных испытаний и готова к интеграции на следующий уровень. Как правило, проверяются ключевые функции, чтобы гарантировать, что собранная система функционирует должным образом.

Планирование процесса интеграции начинается, когда определяется перечень мероприятий по проекту. Уточнение плана интеграции происходит во время этапа проектирования архитектуры высокого уровня. Интеграция выполняется, когда компоненты оборудования и программного обеспечения разработаны и сданы командами разработчиков. Интеграция и верификация являются тесно связанными итерационными процессами, следующими один за другим до тех пор, пока вся система не будет готова к оперативному развертыванию.

План интеграции охватывает подход, тестирование и проверку интегрированных подсистем, а также определение проверки интегрированной системы. Он обычно включает:

a) аспекты развития (графические ограничения, ресурсы, оборудование, рабочая сила);

b) результаты шагов разработки (проектирование системы, предварительный проект, детальное проектирование, архитектура, описания физических объектов, интерфейсов между физическими объектами, описания функциональных возможностей продукта или услуги);

c) планы тестирования (от ранней до поздней стадии). Желательно продемонстрировать функциональные связи (т.е. небольшие последовательные подфункции), которые при сквозном объединении раскрывают системную функцию.

При реализации процессов интеграции системы полезно начинать с четкой коммуникации между исполнителями, чтобы все понимали цели проекта и свои роли. Далее составить карту всего процесса для выявления потенциальных рисков и спланировать действия в чрезвычайных ситуациях. Первыми объектами, которые необходимо интегрировать, являются те, которые необходимы и достаточны для демонстрации сквозной жизнеспособности основной функции системного уровня. После завершения и демонстрации основного системного потока аналогичным образом обрабатываются параллельные, взаимодействующие и вспомогательные потоки, которые добавляют дополнительную функциональность. В процессе исполнения рекомендуются регулярные проверки для получения обновлений о ходе работ и проблемных отказов, для отслеживания задач и поддержания видимости операций. После интеграции проводится заключительное испытание, чтобы убедиться, что все работает так, как ожидалось.

Примерная последовательность шагов интеграции включает несколько этапов.

Первый этап модели системного процесса для интеграции содержит идентификацию объектов парами, которые необходимы для демонстрации функции верхнего уровня, подфункции, которые поддерживают функции верхнего уровня.

На втором этапе проводят распознавание и характеристики системных функций верхнего уровня в простейшей форме для демонстрации сквозного потока системного уровня. Несколько связанных показателей должны быть измерены и определены как эталонные для демонстрации осуществимости.

Третий этап охватывает расширение интеграции приоритетных системных функций верхнего уровня и критических независимых функций. Входит планирование тестирования, выполнение испытаний и проверка приоритетных функциональных потоков системного уровня.

Четвертый этап включает общее улучшение производительности всех потоков системного уровня за счет улучшения подфункций. Механизмы настраиваются, совершенствуются или заменяются улучшенными компонентами или объектами. Кульминацией четвертого этапа является испытание на уровне системы.

На пятом этапе выполняют подготовку валидации. Верификация проекта системы, архитектуры, концепции операций и спецификаций должна быть завершена до интеграции физических объектов, чтобы гарантировать, что в конечном итоге проводится интеграция объектов и функций, которые удовлетворяют спецификациям и требованиям. В заключение этапа осуществляется валидация системы.

В сложных проектах не всегда возможно интегрировать все системы в один этап. План системной интеграции должен учитывать интерфейсы для разработки серии запланированных промежуточных этапов, чтобы объединить различные подсистемы контролируемым образом, включая спецификацию интеграционных тестов. Разработчик системы (и подсистем) должен сотрудничать с командой испытателей и вводом объекта в эксплуатацию для планирования этих мероприятий по интеграции и тестированию, а также критериев приемлемости. Для интеграции сложных систем могут быть использованы десятки испытательных стендов.

Управление интерфейсом на этапе интеграции поддерживает процедуры сборки для обеспечения надлежащей маркировки и совместимости интерфейса со спецификациями и документом управления интерфейсом. Верификация требований к интерфейсам является критическим аспектом общей верификации системы, часто с использованием эмуляторов, которые должны соответствовать характеристикам операционной среды и требованиям проверки интерфейса.

Сбои, возникающие в процессе интеграции, имеют несколько основных причин, включая плохое управление (плохое согласование ресурсов с требуемыми задачами, плохую коммуникацию и ненадежную функциональность, связанную с тем или иным объектом), плохие навыки интеграции, инструменты или испытательное оборудование.

Входными данными для процесса интеграции системы являются следующие:

• концепция операций, которая определяет, как система должна работать и будет помогать в проверке и интеграции;

• утвержденные требования к системе и подсистемам;

• архитектура проекта высокого уровня, где определены интеграционные операции;

• материалы детального конструирования, которые содержат конструктивные ограничения для подсистем и систем;

• стратегия интеграции, где определено, когда и где подсистемы должны быть сгруппированы и развернуты;

• разработанные аппаратно-программные компоненты и подсистемы, в которых завершена интеграция на своем уровне и они готовы к следующему уровню верификации.

При создании реалистичной среды испытаний и оценки необходимо учитывать следующие факторы.

1. Выбор тестового задания. Система и ее компоненты, выбранные для испытаний, должны представлять собой проектную или производственную конфигурацию, включающую все последние утвержденные инженерные изменения.

2. Выбор испытательной площадки. Система должна быть протестирована в среде, которая будет характерна для операций пользователя; Выбранная площадка должна в максимально возможной степени имитировать условия Арктики или тропиков, равнинную или гористую местность, и др.

3. Процедуры тестирования. Выполнение задач испытаний обычно включает выполнение задач эксплуатации и технического обслуживания, которые должны следовать официально утвержденным техническим руководствам.

4. Испытательный персонал. Сюда входят лица, которые будут фактически эксплуатировать и обслуживать систему на протяжении всего испытания, вспомогательные инженеры, техники, регистраторы данных, аналитики и администраторы, которые оказывают помощь в проведении всей программы испытаний. Отобранный эксплуатационный персонал должен соответствовать требованиям с точки зрения количества и уровня квалификации.

5. Тестирование и поддержка оборудования и ПО. При использовании оборудования наземного обслуживания, испытательного оборудования, программного обеспечения следует использовать только те объекты, которые допущены к эксплуатации.

6. Снабжение испытаний. Сюда входят все запасные части, расходные материалы и вспомогательные запасы, необходимые для завершения тестирования и оценки системы. Желательна реалистичная конфигурация.

7. Испытательные мощности и ресурсы. Должны быть заранее определено и запланировано использование специальных помещений, испытательных камер, оборудования, средств экологического контроля, специальных приборов и сопутствующих ресурсов (например, тепла, воды, кондиционирования воздуха, электроэнергии, связи).

8. Требования к интерфейсу. Применимые интерфейсы и требования к тестированию должны быть определены и согласованы по всем направлениям по мере необходимости.

Во время системной интеграции дизайнеры должны быть доступны для поддержки тестирования и ввода в эксплуатацию. Они обеспечат соответствие первоначального дизайна интерфейса и разрешат изменения, требуемые при решении проблем, которые могут возникнуть во время интеграции и тестирования. В некоторых системах значительная часть системной интеграции и тестирования может быть проведена вне площадки сборки на заводе-изготовителе поставщика в качестве заводских интеграционных испытаний. Например, в процессе интеграции воздушных судов в качестве основных наземных стендов используют стенд системы электроснабжения самолета; стенд гидросистемы и механизмов с полунатурным моделированием комплексной системы управления и системой управления общесамолетным оборудованием, так называемую «железную птицу»; стенд комплексирования бортового оборудования, или «электронную птицу».

В результате процесса должен быть получен интегрированный продукт со всеми системными взаимодействиями. Оформлены документация и руководства, включая модели, данные и отчеты системного анализа, подтверждающие обоснование готовности и доступные для будущего анализа во время работы системы; отчеты по интеграции продуктов (для поддержки процесса управления техническими данными); чертежи сборки и верификации; требования к эмулятору (где приложимо); и документированные ограничения для аппаратного и программного обеспечения.

Следует отметить, что кроме технологической интеграции на этапе необходимо реализовать управленческую компоненту интеграции. Она включает интеграцию по срокам работ, затратам, ресурсам, рискам и координацию всех частей процесса интеграции в целом. Причем приоритет управленческой интеграции выше, чем технологической, из-за большего числа охвата факторов.

Процесс интеграции продукта применяется не только к аппаратным и программным системам, но также к сервис-ориентированным решениям, спецификациям, планам и концепциям.