5) эволюционное развитие – входящие в состав SoS системы, их компоненты, структуры, функции и цели изменяются по мере накопления опыта работы с системой.

Причем эксплуатационная и административная независимость определены как две основные отличительные характеристики для применения термина «система систем». Система, которая не проявляет этих двух характеристик, не считается SoS вне зависимости от сложности и географического распределения ее компонентов. Многие авторы [19] объединяют эти две характеристики, говоря об автономности как способности составляющих SoS систем делать независимый выбор, включая административную и эксплуатационную независимость. При этом эмерджентность также рассматривается как неотъемлемая характеристика SoS, ради которой, собственно, и объединяются составляющие системы. Однако SoS могут проявлять не только предсказуемую эмерджентность: в силу автономности составляющих систем возможно возникновение непредвиденных последствий и нежелательного поведения. Своевременное выявление и пресечение такой непредвиденной эмерджентности является важной задачей системной инженерии SoS.

Характеристика автономности определяет, по нашему мнению, принципиальное отличие системы систем от системы из подсистем, которое состоит в том, что у каждой системы в SoS есть свой владелец («хозяин»), тогда как у системы из подсистем есть только один владелец («хозяин») всей системы. Это свойство (наличие владельца системы), которое традиционно не учитывается в теории систем (как системы из подсистем), вносит новое качество на различных уровнях. Например, для ведомственной системы владельцем может быть ведомство (заказчик или оператор), для web-приложения – провайдер сервиса, для средства обеспечения доступа – пользователь.

Нужно отметить, что три приведенные выше ключевые характеристики – эксплуатационная и административная независимость, а также эмерджентность – закреплены новой (действующей) редакцией международного стандарта по системной инженерии ГОСТ Р 57193–2016 [15н]. Причем стандарт также обращает внимание на сложную динамику взаимодействия составляющих систем, которая может приводить к непредсказуемой эмерджентности: «Главной характеристикой SoS являются неожиданные случаи, т. е. непредвиденные эффекты на уровне SoS, отн сенные к сложной динамике взаимодействия составляющих систем. В SoS составляющие системы преднамеренно рассматриваются в их комбинации с тем, чтобы получить и проанализировать результаты, невозможные к получению от единичных систем. Сложность составляющих систем и факт того, что они, возможно, были разработаны безотносительно к их роли в SoS, может привести к новым, неожиданным поведениям. Определение и обращение к непредвиденным эмерджентным результатам – это особенная сложная проблема в инженерии SoS».

Кроме приведенных выше характеристик, многие исследователи [19] считают важными также следующие характерные особенности SoS:

• Принадлежность – составляющие системы имеют право и возможность выбирать принадлежность к SoS исходя из собственных потребностей. Существование SoS повышает значимость цели составляющей системы, возвеличивает роль этой системы, поскольку ее принадлежность делает достижение общей цели SoS более быстрым и эффективным.

• Связанность – возможность оставаться подключенными к другим составляющим системам. Необходимо создание связанности, или, другими словами, достижение интероперабельности между унаследованными системами и, возможно, добавленными новыми системами в SoS.

• Разнообразие – свидетельство явной гетерогенности. SoS должна быть, по необходимости, весьма разнообразной по своим возможностям по сравнению с довольно ограниченным функционалом составляющих систем. Существует фундаментальное различие между основанной на требованиях, управляемой конструкцией обычной системой для определенной предметной области и основанной на возможностях SoS, которая должна проявлять значительное разнообразие функций как необходимый ответ на высокую изменчивость потребностей, постоянные неожиданности и деструктивные новации.

Со временем было предложено добавить еще две важных характеристики SoS:

1. «Самоорганизация. SoS имеет динамическую организационную структуру, способную реагировать на изменения в окружении и изменения поставленных целей и задач.

2. Адаптация. Как и развивающаяся организация, сама структура SoS может быть динамичной и реагировать на внешние изменения и восприятие среды» [61].

Следует обратить внимание, что SoS необязательно формируется на постоянной основе, она может быть необходима для интеграции систем и сетей с какими-либо конкретными целями и на определенный период. Причем способы организации совместной работы систем, входящих в SoS, могут существенно различаться.

В 2008 году Министерство обороны США выпустило руководство по системной инженерии специально для SoS [46], в котором (со ссылкой на работы ряда исследователей [37, 10]) было выделено четыре категории подобных систем:

• виртуальная – в виртуальной SoS нет центрального пункта управления и единой согласованной цели. Поведение, характерное для крупномасштабных систем, вероятно и, возможно, даже желательно, но предполагается, что в SoS такого типа для поддержания должны использоваться сравнительно слабо выраженные механизмы;

• коллаборативная – входящие в состав коллаборативной SoS отдельные системы взаимодействуют на более или менее добровольной основе для достижения согласованных общих целей. Стандарты применяются, но нет никакого центрального органа, который контролировал бы их соблюдение. Основные игроки сообща решают, нужно ли предоставлять (и если нужно, то как предоставлять) обслуживание, обеспечивая тем самым некоторую степень следования стандартам регулирования и обслуживания;

• общепризнанная – у общепризнанной SoS имеются осознанные цели, назначенный руководитель и выделенные ресурсы. Однако у составляющих ее систем по-прежнему есть независимые владельцы, цели, финансирование, подходы к разработке и обеспечению функционирования. Для внесения изменений в каждую отдельную систему необходимо добровольное сотрудничество между ней и SoS;

• целевая – целевыми называются интегрированные SoS, которые создаются и управляются для достижения конкретных целей. Они централизованно управляются на протяжении длительного срока службы для выполнения как ранее поставленных, так и новых задач, которые могут представлять интерес для владельцев системы. Составляющие системы сохраняют возможность работать независимо, но в нормальном режиме их работа подчинена общей цели¹⁵².

Существенно различная организация взаимодействия в SoS перечисленных категорий не может не сказываться на их характеристиках. Например, при переходе от виртуальных или коллаборативных SoS к более «жестко» организованным общепризнанным или целевым SoS следует ожидать возрастания зависимости SoS в целом от изменений составляющих систем. Однако внесение изменений в таких SoS производится по согласованию заинтересованных сторон, что дает возможность снизить непредсказуемую эмерджентность.

Самым известным примером SoS является интернет. С точки зрения провайдеров, обеспечивающих магистральную передачу данных и последнюю «милю», – это коллаборативная SoS. Провайдеры взаимодействуют на более или менее добровольной основе, вступая в соответствующие договорные отношения, применяют стандарты и обеспечивают обслуживание клиентов. При этом они остаются независимыми и не имеют какого-либо общего руководителя.

Вместе с тем компании и индивидуальные пользователи имеют возможность создавать сетевые сервисы, используя не только инфраструктуру интернета, но и опубликованные сервисы других владельцев. Например, вставляя чужие фреймы в свой публичный или корпоративный портал. По сути, таким способом формируется множество виртуальных SoS со слабоорганизованными взаимодействиями: действительно, ведь в нашем примере ответственность за работоспособность «чужого» сервиса лежит на том, кто его вставил в свой портал, если нет специального контракта с владельцем сервиса. То есть в данном случае репутация владельца становится решающей. Естественно, такая виртуальная SoS будет существовать в течение того временного отрезка, на котором она решает поставленную задачу.

Именно виртуальные и коллаборативные SoS становятся «главными» в цифровом мире. И если 20 лет назад разработки SoS были прерогативой оборонных ведомств, то сейчас можно привести множество примеров SoS из ежедневной жизни и различных предметных областей:

• «транспорт – управление воздушным движением, Европейская железнодорожная сеть, интегрированное управление наземным транспортом, грузовым транспортом, управление скоростными магистралями и космические системы;

• энергетика – умные сети, умные дома и интегрированное производство/потребление;

• здравоохранение – системы управления областными учреждениями, аварийно-спасательными службами и управления персональным здоровьем;

• управление природными ресурсами – окружающей средой, региональными водными ресурсами, лесным хозяйством и рекреационными ресурсами;

• реагирование на катастрофы – ответы на стихийные бедствия, включая лесные пожары и наводнения, а также нападения террористов;

• потребительские товары – интегрированные развлечения и интеграция бытовых изделий;

• бизнес – банковское дело и финансы;

• средства массовой информации – кино, радио и телевидение»¹⁵³ [22].

Различия между системами (из систем/подсистем) и системами систем существенным образом влияют на принципы использования системной инженерии (см. табл. 2.1).

Таблица 2.1. Различия между системами и системами систем с точки зрения системной инженерии. Источник: SEBoK v1.8 [22, Systems of Systems (SoS)]

Системная инженерия SoS, в отличие от традиционной, имеет дело не с функциями систем, а с возможностями. Заказ на систему систем осуществляется в терминах возможностей (capabilities), а не функций (functions) систем. То есть заказчики хотят приобрести возможность достижения новых (супер)целей, а не функции собственно системы, реализующие эти возможности. Системы уже куплены, существуют, у них есть владельцы и все необходимые функции. Но заказчику нужны возможности, которые можно достичь при совместной работе этих систем. Возможности формулируются следующим образом: данная система должна обеспечивать возможность (и далее хотя бы один глагол того действия, которое она должна давать возможность сделать).

Структурированный и эффективный стандарт системной инженерии SoS, который определял бы необходимые процедуры управления SoS «на основе требований постоянного технологического развития в сложной динамической среде» [19], пока не разработан. В настоящее время идет работа над руководством по принципам использования системной инженерии для SoS¹⁵⁴, активно исследуются методологические подходы и набор инструментов системной инженерии SoS, в первую очередь на основе сетевых методов [38, 20]. В 2018 году состоялась уже 13-я международная конференция по системной инженерии SoS¹⁵⁵.

Тем не менее, в действующем стандарте по системной инженерии ГОСТ Р 57193–2016 [15н] уделено специальное внимание (Приложение G) тому, какие «вышеперечисленные характеристики SoS имеют последствия при применении каждого из четырех видов процессов жизненного цикла системы».

Процессы соглашения, в соответствии с ГОСТ Р 57193–2016 [15н], имеют крайне важное значение для SoS, потому что они устанавливают способы управления разработкой и эксплуатацией среди организаций, ответственных за SoS. Составляющие системы, приобретаемые и управляемые различными организациями, часто поддерживают первоначальные цели, которые могут не совпадать с целями SoS. За исключением случая целевых SoS задачи организациям, управляющим составляющими системами, не могут быть поставлены без сотрудничества с ними. В общепризнанных или коллаборативных SoS эти задачи сбалансированы в сравнении с задачами составляющей системы. А для виртуальных SoS процессы согласования могут быть неформальными или приниматься во внимание только для целей анализа.

Процессы организационного обеспечения проекта – организации-владельцы составляющих систем SoS, как правило, несут ответственность за разработку своих систем, и каждая из них имеет свои процессы организационного обеспечения проекта. Эти организации устанавливают процессы и модели жизненного цикла, которые будут использоваться для проектов; инициируют, уточняют или отменяют проекты; обеспечивают необходимыми ресурсами, включая человеческие и финансовые; устанавливают и контролируют качественные показатели систем; разрабатывают другие документы в проектах для внутренних и внешних клиентов. В зависимости от типа SoS эти процессы организационного обеспечения проекта также применяются с учетом специфики SoS – планирование, анализ, организация, интеграция возможностей при соединении существующих и новых систем в возможности SoS. Т. е. в SoS эти процессы реализуются на двух уровнях: (1) организациями- владельцами составляющих системы – для своих систем, независимо от SoS; (2) организацией – заказчиком SoS (или в колллаборативных SoS по соглашению о SoS) – в соответствии с теми соображениями, которые касаются итоговой SoS. Особой проблемой в инженерии SoS является отсутствие соответствия между процессами организационного обеспечения проекта составляющих систем и SoS. Владельцы составляющих систем разрабатывают процессы для достижения своих собственных результатов и, возможно, не согласуют их с процессами SoS.

Процессы проекта (процессы технического управления) также реализуют и на уровне SoS, и на уровне составляющих ее систем. На уровне SoS их применяют при планировании, анализе, организации и интеграции возможностей соединяемых систем (существующих и новых) в возможности SoS. Параллельно организации-владельцы составляющих систем сохраняют ответственность за системную инженерию своих систем и за свои собственные процессы технического управления. При управлении конфигурацией, например, составляющие системы управляют собственной конфигурацией, в то время как SoS рассматривает управление конфигурацией, которое относится к объединению систем в SoS. Управление риском осуществляется составляющими системами на основе оценки риска применительно к результатам, в то время как управление рисками SoS рассматривает риск для SoS.

Процессы планирования, оценки и контроля являются ключевыми для всех управленческих действий, причем важнейшей проблемой в инженерии SoS является недостаточное управление процессами составляющих систем (особенно для общепризнанных и коллаборативных SoS) со стороны организации, ответственной за SoS. Движимая собственными организационными требованиями, каждая из составляющих систем может иметь график развития или обновления, который отличается от графиков других составляющих систем. Организация, ответственная за SoS, должна планировать комплексный жизненный цикл, который признает самостоятельное внесение изменений в составляющие системы, в дополнение к инициированным SoS изменениям в жизненном цикле. Это часто включает в себя определение устойчивых промежуточных форм в эволюции SoS с приростом возможностей, добавленных из составляющих систем.

Технические процессы (в т. ч. определение архитектуры и проекта, процессы комплексирования, верификации, передачи, валидации, функционирования, сопровождения, изъятия и списания) реализуются и для SoS и для составляющих систем, причем в ряде случаев реализация SoS осуществляется скорее посредством управления процессами составляющих систем, чем процессами SoS в целом. Определение потребностей и требований заинтересованных сторон сосредоточено на верхнем уровне SoS, но с учетом того, насколько несовместимые потребности заинтересованных сторон для отдельных систем могут привести к ограничениям на SoS в целом.