System systemów – zbiór niezależnych systemów połączonych w jeden większy system, który tworzy unikalne możliwości. Niezależne systemy składowe współpracują, aby wytworzyć zbiorowe zachowanie, którego nie są w stanie samodzielnie wytworzyć.
Wokół tematu systemu systemów tworzy się coraz większe zainteresowanie. Obecnie systemy systemów to istotna dyscyplina badawcza, dla której ramy odniesienia, procesy myślowe, analiza ilościowa, narzędzia i metody projektowania są niekompletnePopper, S., Bankes, S., Callaway, R., and DeLaurentis, D., System-of-Systems Symposium: Report on a Summer Conversation, July 21–22, 2004, Potomac Institute for Policy Studies, Arlington, VA.. Metoda definiowania, modelowania, analizowania i zarządzania systemami systemów jest częścią dziedziny inżynierii systemów.
Systemy systemów Definicje/Opisy Poniżej przedstawiono powszechnie proponowane opisy – niekoniecznie będące definicjami – Systemów Systemów, w kolejności ich pojawiania się w literaturze: Połączenie systemów we wspólny system systemów pozwala na interoperacyjność i osiągnięcie synergii systemów dowodzenia, kierowania, informatyki, łączności i informacji (C4I) oraz wywiadu, nadzoru i rozpoznania (ISR)Manthorpe Jr., W.H., „The Emerging Joint System-of-Systems: A Systems Engineering Challenge and Opportunity for APL,” Johns Hopkins APL Technical Digest, Vol. 17, No. 3 (1996), pp. 305–310.: opis w zakresie przewagi informacyjnej we współczesnym wojsku. Systemy systemów to wielkoskalowe współbieżne i rozproszone systemy, których elementy składowe same w sobie są systemami złożonymiKotov, V. „Systems-of-Systems as Communicating Structures,” Hewlett Packard Computer Systems Laboratory Paper HPL-97-124, (1997), pp. 1–15.: opis z zakresu struktur komunikacyjnych i systemów informatycznych w przedsiębiorstwie prywatnym. Edukacja w zakresie Systemów Systemów polega na integracji systemów w Systemy Systemów, które ostatecznie przyczyniają się do ewolucji infrastruktury społecznejLuskasik, S.J. „Systems, Systems-of-Systems, and the Education of Engineers”, Artificial Intelligence for Engineering Design, Analysis, and Manufacturing, Vol. 12, No. 1 (1998), pp. 55-60.: opis z zakresu kształcenia inżynierów na temat znaczenia systemów i ich integracji. Integracja Systemów Systemów to sposób na dążenie do rozwoju, integracji, interoperacyjności i optymalizacji systemów w celu zwiększenia wydajności w przyszłych scenariuszach pola walkiPei, R.S., „Systems-of-Systems Integration (SoSI) – A Smart Way of Acquiring Army C4I2WS Systems,” Proceedings of the Summer Computer Simulation Conference, (2000), pp. 574-579.: opis w dziedzinie informacyjno-intensywnej integracji systemów w wojsku. Współczesne systemy składające się na systemy systemów nie są jednakowe, lecz mają pięć wspólnych cech: niezależność operacyjną poszczególnych systemów, niezależność zarządczą systemów, rozmieszczenie geograficzne, zachowania emergentne i rozwój ewolucyjny: opis z zakresu ewolucyjnego pozyskiwanie złożonych systemów adaptacyjnych w wojsku. Inżynieria Systemów Systemów w przedsiębiorstwie skupia się na łączeniu tradycyjnych działań z zakresu inżynierii systemów z działalnością przedsiębiorstw w zakresie planowania strategicznego i analizy inwestycjiCarlock, P.G., and R.E. Fenton. „System-of-Systems (SoS) Enterprise Systems for Information-Intensive Organizations,” Systems Engineering, Vol. 4, No. 4 (2001), pp. 242-261.: opis w zakresie systemów intensywnie wykorzystujących informacje w przedsiębiorstwie prywatnym. Systemy Systemów to zbiory interdyscyplinarnych sieci heterogenicznych systemów, które mogą wykazywać operacyjną i zarządczą niezależność, rozkład geograficzny oraz pojawiające się i ewolucyjne zachowania, które nie byłyby widoczne, gdyby systemy i ich interakcje były modelowane oddzielnie: opis z zakresu Krajowego Systemu Transportowego, Zintegrowanej Eksploracji Wojskowej i Kosmicznej.
Podsumowując, wszystkie te opisy sugerują, że potrzebny jest kompletny zestaw ram dla inżynierii Systemów Systemów, aby ułatwić radzenie sobie z problemami dotyczącymi Systemów Systemów. W szczególności jest to potrzebne, aby pomóc decydentom w określeniu, czy: infrastruktura, polityka i technologia, jako powiązane elementy całości spełniają zakładane cele, czy nie DeLaurentis, D., Callaway, R.K., „A System-of-Systems Perspective for Public Policy Decisions,” Review of Public Policy Research, Vol. 21, Issue 6, Nov. 2004, pp. 829-837..
Konieczność wypracowania sposobów radzenia sobie z zagadnieniami Systemów Systemów jest istotna nie tylko ze względu na rosnącą złożoność rzeczywistości i idących za tym wyzwań, ale także dlatego, że takie problemy wymagają dużych inwestycji finansowych i zasobowych o wielopokoleniowych konsekwencjach.
Jak rozpoznać Systemy Systemów Podczas gdy poszczególne systemy tworzące System Systemów mogą być bardzo różne i działać niezależnie, ich interakcje ujawniają i tworzą nowe (emergentne) właściwości. Te wyłaniające się cechy mają ogromne znaczenie i skutki, które muszą być rozpoznane, przeanalizowane i zrozumiane. Podejście systemowe nie proponuje konkretnych narzędzi, metod lub praktyk; zamiast tego promuje nowy sposób myślenia w rozwiązywaniu wielkich wyzwań, w którym interakcje między technologią, polityką i ekonomią są głównymi czynnikami napędzającymi. Zagadnienie systemu systemów jest związane z zagadnieniami projektowania inżynierskiego, złożoności i inżynierii systemów, ale także wysuwa na pierwszy plan dodatkowe wyzwanie projektowe.
Systemy Systemów zazwyczaj wykazują zachowania złożonych systemów, ale nie wszystkie złożone problemy zalicza się do kategorii Systemów Systemów. Istnieje list cech i problemów charakterystycznych dla Systemów Systemów, które pozwalają je zidentyfikować DeLaurentis, D., „Research Foundations,” School of Aeronautics and Astronautics, Purdue University, West Lafayette, IN, 2007.:
Części składowe są niezależne pod względem operacyjnym Części składowe są niezależne pod względem operacyjnym zarządczym Całość rozwija się ewolucyjnie w czasie Wykazuje zachowania pojawiające się jako efekt współzależności systemów – zachowania emergentne Części składowe są rozproszone geograficznie Części składowe pochodzą z różnych dziedzin – Interdyscyplinarność Części składowe są heterogeniczne Części składowe łączą się w sieci
Pierwsze pięć cech jest znanych jako kryteria Maiera służące do identyfikacji problemów za kategorii Systemów Systemów. Pozostałe trzy cechy zostały zaproponowane na podstawie badania matematycznych implikacji modelowania i analizowania wyzwań systemowych przez dr Daniela DeLaurentisa i jego współpracowników z Purdue University „Systems of Systems (SoS),” College of Engineering, Purdue University, West Lafayette, IN, 2007..
Jak odróżnić System od Systemu Systemów Ważnym aspektem związanym z zagadnieniem Systemu systemów jest umiejętność odróżnienia go od Systemu. INCOSE zdefiniowało 6 kryteriów które pozwolą na łatwe rozróżnienie. +SystemSystem SystemówMa jasno określoną grupę interesariuszyMa złożoną (wielopoziomową) strukturę interesariuszy, czasem ze sprzecznymi interesamiMa jasno określony celMa wiele, możliwie sprzecznych, celówMa jasno określoną strukturę zarządzania i odpowiedzialnościMa złożoną strukturę zarządzania, często z rozmytymi odpowiedzialnościamiMa jasno określony priorytety operacyjne, z określoną strukturą „eskalowania” problemówMa wiele, różnych priorytetów operacyjnych, bez jasnej metody rozwiązywania konfliktów i „eskalowania” ichMa jeden cykl życiaMa tyle cykli życia ile elementów składowych, które zazwyczaj powstają asynchronicznieMa jasno określoną własność – jest jeden właściciel systemuMa rozproszoną własność pomiędzy właścicieli poszczególnych systemów składowych
Rodzaje Systemów Systemów Kierowane Systemy Systemów (Directed) Kierowane Systemy Systemów są budowane i zarządzane w celu spełnienia określonych celów. Są zarządzane centralnie aby zapewnić osiągnięcie celów. Chociaż systemy składowe zachowują zdolność do niezależnego działania, akceptują, że ich normalny tryb działania jest podporządkowany celom centralnym. Przykłady można znaleźć w miejskich systemach transportowych. Chociaż należące do różnych właścicieli, elementy składowe współpracują ze sobą w celu świadczenia usług. Aby zapewnić spójność, systemy składowe muszą akceptować znaczną ilość regulacji i standardów.
Uznane Systemy Systemów (Acknowledged) Uznane Systemy Systemów mają wspólne cele uznawane przez systemy składowe, wyznaczonego menedżera i wspólne zasoby. Systemy składowe zachowują niezależną własność, cele, finansowanie i strategie rozwoju. W przeciwieństwie do Kierowanych Systemów Systemów, zmiany opierają się na uzgodnionej współpracy. Przykładem takiego Systemu Systemów jest kontrola ruchu lotniczego. Systemy dostarczające usługi transportu lotniczego oraz niezbędną infrastrukturę na całym świecie, wszystkie uznają wspólne cele, współpracują w zakresie najlepszych praktyk, przestrzegając regulaminów i protokołów.
Kolaboracyjne Systemy Systemów (Collaborative) Kolaboracyjne Systemy Systemów składają się z systemów składowych, które dobrowolnie decydują się na uczestnictwo dla spełnienia wspólnych celów. Te cele mogą ewoluować w oparciu o współpracę systemów składowych. Przykładem jest sieć elektryczna. Autonomiczne systemy składowe produkują, przesyłają i dystrybuują energię elektryczną do konsumentów. W przeciwieństwie do Uznanego Systemu Systemów, Kolaboracyjny System Systemów nie ma nadrzędnego organu zarządzającego. Systemy składowe stosują się do przyjętych standardów i przepisów, ale ich sposób rozwoju i role odrywane w Systemie Systemów mogą ewoluować.
Wirtualne Systemy Systemów (Virtual) Wirtualne Systemy Systemów nie posiadają centralnego organu władzy ani wyraźnego, wspólnego celu akceptowanego przez wszystkich. Wirtualny System Systemów może wykazywać emergentne zachowanie występujące w dużej skali, ale opiera się na standardowych formatach lub protokołach. Przykładem jest Internet. Internet Engineering Task Force (IEFT) publikuje uzgodnione standardy i protokoły, które stanowią aktualne formaty i protokoły, które niezależni usługodawcy mogą wykorzystać do nowych usług lub produktów. Nie ma żadnego odgórnego, centralnego kierownictwa ani nadzoru. Również nie ma żadnego celu wspólnego dla wszystkich stron.
Badania Aktualne badania nad efektywnym podejściem do problemów Systemów Systemów obejmują:
Ustanowienie efektywnego układu odniesienia Tworzenie ujednoliconego zestawu pojęć od opisu zagadnienia DeLaurentis D., „System of Systems Definition and Vocabulary,” School of Aeronautics and Astronautics, Purdue University, West Lafayette, IN, 2007. Opracowanie skutecznych metod wizualizacji i komunikacji złożonych systemówJara, F. (1998, July 24). Visualization systems. Retrieved from web http://www.cs.uml.edu/~fjara/thesis/active/proposal/node6.html on 16 Nov 2011. Zarządzanie zasobami rozproszonymiMosleh M., Ludlow P., Heydari B., „Distributed Resource Management in System of Systems: An Architecture Perspective”, Systems Engineering, 2016. Studium projektowania architektury InteroperacyjnośćCurry, Edward. 2012. „System of Systems Information Interoperability Using a Linked Dataspace.” In IEEE 7th International Conference on System of Systems Engineering (SOSE 2012), 101–106. Zasady dystrybucji danych: definicja zasad, wytyczne projektowe i weryfikacjaGianni, D. (2015, Jan). Data Policy Definition and Verification for System of Systems Governance, in Modeling and Simulation Support for System of Systems Engineering. Formalny język modelowania ze zintegrowaną platformą narzędziowąhttp://www.compass-research.eu/. Badanie różnych technik modelowania, symulacji i analizy teoria sieci modelowanie agentowe ogólna teoria systemów projektowanie probabilistyczne (w tym modelowanie/zarządzanie niepewnością) symulacja i programowanie obiektowe optymalizacja wielokryterialna