システムのシステム

システムオブシステムとは、タスク指向または専用システムの集合であり、それらのリソースと機能をプールして、構成システムの単なる合計よりも多くの機能とパフォーマンスを提供する新しい複雑なシステムを作成します。現在、システムオブシステムズは、参照フレーム、思考プロセス、定量分析、ツール、および設計方法が不完全な重要な研究分野です。^[1]はシステムオブシステムエンジニアリングを参照しました。

概要

一般的に提案されているシステム・オブ・システムズの説明（必ずしも定義ではない）^[2]を、文献に現れる順に以下に概説する。

システムを統合システム・オブ・システムにリンクすることで、指揮、統制、コンピュータ、通信、情報（C4I）システムと情報監視偵察（ISR）システムの相互運用性と相乗効果が可能になります。^[3] 現代の軍事における情報優位性の分野における説明。
システム・オブ・システムズとは、その構成要素自体が複雑なシステムである大規模な並行分散システムである。^[4] 民間企業における通信構造と情報システムの分野における説明。
システムオブシステムズ教育は、最終的には社会基盤の発展に貢献するシステムオブシステムズへのシステムの統合を伴います。^[5] システムとその統合の重要性に関する技術者教育の分野における説明。
システム統合システムとは、将来の戦場のシナリオでパフォーマンスを向上させるために、システムの開発、統合、相互運用性、最適化を追求する方法です。^[6] 軍事における情報集約型システム統合の分野での説明。
システム・オブ・システムズ問題を構成する現代のシステムは一枚岩ではなく、むしろ5つの共通の特徴を持っています。それは、個々のシステムの運用上の独立性、システムの管理上の独立性、地理的分布、創発的行動、進化的発展です。^[7] 軍事における複雑適応システムの進化的獲得の分野での説明。
エンタープライズシステムズエンジニアリングは、伝統的なシステムエンジニアリング活動と戦略計画および投資分析のエンタープライズ活動を結合することに重点を置いています。^[8] 民間企業の情報集約型システムの分野における説明。
システムオブシステムズ問題とは、異種システムのドメイン横断ネットワークの集合であり、システムとその相互作用を個別にモデル化する場合には明らかにならないような、運用上および管理上の独立性、地理的分布、および創発的かつ進化的な行動を示す可能性が高い。^[9] 国家輸送システム、統合軍事、宇宙探査の分野での説明。

これらすべての説明を総合すると、システムオブシステムズの問題に対する意思決定支援を改善するには、完全なシステムオブシステムズエンジニアリングフレームワークが必要であることが示唆されます。具体的には、関連するインフラストラクチャ、ポリシー、および/またはテクノロジーの考慮事項が相互に関連する全体として、時間の経過とともに良いか悪いか中立かを意思決定者が判断できるようにするために、効果的なシステムオブシステムズエンジニアリングフレームワークが必要です。^[10]システムオブシステムの問題を解決する必要性が緊急であるのは、今日の課題がますます複雑になっているためだけでなく、そのような問題には数世代にわたる影響を伴う多額の資金とリソースの投資が必要であるためです。

システムオブシステムのトピック

システムオブシステムズアプローチ

システムオブシステムズを構成する個々のシステムは非常に異なっており、独立して動作しますが、それらの相互作用によって、重要な新たな特性が明らかになり、もたらされるのが一般的です。これらの新たなパターンは進化する性質があり、関係者はそれを認識、分析、理解する必要があります。システムオブシステムズアプローチは、特定のツール、方法、または実践を推奨するものではなく、テクノロジー、ポリシー、および経済の相互作用が主な推進力となる大きな課題を解決するための新しい考え方を推進します。システムオブシステムズ研究は、設計、複雑性、およびシステムエンジニアリングの一般的な研究に関連していますが、設計という追加の課題も前面に出ています。

システム・オブ・システムズは典型的には複雑システムの振る舞いを示すが、複雑な問題がすべてシステム・オブ・システムの領域に当てはまるわけではない。システム・オブ・システムズの問題にはいくつかの特性の組み合わせが内在しており、そのすべてがあらゆる問題に現れるわけではない。^[11]^[12]

要素の運用上の独立性
要素の管理上の独立性
進化的発達
出現行動
元素の地理的分布
学際研究
システムの異質性
システムのネットワーク

最初の5つの特性は、システムオブシステムの課題を特定するためのマイヤーの基準^{[13]として知られています。残りの3つの特性は、ダニエル・デローレンティス博士}^[14]とパデュー大学の共同研究者によるシステムオブシステムの課題のモデル化と分析の数学的意味の研究から提案されました。^[15]

研究

システムオブシステムズの問題に対する効果的なアプローチに関する現在の研究には以下が含まれます。

効果的な基準の確立
統一語彙集の作成^[16]
複雑なシステムを視覚化し伝達するための効果的な方法論の開発^[17]
分散リソース管理^[18]
建築設計の研究
- 相互運用性^[19]
- データ配布ポリシー：ポリシーの定義、設計ガイダンス、検証^[20]
統合ツールプラットフォームを備えた形式モデリング言語^[21]
さまざまなモデリング、シミュレーション、分析技術の研究
- ネットワーク理論
- エージェントベースモデリング
- 一般システム理論
- 確率論的ロバスト設計（不確実性モデリング/管理を含む）
- オブジェクト指向シミュレーションとプログラミング
- 多目的最適化
システム要件、概念、技術の相互作用を捉えるためのさまざまな数値および視覚ツールの研究

アプリケーション

システムズ・オブ・システムズは、現在でも主に防衛分野で研究されていますが、国内の航空輸送や自動車輸送^[22]、宇宙探査などの分野でも応用されています。その他、医療、インターネットの設計、ソフトウェア統合、エネルギー管理^[19]、電力システム^[23]などにも応用できます。レジリエンスの社会生態学的解釈では、世界のさまざまなレベル (地球システム、政治システムなど) が相互接続されたシステム、または入れ子になったシステムとして解釈され、システムズ・オブ・システムズのアプローチが採用されています。ビジネスへの応用としては、サプライチェーンのレジリエンスが挙げられます。

教育機関と産業界

さまざまな組織間のコラボレーションにより、システムオブシステムズの問題クラスの定義と、システムオブシステムズの問題のモデル化と分析の方法論の開発が促進されています。多くの商業団体、研究機関、学術プログラム、政府機関でプロジェクトが進行中です。

このコンセプトの開発における主な利害関係者は次のとおりです。

システムオブシステムズ問題に取り組んでいる大学には、パデュー大学、ジョージア工科大学、オールドドミニオン大学、ジョージメイソン大学、ニューメキシコ大学、マサチューセッツ工科大学、海軍大学院、カーネギーメロン大学などがあります。
この研究分野で活躍している企業としては、MITRE Corporation、エアバス、BAE Systems、ノースロップ・グラマン、ボーイング、レイセオン、タレス・グループ、CAE Inc.、アルテア・エンジニアリング、セイバー・アストロノーティクス、ロッキード・マーティンなどがあります。
DARPA、米国連邦航空局、NASA、国防総省（DoD）など、システムオブシステムズ研究および応用に関する研究を実施および支援する政府機関

例えば、国防総省は最近、防衛関連プロジェクトへの応用を目的としたシステムオブシステムズエンジニアリングの正式な方法論を開発するために、国立システムオブシステムズエンジニアリングセンター^{[24]を設立しました。}

別の例として、探査システムアーキテクチャスタディによると、NASA は、2004 年の宇宙探査ビジョンで GW ブッシュ大統領が概説した目標を達成するために、新しい探査「システムオブシステムズ」の開発を主導する探査システムミッション局 (ESMD) 組織を設立しました。

欧州委員会が後援する多数の研究プロジェクトと支援活動が、第 7 次フレームワークプログラムで実施されました。これらは、 FP7 ICT 作業プログラムの戦略目標 IST-2011.3.3 (複雑なシステムエンジニアリングに向けた組み込みシステム、監視、制御の新しいパラダイム) を対象としています。この目標は、「システムオブシステムの設計、開発、エンジニアリング」に特に重点が置かれていました。これらのプロジェクトには次のものが含まれます。

T-AREA-SoS ^[25] (大西洋横断システム研究教育アジェンダ)は、「EUと米国の合意に基づくシステム・オブ・システムズ(SoS)研究アジェンダの作成を通じて、さまざまな分野における大規模で複雑なシステムの開発と管理における欧州の競争力を高め、社会的影響を改善すること」を目的としています。
COMPASS ^[21]（Comprehensive Modelling for Advanced Systems of Systems）は、モデルの構築と早期分析を促進する方法とツールを使用して、複雑なSoSをコスト効率よく設計できるようにするためのセマンティック基盤とオープンツールフレームワークを提供することを目的としています。
DANSE ^[26] (システムオブシステムエンジニアリングにおける適応性と進化のための設計)は、「SoS相互運用の形式セマンティクスに基づき、分析、シミュレーション、最適化のための新しいツールによってサポートされる、進化型、適応型、反復型のシステムオブシステムライフサイクルモデルをサポートする新しい方法論」の開発を目指しています。
ROAD2SOS ^[27]（システムオブシステムエンジニアリングのロードマップ）は、「システムオブシステムエンジニアリングと関連するケーススタディにおける戦略的研究とエンジニアリングのロードマップ」の開発を目指しています。
DYMASOS ^[28] (DYnamic MANagement of physical-coupled Systems Of Systems)は、産業ユースケースに基づいてSoSの動的管理のための理論的アプローチとエンジニアリングツールの開発を目指しています。
AMADEOS ^[29] (マルチクリティカルでアジャイル、ディペンダブル、エボリューション、オープンなシステム・オブ・システムのためのアーキテクチャ)は、時間認識と進化をシステム・オブ・システム(SoS)の設計に取り入れ、創発的な動作を可能にし、健全な概念モデル、汎用的なアーキテクチャフレームワーク、設計方法論を確立することを目的としています。

システム・オブ・システムズ・アプローチを採用している進行中の欧州プロジェクトには以下のものがあります。

Arctic PASSION ^[30]（汎北極観測システム・オブ・システムズ：社会ニーズのための観測の実施、2021年7月～2025年6月）は、ホライズン2020研究プロジェクトであり、一貫性のある統合北極観測システムである汎北極観測システム・オブ・システムズ（pan-AOSS）の共同構築と実施を主な目的としています。このプロジェクトは、現在の観測システムの操作性を向上させ、汎北極の科学的かつコミュニティベースのモニタリングを改善・拡張し、先住民族や地域の知識と統合することで、現在の観測システムの欠点を克服することを目指しています。
COLOSSUS ^[31] (航空製品、サービス、ビジネスモデルの協調的システムオブシステム探究、2023年2月 - 2026年1月) は、航空機、運用、ビジネスモデルの組み合わせによる最適化を初めて可能にするシステムオブシステム設計方法論の開発を目的としたホライズンヨーロッパの研究プロジェクトです。このプロジェクトの目的は、欧州の航空業界が研究、技術開発、イノベーションを行えるようにするための変革的デジタルコラボレーション (TDC) フレームワークを確立することです。TDC フレームワークは、現実世界のシナリオにおける複雑な製品やサービスのシミュレーション、分析、最適化、評価をサポートします。

参照

参考文献

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さらに読む

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外部リンク

システム・オブ・システムズ - ビデオ IBM
「A Smarter Planet ブログ - モノのインターネットとシステム・オブ・システムズ」。IBM。2015 年 10 月。
IEEE システム工学国際会議 (SoSE)
システム工学センターオブエクセレンス
システムオブシステムズ、システムエンジニアリングガイド (USD AT&L 2008 年 8 月)
国際システム工学ジャーナル (IJSSE)

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