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Architecture système : décisions cruciales dans les systèmes complexes
Fourni par Formation professionnelle du MIT
Notre monde fonctionne sur des systèmes de plus en plus complexes. Des voitures aux centrales électriques, nous attendons de plus en plus une connectivité immédiate, l'apprentissage automatique sur les données des produits et l'infusion de technologies, qui augmentent la complexité des systèmes modernes. Ces systèmes, présents dans des secteurs allant de l'aérospatiale à l'automobile, de la haute technologie aux soins de santé, et au-delà, reposent sur des professionnels qui ont une compréhension approfondie des composants du système et de leurs comportements au niveau du système, qu'ils soient souhaitables ou indésirables.
Architecture et ingénierie des systèmes : modèles et méthodes pour gérer des systèmes complexes
Le nouveau programme de certificat en ligne de quatre cours commence le 12 septembre.
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Considérez Twitter. Suite à une série de pannes lors de la Coupe du monde 2010, où le pic d'activité a fait planter son infrastructure, Twitter a repensé l'intégralité de sa base de code monolithique. Aujourd'hui, il traite régulièrement environ 5 700 tweets par seconde et a traité un pic de 143 199 tweets par seconde (le 3 août 2013, lors de la diffusion d'une émission télévisée populaire au Japon).
Ce n'est là qu'un exemple des exigences croissantes des utilisateurs vis-à-vis de ces systèmes. Ces exigences vont au-delà des surtensions et de l'évolutivité. Pour que les produits capturent des parts de marché, nous demandons aux systèmes d'innover sur les offres existantes, d'intégrer de nouvelles technologies et de s'adresser à plusieurs marchés. Pour que les entreprises soient compétitives avec des marges serrées, nous demandons que les systèmes soient conçus pour optimiser les coûts de fabrication et soient livrés via des chaînes d'approvisionnement à plusieurs niveaux.
Mon expérience est qu'une partie substantielle de la performance d'un système est déterminée par un ensemble relativement restreint de décisions - des décisions architecturales. Pour les ingénieurs, les gestionnaires de programme et les propriétaires d'entreprise, de telles décisions font toute la différence.
Je suis ravi d'annoncer que le MIT lance un nouveau programme de certificat professionnel en quatre cours pour explorer ces décisions architecturales avec les leaders de l'industrie. Le programme en ligne uniquement, Ingénierie de l'Architecture et des Systèmes : Modèles et méthodes pour gérer les systèmes complexes, débute le 12 septembre 2016.
Chaque système construit a une architecture
Les produits tels que les logiciels de téléphonie mobile, les voitures et les biens d'équipement pour semi-conducteurs sont définis par quelques décisions architecturales clés prises au début du cycle de vie du programme. Ces premières décisions entraînent des décisions en aval. Dans la conception réelle de systèmes complexes, cependant, les ingénieurs n'ont souvent pas une connaissance complète de la portée éventuelle de ces systèmes avant de prendre des décisions susceptibles d'avoir un impact important, qu'il s'agisse de créer des goulots d'étranglement qui limitent les performances, de restreindre les sites de fabrication potentiels, de réduire la part des revenus du marché secondaire.
Par exemple, le MIT a travaillé avec la NASA sur l'architecture des satellites de communication de nouvelle génération. La NASA exploite actuellement trois ensembles de satellites relais, chacun de la taille d'un autobus scolaire, pour transmettre les données gouvernementales des missions spatiales scientifiques et militaires. Les responsables de la NASA ont estimé qu'un changement architectural était nécessaire pour réduire les coûts, qui sont aujourd'hui deux à trois fois supérieurs à ceux des satellites exploités commercialement. Le MIT a travaillé avec la NASA sur une période de trois ans pour identifier les décisions architecturales, telles que la présence ou l'absence de stockage de données à bord, le choix de l'orbite, le nombre de satellites par plan orbital et le développement technologique pour les liaisons inter-satellites. — et analysé des millions de combinaisons de décisions pour identifier les meilleurs candidats pour de nouvelles architectures.
Malgré l'incertitude entourant la portée, mon expérience est que passer du temps en amont sur les décisions architecturales - que vous séquenciez les décisions à prendre en fonction uniquement de l'expérience de votre équipe ou que vous les séquenciez plus explicitement à l'aide de modèles de décision pour estimer les sensibilités - peut avoir un retour substantiel sur investissement.
En d'autres termes, de bonnes décisions architecturales peuvent créer des avantages concurrentiels sur des marchés difficiles, mais de mauvaises décisions peuvent entraver de grands programmes de développement.
Modèles et méthodes
En lançant le nouveau programme d'architecture et d'ingénierie des systèmes, nous sommes ravis d'explorer de telles décisions avec les leaders de l'industrie. Nous avons réuni certaines des plus grandes organisations impliquées dans les systèmes complexes, notamment GE, Boeing, Raytheon, GM, la NASA et Caterpillar, entre autres, pour parler de l'état actuel de la pratique.
L'une des tendances qui nous intéressent le plus est l'abandon de la conception sur papier, souvent connue sous le nom d'ingénierie système basée sur des modèles (MBSE). La grande idée derrière MBSE est de numériser le processus de conception.
Malgré de grandes améliorations dans les logiciels, des logiciels de gestion du cycle de vie des produits (PLM) tels que Siemens Team Center ou PTC’s Windchill, aux logiciels de simulation tels que la simulation de grands débits d’air ou des codes structurels matures, une grande partie du processus de conception est toujours basée sur des documents papier. Ces documents portent l'héritage de longs cycles de retouche et sont souvent responsables de problèmes de qualité. La vision de MBSE est de combiner de grands modèles là où l'équipe travaille sur un modèle central en mettant l'accent sur la concurrence.
Les ingénieurs système qui travaillent sur ces systèmes complexes doivent vraiment être ceux qui comprennent où se trouve la marge, comprennent les performances du système, puis défendent l'ensemble du système, explique Greg Hyslop, directeur technique de Boeing et vice-président senior de Boeing Engineering Test and Groupe technologique.
Nous discuterons de la promesse de MBSE pour prendre des décisions d'architecture système, et nous explorerons les modes de défaillance et les problèmes de gestion qui le sous-tendent. La révolution de la conception assistée par ordinateur (CAO) a mis des décennies à mûrir. Notre approche de MBSE consiste à examiner attentivement les défis et à favoriser une discussion sur la mise en œuvre fondée sur l'expérience d'un consortium d'entreprises.
Prendre de meilleures décisions architecturales
Quelles décisions architecturales les ingénieurs de Twitter ont-ils prises dans leur recherche d'évolutivité après la Coupe du monde 2010 ? Ils ont décidé que les gains de leur base de code monolithique d'origine avaient été épuisés - à l'époque, c'était l'une des plus grandes installations Ruby on Rails au monde. Ils ont donc réinventé leur architecture sous la forme d'une installation de machine virtuelle Java, en modularisant ses fonctionnalités et en mettant davantage l'accent sur la simultanéité. Cela peut ressembler à la maternité et à la tarte aux pommes, mais des changements architecturaux comme ceux-ci demandent une mesure de courage - nous préférerions les faire à partir d'une position d'analyse et de force plutôt que comme un pari.
Rejoignez-nous pour explorer ces questions plus en profondeur dans le nouveau MIT Ingénierie de l'Architecture et des Systèmes programme de certificat professionnel, débutant le 12 septembre.
Bruce G. Cameron est directeur de la faculté du nouveau programme de certificat professionnel du MIT, Architecture and Systems Engineering: Models and Methods to Manage Complex Systems. Il est directeur du System Architecture Lab du MIT, chargé de cours en gestion de l'ingénierie dans les programmes de maîtrise et à distance de conception et de gestion de systèmes existants du MIT, et cofondateur de Technology Strategy Partners, une société de conseil boutique. Ses intérêts de recherche au MIT incluent la stratégie technologique, l'architecture système et la gestion des plates-formes de produits.