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システムエンジニアリングは、エンジニアリング業界のあらゆるプロジェクトの重要な部分です。1つの単純なコンポーネントを製造する場合でも、自動車や航空機などの複雑な製品を設計する場合でも。NASAやBAESystemsなどの定評のある組織は、要件を満たし、ミッションやプロジェクトで成功するために、システムエンジニアリングの重要性を強調しています。しかし、システムエンジニアリングとは正確には何であり、航空宇宙産業ではどのような役割を果たしているのでしょうか。
この質問に答えるために、システムが何であるかを考えてください。MIL-HBK-338B電子信頼性設計ハンドブックによると、システムは次のとおりです。
「運用上の役割を実行またはサポートできる、あるいはその両方が可能な機器とスキルおよび技術の複合体。」（防衛省、1998年）
システムは必ずしも車両やコンピューターのように複雑である必要はなく、より大規模で複雑なシステムの一部にすることもできます。人工である必要はありません。ソーラーシステムはシステムの自然な例ですが、自動車のブレーキはそれ自体がシステムであり、より大きなシステムの一部として機能します。システムは、連携して入力を処理して出力を作成するコンポーネントのアセンブリです。
システムは、システム全体がその要件と仕様に準拠していることを確認するために、さまざまな領域に特化したいくつかの小さなシステムとサブシステムに分割できます。これらのシステムの階層を作成して、主要なシステムの要件を、これらの特殊なサブシステム間で分散できる、より小さく、より管理しやすいコンポーネントに分割できます。
図1-システムの階層の例。（Moir&Seabridge、2013）
すべてのコンポーネントがシステム全体で連携して機能することを保証するには、サブシステム間の多くの通信と統合が必要です。ここでシステムエンジニアリングが登場します。システムエンジニアリングは、国際システムエンジニアリング評議会（INCOSE）によって次のように説明されています。
「成功したシステムの実現を可能にする学際的なアプローチと手段。開発サイクルの早い段階で顧客のニーズと必要な機能を定義し、要件を文書化し、問題全体を考慮しながら設計の統合とシステムの検証を進めることに重点を置いています。」（INCOSE）
システムエンジニアリングは「全体的かつ統合的」であり、「一貫性のある全体を生成する」ために、異なるサブシステム間の通信のギャップを埋めます（NASA、2009年）。サブシステムは専門化されており、主要システムの1つの領域に焦点を当てていますが、システムエンジニアリングはより一般化されており、より目標中心のアプローチを採用しています。と予算。
航空宇宙におけるシステム工学
自動車や航空宇宙などの分野の組織は、代替ソリューションを特定し、予期しない問題を防止し、顧客が完成品の品質に満足できるようにするために、システムエンジニアリングが特に役立つと考えています。さらに、INCOSEは、「システムエンジニアリングを効果的に使用すると、プロジェクト予算の20％以上を節約できる」と述べています（INCOSE、2009年）。システムエンジニアリングソフトウェアにより、企業は仮想シミュレーションを通じて顧客の要件に対してコンセプトモデルをテストし、民間航空局（CAA）などの認証機関からの評価のために文書化された安全性の証拠を作成できるようになりました（3dsCATIA、2011年）。これにより、プロトタイプのテスト、変更、および廃棄の可能性による材料の無駄が削減され、コンセプトから製品までのプロセスがはるかに高速かつ効率的になります。
システムエンジニアの目的は、お客様が目前の問題を適切に理解し、お客様が選択できるように問題の解決策を準備できるようにすることです。システムエンジニアは、プロジェクトチームのさまざまな部門を主導し、このソリューションの実装の目標に向けて導くことができます。目的の出力から始めて必要な入力を決定し、常に顧客の要件を参照して、最終的なシステムがその仕様。これを実現するには、システムエンジニアは、次のようなさまざまなスキルと特性を備えている必要があります。
- 幅広い技術的能力：システムエンジニアは、すべてではないにしても、ほとんどのさまざまなサブシステムの基本的な理解と、これらの領域についてさらに学びたいという願望を必要とします。
- 最終目標を達成するために満たす必要のあるプロセスと全体的な目標の価値、およびこれらの目標をサブシステムチームに提供する能力の評価。
- 自信に満ちたリーダーであると同時に、強力で断定的なチームメンバーでもあります。NASA本部のHaroldBellは、「優れたシステムエンジニアは、リーダーシップの芸術を完全に理解して適用し、チームからリーダーのバッジを獲得しようとした経験と傷跡を持っている」と示唆しています（NASA、2009年）。
- 問題解決と批判的思考のスキル。
- 卓越したコミュニケーション能力と積極的な傾聴スキル、およびシステム全体の接続を確立する能力。
- 技術的または時系列の洞察ではなく、目標中心のアプローチを取る能力：システムエンジニアは、プロジェクトに必要な入力を決定するために出力を見て、細部にのみ焦点を当てて、全体像を見ることができる必要があります必要な場合;
- 変化と不確実性に快適：NASAによると、システムエンジニアは、これらの不確実性に対応するシステムを設計するために、チームの不確実性の定量化を理解し、奨励する必要があります（NASA、2009年）。
- リスクと影響を認識しながら問題を解決するための最良の方法を見つけるための創造性と工学的本能。
- 適切なパラノイア：最善を期待しますが、予防策として最悪のシナリオについて考え、計画します。
システムエンジニアの行動特性のいくつかは、システム思考という1つの属性に要約できます。システム思考は、工学のアイデアをテストできるのと同様の方法で、社会システムに関する新しいアイデアをテストするより良い方法の必要性を認識したMITのジェイフォレスター教授によって1956年に最初に設立されました（Aronson）。システム思考は、人々が社会システムを理解および管理し、それらを改善することを可能にする一連の一般原則です。
システム思考アプローチは、従来のフォーム分析とは根本的に異なります。一つには、従来の分析は還元主義に焦点を当てています。つまり、主要なシステムの一部（ホロンとも呼ばれます）を減少し続けるコンポーネントに還元します（Kasser&Mackley、2008）。対照的に、システム思考は、全体像と、システムまたはパーツが他のホロンとどのように相互作用するかを調べ、ホロン間のループと関係を認識します。これにより、従来の分析手法を使用して生成された結論とは著しく異なる結論が得られることがよくありますが、ホロンの緊急の動作や望ましくない結果の可能性を判断するのにも役立ちます。これらの手順を実行することにより、複雑で繰り返し発生する問題に対する新しくより効果的な解決策を特定することが容易になります。また、組織内の調整を改善します。
業界では、システムエンジニアは、必要な製品の設計と開発についてそれぞれ独自の視点を持つ、さまざまな利害関係者と協力する必要があります。たとえば、航空宇宙組織が新しい民間航空機のコンセプト開発を検討する場合、材料とサービスのサプライヤ、乗客と航空乗務員、認証局など、さまざまな利害関係者が問題になります。プロジェクトに直接関与したエンジニアリングチーム。図2は、民間航空システムの一般的な利害関係者を示しており、社会経済、規制、エンジニアリング、および人間の4つの主要なシステムインターフェイスに分割しています。これらのインターフェイスを特定することにより、システムエンジニアは、特定のシステムとの対話が必要な時期を計画し、開発と運用を簡素化できます。全体のプロセスを文書化します。
図2-民間航空システムの典型的な利害関係者。 （Moir&Seabridge、2013）
各利害関係者は、同じインターフェースで他の利害関係者と相互依存しています。たとえば、型式証明を申請する場合、さまざまなテストを受けるために多数のプロトタイプを作成する必要があり、設計の承認後も継続的な耐空性をサポートするためにメンテナンスプログラムをまとめる必要があります。これは、プロトタイプのテスト結果とともに規制当局に提出されます。規制当局は、プロトタイプの安全性、健康、環境の側面に満足している場合、プロトタイプを承認し、耐空性当局が型式証明を付与します（MAWA、2014年）。その後、航空機が型式証明と耐空証明を保持するためには、さらなる規制に準拠する必要があります。そうしないと、飛行が安全でないと見なされます。したがって、システムエンジニアは、航空機がその寿命を通じて準拠しなければならない規制を理解し、耐空性の基準に維持するための方法を計画する必要があります。
コンセプトが製品になると、システムエンジニアの仕事は終わりません。次に、保守チームと協力して、製品を安全に保ち、サービスが終了するまで使用できるようにする必要があります。図3は、民間航空局（CAA）の観点から見た航空機のライフサイクルと、航空のシステムエンジニアおよび製品マネージャーがライフサイクル全体を通じてCAAと連携する必要がある方法を示しています。
図3-航空機のライフサイクル（ニュージーランド民間航空局、2009年）
すべてをまとめる
システムエンジニアリングは、航空宇宙産業で成功するための「重要なコアコンピテンシー」です。何よりもまず、適切な設計を得るために複雑さを管理し、次にその技術的完全性を維持および強化することが重要です（NASA、2009年）。 NASAの管理者であるMichaelD。Griffinによると、2007年のプレゼンテーション、 システムエンジニアリング、およびエンジニアリングの「2つの文化」によると 、システムエンジニアリングは、すべてのサブシステムのバランスを提供して、予備設計段階を過ぎて進行するシステムに結合するのに役立ちます。明示的に設計された顧客の要件を達成します（Griffin、2007年）。
民間航空機のコンセプト開発を検討し、航空機のライフサイクルに関係するさまざまな利害関係者とシステムインターフェイスを、直接的または間接的に検討することにより、システムエンジニアが外部で管理するための広範な責任と視点を持っていることは明らかです。予備設計段階が完了した後も引き続き対処および管理されるエンジニアリングシステム。システムエンジニアは、最終製品の最終目標の範囲を完全に理解し、それがさまざまな利害関係者に与える影響を理解することで、設定された期限と予算内でこれらの目標を達成するために必要な入力を決定できます。
システムエンジニアリングは、業界や組織の好みに応じてさまざまな形をとることがありますが、使用される基本的な方法は一貫しており、目的は同じです。つまり、要件を満たす最適な設計を見つけることです。どのエンジニアリングプロジェクトでも、プロジェクトの最終結果がその仕様を最大限に満たすようにするためにまとめる必要のある特殊なサブシステムがいくつかあります。
参考文献
3dsCATIA。（2011年9月30日）。 「システム工学」とは？-エレメンタリーコレクション。 YouTubeから取得：https：//www.youtube.com/watch？v = Eap9kmIz_6k
アロンソン、D。（nd）。 システム思考の概要。 思考ページから2016年に取得：http：//www.thinking.net/Systems_Thinking/OverviewSTarticle.pdf
国防省。（1998）。 MIL-HBK-338B電子信頼性設計ハンドブック。 バージニア：防衛品質および標準化オフィス。
INCOSE。（nd）。 システム工学とは？ 2016年、INCOSE UKから取得：http：//www.incose.org/AboutSE/WhatIsSE
INCOSE。（2009年3月）。 zGuide 3：なぜシステムエンジニアリングに投資するのですか？ INCOSE UKから取得：http：//www.incoseonline.org.uk/Program_Files/Publications/zGuides_3.aspx？CatID = Publications
Kasser、J。、およびMackley、T。（2008）。 システム思考を適用し、それをシステムエンジニアリングに合わせます。 クランフィールド：ジョセフE.カッサー。
Moir、I。、およびSeabridge、A。（2013）。 航空機システムの設計と開発（第2版）。 チチェスター：John Wiley&Sons Ltd.
NASA。（2009）。 システム工学の芸術と科学。 NASA。
©2016クレアミラー