复杂系统需求工程与决策的综合方法---维卡斯·舒克拉

复杂系统需求工程决策的综合方法维卡斯·舒克拉引用此版本：维卡斯·舒克拉复杂系统需求工程决策的综合方法其他.图卢兹国家统计局，2014年。英语NNT：2014ISAT0019。电话：01168467v2HAL Id：tel-01168467https://theses.hal.science/tel-01168467v22015年7月2日提交HAL是一个多学科的开放获取档案馆，用于存放和传播科学研究文件，无论它们是否已这些文件可能来自法国或国外的教学和研究机构，或来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaireTHAPOSETHAPOSE为了得到图卢兹大学博士Délivré par：2014年1月6日提交和后续报告 平价：维卡斯·舒克拉复杂系统需求工程与决策的综合方法陪审团CAMILLE SALINESI Mrsseur，巴黎第一大学法国先贤祠-索邦法国巴黎综合理工学院DANIEL KROBGUILLAUME AURIOL法国国防部长图卢兹，法国HAMID DEMMOU Maintree de Conféécement ， Université PaulSabatier，Toulouse，FranceDOMINI qUE SÉGUÉLA Expert Senior en Système Spatiaux Sol-Bord，Centre National法国图卢兹PHILIPPE THUIILLIER系统技术总监工程，智能系统/Altran（集团解决方案）图卢兹，法国President du Jury评委会陪审团成员陪审团成员博士和专业学校：编辑：信息与工业技术Unité de Recherche：系统分析与体系结构研究所Directeur de Thèse：纪尧姆·奥廖尔报告员：Camille SALINESIetDaniel KROB图卢兹大学ECOLE DOCTORALE EDDANGT H S E为了图卢兹大学博士由图卢兹国家科学研究所提供提及：Informatiques et Génie IndustrielPréséntée et soutenue par维卡斯·舒克拉复杂系统需求工程与决策的综合方法Directeur de thèse：GuillaumeAurénPréparée au LAAS-CNRSToulousesoutenue le 06 Janvier 2014陪审团报告员：CamilleSALINESI，法国巴黎第一大学先贤祠-索邦分校教授DanielKROB，法国巴黎综合理工学院讲师GuillaumeAURIOL，法国审查员：HamidDEMMOU，法国图卢兹第受邀人：DominiqueSÉGUÉLA，法国图卢兹国家空间研究中心太阳边界空间系统高级专家PhilippeTHUILLIER，系统工程技术总监，智能系统/ Altran（集团解决方案）图卢兹，法国O确认有一次我在什么地方读到，当时我不太明白这是什么意思，但现在我明白了。这句看似简单的话背后隐藏着微妙而突出的信息这篇论文的写作并不是从博士生院选择我的那一天开始的，而是在很久以前每一个为我指明正确方向的人都值得我真诚的感谢。每当我走过正确的方向，我都被他们提供了正确道路的标志和症状首先要感谢我的父亲，他是我的第一位导师，也是所有精神和灵感的源泉。他只教我善与恶，正义与邪恶。接下来，我真诚地感谢我的母亲，她赐予我勇气、耐心和克服各种障碍所需的能量。感谢我的兄弟姐妹为我提供了我所需要的环境、平衡和空间，感谢他们在我留在法国的这些年里完全承担了我对家人的责任。我想向我的法国家人Yves和Mireille Karceles表示深深的感谢，他们不仅在我在法国逗留的最初几个月里接待了我，而且为我提供了学习和接受新语言的信心，并适应了全新的文化，社会和价值观。我要感谢LAAS-CNRS主任Jean Arlat博士为我提供了所有资源，设备和其他必要条件，以便轻松开展研究活动我想向巴黎第一大学教授卡米尔·萨利内西博士和巴黎第一大学教授卡米尔·萨利内西博士表达我的问候和感谢。Daniel Krob，巴黎综合理工学院教授，感谢他接受、报告和推荐我的研究工作。我同样想向陪审团的其他成员致意，博士。Hamid Demmou，图卢兹Paul Sabatier大学副教授Dominique Séguéla，法国国家空间研究中心高级系统专家，图卢兹Philippe Thuillier，Altran集团系统工程技术总监，感谢他们的宝贵建议、见解和反馈。我也要借此机会感谢我的博士学位。我的导师Guillaume Aurende博士选择了我作为他的学生，他倾注了宝贵的努力来完善我，使我成为一个更好的研究者和教师，在我需要的时候给予我全部的关注和支持，为我的最终利益而赞扬和批评我博士Vincent Albert和Lucie在整个Vee-Cycle of PhD项目中保持了持续的动力，热情和对各种问题的音乐诠释，不仅是研究，而且是生活的其他关键轴我想借此机会同样感谢博士。感谢克劳德·巴伦的鼓励和及时的帮助，感谢她在论文困难时期所表现出的同情心。特别感谢博士。感谢Pierre-Emmanuel Hladik为我提供了宝贵的指导、动力、支持和鼓励，使我最终决定选择博士研究，并在硕士学位论文和博士研究工作期间为我提供了必要的反馈II本人亦谨此向系统及集成工程团队的资深成员陈博士致谢。Alexandre Nkesta博士Abd-El-Kader Sahraoui、Philippe Esteban博士和让-克劳德·帕斯卡衷心欢迎我加入球队。我要感谢我们在滑铁卢大学的加拿大合作者Keith William Hipel博士，感谢他在系统设计系进行的富有成效的夏季研究，以及如此多视角的丰富体验。衷心感谢博士。Christophe Chassot博士Didier Le Botlan女士Gwendo- lineLe Corre，Dr.Theirry Monteil和Dr.Slim Abdellatif为DGEI的教师团队提供我同样要感谢DGEI和LAAS的其他教师团队成员，Denis Carvin，Miguel Nuñez DelPrado Cortez，Maxime Cheramy，Johan Mazel，Code Diop，Ab-delaziz ElFatni，Florian Perget和Mathieu Claeys。我愿借此机会感谢教育部秘书HélèneThirion女士、图卢兹国家统计局教育总局秘书Joëlle Breau女士和Mrs.感谢ISI团队秘书Sonia de Sousa在众多繁琐的行政任务和程序中及时提供支持我非常感谢A-126的同事们，LAAS为他们源源不断的动力，鼓励，讨论，反馈，翻译，问题以及来自各行各业的许多微妙的解释我要感谢Damien Foures、Saurabh Indra、Sylvain Noblecourt、Roberto Pasqua、Romaric Guillaret、RuiXue和Xinwei Zhang，感谢他们在LAAS的众多咖啡休息时间与我分享和分享。感谢Lucille，Marion，Sven，Crock，Because，Max和Tony给了我们无数甜蜜而难忘的时刻。非常感谢阿米特，索纳尔，古鲁纳塔卡尔加尔，阿杜，蒂拉克，维克拉姆，拉杰什，湿婆普什帕，阿克沙特，穆贾希德，纳德拉，塔朱丁为许多事情。首先，感谢他们在这段旅程中分享宝贵的时刻和陪伴第二，在法国待了这么长时间，让我有宾至如归的感觉。第三，也是最重要的，及时的休息让生活看起来很好，并意 识 到 幸 福 是 如 此 负 担 得 起 。 特 别 感 谢 我 的 朋 友 和 室 友 Naveen KumarChannaiah，他耐心地承受了这么多，提供了道义上的支持，并分享了最后一年的压力时刻非常感谢Boris-Wilfried Nyasse、Claire Dufour、Maxime Corbion、Fan Wei、Yuxing Zhang和Miao Jing在我在图卢兹的最初几年里给予我的帮助和合作我的工程学位的朋友与我分享不同类型的命运和时间：困难，珍惜和果断-卡迈勒·达拉科蒂，Nishith Gupta，Anoop Painuly，Abhishek Kapruwan，AmitJoshi，Nishant Pandey，Aalap Maithani，Rachit Lohani，Rahul Jain，VijayBhaskar Semwal，Ankur Binwal，Vivek Shaily，Vipul Jain，Viren- dra SinghDharamshaktu，Surender Deopa，Garima Singh，sarthak Nautiyal，ArshadAli，Sachin Gupta和Ranjan Saxena。最后，我还要借此机会感谢我家乡的老朋友们，他们是我一起长大的，分享了我的童年，在过去的几年里，他们几乎没有见过面：Vivek Tiwari，VivekKukreja，Yuvraj Manish Bhatt，DheerajGunwant和Deepanshu Bhatt让学校值得记住。III穆 卡 姆 · 卡 罗 蒂 · 瓦 查 拉姆·潘古姆·朗哈亚特·吉里姆·亚特-克里帕·塔姆·阿哈 姆 · 范 德 · 什 里 - 古 鲁姆·迪纳-塔拉南∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼为了创造这个最复杂的宇宙系统的至高无上的灵魂...回到我的祖国印度和美丽的法国我的家人我的朋友内容一般性介绍11背景和问题表述71.1一、导言. 71.2问题背景81.2.1复杂系统81.2.2系统工程81.3问题焦点131.3.1技术流程131.3.2决策管理流程151.3.3VEE-项目开发生命周期151.4研究重点171.4.1需求工程181.4.2需求管理可追溯性211.4.3决策231.5结论282需求工程292.1一.导言. 292.2什么是真正的 要求？.......................................................................................302.2.1最新技术要求工程技术362.2.2关于要求的拟议公式402.2.3综合需求建模语言。412.3自然语言要求472.3.1NLR写作技巧472.3.2写作要求532.3.3实验和实证结果552.3.4使用否定来协商需求582.4讨论582.5结论593需求可追溯性613.1一、导言. 613.2需求可追溯性623.2.1需求跟踪过程和问题633.2.2可追溯性恢复挑战683.3需求可追溯性的最新技术水平703.3.1基于信息检索的技术703.3.2基于规则的技术743.3.3基于语言的规则753.3.4基于转换规则753.3.5其他杂项763.3.6可追溯性维护823.3.7系统工程的可追溯性3.4可追溯性问题的建议解决方案843.4.1需求可跟踪性的关系语义853.4.2规划和管理可追溯性战略873.4.3跟踪创建过程893.4.4跟踪维护过程933.4.5跟踪使用963.4.6将可追溯性信息用于SE活动963.4.7项目开发期间的全面可追溯性983.5讨论1013.6结论1024在SE105中的决策4.1导言. 1054.2SE106中的决策分析4.2.1决策问题1094.2.2系统工程中的准则加权问题1104.3决策的艺术1124.3.1多标准决策方法1124.3.2基于博弈论的冲突解决和谈判1174.3.3标准加权技术的1184.4方法论1234.4.1在SE124决策中的作用4.4.2技术的先决条件1254.4.3方法学1254.4.4最佳性检查1314.5简单示例1314.6与其他技术的1374.6.1最佳性检查1374.6.2熵1374.6.3与排名顺序质心1384.6.4使用AHP138中的特征向量4.7讨论1394.8结论1405集成需求工程和决策1435.1导言. 1435.2综合方法：整合概念1445.2.1方法学1445.2.2工具支持：SysEngLab1475.3铁鸟综合模拟器1525.3.1假设1545.3.2IBIS利益相关者需要启发1545.3.3IBIS系统需求定义1655.3.4IBIS架构设计与分析1715.3.5起落架详细设计1735.3.6使用我们的技术1755.3.7决定设计组件1775.4需求可追溯性1825.4.1可追溯性1835.4.2成本效益可追溯性1835.4.3先决条件可追溯性1835.4.4需求后可追溯性1865.5限制和结论188结论和未来展望189A工具开发197A.1 SysEngLab197A.2 实验室197A.3 决策实验室198B Récéen Français：Approche GlobaleB.1导言. 199B.2系统综合体200B.3工程系统200B.4工程师202B.5Gestion des Aggences et de la TraçabilitéB.6La Prise de Décision et Résolution de Conflit205B.7Approche Globale207B.8结论209C 出版物和报告211参考书目213索引234图目录1目标目标32论文大纲51.1系统生命周期过程（ISO 15288 - 2008）111.2通用寿命周期（ISO 15288 - 2008）121.3Vee-开发生命周期162.1需求分类342.2需求关系352.3相关要求、标准和观点402.4CReML目标元模型422.5CReML责任元模型432.6CReML策略元模型432.7Ambiguity Types的分类512.8限制性解释542.9肯定短语与否定短语的总百分比562.10 肯定短语与否定短语的个体百分比573.1当前可追溯性流程643.2可追溯性关系和基础设施853.3跟踪信息模型863.4建议的可追溯性过程883.5建议的可追溯性维护跟踪943.6微量添加物943.7微量悬浮液953.8建议的可追溯性使用964.1利息与 电网.....................................................................................................1104.2MCDM方法的分类1134.3决策者分类1244.4决策方法1264.5利息与 影响栅格.............................................................................................1274.6递减效用函数1284.7考虑到类别效用的差异1304.8分类使用兴趣与影响网格............................................................................. 1334.9分数与 排名.................................................................................................... 1354.10 标准与 体重.................................................................................................... 1385.1综合方法1455.2解决方案组件示例1505.3业务工程师151x图表列表5.4SE153中仿真的生命周期5.5IBIS上下文图1555.6IBIS原理图1585.7IBIS目标图1595.8IBIS视点地图1595.9IBIS约束1605.10 IBIS视点地图1605.11 IBIS目标1615.12 利益相关者权重1625.13 标准权重1635.14 客户需求测试用例1655.15 IBIS平台架构1665.16 IBIS仿真基础设施平台1675.17 IBIS起落架1685.18 IBIS起落架系统1685.19 IBIS起落架系统要求1695.20 起落架衍生系统要求1695.21 IBIS起落架MiTL要求1705.22 IBIS171飞机起落架验证试验用例5.23 IBIS起落架用户界面要求1725.24 IBIS着陆装置详细设计1735.25 起落架信号和接口规范1745.26 起落架信号和接口规范1755.27 对利益相关者进行1755.28 对利益相关者进行1765.29 生成标准权重1765.30 利益相关者分类和权重178A.1 SysEngLab控制台197A.2 SysEngLab控制台198中的DecLab模块表的列表1.1飞机模拟器日益复杂化（1989-2002）1.2ISO/IEC 15288：2008生命周期的阶段及其目的1.3技术流程131.4Keeney2.1需求工程中使用的术语2.2SE标准的要求定义332.3比较受欢迎的戈尔RML382.4CReML43中的需求工件定义2.5NLR50中歧义问题的不同解决方法比较2.6使用和不使用否定的需求表553.1各种可追溯性技术的比较分析4.1选择性思维与价值性思维的比较1074.2决策背景1074.3MCDM技术1164.4主观标准加权技术1224.5多标准替代评估1314.6混合动力汽车的设计标准1324.7混合动力车1334.8设计标准分类1334.9设计标准得分1354.10 归一化设计标准权重1364.11 多标准替代评估1365.1用户故事1565.2确定目标的优先次序1625.3目标分类1625.4目标权重1635.5164.否定的写作要求5.6规格选择的设计标准1755.7利益相关者权重1765.8标准权重1765.9标准化权重1765.10 评价度的1775.11 起落架部件选择的设计准则5.12 设计标准分类1795.13 设计标准得分1805.14 归一化设计标准权重180十二.表格一览表5.15 门驱动器替代品1815.16 伸缩执行器1825.17 利益相关者依据目标可追溯性矩阵1845.18 目标利益相关者目标可追溯性矩阵1845.19 先决条件可追溯性1855.20 需求后可追溯性187缩略语列表法国工程系统协会AIAA美国航空航天研究所AIT阿罗网络分析法CBA成本效益分析CFG客户焦点小组CM配置管理CMMI能力成熟度模型集成DFD数据流程图DM决策者决策支持系统EIA电子工业联盟FFBD功能流程框图硬件HOQ质量屋铁鸟综合模拟器IEEE 电气和电子工程师IEEE/EIA 12207 IEEE/EIA 12207标准，软件生命周期过程多属性效用理论基于MBSE模型的系统工程多准则决策分析xiv缩略语列表MNS任务需求声明MoA备选方案矩阵MoE有效性衡量MoP绩效衡量OMG目标管理组面向对象系统工程方法PERT计划评审技术RE需求工程 RM需求管理需求建模语言RT需求跟踪软件结构化分析与设计技术SE系统工程SEBoK系统工程知识体系SIP利益相关者识别流程中小企业主题专家体系SoSE系统工程标准观点SV系统观点SysML系统建模语言TD技术开发TRL技术就绪度UML统一建模语言V V验证与确认VV A验证与确认WP工作包不一般性介绍本章简要介绍了论文所完成的研究工作本论文的研究工作是在法国图卢兹国家科学研究中心（CNRS-LAAS）的系统分析与体系结构实验室进行的，得到了该研究是与Ingénierie Système et Intégration（ISI）集团合作进行的，即，LAAS-CNRS的系统和集成工程组。ISI团队通过改进开发生命周期过程，特别是需求工程管理、建模仿真、验证确认和安全工程，在一个方法，过程和工具的愿景。首先介绍了本文的研究背景和动机。本文的主要研究目标是，提出了系统工程设计的综合方法。接下来，为了实现主要目标的主要研究目标分为一组三个子目标：需求工程，需求管理的可追溯性和决策。确定实现次级目标所需的技术目标，并确定实现这些目标所需的研究主题。接下来，简要介绍了实际的研究主题，并强调了它们对系统工程的重要性。指出了研究中存在的问题，并简要讨论了解决这些问题的困难最后，论文的结构和各章节之间的联系。背景和动机最近，我们生活的直接环境的复杂性激增我们发现自己被许多技术所包围，以执行我们的日常任务。这些新技术应用于我们环境的速度之快令我们吃惊。我们的日常生活与我们的前辈相比发生了巨大的变化。在任何时刻，我们都可以轻松地获取信息，同时我们也成为信息的消费者和随着技术的发展，似乎没有什么是不可能的。有了这些全新的激进创新技术，我们可以实现曾经被认为是不可能的事情这些新技术为复杂系统带来了新的需求，这些系统更安全，更强大，更强大...与此相反，我们现有的产品开发流程还没有充分利用这些新技术和新技术的优势，以提供产品所需的有组织的复杂性多年来，Standish小组事实上，最近的混乱