สถาปัตยกรรมระบบ

ทำไมต้องรู้

ปัญหาของโครงงานส่วนใหญ่ไม่ได้อยู่ในชิ้นส่วนแต่ละชิ้น แต่อยู่ที่ รอยต่อ ระหว่างชิ้นส่วน กล้องส่งภาพได้ คอมพิวเตอร์บนลำรันโมเดลได้ แต่เมื่อต่อกันกลับพบว่ารูปแบบภาพไม่ตรง เวลาไม่ตรง หรือไฟไม่พอ สถาปัตยกรรมที่ออกแบบก่อนสร้างทำให้เห็นรอยต่อทั้งหมดตั้งแต่บนกระดาษ ซึ่งแก้ง่ายและถูกกว่าแก้บนลำจริงมาก

จากหน้าที่สู่องค์ประกอบ

สถาปัตยกรรมเชิงหน้าที่ บอกว่าระบบต้องทำอะไร โดยยังไม่บอกว่าใช้อะไร ส่วน สถาปัตยกรรมเชิงกายภาพ บอกว่าองค์ประกอบใดทำหน้าที่นั้น การแยกสองชั้นนี้ช่วยให้เปลี่ยนฮาร์ดแวร์ได้โดยไม่ต้องคิดหน้าที่ใหม่

ตาราง N²

ตาราง N² วางองค์ประกอบบนเส้นทแยง ช่องแถว $i$ คอลัมน์ $j$ แสดงว่ามีข้อมูลหรือพลังงานไหลจากองค์ประกอบ $i$ ไป $j$ หรือไม่ คู่มือวิศวกรรมระบบของ NASA กล่าวถึงแผนภาพนี้เป็นเครื่องมือจัดการอินเทอร์เฟซ

parts = ["GCS", "FC", "Companion", "Camera", "Gimbal", "GNSS", "Cloud"]
links = [("GCS", "FC"), ("FC", "GCS"), ("FC", "Companion"), ("Companion", "FC"), ("Companion", "Camera"),
         ("Camera", "Companion"), ("FC", "Gimbal"), ("GNSS", "FC"), ("Companion", "GCS"), ("GCS", "Cloud")]
n = len(parts)
print(f"{len(links)} interfaces of {n * (n - 1)} possible")
degree = {p: sum(p in link for link in links) for p in parts}
for p, d in sorted(degree.items(), key=lambda kv: -kv[1]):
    print(f"  {p:<9} {d} links")

functions = ["plan route", "fly route", "capture images", "detect defects", "transmit data", "produce report",
             "log flight data"]
allocation = {"plan route": ["GCS"], "fly route": ["FC"], "capture images": ["Camera"],
              "detect defects": ["Companion"], "transmit data": ["GCS", "Companion"], "produce report": ["Cloud"]}
missing = [f for f in functions if f not in allocation]
print("functions with no component:", missing or "none")

10 interfaces of 42 possible
  FC        6 links
  Companion 5 links
  GCS       4 links
  Camera    2 links
  Gimbal    1 links
  GNSS      1 links
  Cloud     1 links
functions with no component: ['log flight data']

ตรวจย้อนกลับ

การตรวจย้อนกลับแบบสองทาง (bidirectional traceability) เป็นส่วนหนึ่งของการจัดการข้อกำหนดตามคู่มือของ NASA ข้อกำหนดทุกข้อต้องชี้ไปที่องค์ประกอบที่รับผิดชอบ และองค์ประกอบทุกชิ้นต้องชี้กลับไปหาข้อกำหนดที่ทำให้ต้องมี องค์ประกอบที่ไม่มีข้อกำหนดรองรับอาจเป็นสิ่งเกินจำเป็น ส่วนข้อกำหนดที่ไม่มีองค์ประกอบรับคือช่องว่างที่ต้องแก้

แต่ละอินเทอร์เฟซควรมีรายละเอียดในรายการอินเทอร์เฟซ (interface control) เช่น ชนิดสัญญาณ โพรโทคอล อัตราข้อมูล แรงดัน ขั้วต่อ และผู้รับผิดชอบทั้งสองฝั่ง ตามที่เรียนใน UAT 321 และ UAT 204

ปฏิบัติการประจำโมดูล

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

สรุป

• สถาปัตยกรรมเชิงหน้าที่บอกว่าทำอะไร เชิงกายภาพบอกว่าใช้อะไรทำ
• ทุกหน้าที่ต้องจัดสรรให้องค์ประกอบ
• ตาราง N² แสดงอินเทอร์เฟซทั้งหมด และชี้องค์ประกอบที่เชื่อมมากซึ่งต้องทดสอบก่อน
• การตรวจย้อนกลับสองทางเชื่อมข้อกำหนดกับองค์ประกอบ และหาช่องว่างหรือส่วนเกิน

แบบฝึกตรวจความเข้าใจ

1. ระบบมี 5 องค์ประกอบ มีอินเทอร์เฟซแบบมีทิศทางได้สูงสุดกี่ทาง
2. ในตาราง N² ช่องแถว FC คอลัมน์ Gimbal หมายความว่าอะไร
3. หน้าที่ที่ไม่มีองค์ประกอบใดรับผิดชอบ ควรทำอย่างไร
4. องค์ประกอบที่ไม่มีข้อกำหนดรองรับอาจบอกอะไร
5. ทำไมจึงควรทดสอบรอยต่อขององค์ประกอบที่เชื่อมมากที่สุดก่อน