Исследование объекта "Смартфон Samsung Galaxy S6" методами системной инженерии

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Мобильный рынок развивается огромными темпами, что делает его продукцию дешевле и доступнее каждому. Из чего следует, что всё большая часть общества может позволить купить себе то, что ещё пару лет назад казалось роскошью.

Смартфон в 21 веке - неотъемлемая часть многих людей. На данный момент огромная часть общества просто не представляет свою жизнь без этого аппарата. И ведь действительно, сейчас эти устройства имеют огромный функционал и актуальность, которую ещё 5 лет назад было сложно представить.

В данной работе было принято решение рассмотреть производство конкретной модели смартфона. Для этого удобно использовать метод системной инженерии. Данный метод позволяет проанализировать с какой целью создается система и какой функционал она должна включать. Кроме того, с помощью данного метода описывается структура системы и входящих в нее подсистем, их взаимодействие между собой и внешней средой.

В работе с помощью метода системной инженерии будет проанализирован смартфон «Samsung Galaxy S6», а также его сферы применения.

1. Анализ требований и потребностей

1.1 Анализ предметной области

смартфон мобильный аппаратный

В качестве предметной области выступает инфокоммуникационная сфера общества. Устройство «Samsung Galaxy S6» является смартфоном.

Смартфон - мобильный телефон, дополненный функциональностью персонального компьютера. Смартфоны отличаются от обычных мобильных телефонов наличием достаточно развитой операционной системы, открытой для разработки программного обеспечения сторонними разработчиками. Установка дополнительных приложений позволяет значительно улучшить функциональность смартфонов по сравнению с обычными мобильными телефонами.

Смартфоны используются для различных целей, кроме функционала обычного телефона в них есть такие функции, как: GPS, веб-серфинг, сканер QR-кодов, фото и видеосъемка, игры, воспроизведение мультимедиа.

1.2 Поиск аналогов

Рынок смартфонов имеет достаточно большое количество производителей. Самыми популярными из них являются: Apple, Samsung, Xiaomi, Huawei, OnePlus.

Рассмотрим модели, по функционалу и производительности схожие с рассматриваемой системой.

Сравнительный обзор аналогов представлен в табл. 1 .

Таблица 1. Сравнительный обзор характеристик аналогов смартфона «Samsung Galaxy S6»

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Укажем преимущества и недостатки каждого смартфона для анализа требований к смартфону «Samsung Galaxy S6» (табл. 2) .

Таблица 2. Обзор преимуществ и недостатков аналогов смартфона «Samsung Galaxy S6»

Наименование модели	Преимущества	Недостатки
Samsung Galaxy S6	+ удобный дизайн + водозашита + прозводительность +беспроводная зарядка	- хрупкость - неудобный USB -склонность к нагреву
OnePlus 3	+ производительность + дисплей + камера +автономность	- дизайн - usb 2.0 - нет влагозащиты
Apple iPhone 6	+ мощный процессор +беспроводная зарядка +оптический стабилизатор	- слабая батарея - дисплей -склонность к нагреву

1.3 Моделирование объекта, как системы и анализ ее функционирования

Для достижения поставленной цели - производства продукта «Samsung Galaxy S6», необходимо решить ряд задач.

Для этого составим дерево задач (рис. 1).

Рисунок 1 - Дерево целей для производства смартфона «Samsung Galaxy S6»

Рассмотрим подробнее каждую задачу.

1. Разработка аппаратной части.

Каждый смартфон имеет аппаратную часть.

Аппаратная часть - электронные и механические части вычислительного устройства, входящие в состав системы или сети, исключая программное обеспечение и данные.

Аппаратная часть смартфона подразделяется на несколько групп:

1) Модуль связи - обеспечивает связь устройства с другими устройствами.

2) Модуль хранения информации - отвечает за хранение данных в памяти устройства.

3) Модуль обработки информации - отвечает за обработку данных.

4) Внешние компоненты - включают в себя оболочку устройства.

Необходимо решить задачи по разработке компонентов, входящих в эти группы.

Рассмотрим подробнее каждый модуль и функции, которые он должен выполнять.

Модули связи (рис. 2).

Рисунок 2 - Разработка модуля связи смартфона «Samsung Galaxy S6»

GSM модуль - позволяет устройству подключаться к мобильным сетям различных операторов, а так же пользоваться услугами интернета.

Wi-Fi модуль - позволяет устройству подключаться к сетям Wi-Fi для использования ее в качестве подключения к интернету.

Bluetooth модуль - отвечает за подключение устройства к внешним устройствам и передачу данных между ними.

NFC - отвечает за использование устройством методов бесконтактной оплаты.

Модули хранения информации (рис. 3).

Рисунок 3 - Разработка модуля хранения информации смартфона

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) отвечает за хранение данных в памяти устройства без их удаления при отключении устройства.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) отвечает за хранение временных данных, которые необходимы для работы операционной системы и приложений.

Модуль обработки информации (рис. 4).

Рисунок 4 - Разработка модуля обработки информации смартфона

Центральный процессор (ЦП) отвечает за управление устройством посредством чтения команд; обработки, чтения и записи данных в память устройства.

Графический процессор (ГП) работает с графической информацией, обрабатывающейся на устройстве.

Центральный аудио-процессор отвечает за преобразование звуковой информации.

Внешние компоненты устройства (рис. 5).

Рисунок 5 - Внешние компоненты смартфона

Корпус выполняет защитную функцию, скрывая все внутренние компоненты устройства от внешнего воздействия.

Динамики отвечают за вывод звука.

Экран отвечает за вывод изображения и управление устройством.

Разъемы отвечают за подключение внешних устройств, таких как USB или mini-jack.

Кнопки управления используются для разблокировки либо регулировки звука.

Аккумулятор (АКБ) обеспечивает устройство энергией для работы.

Камеры, тыловая и фронтальная, используются для получения фото и видео.

2. Разработка программной части

Каждый смартфон имеет программную часть, к ней относят операционную систему и приложения.

Мобильные операционные системы сочетают в себе функциональность ОС для ПК с функциями для мобильных и карманных устройств: сенсорный экран, сотовая связь, Bluetooth, Wi-Fi, GPS-навигация, камера, видеокамера, распознавание речи, диктофон, музыкальный плеер, NFC и инфракрасное дистанционное управление.

Рассмотрим подробнее компоненты разработки программной части.

Операционная система (рис. 6):

Рисунок 6 - Разработка ОС смартфона

Операционная системы выполняет функции по управлению устройством, посредством интерпретации команд пользователя для аппаратной части.

Для удобства использования устройства операционная система имеет графическую оболочку.

Разработка приложений (рис. 7).



Рисунок 7 - Разработка ОС смартфона

В зависимости от производителя телефона разрабатываются приложения конкретно для этой модели смартфона.

В данной модели разрабатывается собственное приложение для камеры, позволяющее полноценно использовать аппаратную часть устройства для съемки фото и видео. Кроме того, разрабатывается приложение Samsung Voice.

Оно служит для интеграции телефона с другими устройствами.

2.2 Анализ требований

Рассмотрим требования к производимому изделию. Требования подразделяются на несколько категорий:

1) Экономические требования

Для выявления экономических требований необходимо провести анализ ближайших конкурентов продукта.

После проведения анализа необходимо разработать ценовую политику, которая позволит реализовывать продукт лучше конкурентов, и при этом иметь высокую прибыль.

Для данного изделия предпочтительная цена колеблется в районе 20000-30000 руб.

2) Функциональные требования

Для выявления функциональных требований необходимо также провести анализ ближайших конкурентов продукта.

Основными характеристиками, по которым выбирается смартфон являются: операционная система, процессор, ОЗУ, ПЗУ, стекло, основная камера, фронтальная камера, аккумулятор.

Кроме того, есть дополнительные характеристики: количество сим-карт, поддержка 4G, защита корпуса, наличие интеллектуального режима энергосбережения, сканер отпечатка пальца и режим распознавания лиц.

3) Требования реализации

Смартфон должен быть упакован в специальную коробку, с полной комплектацией (зарядное устройство, сертификаты, инструкция). После чего должен быть доставлен на точки продажи.

4) Требования информационной безопасности

Смартфон должен обладать защищенной операционной системой. А также встроенными механизмами обеспечения защиты, такими как шифрование данных.

Существуют также дополнительные механизмы обеспечения безопасности: блокировка экрана с помощью графического ключа, разблокировка с помощью технологии распознавания лица.

3. Структура системы

3.1 Выделение иерархических уровне в системе

По своей природе сложная система обладает иерархической структурой, в которой можно выделить ряд крупных взаимодействующих элементов, называемых, как правило, подсистемами. Последние в свою очередь состоят из более простых функциональных объектов и т.д., вплоть до таких примитивных элементов, как шестерня, трансформатор или электрическая лампочка, которые обычно называют деталями.

Построим иерархическую модель смартфона «Samsung Galaxy S6» (табл. 3).

Таблица 3. Иерархическая модель смартфона

Смартфон «Samsung Galaxy S6»

Аппаратная часть

Программная часть

Внешние аппаратные средства

Внутренние аппаратные средства

Системное ПО

Пользовательские приложения

Экран

Разъемы

Камеры

Кнопки управления

Динамики

Модуль обработки информации

Устройства связи

Модуль хранения информации

Операционная система

Графическая оболочка

Приложения встроенные в ОС

Приложения из Google Play

Дисплей

Система управления

USB

Mini-jack

Тыловая и фронтальная

Управление звуком

Блокировка

Для связи и мультимедиа

Центральный процессор

Графический и аудио процессоры

GSM, Wi-Fi, Bluetooth, NFC

ОЗУ

ПЗУ

Драйвера

Набор утилит для управления

Интерфейс ОС

Android OS

Камера

OnePlus

Игры

Утилиты

3.2 Составные части системы (функциональные и физические)

Смартфон состоит из физических элементов, которые выполняют определенные функции. Физические составные части системы представляют собой материальное воплощение функциональных элементов, состоящее из аппаратных и программных средств.

Проведем соответствие функционирования системы и элементов, которые за это отвечают (табл. 4).

Таблица 4. Функционально-компонентное соответствие

Функциональный элемент	Физическая реализация
Система управления	Кнопки, экран
Обработка данных	Центральный процессор, графический процессор, аудио процессор
Ввод данных	Экран
Хранение данных	ПЗУ, ОЗУ
Обеспечение энергией	Аккумулятор, зарядное устройство
Беспроводная передача данных	Wi-Fi, Bluetooth, NFC, GSM-модуль
Вывод данных	Экран, динамики
Совершение звонков и отправка сообщений	GSM-модуль, разъем nano-sim, динамик
Фото и видео съемка	Камеры
Запись звука	Микрофон
Воспроизведение звука	Динамик, Mini-Jack

3.3 Границы системы

Чтобы понять в каких условиях функционирует система, необходимо точно идентифицировать её границы, то есть определить, что находиться внутри системы, а что вне её.

Для выполнения данной задачи необходимо построить контекстную диаграмму (рис. 8).

Диаграмма состоит из трёх компонентов:

1. Внешние объекты - это все объекты, с которыми взаимодействует система. Многие из них можно рассматривать как источники входных воздействий на систему или получатели входных воздействий со стороны системы.

2. Взаимодействия. Стрелками обозначены взаимодействия между системой и внешними объектами. Направление стрелки указывает, в какую сторону направлена конкретная связь.

3. Система. Она изображается сплошной фигурой - овалом, кругом или прямоугольником, в центре которого находится только название системы без какой-либо дополнительной информации.

Рисунок 8 - Контекстная диаграмма системы

3.4 Интерфейсы и взаимодействия

По своей природе система взаимодействует со своим окружением; внешней средой, другими системами. Все взаимодействия такого рода происходят на границах системы. И обеспечиваются за счёт внешних интерфейсов. Границы между отдельными компонентами внутри системы устанавливают её внутренние интерфейсы.

Интерфейсы смартфона представлены в табл. 5.

Таблица 5. Интерфейсы смартфона

Название интерфейса	Описание	Тип
USB 2.0	Интерфейс для подключения usb-кабеля	Внешний
Type-c	Интерфейс для зарядки смартфона	Внешний
Wi-Fi	Интерфейс для подключения к сетям Wi-Fi 802.11 a/b/g/n/ac, 2.4 ГГц и 5 ГГц, MU-MIMO	Внешний
Mini-Jack 3.5mm	Интерфейс для подключения наушников	Внешний
NFC	Интерфейс для бесконтактной оплаты	Внешний
GPS, ГЛОНАСС, BeiDou	Интерфейсы для осуществления навигации	Внешний
Bluetooth 5.0, A2DP, LE	Интерфейс для беспроводного соединения с другими устройствами	Внешний
Nano-Sim	Интерфейс для работы сим-карты	Внутренний

3.5 Планирование и подготовка испытаний

На этапе планирования и подготовки испытаний система «материализуется» в виде единого целого, то есть производится синтез функционирующей системы из отдельных компонентов. По ходу дела решаются остаточные проблемы с интерфейсами и взаимодействием. На данном этапе нужна максимальная точность действий, ошибка обойдется огромными временными и финансовыми затратами (в случае дальнейшего производства).

Испытания смартфона «Samsung Galaxy S6» будут содержать следующие аспекты:

a) тестирование аппаратной части:

- процессор;

- ОЗУ;

- графический процессор;

- флеш накопитель;

- дисплей;

- разъемы;

- модули связи.

b) тестирование программной части:

- тестирование ОС;

- тестирование системных программ;

- стресс-тесты;

- тестирование пользовательского ПО.

3.6 Комплексирование системы

Комплексирование - процесс пошаговой сборки и испытаний, в ходе которого части агрегатируются в предписанном порядке, и сборка периодически подвергается испытаниям, цель которых как можно раньше выявить неправильные интерфейсы или функции компонентов. Для проведения комплексных испытаний необходимы гибкие средства комплексирования, допускающие быструю перенастройку.

Типичная схема проведения испытаний по комплексированию системы выглядит следующим образом:

- элемент системы (компонент или подсистема), подвергаемая испытанию;

- физическая или компьютерная модель компонента, или подсистемы (максимально точно воспроизводит реакцию испытуемого компонента на контрольные вход);

- генератор входов, для формирования испытательных воздействий (преобразует контрольные команды в точные копии входных воздействий, которые ожидает получить элемент.);

- анализатор выходов, для измерения откликов элемента на испытательные воздействия (преобразует те выходы, которые не представлены в виде числовых значений физических величин к количественному виду);

- устройства управления и анализа показателей функционирования (сопоставляет результаты измерения откликов с входными результатами).

Функция смартфона - обеспечение связи; создание, изменение, обработка и хранение различной информации.

На контекстной диаграмме на рисунке 9 представлена функциональная конфигурация смартфона «Samsung Galaxy S6». Показаны основные входы и выходы в режиме эксплуатации, а также окружающая среда и средства обеспечения, которые оказывают влияние на работу системы.

Окружающая среда: зона покрытия сети, наличие вайфая, погодно-климатические условия.

Средства обеспечения: электроэнергия, деньги

Входы: задачи пользователя, графическая информация, звуковая информация, идентификационная информация.

Выходы: звуковая информация, графическая информация.

Рисунок 9 - Функциональная конфигурация смартфона

3.7 Натурные испытания и тестирование

Задача натурных испытаний и тестирования - осуществить валидацию системы, то есть убедиться, что она удовлетворяет требованиям к функционированию и пригодна для производства и последующей эксплуатации.

На рисунке 10 показана схема испытаний смартфона. Для испытаний на смартфон производят тестовые воздействия (запросы от пользователя, проверка сигнала сети, воспроизведение звука, попытка идентификации пользователей) с изменением условий окружающей среды для проверки различных модулей. Испытания проводятся в лаборатории, для них используется специальное оборудование.

После оказания воздействия оценивается реакция устройства на различные тесты. Оценивается производительность устройства, работоспособность, функционирование ПО, система безопасности.

Рисунок 10 - Схема испытаний смартфона

4. Эксплуатация и сопровождение

Фаза сопровождения в жизненном цикле, обычно, начинается сразу после приемки/передачи продукта и действует в течение периода гарантии или, чаще, технической поддержки. Однако, сама деятельность, связанная с сопровождением, начинается намного раньше.

Сопровождение систем автоматизации программного обеспечения является составной частью жизненного цикла. К сожалению, так сложилось, что вопросам сопровождения уделяется существенно меньше внимания, чем другим фазам жизненного цикла. Однако, такая ситуация постепенно начинает меняться. В большой степени, как отмечает, это связано с сокращением инвестиций организаций непосредственно в разработку программных систем, с целью увеличения сроков использования уже существующего и применяемого систем автоматизации программного обеспечения.

4.1 Определение контрольных точек жизненного цикла системы

Жизненный цикл смартфона включает в себя следующие стадии (рис. 11):

· стратегический маркетинг и НИОКР;

· организационно-технологическая подготовка производства: разработка конструкторской документации, изготовление и испытания макетного образца и опытной серии (конструкторская подготовка производства); разработка технологической документации; изготовление, приобретение, установка и отладка необходимого оборудования (технологическая подготовка производства);

· производство;

· подготовка к функционированию: складирование, подготовка к перевозке, доставка потребителю, хранение и т.п.;

· эксплуатация: ввод в эксплуатацию, использование по назначению, техническое обслуживание, ремонт, модернизация;

· утилизация: разборка, сортировка, повторное использование и переработка.

Рисунок 11 - Стадии жизненного цикла смартфона

4.2 Схема по эксплуатации и сопровождению объекта

Сопровождение ПО -- процесс улучшения, оптимизации и устранения дефектов программного обеспечения (ПО) после передачи в эксплуатацию. Сопровождение ПО -- это одна из фаз жизненного цикла программного обеспечения, следующая за фазой передачи ПО в эксплуатацию. В ходе сопровождения в программу вносятся изменения, с тем, чтобы исправить обнаруженные в процессе использования дефекты и недоработки, а также для добавления новой функциональности, с целью повысить удобство использования (юзабилити) и применимость ПО.

Задачи службы сопровождения:

Сбор и анализ поступающих от пользователей сведений об обнаруженных ошибках, замечаний и предложений по совершенствованию и изменению изделия.

Исправление ошибок в программах, выдающих результаты, не отвечающие установленным требованиям, и внесение соответствующих изменений в документацию.

Модернизация изделия путем расширения функциональных возможностей или улучшения эксплуатационных характеристик программного изделия.

Внесение изменений в программы с целью их приспособления к условиям работы конкретного пользователя.

Контроль правильности всех корректировок, вносимых в изделие, и проверка качества измененных программ.

Доведение до пользователя информации о внесенных изменениях.

Обучение и постоянные консультации пользователя с целью повышения эффективности использования изделия.

4.3 Предпосылки для утилизации

Существует ряд предпосылок для утилизации смартфона:

1. Неисправности, требующие дорогостоящего ремонта, которые возникли в результате нарушения правил эксплуатации аппарата;

2. Техническая изношенность средств связи, несоответствие их возможностей и функционала текущим задачам;

3. Моральное устаревание смартфона;

4. Истечение гарантийного срока;

5. Выход из строя панели управления или манипуляции, делающий использование смартфона затруднительным или невозможным;

6. Критические неисправности смартфона для списания: повреждения динамиков, экрана, модуля связи, фатальные сбои в программном обеспечении; поломка микрофона.

Заключение

Рынок мобильных устройств всегда будет востребован, это объясняет актуальность выбора данной темы. Для достижения конкурентоспособности необходимо проводить анализ уже существующих изделий. Для этого рекомендуется использовать различные методы анализа.

В данной работе было рассмотрено производство конкретной модели смартфона. Для этого удобно был использован метод системной инженерии. С помощью этого метода смартфон был рассмотрен как система. Был проведен анализ предметной области, а также с какой целью создается система и какой функционал она должна включать. Кроме того, с помощью данного метода была описана структура системы и входящих в нее подсистем, их взаимодействие между собой и внешней средой.

Литература

1. Смартфон - Википедия [Электронный ресурс] https://ru.wikipedia.org/wiki/Смартфон - 16.06.2018

2. Роль смартфонов в современном обществе - StudLive [Электронный ресурс] http://studlive.by/abiturienty/rol-smartfonov-v-sovremennom-obshhestve.html - 15.06.2018

3. Лучшие смартфоны 2016 года - Zen-top [Электронный ресурс] https://zen-top.ru/top-10-luchshih-smartfonov-2016-2017/ 16.06.2017

4. Липаев В.В. Программная инженерия сложных заказных программных продуктов [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Липаев В.В.-- Электрон. текстовые данные.-- М.: МАКС Пресс, 2014.-- 309 c.-- Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/27297.-- ЭБС «IPRbooks», по паролю.

5. Мейер Б. Объектно-ориентированное программирование и программная инженерия [Электронный ресурс]/ Мейер Б.-- Электрон. текстовые данные.-- М.: Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ), 2016.-- 285 c.-- Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/39552.-- ЭБС «IPRbooks», по паролю.

6. ГОСТ Р ИСО/МЭК 15288-2005. Информационная технология. Системная инженерия. Процессы жизненного цикла систем.

7. ИСО/МЭК ТО 19760:2003 (ISO/IEC TR 19760). Проектирование систем - Руководство по применению ISO/IEC 15288 (Процессы жизненного цикла системы). - Технорматив, 2005.

8. Батоврин В.К. Системная и программная инженерия. Словарь-справочник [Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов/ Батоврин В.К.-- Электрон. текстовые данные.-- М.: ДМК Пресс, 2010.-- 280 c.-- Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/7972.-- ЭБС «IPRbooks», по паролю.

9. Батоврин В. К. Толковый словарь по системной и программной инженерии: учеб. пособие. - М. ДМК Пресс, 2012. - 280 с.

10. Гарольд «Бад» Лоусон. Путешествие по системному ландшафту / Пер. с англ. В. Батоврин. - М.: ДМК Пресс. - 2013.

11. Метод системной инженерии - INCOSE RUS [Электронный ресурс] https://incose-rus.weebly.com/systems_engineering_method.html - 15.06.2018

Размещено на Allbest.ru

...