Читать книгу Системная инженерия на раз-два - Виктор Николенко - Страница 4

Системы меняются с течением времени. Для живых организмов характерный цикл включает рождение, рост, возмужание, старение и смерть. По аналогии введено понятие типового жизненного цикла развития систем. Он включает замысел, проектирование, изготовление, испытания, производство, эксплуатацию и утилизацию после износа.

Жизненным циклом (ЖЦ) называют совокупность взаимоувязанных последовательных изменений состояния изделия (системы), связанных с реализацией установленных процессов от начала разработки до вывода из эксплуатации. Некоторые продукты, например домашние компьютеры, имеют жизненный цикл длиной в несколько лет. Другие, как предметы одежды, могут иметь десятилетний или более жизненный цикл.

Далее потребуются еще два определения из стандарта ГОСТ 56136—2014.

– Этап жизненного цикла. Это часть ЖЦ, где предусматривается проверка характеристик проектных решений типовой конструкции и физических характеристик экземпляров изделий.

– Контрольный рубеж (КР) этапа жизненного цикла. Это момент завершения этапа ЖЦ, на котором реализуется процедура проверки результатов выполненных работ для последующего принятия решений о переходе к следующему этапу ЖЦ.

Основными этапами ЖЦ являются:

• Концепция: выявление и определение потребностей системы. Сюда входит анализ заинтересованных сторон и определение критериев проверки потребностей.

• Разработка: определение потенциальных вариантов решения проблемы, связанных с потребностями, и поиск предпочтительного решения.

• Производство: на этапе создается собственно система. Проводятся различные испытания, чтобы убедиться, что система построена правильно.

• Эксплуатация (использование): на этапе система используется конечными пользователями или операторами. Сюда включают обучение соответствующих сторон эффективному использованию системы.

• Поддержка (послепродажное обслуживание): предоставление услуг, необходимых для эффективной эксплуатации системы, таких как ремонты, отчеты о неисправностях, обслуживание, и т. д.

• Вывод из эксплуатации: реализация плана, как и когда система должна быть выведена из эксплуатации, и утилизирована безопасным и надежным образом.

Этапы жизненного цикла используют, чтобы упростить планирование и управление всеми основными событиями создания высокотехнологичной авиационной, космической, инфраструктурной или другой сложной системы или продукта. Разделение (декомпозиция) проекта на этапы жизненного цикла делит процесс разработки на более мелкие и управляемые части. Переход фазовых границ между этапами определяется в пунктах КР путем оценки прогресса проекта и принятия решений по реализации следующей фазы. Так как решения на ранних этапах влияют на последующие активности, и более продвинутую систему труднее изменить по ходу проекта, в системном подходе сделанное на ранних стадиях ЖЦ имеет наибольшее влияние на успех проекта в целом.

Пример ЖЦ системы, включающего девять контрольных рубежей, показан на рис.1.

Рис. 1. Этапы жизненного цикла системы (пример)

Согласно стандарту ГОСТ Р 57193—2016 на очередном контрольном рубеже ЖЦ должны быть выполнены главные задачи проекта на предыдущей стадии:

• обоснованы гарантии, что процесс разработки приведет к удовлетворительной верификации и валидации продукта;

• обеспечена приемлемость риска перехода на следующую стадию.

Успешная разработка системы будет зависеть от технологий, которые используются на протяжении жизненного цикла системы. В случаях, когда система имеет длительные стадии эксплуатации и обслуживания, важно учитывать жизненный цикл примененных технологий. Требуется, чтобы используемая технология оставалась доступной в течение всего жизненного цикла продукта, даже если она устареет. Это важно, например, для информационных технологий, где версии программных продуктов обновляются каждые 5—10 лет. Другим примером являются музыкальные носители. В 1960-х годах это были грампластинки, в 1980-х на смену пришли кассеты. В 1990-х годах их вытеснили компакт-диски, в 2000-х появились телефоны и карманные плееры с внутренней твердотельной памятью, и т. д.

Системная инженерия используется человечеством с давних времен. Например, пирамиды в Древнем Египте, римские дороги и акведуки, каналы орошения азиатских полей являются примерами сооружения сложных систем, имеющих длинный жизненный цикл. Сегодня, когда постоянно растет сложность окружающей инфраструктуры и разрабатываемых систем, необходимо развивать строгие и надежные подходы, которые помогают справиться с заданными уровнями сложности решаемых задач.

Базовый для нашей книги термин некоммерческая международная организация сиcтемных инженеров INCOSE формулирует следующим образом (2018).

Системная инженерия – это междисциплинарный и интеграционный подход для обеспечения успешной реализации, использования и вывода из эксплуатации инженерной системы, используя системные принципы и концепции, а также научные, технологические и управленческие методы.

Система – это расположение частей или элементов, которые вместе демонстрируют поведение или значение, которого нет у отдельных компонентов. Системы могут быть физическими, концептуальными (абстрактными информационными), биологическими или их комбинацией.

Инженерная система – это система, разработанная или адаптированная для взаимодействия с ожидаемой эксплуатационной средой для достижения одной или нескольких предполагаемых целей при соблюдении применимых ограничений. Инженерные системы могут включать людей, продукты, услуги, информацию, процессы и природные элементы.

Системная инженерия (СИ) охватывает все стадии и детали жизненного цикла разработки продукта от замысла до внедрения, руководствуясь интересами конечного пользователя. Она отличается от предметной инженерии, ориентированной на конкретные дисциплины. Различные ответвления включают механическую, электронную, химическую, оптическую, ядерную, программную, социальную инженерию, и т. д. Хотя системная инженерия может определять требования, относящиеся к этим инженерным дисциплинам, она не диктует конкретные проекты или технологии, используемые в них.

Основной особенностью мультидисциплинарного подхода СИ является участие в проектах профессионалов из разных областей, которые работают вместе, постоянно общаются и помогают друг другу по всем аспектам продукта. В СИ рассматривают весь жизненный цикл проектируемого продукта. Уделяется постоянное внимание потребителям системы. СИ сочетает технический, управленческий и организационный сегменты. Рассматривается принятие технических решений, связанных с жизненным циклом продукта, а также управление полным кругом задач, которые должны быть своевременно выполнены для реализации процесса. В СИ применяется подход декомпозиции «сверху вниз». Сначала рассматривают систему в целом, а затем последовательно разбивают ее на более низкие уровни, такие как подсистемы, модули и элементы.

Системная инженерия помогает ликвидировать пробелы, имеющиеся в традиционных подходах к разработке систем, по трем указанным составляющим: технической, управленческой, организационной. Практические вопросы применения системного подхода для успешного выполнения высокотехнологичных проектов и программ, к сожалению, недооценены или отсутствуют в отечественной литературе. Во-первых, потому что среднее поколение успело забыть дисциплину, массово преподававшуюся много лет в ВУЗах СССР под названием «Системотехника». Во время реформы ВУЗов в РФ данная тема выпала, тогда как за рубежом системотехника стала активно развиваться в различных отраслях. Во-вторых, сказалось, что многим людям некомфортно изучать многочисленные новые дисциплины и подходы. В-третьих, потому что различные теоретики, системологи и онтологи, в том числе в INCOSE, сумели надежно отпугнуть отряды любознательных практиков накрученной сложностью и «избранностью» знаний по системной инженерии. Сегодня обучение системной инженерии проводят только в десяти ВУЗах РФ.

Важнейшей основой системной инженерии являются официальные международные стандарты, излагающие правила работы. Сегодня применение стандартов системной инженерии обязательно для контрактов военных ведомств развитых стран и государственных заказчиков сложных систем, таких как Министерство обороны США (DoD), Национальная аэрокосмическая ассоциация (NASA), компаний Boeing, Airbus, гигантов в сфере телекоммуникаций и информационных технологий (Siemens, IBM), и др. Основные стандарты системной инженерии РФ перечислены в разделе 1.10.

Системная инженерия приносит выгоду в проекте, при этом она относится к статье накладных расходов. В современных проектах на системно-инженерные процессы выделяется статья в бюджете, чтобы предотвратить возможные убытки и исключить последующую переделку готового изделия. То есть результат системной инженерии – не увеличение прибыли, а снижение вероятных убытков проекта. Эффект достигается за счет выполнения программы в заданные сроки, в рамках бюджета, согласно требованиям контракта, с высоким качеством. С 2016 г. отчетность по данной статье включена в обязательный перечень для подрядчиков государственных контрактов Министерства обороны США.

Активный интерес в мире к преподаванию системной инженерии подтверждается тем, что предмет системной инженерии входит в учебные планы всех ведущих зарубежных университетов и нескольких российских вузов. Также компании активно содействуют повышению квалификации в этой области своих сотрудников.

Сегодня в реальной отечественной практике ряда организаций получены следующие результаты.

• Обучение системно-инженерному подходу приносит заметный эффект для специалистов различных категорий.

• Освоение происходит в оперативном режиме, через 3…6 месяцев сотрудники выходят на удовлетворительные темпы и качество работ, скачкообразно растет понимание системного подхода применительно к практическим задачам.

• Заметно снижаются потери рабочего времени в проекте.

• Возрастает качество работ и получаемых результатов.

• Рост производительности труда после периода обучения составляет от 20 до 100%, далее обеспечивается стабильный прирост не менее 15—25% в год.

Примененные в практической работе технологии системной инженерии ускорили и облегчили получение конкурентоспособных разработок. Переход на командные методы работы по ролям упростил создание результативных коллективов. Подготовку персонала также удалось ускорить при использовании принципов системной инженерии.