Читать книгу Навигатор лидера - Виктор Николенко - Страница 8

Еще одна задача при вашем переходе на позицию главного конструктора связана с тем, что любая сложная система состоит из сотен или тысяч частей. Система состоит из подсистем, которые представляют собой совокупности сборок. Сборки представляют собой наборы компонентов, которые можно разбить на отдельные части. К деталям относятся муфты и диски, пружины и шестерни и т. д. Собирая компоненты вместе, мы получим разные узлы: компрессор, камеру сгорания, масляный насос. Потом мы интегрируем их, чтобы построить подсистемы, привычные для инженеров-специалистов: энергетика, двигатели, связь, авионика и так далее. Каждая из этих подсистем должна работать в тесном взаимодействии, чтобы система функционировала как единое целое и выполняла свою миссию. Они должны взаимодействовать друг с другом в соединениях, каждое из которых выполняет небольшую задачу коллективной цели. Многие из них закупаются в соответствии со стандартами проектирования и спецификациями или поставляются отдельными подрядчиками. Последствия выхода из строя отдельной части следует понимать и при необходимости контролировать. Например, городская сеть дорог с тысячами участков, каждый из которых выполняет требуемые задачи для совместного функционирования сообщества. Это сложный, интерактивный и взаимосвязанный конгломерат, который работает только тогда, когда все отдельные части делают свою работу. Сложность иногда может быть ошеломляющей по размеру и трудной для понимания. Все это интегрирует главный конструктор.

Вы должны убедиться, что вся система работает так, как требуется, и что конструкция системы адекватно объединяет все многочисленные части для достижения оптимального эффекта. В конечном итоге важна производительность интегрированной системы, а не отдельных частей. Чтобы перейти к целой системе, иногда могут потребоваться интенсивные переговоры со множеством заинтересованных сторон, каждая из которых настаивает на своем желаемом решении. Интеграция системы представляет собой сложный процесс со множеством участников, все части перемешаны, но с требованием идентифицировать и расположить в нужном порядке.

Этот процесс обычно обеспечивают с помощью ряда ключевых факторов.

1. Четкое представление системы в целом

Чтобы соединить части вместе, вы должны знать, как должен выглядеть конечный продукт. Главный конструктор должен пройти через процесс проектирования с целостным видением системы. Это представление включает глубокие знания ключевых целей, задач и движущих требований, определяющих систему. Оно требует четкого понимания ожиданий заинтересованных сторон, основанного на знакомстве со средой эксплуатации и признании ограничений, накладываемых на систему. Для работы в качестве интегратора необходимо придерживаться системного видения, чтобы успешно выполнить задачу.

Когда мы обсуждаем интеграцию, мы обычно думаем о конструкции. Детали оборудования должны соответствовать другим частям системы. Например, внутренние планы самолета представляют собой сложные лабиринты переплетенных линий, кабелей, оборудования и опорных структур, которые помещаются в эргономичные модули, оптимальные объемы, окружающую среду, обеспечив требуемое положение общего центра тяжести изделия. Но мы должны отметить, что интеграция распространяется не только на размещение и соединение деталей в заданных объемах. Обычно главный конструктор должен обеспечить интеграцию требований к компонентам. Базовый набор требований к системе в процессе разработки декомпозируют для формирования требований к подсистемам и компонентам. Для контроля их прослеживают по цепочкам сверху вниз и снизу вверх по уровням системы. В итоге полный набор системных требований для гражданского самолета может включать в себя несколько тысяч отдельных требований, и весьма вероятно, что между ними возникнут некоторые несовместимости, которые необходимо устранить. При завершении процесса разработки, после того как система будет произведена и начнется проверка требований, вероятно, потребуется интегрировать сотни отдельных действий, начиная с проверки на уровне компонентов и заканчивая уровнем интегрированной системы. Обеспечение комплексной серии проверочных тестов также возлагается на главного конструктора.

2. Знание интерфейсов системы

Части, составляющие систему, должны каким-то образом взаимодействовать с другими частями. Им необходимо стыковаться, передавать усилия или сигналы и взаимодействовать любым другим способом. Такие компоненты конструкции (механические, электрические, электронные, потоковые и др.) мы называем интерфейсами. Не все компоненты будет легко соединить. Некоторые части будут взаимодействовать не так, как предполагалось и даже не предполагалось, когда они были разработаны. Состыковать две части компонента непросто. Требуется рассмотрение большого количества переменных. Некоторые из них включают допуски на размеры и положение в подсборке, стандарты обработки данных, экологическую и физическую совместимость, учет нагрузок и другие аспекты. Что-то может помешать эффективному соединению двух частей. Например, если в результате образуется стык, подверженный быстрой коррозии из-за возникших электрохимических взаимодействий металлов при соединении. Для сложных систем выделяют должность менеджера интерфейсов, в задачу которого входит обеспечение правильного взаимодействия всех интерфейсов системы. Понимание требований интерфейсов и их ограничений обязательно для работы в качестве интегратора.

3. Возможность идти на уступки в решении

пограничных вопросов

Ответственность за конструкцию обычно распределяется по дисциплинам, и можно ожидать, что каждый владелец расставит приоритеты в своей области. Главному конструктору приходится регулярно делать выбор между мнениями и позициями. Этот выбор не всегда прост, поскольку обе стороны спора могут иметь веские обоснования для своего решения. Иногда просто нет хорошего решения, но решение все равно необходимо. Эти вопросы будут возникать у главного конструктора еженедельно, и ожидается, что он будет принимать решения. Его основная цель – интегрировать успешную в целом систему. Некоторые из решений могут потребовать уступок в определенных областях. На некоторые из этих уступок можно легко согласиться, другие могут потребовать снижения каких-то параметров системы, полностью или частично. Для выполнения функций интегратора необходима ответственность, чтобы пойти на эти уступки, сохраняя системное видение. Однажды в процессе испытаний авиадвигателя была отмечена плохая работа камеры сгорания. Руководитель подразделения разнес в массы мысль, что это происходит из-за непредусмотренного скоса потока воздуха, поступающего в камеру сгорания из компрессора, расположенного выше по потоку. Как водится, отдел компрессора возглавлял другой руководитель. Двигатель разобрали для осмотра деталей. Стало видно, что на масляной пленке по корпусам в месте стыковки компрессора и камеры сгорания остались следы идеально осевого потока. Сказка закончилась, пришлось перейти к обсуждению более правдоподобных гипотез.

4. Общение на всех уровнях

Мы поговорим об этом далее, однако сейчас следует напомнить о данном вопросе при обсуждении интеграции. В процессе интеграции большая часть вашего времени будет потрачена на общение с людьми, с инженерами и специалистами по дисциплинам, с заинтересованными сторонами и клиентами, с эксплуатационными и ремонтными службами, с поставщиками оборудования. Это нужно, чтобы вы могли быть в курсе множества требований, которые могут препятствовать интеграции. Вы вряд ли сможете получить всю необходимую информацию из проектных документов или информационных бюллетеней поставщиков. Обязательно придется разговаривать с людьми. Обсуждение должно идти в обоих направлениях, поскольку собеседникам нужно будет не только донести до вас системные ограничения, но и понять свои собственные, более узкие проблемы. Активное общение со всеми причастными лицами является обязательным элементом для работы в качестве интегратора.

Одним из примеров в моей практике явилась разработка авариестойкой топливной системы для вертолетов. Большинство аварий вертолетов происходит на небольших высотах, и главную опасность для пассажиров представляет возникновение пожара из-за разлива топлива. Согласно международным правилам авиаперевозок конструкция топливных баков при заданной величине аварийной перегрузки не должна иметь разрушений, которые могли бы вызвать течь топлива и его возгорание. Задача состояла из нескольких частей: собственно разработка системы с заданными требованиями и необходимыми конструктивными особенностями, подбор отечественных материалов, соответствующих требованиям, интеграция всех компонентов и испытания авариестойкой топливной системы.

Топливная система упрощенно включает топливные баки, трубопроводы и различные агрегаты, участвующие в заправке и перекачке топлива. Были проведены поиски стойких к разрыву и проколу резиноподобных материалов, которые обеспечат работоспособность бака при заданных условиях нагружения и в широком диапазоне температур. Новые требования для агрегатов, расположенных вне баков, заключались в том, что они не должны были допускать разлива топлива при повреждении трубопроводов. При превышении рабочей нагрузки агрегат должен разрушиться только в заданном конструктором месте. При этом автоматически перекрывается освободившаяся часть для предотвращения утечки топлива. Сложность была в том, что при штатной посадке на конструкцию воздушного судна также периодически воздействуют вибрации и перегрузки, однако все агрегаты и топливопроводы должны оставаться целыми. Сначала провели отработку разрушаемых узлов, фитингов и различных клапанов. Их испытывали на герметичность, течи в открытом и закрытом положении клапанов. В различных климатических условиях проводили виброиспытания и испытания на разрушение. После интеграции провели испытания системы в целом путем сброса с заданной высоты на бетонную площадку. Работы были завершены успешно.

На рисунке 3 фотография автора на испытаниях инновационной авариестойкой топливной системы вертолета. Подробности можно найти в [7].

Рис. 3. На испытаниях топливной системы

В другом случае для успешной интеграции пришлось согласовать с заказчиками работ уступки в части сужения круга задач системы. При разработке электронной системы управления (ЭСУ) силовой установки летающего объекта к ней в целях повышения надежности была добавлена дублирующая гидромеханическая часть (ГСУ). В ходе разработки выяснилось, что на данном уровне готовности технологий либо требуется увеличить время переключения на работу ГСУ при отказе ЭСУ, либо отказаться от пары второстепенных функций управления после перехода на ГСУ. Был проведен цикл обсуждений с заинтересованными сторонами, и принято второе решение. Основным аргументом послужило то, что основная цель введения дублирующей системы связана с сохранностью объекта при отказе ЭСУ. Получается, что иногда интеграционная задача может привести к коррекции характеристик системы.

Нужно помнить, что для обеспечения хорошей интеграции главному конструктору необходимо интенсивное общение. Требуется детально знать, что технически происходит внутри проектов на всех этапах жизненного цикла. Обычно главные конструкторы собираются вместе со своим техническим персоналом на еженедельной основе. Важно оставаться на связи со своей командой и понимать потребности отдельных направлений, проблемы и препятствия, с которыми они сталкиваются. Инженеры по дисциплинам заботятся о том, как интегрируется система, но в конечном итоге их основная ответственность ограничена кругом исполнения их конкретных задач. Они могут гарантировать интеграцию своей подсистемы через интерфейсы с другими, но локально. С другой стороны, главный конструктор должен убедиться, что все это интегрировано, а система в целом работает надлежащим образом. Ваши инженеры по направлениям, вероятно, будут компетентными и целеустремленными, но неправильно полностью полагаться на них для обеспечения интеграции. Вы должны убедиться в этом сами.

Регулярные обсуждения вопросов интеграции с командой могут быть бесценными с точки зрения понимания комплексных характеристик системы и выявления препятствий, которые могут помешать штатному функционированию. В ходе обсуждения технических команд часто бывает, что владелец компонента или подсистемы, которая не обсуждается, заявляет: «Стоп, это не пойдет. Моя часть системы не может работать таким образом!» Эти открытия не всегда идентифицируются с помощью требований или технической документации; иногда их удается выявить на основе опыта и знаний экспертов по дисциплинам, и эффективное общение наилучшим образом поможет вам. После того как вы получили подтверждение проблемы, вам нужно будет решить, как это исправить.

На начальном этапе инженерной деятельности мне довелось принимать участие в разработке двигателя Р79—300 для первого в мире сверхзвукового самолета вертикального взлета и посадки Як-141. Сложнейшей задачей программы было обеспечение режима «висения» самолета при вертикальном взлете. На этом режиме скоростной напор воздуха отсутствует, крылья не поддерживают аппарат и балансировка самолета в воздухе достигалась струйными рулями. Они работали за счет автоматически регулируемого отбора воздуха из компрессора и перенаправления его по четырем магистралям на концы крыльев, в нос и к хвосту фюзеляжа. Количество отбираемого воздуха за доли секунды менялось от 0 до 100%, при этом двигатель не должен был попадать в помпажный режим. Для отработки динамических процессов на предприятии был построен натурный стенд с двигателем, воздуховодами и быстродействующими клапанами. Я участвовал в цикле проводимых лабораторных испытаний. На основе информации по испытаниям мы смогли оптимизировать алгоритмы функционирования системы. Интеграция была выполнена в лучшем виде. Опытный самолет успешно прошел летные испытания.

Неприятная задержка произошла при разработке самого большого пассажирского самолета Airbus А-380. В ходе работ ИТ-подразделение фирмы организовало переход инженерного программного обеспечения от версии Catia V4 к новой Catia V5. Завод, где велось проектирование и производство электрокабелей, работал на версии V4, поэтому чертежи прокладки кабелей нельзя было проверить на соответствие интеграционным блок-схемам всего самолета, которые были сделаны на версии V5. Когда электрокабели, общая длина которых на самолете составила более 500 километров, доставили для установки на линию конечной сборки, они оказались слишком короткими. В технические условия было внесено изменение, которое не нашло отражения в общих блок-схемах. Эта ошибка в интеграции обошлась компании в миллиарды долларов, включая затраты на повторное производство и задержку сроков поставки готовой продукции. Как следствие этой истории, многие компании ввели у себя правило, что программное обеспечение во время работы над большими проектами обновлять не разрешается.

Еще несколько моментов, требующих регулярного обсуждения на проекте. Главному конструктору следует уделять время вопросам организации взаимодействия между производителями оборудования и поставщиками. Были различные случаи, когда поставщики не понимали требований по оборудованию для своевременной разработки и поставки наилучшего продукта. Также дополнительные проблемы вызывает большая продолжительность жизненного цикла современных программ. За годы работы происходят изменения технологии, устаревание и частое изменение требований. Часто видно, что не на всех этапах программы соблюдается надлежащая дисциплина. Например, из-за отсутствия определения начальных требований к возможностям специальных процессов и процедур производства образцов. На эффективности общения сказывается наличие слишком многих линий связи и уровней отчетности. В число контролеров входят руководители программ, руководители высшего звена, структуры госкорпорации. На госконтрактах добавляются руководители отделов закупок, технологий и материально-технического обеспечения представителей заказчика.

Итак, общение является частью исполнения интеграционной задачи, в котором главный конструктор играет определяющую роль. В течение стандартного рабочего дня главный конструктор может получить огромное количество информации по широкому кругу технических вопросов. Главный конструктор должен ежедневно осмыслить и переработать всю эту информацию, сохранить и эффективно передать наиболее важные сведения остальной части команды. Рассматривайте получаемые вами отзывы как важную часть интеграции. Если информация просто передается по цепочке, но не до конца понятна, это нельзя считать эффективной интеграцией. Главный конструктор должен обеспечить, чтобы все головы участников кивали в одном направлении, единообразно понимались технические концепции и идеи.