Читать книгу Системная инженерия на раз-два - Виктор Николенко - Страница 3

Прогресс развития технологического общества определяет потребность в способностях решать проблемы и открывать новые возможности. Инженерия занимается созданием инфраструктуры мира будущего. О том, как правильно и эффективно работать на современном уровне, как результативно использовать методологию и инструменты системной инженерии, и пойдет далее речь в этой книге.

Сегодня высокотехнологичные предприятия создают системы высокой сложности вплоть до искусственного интеллекта, космических станций, «умных фабрик», и др. Многие инженерные приложения требуют перекрестного обмена знаниями или интеграции нескольких дисциплин. Например, аэрокосмическим инженерам требуются знания в области металлургии и материаловедения, электронных систем управления, компьютеров, производственных ограничений и возможностей, финансов, логистического планирования жизненного цикла и обслуживания клиентов. Все это необходимо для производства жизнеспособного коммерческого продукта, такого как гражданский авиалайнер или международная космическая станция. Определяющими становятся знание и использование современных эффективных инструментов и технологий. Требуется также умение общаться и сотрудничать с другими коллегами по проекту и вокруг.

Специалисты и управленческий персонал сегодня являются ключевым элементом компаний для сохранения технологического лидерства и здоровой экономики. Каждый профессионал должен быть вовремя готов к творческой и продуктивной жизни, в том числе к вероятному выдвижению на руководящие должности. Инженеры будущего должны работать над постоянным повышением своей квалификации и конкурентоспособности.

В XXI веке мир в своем развитии перешел в фазу 4-й индустриальной революции. Ее отличительными компонентами являются (вариант):

• активизация науки о материалах;

• внедрение инструментов аддитивного производства;

• развитие нанотехнологий;

• реализация способов эффективного хранения энергии;

• применение беспилотных авиационных систем;

• движение к полностью электрическим самолетам;

• создание гиперзвуковых летательных аппаратов;

• широкое развитие робототехники;

• внедрение элементов искусственного интеллекта;

• развитие интернета вещей;

• использование квантовых компьютеров.

В отраслях высоких технологий руководитель проекта или программы НИОКР должен сбалансировать техническую, управленческую и организационную компоненты работы. Основной задачей обучающих и обучаемых на сегодня является исполнение противоречивых требований к подготовке персонала:

• Существенно увеличился объем сведений для усвоения.

• Необходимо сократить сроки обучения и подготовки специалистов.

На этом фоне непрерывно появляются новые разделы знаний и колоссальный информационный шум вокруг «лучших опережающих знаний» в связи с развитием коммерциализации обучения. Важно понимать, что, с учетом российского и зарубежного позитивного опыта, задача подготовки специалистов решается реалистичными методами и в заданные сроки. Набор инструментов специалиста завтрашнего дня опирается на четыре базовые колонны.

• Предметное направление, включает полученные в ВУЗе знания по электронике, робототехнике, автомобилям, вертолетам, нефтехимии, здравоохранению, энергетике, общественным наукам, медицине, и т. д.

• Система менеджмента качества, которую обычно изучают в организации, для обеспечения рыночного спроса и минимизации затрат.

• Управление проектом, куда входит процесс получения сведений из ряда пособий типа PMBoK, курсов для менеджеров и руководителей.

• Системная инженерия, на сегодня минимально доступная в РФ, «склеивает» вышеперечисленные ответвления в стройную методологию, дополняет недостающие элементы в технической, управленческой и организационной частях, которая и является предметом данной книги.

Кроме того, каждая современная компания уже десятки лет работает в своем едином информационном пространстве, включая цифровизацию процессов, обработку и управление большими объемами данных. На ближайшие десятилетия технологического развития владение перечисленным набором базовых знаний является необходимым и достаточным для исполнения любых отраслевых задач разработки новых систем и продуктов.

Основным объектом приложения системной инженерии являются системы.

Системой называют интегрированный сплав людей, продуктов и процессов, обеспечивающий возможность удовлетворить требуемые нужды или цели.

Можно выделить природные системы и системы, созданные человеком. Природные системы возникли в результате естественных процессов (например, животные организмы, природа, планетные системы). Созданные человеком системы управляются людьми или автоматизированными системами (например, системы муниципального энергоснабжения, компьютерные сети, лифтовое хозяйство, мобильная телефония, медицинские организации). Природные системы могут быть переплетены с системами, созданными человеком. Пример: образование искусственного водохранилища путем строительства плотины на реке.

Среди искусственных систем можно выделить несколько типов.

• Физические системы, например смартфоны, планшеты, вертолеты, автомобили, поезда, самолеты, космические спутники, телевизоры, мосты, бытовая техника.

• Абстрактные системы, не имеющие физических артефактов, но используемые людьми для понимания или объяснения идеи или концепции. Примеры: различные модели, уравнения, мысленные эксперименты, компьютерные игры, и так далее.

• Системы общественной деятельности групп людей, взаимодействующих для достижения общей цели. Примеры: политическая система, социальные услуги, коммунальные службы, система здравоохранения, и т. д.

Системы удобно разбивать на части, называемые подсистемами. Подсистема также является системой, но функционирует как компонент более крупной системы. Самую маленькую часть системы часто называют элементом. Например, один из производственных отделов компании можно рассматривать как элемент системы. Он является частью подсистемы производства, с элементами планирования, изготовления и инвентаризации.

Пример иерархии систем по возрастанию уровня сложности.

Двигатель самолета по сравнению с набором входящих деталей.

Самолет с двигателями и навигационной системой.

Авиатранспортная система (АТС) с самолетами, пассажирами, грузами, тренажерами, и др.

Система систем, или наивысший уровень сложности, когда совместное применение систем дает синергетический эффект новизны достигаемых целей по сравнению с отдельными частями: АТС с аэропортами, маршрутной сетью, инфраструктурой обслуживания и наземного наблюдения.

Системы, подсистемы и элементы имеют отличительные характеристики, называемые атрибутами или свойствами. Они описывают состояние объекта в терминах качества или количества. Скоординированное взаимодействие элементов системы определяет ее свойства. Время и стоимость являются универсальными атрибутами для конкретного проекта и обязательно контролируются для оценки его эффективности.

Системным подходом называют комплексную методологию решения проблем разработки и управления системами. Он фокусирует внимание на общей картине и конечной цели, восприятии свойств систем в целом, а не отдельных частей.

Эффективен комплексный взгляд на ситуацию, чтобы учесть следующие факторы.

1. Цели и критерии эффективности системы в целом.

2. Окружающую среду и ограничения системы.

3. Ресурсы системы.

4. Элементы системы, их функции, свойства и показатели эффективности.

5. Взаимодействие между элементами.

6. Управление системой.

Созданные человеком системы реализуют поставленные цели путем преобразования входных данных в выходные данные. Входными данными могут являться сырье, ресурсы, информация или действия, требуемые для работы системы и достижения целей. Сюда могут входить контролируемые факторы, такие как труд, материалы, информация, капитал, энергия, а также неконтролируемые факторы, например, погода и характеристики окружающей среды. Выходные данные представляют собой конечный результат работы и цель использования системы.

Система преобразует входные данные в выходные посредством процессов. Важным действием системного подхода является создание и использование процессов, которые эффективно производят желаемые результаты и отвечают целям системы.

Все системы имеют те или иные ограничения, которые препятствуют их способности достижения заданных целей. Например, ограничения при создании легкового автомобиля включают топливную эффективность, соответствие стандартам, безопасность, экологичность, надежность, ремонтопригодность, удобство и комфорт для водителя и пассажиров. Как правило, цели исполняемого проекта должны быть достигнуты в рамках заданных ограничений сроков и бюджета.

Система имеет также границы, которые определяют область ее существования и взаимодействия с другими системами, физические, концептуальные, географические, и др.

В разрабатываемых системах возможны конфликты между целями входящих подсистем, что снижает вероятность реализации целей системы в целом. Устранение такого конфликта для достижения целей системы в целом называют системной интеграцией.

Системный подход помогает понять, как взаимодействуют элементы, и как изменение элементов и их отношений влияет на поведение и результаты системы. В нем также уделяется внимание управлению системой, то есть функции, которая учитывает цели, окружающую среду, ограничения, ресурсы и элементы системы. Например, двигатель внутреннего сгорания можно рассматривать с точки зрения эффектов, которые его появление вызвало на земном шаре. Ускорилось развитие экономик, связанных с производством и распределением нефти. Новые виды транспорта изменили картину жизни мира посредством распространения путешествий, торговли, рынков и миграции населения. Изменение химического состава атмосферы вследствие работы миллионов двигателей, возможно, влияет на глобальное потепление погодных условий в районах мира.

Одной из ключевых составляющих системного подхода являются заинтересованные стороны, связанные с системой. Ими являются любой человек или группа, которые в том или ином отношении влияют на систему. Среди них могут быть финансисты, заказчики, покупатели или агенты по закупке продукта или услуги, лица, ответственные за надзор и регулирование продуктов или услуг, их сертификации, акционеры компании, и так далее. Заинтересованные стороны находятся за пределами системы.

У заинтересованных сторон нужно различать их роли. Например, владелец легкового автомобиля может играть несколько ролей заинтересованных сторон, таких как владелец, водитель, пассажир, кредитор, и так далее. Заинтересованные стороны будут по разному смотреть на одну и ту же систему в зависимости от роли, которую они играют.