12. Инженерия жизненного цикла: определение и управление требованиями к свойствам жизненного цикла системы, в том числе управление разработкой продукта, развертывание и передача работ, интегрированная поддержка логистики, технологическая производственная часть и вывод из эксплуатации. Разработка навыков и стандартизации для постоянного улучшения результативности и эффективности процессов и инструментов СИ (выявление, документирование и изучение уроков проектов).

Наиболее контролируемым параметром является стоимость жизненного цикла (СЖЦ), то есть общая стоимость программы или проекта за запланированный жизненный цикл от формулировки до реализации. Для долгосрочных (на десятилетия) программ, таких как программы серийного выпуска авиационной техники или функционирования международной космической станции с полетами человека в космос, трудно установить продолжительность жизненного цикла для целей определения СЖЦ. Подробности приведены в главе 4.

Процесс разработки (ЖЦ проекта) в системной инженерии можно представить в виде нескольких взаимосвязанных итерационных петель (рис. 5).

Рис. 5. Процесс разработки системы, MIL_Std-499

Вышеприведенные шаги системной инженерии для удобства иногда декомпозируют, выделяя набор из 33 подпроцессов ЖЦ проекта (стандарт EIA 632 «Process for the Engineering of a System», имеет рекомендательный статус).

 
    А. Поставки.
1. Поставка товаров.
 Б. Приобретения.
2. Приобретение товаров.
3. Оценка производительности поставщика.
    В. Планирование.
4. Стратегии реализации процесса.
5. Определение технических усилий.
6. График и организация работ.
7. Технические планы.
8. Указания (директивы) для работы.
    Г. Оценки.
9. Прогресс исполнения планов и графиков.
10. Оценка соответствия требованиям.
11. Технические обзоры проекта.
    Д. Управление.
12. Результаты управления.
13. Распространение информации.
    Е. Определение требований.
14. Требования Заказчика.
15. Требования других заинтересованных сторон.
16. Технические требования к системе.
 Ж. Определение проектных решений.
17. Представление логических решений.
18. Представление физических решений.
19. Указанные требования.
    З. Реализация.
20. Реализация проекта.
    И. Передача Заказчику.
21. Ввод в эксплуатацию.
    К. Системный анализ.
22. Анализ эффективности.
23. Анализ рыночных альтернатив.
24. Анализ рисков.
    Л. Верификация требований.
25. Проверка статуса требований.
26. Проверка требований Заказчика.
27. Проверка требований других заинтересованных сторон.
28. Проверка технических требований к системе.
29. Проверка представления логических решений.
    М. Верификация системы.
30. Проверка конструктивных решений.
31. Проверка конечного продукта.
32. Проверка готовности продукта к эксплуатации.
    Н. Валидация конечного продукта.
33. Сертификация конечного продукта.
 

Выявление свойств и характеристик будущей системы начинается с задачи маркетингового исследования рынка. Постановка решаемой проблемы должным образом является одной из важнейших задач системного подхода, потому что элегантное решение неправильной проблемы меньше чем бесполезно.

Постановка задачи маркетологам описывает потребности клиента, заявляет цели проекта, очерчивает предмет проблемы, определяет концепцию эксплуатации, описывает заинтересованные стороны формируемой программы, перечисляет требуемые результаты и представляет основные решения, которые должны быть сделаны. Специалисты по маркетингу в процессе исследования должны:

•определить цели исследования ниши на рынке;

• изучить имеющиеся материалы, включая конкурентную среду, ограничения и допущения;

• выбрать критерии оценки продукта или системы и их относительную значимость (они могут быть качественными и количественными);

• определить и выбрать вероятные альтернативы исполнения системы;

• оценить эффективность каждого варианта для каждого критерия;

• выполнить анализ чувствительности для избранных вариантов;

• сравнить результаты и выбрать предпочтительный вариант продукта;

• задокументировать процесс изучения рынка и его результаты;

• сформировать бизнес-план для обоснования развития будущего продукта или системы.

Рыночная привлекательность продукта определяется набором его преимуществ (характеристики, например, для авиации стоимость пассажиро-километра, масса, надежность, наличие ППО, стоимость владения и др.). Критерии принятия решений на рынке могут быть назначены на основе мер эффективности (голос клиента) и показателей эффективности (голос инженера).

В целом критерии могут быть общими (атрибуты, имеющие значение для каждого элемента структуры продукта, такие как масса или надежность) или уникальными (атрибуты, которые имеют смысл только для определенных элементов изделия). На более низких уровнях структуры (подсистемы, компоненты) отслеживание стоимости количественных оценок можно идентифицировать с помощью функциональных и эксплуатационных требований, отнесенных к каждой отдельной системе, подсистеме и т. д.

В заключение этапа маркетинга проводится проверка финального выбора продукта. При этом необходимо выяснить:

1) были ли выполнены требования к системе и установленные ограничения;

2) является ли предварительный выбор финального варианта сильно зависящим от определенного набора входных значений и допущений или устойчивым при разумном изменении входных значений (т.е. насколько он «надежен» по чувствительности к изменению условий эксплуатации);

3) достаточны ли имеющиеся данные для утверждения предварительного выбора;

4) достаточно ли независимы методы измерения, чтобы дать уверенность, что выполненный предварительный отбор лучше отброшенных альтернатив;

5) если результаты нескольких альтернатив близки, необходим ли дальнейший анализ;

6) является ли предварительный выбор чувствительным к оценочной характеристике или ограничению. Если «да», то следует проверить полный разумный диапазон изменения каждой переменной, чтобы уточнить область, где предварительный выбор обоснован.

Ожидаемые результаты маркетинга включают выбор концепции эксплуатации системы, выбор архитектуры, производные требования (альтернативы функций, распределение требований). Все эти понятия будут обсуждены далее.

Статистика сроков исполнения программ, например компании Airbus, показывает, что сокращению длительности программ уделяется большое внимание, так как скорость выхода нового продукта на рынок сильно влияет на долю рынка, скорость возврата инвестиций, прибыль по ППО и др.

Характер инженерных проектов заметно различается в разных отраслях, организациях, технологических областях и сферах применения. Например, проект разработки программного обеспечения на мобильной платформе кажется далеким от проекта строительства большого нового моста. Для разных систем требуется, чтобы системный подход был адаптирован для системы в целом, а также индивидуально для каждой подсистемы. Методология адаптации может выполняться в два этапа.

1. Для настройки жизненного цикла определяют основные подсистемы. Для каждой из них определяют технические и организационные факторы, влияющие на жизненный цикл. С учетом этих факторов определяются этапы жизненного цикла. Далее описывают основные процессы и результаты для каждого этапа жизненного цикла. Затем этапы жизненного цикла оптимизируют для повышения их эффективности и результативности.

2. После определения жизненных циклов подсистем они объединяются в рамках жизненного цикла системы в целом. Различные этапы жизненного цикла системы синхронизируют по времени, определяют этапы и вехи подсистем, входящие в реализацию жизненного цикла системы.

Например, необходимо разработать систему антенн для применения в радиоастрономии. Объект имеет следующие технические и организационные особенности, которые формируют особенности жизненного цикла:

a) высокая стоимость цикла проектирование-сборка-испытания;

b) низкая технологическая зрелость, так как это новая конструкция;

c) умеренный объем единичного производства;

d) длительный ожидаемый срок службы (до 50 лет);

e) суровые условия эксплуатации в отдаленной пустынной местности с дистанционным управлением.

Описанные выше особенности влияют на адаптацию жизненного цикла следующим образом.

• Необходим комплексный предварительный анализ требований к жизненному циклу проектирования с акцентом на полную проверку конструкции на производительность и долговечность перед началом производства.

• Предполагается одна итерация разработки (создание прототипа) для дорогого штучного проекта.

• Оптимизация эксплуатационных расходов на длительный срок службы имеет решающее значение.

Другая система, например, включает разработку программного обеспечения для обслуживания сложной мехатронной системы предыдущего примера. Особенности жизненного цикла:

1) низкая стоимость цикла проектирования-сборки-тестирования. программные системы могут быть разработаны в виртуальной тестовой среде;

2) высокая технологическая зрелость, разработка проводится на основе хорошо зарекомендовавших себя протоколов управления и мониторинга, которые можно адаптировать к этой задаче;

3) жесткость требований и граничных условий: внешние интерфейсы программного обеспечения четко определены имеющимся аппаратным обеспечением на ранних этапах жизненного цикла, пользовательские интерфейсы также легко определяют на ранних этапах жизненного цикла;

4) используются отраслевые нормы и стандарты разработки программного обеспечения.

В этом примере оптимизация эффективности достигается путем сосредоточения усилий на этапах определения требований и проектирования архитектуры жизненного цикла, где процессы программного обеспечения часто слабы.

Третий пример рассматривает строительство гражданской инфраструктуры для типичного радиоастрономического объекта, расположенного на удаленном участке территории вне городской черты. Сюда входят дороги, здания, электрическая и оптоволоконная сети. Эта система имеет следующие особенности жизненного цикла:

a) очень высокая стоимость цикла проектирование-строительство-испытания;

b) высокая технологическая зрелость;

c) жесткие требования и граничные условия;

d) высокие эксплуатационные расходы и развертывание в удаленной среде;

e) отраслевые нормы и стандарты: в отрасли гражданского строительства существуют устоявшиеся стандартные процессы разработки и строительства;

f) нормативная среда со значительными ограничениями (безопасность, здоровье, окружающая среда и т. д.).

При адаптации ЖЦ проекта следует учитывать, что тщательное определение требований и завершение этапа детального проектирования целесообразно выполнить до заключения контракта на строительство. Процессы проектирования и строительства должны будут соответствовать стандартным нормам гражданского строительства, включая архитектурное проектирование, верификацию и валидацию проекта, постоянные проверки строительных работ и качества поставляемых комплектующих от подрядчиков, а также этап перехода системы в эксплуатацию и проверки конечным пользователем.