Виктор Николенко - Системная инженерия на раз-два

– Требования к процессам жизненного цикла продукта, включающие скорость выхода на рынок, послепродажное обслуживание, и др.

Функциональные (эксплуатационные) требования к системе должны решать следующие основные проблемы.

• Сформулировать общую цель создания системы и перечислить основные функции, которые должна выполнять система. Для этого удобно определить набор эксплуатационных сценариев.

• Определить рабочие характеристики предполагаемых функций системы.

• Определить требования к жизненному циклу и использованию системы, включая предполагаемый срок службы системы. Задать режим использования системы, например, часы в день, дни в неделю, месяцы в году.

• Определить факторы эффективности системы, то есть стоимость жизненного цикла, доступность системы, средние интервалы времени между обслуживанием, логистическую поддержку, уровень квалификации обслуживающего персонала, и так далее.

• Определить факторы воздействия окружающей среды на работу и обслуживание системы, включая физические условия, климатическую зону, температуру, влажность, экологичность влияния системы на окружающую среду.

Написание хороших требований требует инженерных знаний системы, навыков общения с людьми и, прежде всего, способности мыслить критически и творчески. Сначала требование выражают в качественной форме. Например, «Автомобиль должен иметь возможность двигаться в прямом направлении и задним ходом, а направление движения должно выбираться водителем». Далее добавляют количественные оценки. Например, «Автомобиль должен проезжать в среднем 150 км с заправкой десяти литров топлива при следующих условиях: X, Y и Z» или «Уровень шума внутри автомобиля не должен превышать 55 децибел на скорости ниже 120 км в час, при движении по стандартному асфальтовому покрытию». Качественные и количественные требования заносят в документ, называемый техническим заданием (ТЗ). Выполнение требований, указанных в ТЗ, является обязательным для результата проекта.

После выявления требований проводят их анализ. Необходимо понять, что действительно нужно пользователям, и получить полную картину, как система будет использоваться, когда она будет построена. Типовыми инструментами здесь являются сценарии использования, или описания применения системы пользователями. По ним можно представить действия пользователя и функции системы, изучить и обсудить потенциальные проблемы с предполагаемым использованием системы. Одним из важных аспектов этого этапа анализа является преобразование требований пользователей в количественные технические показатели эффективности. В процессе, который называют развертыванием функции качества (QFD), выполняют преобразование голоса потребителя (требований и ожиданий) в технические характеристики продукции и рабочие инструкции. Потребности клиентов могут быть сформулированы расплывчатыми и качественными терминами, их нелегко измерить. QFD переводит эти требования с языка заказчиков на язык инженеров, перед которыми стоит задача разработки решений. Термин «развертывание» относится к распределению требований от верхнего уровня системы на подсистемы, модули, компоненты, программное обеспечение и материалы, а также на процессы их изготовления и сборки в производстве.

Концептуальное проектирование является первым, и наиболее важным шагом в процессе проектирования системной инженерии. На предыдущем этапе фиксируют системные потребности и эксплуатационные требования, которые собирают в один всеобъемлющий документ. На основе требований к системе изучаются концепции проектирования в сочетании с анализом осуществимости системы. На этой стадии рассматривают наиболее широкий спектр потенциально возможных решений, которые могут дать значительные преимущества для будущего продукта.

Чтобы проект был реализован, он должен быть выполнимым. Анализ осуществимости дает ответы на вопросы «Выгодно ли проектировать систему?» и «Сможем ли мы это сделать?» Чтобы объективно оценить возможность успеха реализации проекта, изучают потенциальный рынок и группы клиентов, учитывают факторы окружающей среды, доступ к необходимым ресурсам, готовность персонала, и текущие или разрабатываемые технологии. Критериями при оценке осуществимости проекта системы выбирают стоимость проекта и ценности для организации, полученные при проектировании.

Рассматривают три взаимосвязанных компонента осуществимости, технический, эксплуатационный и экономический. Техническая осуществимость оценивает доступность технических ресурсов, готовность и зрелость существующих и новых технологий. Также при разработке системы следует учесть законы, нормативные акты, стандарты и кодексы, которым должна удовлетворять новая разработка, включая стандарты безопасности и характеристик. В них указаны требования по охране труда, управлению качеством, экологии, и т. д.

Эксплуатационная осуществимость показывает, насколько хорошо предлагаемая система удовлетворяет заданным требованиям. Для анализа этого фактора разработчикам необходимо ответить на ряд вопросов. Хорошо ли эта система работает с существующей средой? Как система удовлетворяет потребности клиентов? Есть ли у разработчиков необходимые резервы для разработки такой системы, включая возможности организации, готовность ресурсов, навыков и обучения персонала? По ответам оценивают потенциальные плюсы и минусы эксплуатационной эффективности системы.

Экономическая осуществимость, также называемая анализом затрат и выгод, измеряется рентабельностью предлагаемой системы в течение проектного срока службы. Нужно оценить, в какие сроки окупятся затраты на разработку, так как конечной целью организации, инициирующей выпуск нового продукта, является получение прибыли.

На стадии концептуального проектирования основные действия по проектированию включают:

• определение пользователей и потребностей системы;

• формирование эксплуатационных требований к системе, включая функции системы, а также концепции обслуживания и поддержки системы;

• проведение анализа технических, социальных и экономических проблем, связанных с проектированием системы, и разработку плана действий для ее создания;

• проведение функционального анализа на системном уровне для определения иерархической структуры функций системы и рабочих отношений между ними;

• документирование исходной функциональной базовой версии системы;

• проведение обзора концептуального дизайна.

После уточнения концепции эксплуатации переходят к определяющему действию системной инженерии – к разработке архитектуры новой системы (не путать с архитектурой зданий).