Системно-модельный подход как базис поддержки жизненного цикла изделий и автоматизации его процессов Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

УДК 681.5

СИСТЕМНО-МОДЕЛЬНЫЙ ПОДХОД КАК БАЗИС ПОДДЕРЖКИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ИЗДЕЛИЙ И АВТОМАТИЗАЦИИ ЕГО ПРОЦЕССОВ

Геннадий Александрович Сырецкий

Новосибирский государственный технический университет, 630073, Россия, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, кандидат технических наук, доцент кафедры проектирования технологических машин; Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры на-носистем и оптотехники, тел. (913)896-35-87, e-mail: sga-2002@mail.ru

Приведено описание и изложены положения системно-ориентированного подхода для поддержки и автоматизации процессов жизненного цикла сложных изделий.

Ключевые слова: жизненный цикл, процесс, системно-ориентированный подход, мо-дельно-ориентированное проектирование.

SYSTEM-MODEL APPROACH AS THE BASIS OF SUPPORT LIFE CYCLE OF PRODUCTS AND AUTOMATION ITS PROCESSES

Gennady A. Syretsky

Novosibirsk State Technical University, 630073, Russia, Novosibirsk, 20, Prospekt K. Marksa, candidate of technical Sciences, associate Professor of engineering machinery industry; Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo Str., candidate of technical Sciences, Associate Professor, Department of Metrology and Optical instrumentation technology, tel. (913)896-35-87, e-mail: sga-2002@mail.ru

The description of the situation and sets out a system-oriented approach to support and automate the processes of complex product life cycle.

Key words: life cycle, process, system-oriented approach, model-based design.

Современный научно-технический прогресс, новая волна индустриализации промышленности (в Европе - четвертая промышленная революция, Industry 4.0 (http://www.plattform-i40.de), в США - Re-industrialization и в Японии -Industrial Intelligence (интеллектуальная, умная индустрия) и рынок диктуют промышленному сектору экономики создание в относительно короткое время конкурентно способных сложных изделий различного социального и специального назначения. Такого рода изделия - сложные интегрированные системы и гибко адаптируемые комплексы, которые могут эксплуатироваться в различных условиях, в том числе в динамически изменяемой среде, непредвиденных ситуациях и информационного риска.

Ныне непрерывно растет наукоемкость разрабатываемых изделий, сопровождаемая не пропорциональным увеличением ее стоимости, причем неоправданно высокими темпами. Решение данной проблемы может быть при использовании системно-ориентированного подхода, который способствует резкому снижению рисков. Естественно при наличии необходимых технологий, например, таких зарубежных компаний как Siemens, PTC и Dassault Systemes.

Создание сложных изделий возможно благодаря работе команды высококвалифицированных системных инженеров и эффективному функционированию цифрового предприятия, высокотехнологичных производств, в том числе ориентированных на потребителя. Системный инженер обладает компетенциями, позволяющими ему участвовать в полном жизненном цикле инженерного изделия, продукта (системы). Жизненный цикл (ЖЦ) - «эволюция системы, продукции, услуги, проекта или иного рукотворного объекта от замысла до прекращения использования» (ГОСТ Р ИСО/МЭК 15288-2015). Системная инженерная деятельность предполагает использование передовых достижений зарубежных и отечественных разработчиков с целью выполнение работ для заинтересованных сторон (стейкхолдеров) в рамках обоснованно выбранной модели ЖЦ (согласно ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010) - «структура процессов и действий, связанных с жизненным циклом, организуемых в стадии, которые также служат в качестве общей ссылки для установления связей и взаимопонимания сторон») как системы в целом, так и ее стадий (рис. 1).

Процесс

Система

Определение Графическое Описание Пилотное Использование и Ликвидация

выхода представление внедрение совершенствование

Идея Разработка Изготовление Использование Поддержка Списание

Рис. 1. Примеры моделей ЖЦ (ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010)

Важной стадией ЖЦ продукции является проект - «уникальный процесс, состоящий из совокупности скоординированных и управляемых видов деятельности с начальной и конечной датами, предпринятый для достижения цели, соответствующей конкретным требованиям, включающий ограничения по срокам, стоимости и ресурсам» (ГОСТ Р ИСО 9000-2011), в том числе и инженерный проект (рис. 2).

Следует отметить, что в проекте наиважнейшая роль принадлежит этапу формирования требований, в большей степени определяющему успех проекта. Требование - «потребность или ожидание, которое установлено, обычно предполагается или является обязательным» (ГОСТ Р ИСО 9000-2011). Требования определяют те потребности заинтересованных сторон, которые являются для них необходимыми, а также тот функционал, которым система должна впоследствии обладать, чтобы удовлетворить эти потребности. Они служат базой для большинства процессов, фаз проекта (рис. 3).

Рис. 2. Системная схема инженерного проекта согласно стандарту OMG Essence

Плакирование проекте Оценка проеса Контроль г.рдагга Принятие решений Управление рмсыми Управление конфигурацией Управление информацией

Рис. 3. Процессы проекта согласно ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010

Кстати, требования есть основа начала технических процессов предприятия (рис. 4). Без требований не возможна организация приемочного тестирования (в соответствии с ГОСТ Р 51904 — «процесс выполнения системы или компонента системы в целях проверки того, что она/он удовлетворяет заданным требованиям, и обнаружения ошибок») и согласований, компромиссов (компромисс по ГОСТ Р ИСО/МЭК 15288 — «действия по принятию решений, в ходе которых производится выбор из различных требований и альтернативных решений на основе конечной выгоды правообладателей». Это означает, что «в проекте должна предусматриваться обратная связь от проанализированных требований к соответствующим правообладателям для гарантии того, что их потребности и ожидания были правильно зафиксированы и выражены» (ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010)).

Определение требований правообладателей

Проектирование архитектуры Комппексирование Передай Функционирование Изъятие и списание

Анализ требований Реализация Верисикацая Валидация Обслуживание

Рис. 4. Технические процессы предприятия по ГОСТ Р ИСО/МЭК 15288

В обеспечении ЖЦ проекта важная роль принадлежит управлению проектом, под которым понимается «планирование, организация и контроль трудовых,

финансовых и материально-технических ресурсов проекта, направленные на эффективное достижение целей проекта» (ГОСТ Р 54869 -2011). Задачи управления проектами формулируются и решаются с учетом одной или нескольких стандартизованных методологий, поддерживаемых программным инструментарием, например, стандарта PMBoK (Project Management Body of Knowledge -свод знаний по управлению проектами), стандартов IPMA (International Project Management Association) и методологии MSF (Microsoft Solutions Framework -согласованный набор концепций, моделей и правил от Microsoft).

С позиций системной инженерии, системно-ориентированного подхода приемлемой становится реализация V-модели ЖЦ проекта либо ее расширенного варианта, охватывающего до-проектные и пост-проектные фазы. Благодаря системно-ориентированному и процессному (рис. 5) подходам, поддерживаемым современными технологиями, появляется возможность непрерывно проверять обеспечение заданных требований от концептуального прототипа до рабочей конструкторской и технологической документации, отказаться от множества опытных образцов или изделий-лабораторий. Последнее существенно может снизить финансовые затраты на проект.

Кроме того, реализация концепции индустриального Интернета вещей дает возможность отслеживать в режиме реального времени работу компонент эксплуатируемого сложного изделия и своевременно выявлять реальные ресурсные ограничения и вносить проектные изменения. В частности, такая концепция реализуется инструментальными средствами компании PTC.

Рис. 5. Пример процессной разработки мехатронного изделия, начиная с эскизного этапа, с ориентацией на использование технологии NX Mechatronics

Concept Designer компании Siemens

Базовые составляющие V-модели и инструменты их поддержки детально рассматриваются c учетом специфики, вносимой рядом компаний и их PLM-решений (рис. 6, 7).

Среди технологий модельно-ориентированного проектирования изделий различного назначения, включая встраиваемые, наиболее известны предлагаемые компаниями The MathWorks (MatLab&Simulink (рис.8)), PTC (Mathcad Prime), National Instruments ^реда разработки LabVIEW для тестирования, измерений и управления), Maplesoft (Maple™ и MapleSim™ с опциональными модулями), и Wolfram Research (Wolfram Mathematica).

Рис. 6. Системно-ориентированная разработка продукта согласно концепции Siemens: а - обобщенное представление V-модели сложной системы; б -замкнутые циклы системного инжиниринга в RLFP процессе

Рис. 7. V-модель системного инжиниринга компании IBM

Рис. 8. Примеры технологического инструментария The Math Works

MatLab&Simulink

© Г. А. Сырецкий, 2016