Автор – Заморщиков Артём, консультант по PLM системам, Connective PLM.
_____________________________________________________________________________
Тенденция повышения сложности изделий — неизбежный факт, с которым вынуждены мириться производители, делающий задачу разработки и выпуска рентабельной продукции еще более трудной.
Клиенты требуют все больше инноваций, что вызывает постоянное увеличение количества требований не только в области разработки и проектирования, но и в процессах, связанных со всеми этапами жизненного цикла изделия — от замысла и планирования до производства и технического обслуживания.
При усложнении систем, увеличении объема требований и объемов информации появляется огромное количество самых разных, порой противоречащих друг другу требований, от процесса соблюдения и отслеживания которых зависит успех того или иного проекта. Сюда входят требования заказчика, ключевые параметры производительности и тактико-технические характеристики изделия, отчеты о несоответствиях, технические улучшения, требования регулирующих и контролирующих органов и многое другое. В этих условиях остро встает проблема обеспечения контролируемого процесса управления требованиями и делает неизбежным применение современных информационных технологий, направленных на сокращение времени и себестоимости процесса разработки, повышение качества и надежности разрабатываемого изделия.
Процессы системной инженерии — проектирования, оценки надежности и безопасности, управления требованиями и конфигурацией тесно взаимосвязаны и взаимообусловлены. Под требованием часто понимается утвержденная потребность, оправдывающая время на использование ресурсов для достижения определенной характеристики изделия, которая будет выполнять необходимую функцию системы. Существует несколько определений термина «требование». Во многом они дополняют друг друга, помогая взглянуть с разных сторон.
В соответствии со стандартом разработки требований ISO/IEC 29148, требование — это утверждение, которое идентифицирует эксплуатационные, функциональные параметры, характеристики или ограничения проектирования продукта или процесса, которое однозначно, проверяемо и измеримо. В соответствии с Глоссарием терминов программной инженерии IEEE, являющимся общепринятым международным стандартным глоссарием, требование это:– условия или возможности, необходимые пользователю для решения проблем или достижения целей;– условия или возможности, которыми должна обладать система или системные компоненты, чтобы выполнить контракт или удовлетворять стандартам, спецификациям или другим формальным документам;– документированное представление условий или возможностей.
Управление требованиями — непрерывный процесс на протяжении всего жизненного цикла продукта. Требования полностью и в полной мере разрабатываются и документируются для того, чтобы отражать потребности всех заинтересованных сторон. Процесс управления требованиями традиционно считается одним из ключевых, при создании сложных изделий — наибольшие риски проектов связаны с высокой изменчивостью требований и ошибками в их определении. В целях снижения издержек и сроков проектирования целесообразно реализовывать указанные процессы в единой среде цифрового проектирования и управления проектными данными. Кроме того, необходимы гибкие, адаптируемые комплексные решения, способные решать возникшие проблемы в их взаимосвязи и динамике.
Одной из ключевых задач системной инженерии является обеспечение всех участников проекта единым «междисциплинарным языком» обеспечивающим взаимодействие между участниками (маркетингом, дизайнерами, конструкторами, электриками, программистами и пр.) проекта. Для реализации принципов, заложенных в методологии «Системной инженерии» системы класса PLM (управления жизненным циклом изделия) обладают весовым преимуществом, так как в полной мере реализуют подход RFLP (Requirements Functional Logical Physical) — требования, функциональная модель, логическая модель, физический образец и соответствуют требованиям IEEE 1220, ISO/IEC 15288, EIA 632 и INCOSE в области системной инженерии. PLMсистемы используют метод модельно-ориентированного системного проектирования, которое подразумевает под собой использование архитектурных описаний, поведенческих моделей, массивов требований, которая позволяет обеспечить целостность и понимания продукта, процесса проектирования изделий. Решение для системного проектирования включает возможности архитектурного описания будущего изделия, используя для этого 2D/3D мультидисциплинарные поведенческие, имитационные модели. Обеспечивается возможность быстрого поиска и повторного использования модели и конфигурации линеек продуктов. Собирая данные из предопределенных и выверенных компонентов, относящихся к различным дисциплинам, можно создавать интеллектуальные междисциплинарные поведенческие имитационные модели, которые необходимы для анализа различных вариантов изделия. Наличие моделей на раннем этапе разработки линейки продуктов позволяет командам разработчиков создавать гармоничные по сочетаемости системы с максимально эффективным балансом между ключевыми характеристиками, снижая риск возникновения ошибок, а также затраты на многочисленные прототипы и испытания. Управляя описаниями интерфейсов, системами/подсистемами, отношениями между ними сквозь множество конфигураций изделий, появляется возможность повторного использования, как интерфейсов, так и систем/подсистем в новых разработках, осуществляя постоянный контроль реализации системы/подсистемы, оценку влияния изменений и принимая правильные взвешенные инженерные решения.
При разработке систем критичных по безопасности, необходимо придерживаться требованиям регулирующих и сертифицирующих органов. При этом управление требованиями к системам, агрегатам и программному обеспечению представляет собой процесс, включающий идентификацию, выявление, документирование, анализ, отслеживание требований, управление изменениями и уведомление соответствующих заинтересованных лиц.
Процесс разработки нового или модификации существующего изделия, инициируется различными требованиями (требования стандартов, заказчиков, рынка). Например, это требования по шумности продукта, требования по эргономике, требования по ресурсу и т. п. Выполнение требований стандартов к выпускаемой продукции (как отечественных, так и зарубежных) — гарантия сертификации продукции. Чтобы быть уверенными, что готовое изделие удовлетворит всем этим требованиям, разработчики работают с ними на протяжении всего процесса разработки. Как только изделие отвечает всем требованиям, оно готово к поставке и, что более важно, оно имеет функции и качество, отвечающие требованиям заказчика. Проект, частично отвечающий предъявляемым требованиям, обречен на выход за бюджетные и временные ограничения, на доработки в последний момент, выполняемые посредством титанических усилий коллектива. Кроме того, серьезное расхождение результирующих функциональных качеств изделия требуемым может быть причиной сокращения объема, снижения стоимости и даже отмены заказа.
Для предупреждения подобных трудностей существуют два подхода:
– требования, их разработка и определение должны быть отправной точкой проекта, благодаря этому многие узкие места могут быть определены еще до начала проектирования;
– требования должны быть однозначно связаны с элементами конструкции, к которым они предъявлены. Эти связи должны поддерживаться на всех этапах жизненного цикла изделия.
Объединяя эти подходы, управление требованиями в PLM системе осуществляется путём:
– разработки требований к изделию и его свойствам на начальной стадии проекта и анализа взаимосвязей между требованиями;
– привязки требований к элементам изделия и поддержки этих связей на всех этапах его жизненного цикла;
– текущего сопровождения требований (уточнения, пересмотра, расширения, проводить контроль соответствия и т. п.), что возможно, так как каждое требование представляется бизнес-объектом со своим набором атрибутивной информации.
В отличие от систем по управлению требованиями, таких как IBM Rational Doors, Borland Caliber RM и других аналогичных систем завязанных исключительно на работу с требованиями ради самих требований, что тоже важно, так как в полной мере могут использоваться методы валидации и верификации требований, PLM-системы имеют важное преимущество заключающееся в возможности создания связей требований с элементами состава изделия (сборками, деталями, покупными изделиями и т.п.), так и с любыми процессами и другими информационными объектами в базе данных системы, что позволяет оперативно производить анализ влияния, как изменений требований на состав изделия (функциональные блоки изделия), так и изменений конструкции изделия на соответствие требованиям. Помогая решить задачи в наиболее критичной части проектирования, стадии принятия решения, когда планы и ожидания консолидируются в виде требований.
Соблюдение методик системной инженерии, а также использование инструментальных средств PLMсистемы обеспечивают комплексный процесс управления требованиями, находящимися в одном утвержденном и непротиворечивом источнике. Таким образом, требования к системе, подсистеме, агрегатам и ПО могут находиться в одной базе данных, будут непротиворечивым образом связаны друг с другом, благодаря чему легко проследить связь от любого требования к его источнику, к порожденным из него требованиям, к нормативной документации, регламентирующий это требование, и к процедурам проверки этого требования.
Одним из мировых лидеров в области информационной поддержки жизненного цикла изделия является система Siemens PLM Teamcenter, которая значительно облегчает коллективную разработку сложного изделия, также способствует снижению количества ошибок, как в процессе разработки самих требований, так и в процессе проектирования и реализации систем на основе этих требований, что приводит к снижению стоимости процесса разработки, повышению качества и надежности разрабатываемого изделия.
Основными преимуществами внедрения модуля Teamcenter «Системное проектирование и управление требованиями» является:
– снижение рисков, возникающих при разработке новых изделий, за счет четкого понимания требований к изделию, программных ограничений, а также возможных проблем, связанных с проектированием, производством и цепочками поставок продукции;
– сочетание согласованности на системном уровне с пониманием технических требований для выбора лучших компромиссных решений;
– максимальное увеличение прибыли за счет своевременного вывода на рынок востребованных изделий;
– обеспечение замкнутого цикла обратной связи при выявлении рисков для реализации стратегических целей и информирование заинтересованных сторон о предполагаемых последствиях;
– Teamcenter позволяет зафиксировать требования стандартов, клиентов, рынка, предъявляемых к продукции, проанализировать их в разрезе концепции изделия и поставить четкую задачу специалистам по выводу продукции на рынок.
Требования к разрабатываемому изделию постоянно изменяются и совершенствуются, поэтому необходимо обеспечить максимально эффективное формирование, анализ и управление ими. Планирование и проработка требований на начальных этапах, а также управление ими в ходе разработки, позволяет избежать дорогостоящих изменений на дальнейших этапах. Применение автоматизированной системы управления и контроля требованиями, предприятие сможет лучше понимать влияние изменений на стоимость и сроки выполнения работ. Это позволит разработать и обеспечить передачу требований от источника до лиц, принимающих решения. Таким образом, при принятии решений ответственные лица смогут в большей мере опираться на объективные данные, что позволит принимать более взвешенные решения.В итоге внедрение системы управления требованиями помогает обеспечить соответствие изделия поставленной при начале разработки задаче и способствует грамотному распределению финансовых средств. Для реализации этой задачи мы предлагаем использовать наиболее эффективную методологию управления жизненным циклом технических систем – методологию системной инженерии и инструментальные средства PLM-системы Teamcenter.