Жизненный цикл системы. Системная и программная инженерия

1.

Системная и программная инженерия
Лекция 2. Жизненный цикл системы

2.

Определение жизненного цикла системы
Жизненный цикл системы — это стадии процесса,
охватывающие различные состояния системы, начиная с
момента возникновения необходимости в такой системе
и заканчивая её полным выводом из эксплуатации;
конечный набор общих фаз и этапов, через которые
система может проходить в течение своей истории жизни

3.

Общие стадии жизненного цикла системы
Концепция
Разработка
Производство
Эксплуатация
Окончательное
выведение
из
эксплуатации

4.

Принципы моделирования жизненного цикла
системы
В течение своей жизни система развивается, проходя
через определенные стадии.
• Переход к следующей стадии возможен только при
условии
полного
достижения
результатов,
запланированных для текущей стадии.
• На каждой стадии жизненного цикла должны быть
доступны подходящие обеспечивающие системы,
только в этом случае могут быть достигнуты
результаты, запланированные для этой стадии.
• На определенных стадиях жизненного цикла такие
атрибуты,
как
технологичность,
удобство
использования, пригодность к обслуживанию и
возможность удаления отходов, должны быть
специфицированы и практически реализованы.

5.

Единая модель жизненного цикла системы
Не существует единой модели жизненного цикла,
удовлетворяющей требованиям любой возможной
задачи.
Нецелесообразно
утверждать
о
существовании
единственно возможного алгоритма построения модели
жизненного цикла.
1. Типовая модель жизненного цикла по стандарту
ISO/IEC 15288 (отменен)
2. Типовая модель жизненного цикла по версии
Министерства обороны США
3. Типовая
модель
жизненного
цикла
системы
Национального
общества
профессиональных
инженеров (NSPE)
4. Типовая модель жизненного цикла продукции по Р 50605-80-93

6.

Модель жизненного цикла по стандарту
ISO/IEC 15288 (отменен)
ГОСТ Р ИСО/МЭК 15288-2005. Информационная
технология.
Системная
инженерия.
Процессы
жизненного цикла систем
Согласно стандарту, процессы и действия жизненного
цикла
определяются,
соответствующим
образом
настраиваются и используются в течение стадии
жизненного цикла, для полного удовлетворения целей и
результатов на этой стадии.
Не существует единой универсальной модели жизненных
циклов систем

7.

Модель жизненного цикла по стандарту
ISO/IEC 15288 (отменен)
В стандарте в качестве примера были приведены
следующие стадии жизненного цикла:
Замысел.
Разработка.
Производство.
Применение.
Поддержка применения.
Прекращение применения и списание.
В версии стандарта от 2008 года (ISO/IEC 15288:2008)
примеры стадий жизненного цикла отсутствуют

8.

модель жизненного цикла по версии
Министерства обороны США
Специальный перечень директив — DoD 5000.
Модель жизненного цикла системы управления
материально-техническим обеспечением по версии МО
США состоит из пяти стадий:
Анализ.
Разработка технологии.
Инженерная и производственная разработка.
Производство и развертывание.
Функционирование и поддержка.

9.

модель жизненного цикла системы NSPE
Модель NSPE представляет собой альтернативный
взгляд на модель версии МО США, адаптированный для
развития коммерческих систем
Концепция.
Техническая реализация.
Разработка.
Коммерческая валидация и подготовка производства.
Полномасштабное производство.
Поддержка конечного продукта.

10.

модель жизненного цикла продукции по Р 50605-80-93
В руководящем документе Р 50-605-80-93 тщательно
проработан жизненный цикл промышленного изделия,
в том числе — военной техники
Для промышленной продукции гражданского назначения
предложены следующие стадии:
Исследование и проектирование.
Изготовление.
Обращение и реализация.
Эксплуатация или потребление.
В рамках жизненного цикла промышленной продукции
гражданского назначения предложено рассматривать 73
вида работ и 23 вида участников работ.

11.

модель жизненного цикла продукции по Р 50605-80-93
Для промышленной продукции военного назначения
предложены следующие стадии:
Исследование и обоснование разработки.
Разработка.
Производство.
Эксплуатация.
Капитальный ремонт.
В рамках жизненного цикла промышленной продукции
военного назначения предложено рассматривать 25
видов работ и 7 типов участников работ.

12.

стадии жизненного цикла системы (Kossiakoff,
Sweet, Seymour, Biemer)

13.

Стадия разработки концепции
• Провести исследования, установив, что является
необходимым для новой системы, а также установив
техническую и экономическую целесообразность данной
системы.
• Изучить потенциально возможные концепции системы, а
также сформулировать и подвергнуть валидации набор
требований к производительности системы.
• Выбрать наиболее привлекательную концепцию системы,
определить её функциональные характеристики, а также
разработать детальный план последующих стадий
проектирования, производства и оперативного
развертывания системы.
• Разработать любую новую технологию, подходящую для
выбранной концепции системы и подвергнуть валидации её
способности удовлетворять потребности.

14.

Стадия технической разработки
Стадия технической разработки подразумевает процесс
проектирования
системы
для
реализации
функций,
сформулированных в концепции системы, в физическое
воплощении, которые могут поддерживаться и успешно
эксплуатироваться в своей операционной среде.
Системная инженерия в первую очередь касается направления
развития
разработки
и
проектирования,
управления
интерфейсами,
разработки
планов
тестирования,
и
определяет, как расхождения в производительности системы,
не проверенной во время тестирования и оценки, должны быть
надлежащим
образом
исправлены.
Основная
масса
инженерных действий осуществляется на этой стадии.

15.

Стадия технической разработки
Основными целями стадии технической разработки являются
Выполнение технической разработки прототипа системы,
отвечающего требованиям производительности, надежности,
ремонтопригодности и безопасности.
Спроектировать систему пригодную для использования, и
продемонстрировать свою оперативную пригодность.

16.

Стадия пост-разработки
Стадия пост-разработки состоит из деятельности за пределами
периода разработки системы, но все еще требует значительной
поддержки со стороны системных инженеров, особенно когда
встречаются
непредвиденные
проблемы,
требующие
скорейшего разрешения.
Стадия пост-разработки новой системы начинается после
успешно проведенной операции тестирования и оценивания
данной системы (тестирование приёмки), выпуска в
производство и последующим оперативным использованием.
Пока основная разработка не будет завершена, системная
инженерия будет продолжать играть главную поддерживающую
роль

17.

Стадия пост-разработки
Стадия пост-разработки состоит из деятельности за пределами
периода разработки системы, но все еще требует значительной
поддержки со стороны системных инженеров, особенно когда
встречаются
непредвиденные
проблемы,
требующие
скорейшего разрешения.
Стадия пост-разработки новой системы начинается после
успешно проведенной операции тестирования и оценивания
данной системы (тестирование приёмки), выпуска в
производство и последующим оперативным использованием.
Пока основная разработка не будет завершена, системная
инженерия будет продолжать играть главную поддерживающую
роль

18.

Общий подход к построению ЖЦ с точки
зрения СИ

19.

Общий подход к построению ЖЦ с точки
зрения СИ

20.

Общий подход к построению ЖЦ с точки
зрения СИ

21.

Жизненный цикл изделия
Жизненный цикл изделия (жизненный цикл продукции) —
совокупность процессов, выполняемых от момента выявления
потребностей общества в определённой продукции до момента
удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта

22.

Изделие (ГОСТ 2.101-2016)
Изделие
- предмет или набор предметов производства,
подлежащих изготовлению в организации (на предприятии) по
конструкторской документации.
Примечания
1 Изделиями могут быть: устройства, средства, машины,
агрегаты,
аппараты,
приспособления,
оборудование,
установки, инструменты, механизмы, системы и др.
2 Число изделий может измеряться в штуках (экземплярах).
3 К изделиям допускается относить завершенные и
незавершенные предметы производства, в том числе
заготовки.
3.2 составная часть изделия; СЧ: Изделие, выполняющее
определенные функции в составе другого изделия.

23.

Продукция (ГОСТ Р ИСО 9000-2015 )
Продукция (product): Результат процесса организации, который
может быть произведен без какого-либо взаимодействия
между организацией и потребителем (3.2.4)
Примечания
1 Производство продукции достигается без какого-либо необходимого взаимодействия между
поставщиком (3.2.5) и потребителем, но может часто включать этот элемент услуги (3.7.7) при
поставке продукции потребителю.
2 Превалирующий элемент продукции - то, что она, как правило, является материальной.
3 Техническое средство является материальным и его количество выражается исчисляемой
характеристикой
(3.10.1)
(например,
шины).
Перерабатываемые
материалы
являются
материальными, и их количество выражается непрерывной характеристикой (например, топливо и
безалкогольные напитки). Технические средства и перерабатываемые материалы часто называют
товарами. Программное средство состоит из информации (3.8.2) независимо от носителя (например,
компьютерная программа, мобильное приложение для телефона, инструкция по эксплуатации,
словарь, музыкальные композиции с авторским правом, водительское удостоверение).

24.

Жизненный цикл изделия
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Система управления жизненным циклом (изделий
высокотехнологичных отраслей промышленности)
РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ ИЗДЕЛИЯ И ТЕХНОЛОГИЙ
• ГОСТ Р 56861-2016 «Общие положения»
• ГОСТ Р 56862-2016 «Разработка концепции изделия и технологий.
Термины и определения»
• ГОСТ Р 56863-2016 «Требования к организации работ по разработке
электронных конструкторских документов на этапах изготовления и
испытания опытного образца изделия и утверждения рабочей
конструкторской
документации
для
организации
серийного
производства»
• ГОСТ Р 56863-2016 ГОСТ Р 56864-2016 «Требования к организации
работ по разработке электронных конструкторских документов,
представляемых заказчику на этапе эскизного проекта и технического
проекта»

25.

Жизненный цикл изделия
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Система управления жизненным циклом (изделий
высокотехнологичных отраслей промышленности)
РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ ИЗДЕЛИЯ И ТЕХНОЛОГИЙ
• ГОСТ Р 56874-2016 «Требования к организации работ по разработке
электронных конструкторских документов на этапе разработки
рабочей конструкторской документации для изготовления опытных
образцов»

26.

Жизненный цикл продукции
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Система разработки и постановки продукции на производство
ПРОДУКЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНИЧЕСКОГО
НАЗНАЧЕНИЯ
ГОСТ Р 15.301-2016« Порядок разработки и постановки продукции
на производство»

27.

Жизненный цикл продукции
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Система разработки и постановки продукции на производство
ПРОДУКЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНИЧЕСКОГО
НАЗНАЧЕНИЯ
ГОСТ Р 15.000-2016 «Основные положения»
ЖЦП включает следующие стадии:
• - исследование и проектирование;
• - разработка;
• - изготовление (производство);
• - поставка;
• - эксплуатация (потребление, хранение);
• - ликвидация.

28.

Жизненный цикл продукции
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Система разработки и постановки продукции на производство
ПРОДУКЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНИЧЕСКОГО
НАЗНАЧЕНИЯ
ГОСТ Р 15.000-2016 «Основные положения»
- стадия исследование и проектирование - работы, направленные на разработку ТЗ
на выполнение исследований, изучение достижений научно-технического процесса,
потребностей экономики, соизмеряя это с имеющейся производственной
мощностью организации на данный момент и возможностями наращивания
производства в перспективе; изучение рынков сбыта и требований потребителей к
продукции, условий эксплуатации (применения, хранения) продукции, поставщиков
материальных ресурсов, формирование требований к уровню и качеству новой
(модернизированной,
модифицированной,
совершенствованной)
продукции,
проведение конкурса (тендера) на разработку и/или изготовление продукции,
воплощение в технической документации на изготовление продукции технических
решений, наиболее экономичным способом обеспечивающих их реализацию,
испытания опытных образцов;

29.

Жизненный цикл продукции
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Система разработки и постановки продукции на производство
ПРОДУКЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНИЧЕСКОГО
НАЗНАЧЕНИЯ
ГОСТ Р 15.000-2016 «Основные положения»
- стадия разработка - работы, направленные на разработку соответствующей
конструкторской и технологической документации, изготовление, предварительные
и приемочные испытания образцов, на доработку конструкторской документации
опытных образцов;
- стадия изготовление (производство) - работы, направленные на обеспечение
выпуска
новой
(модернизированной,
модифицированной)
продукции,
соответствующей
требованиям
ТЗ,
конструкторской
и
технологической
документации;

30.

Жизненный цикл продукции
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Система разработки и постановки продукции на производство
ПРОДУКЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНИЧЕСКОГО
НАЗНАЧЕНИЯ
ГОСТ Р 15.000-2016 «Основные положения»
- стадия поставка - работы, направленные на сохранение качества готовой
продукции при ее поставке потребителям в заданные сроки;
- стадия эксплуатация (потребление, хранение) - работы, направленные на
получение максимального полезного эффекта от использования продукции, на
снятие с эксплуатации.
4.6 К основным работам на стадии ликвидации продукции относят работы,
направленные на обеспечение утилизации, уничтожения и/или захоронения
продукции, ее отходов и удаления опасных отходов.

31.

Автоматизация управления жизненным
циклом

32.

Автоматизация управления процессами
жизненного цикла
В САПР машиностроительных отраслей промышленности
принято выделять системы функционального, конструкторского
и технологического проектирования.
Первые из них называют системами расчётов и инженерного
анализа или системами CAE (англ. computer-aided engineering).
Системы
конструкторского
проектирования
системами CAD (computer-aided design).
называют
Проектирование технологических процессов составляет часть
технологической подготовки производства и выполняется в
системах CAM (computer-aided manufacturing).

33.

Автоматизация управления процессами
жизненного цикла
Для решения проблем совместного функционирования
компонентов САПР различного назначения, координации
работы систем САЕ/CAD/САМ, управления проектными
данными и проектированием разрабатываются системы,
получившие название систем управления проектными
данными PDM (product data management).
На большинстве этапов жизненного цикла, начиная с
определения предприятий-поставщиков исходных материалов
и компонентов и кончая реализацией продукции, требуются
услуги системы управления цепочками поставок — SCM.

34.

Автоматизация управления процессами
жизненного цикла
Информационная поддержка этапа производства продукции
осуществляется автоматизированными системами управления
предприятием (АСУП) и автоматизированными системами
управления технологическими процессами (АСУТП).
К АСУП относятся интегрированные системы планирования
ресурсов
предприятия
(ERP),
системы
планирования
производства (MRP, MRP II), SCM-системы.
Промежуточное положение между АСУП и АСУТП занимает
производственная
исполнительная
система
—
MES,
предназначенная для решения оперативных задач управления
проектированием, производством и маркетингом.

35.

Автоматизация управления процессами
жизненного цикла
На этапе реализации продукции выполняются функции
управления отношениями с заказчиками и покупателями,
проводится анализ рыночной ситуации, определяются
перспективы спроса на планируемые изделия. Эти функции
возложены на систему CRM.
Функции обучения обслуживающего персонала возложены на
интерактивные электронные технические руководства IETM
(interactive electronic technical manuals), с их помощью
выполняются диагностические операции, поиск отказавших
компонентов, заказ дополнительных запасных деталей и
некоторые другие операции на этапе эксплуатации систем.

36.

Автоматизация управления процессами
жизненного цикла
Управление данными в информационном пространстве,
едином
для
различных
автоматизированных
систем,
возлагается на систему управления жизненным циклом
продукции — PLM (product lifecycle management).
Характерная
особенность
PLM
—
обеспечение
взаимодействия
как
средств
автоматизации
разных
производителей, так и различных автоматизированных систем
многих предприятий, то есть технологии PLM являются
основой, интегрирующей информационное пространство, в
котором функционируют САПР, ERP, PDM, SCM, CRM и другие
автоматизированные системы многих предприятий.

37.

Автоматизация управления процессами
жизненного цикла

38.

Цифровой двойник
Цифровой двойник (англ. Digital Twin) — цифровая копия
физического
объекта
или
процесса,
помогающая
оптимизировать
эффективность
бизнеса.
Концепция
«цифрового
двойника»
является
частью
четвёртой
промышленной революции и призвана помочь предприятиям
быстрее обнаруживать физические проблемы, точнее
предсказывать их результаты и производить более
качественные продукты.
Фундаментально цифровой двойник может быть определён как
постоянно меняющийся цифровой профиль, содержащий
исторические и наиболее актуальные данные о физическом
объекте или процессе, что позволяет оптимизировать
эффективность бизнеса.

39.

Цифровой двойник (ГОСТ Р 57700.37-2021 )
Цифровой двойник разрабатывается и применяется на всех
стадиях жизненного цикла изделия, изменяясь на каждой
стадии. Наполнение и функциональность цифрового двойника
зависит от стадии жизненного цикла изделия.
Внедрение технологии цифровых
эксплуатации изделия позволит:
двойников
на
стадии
- при применении (использовании) изделия по назначению автоматизировать
и
выполнять
обоснованное
планирование
применения изделия в зависимости от его функциональных свойств и
технического состояния;
- при выполнении мероприятий технической эксплуатации - принимать
обоснованные решения о техническом обслуживании и ремонте
изделия.

40.

Системная и программная инженерия
Лекция 2. Жизненный цикл системы