Алексей Лихачев, Росатом: «Нам нужны в атомной промышленности десятки тысяч человек <…> 30-35 тысяч - это наша потребность в кадрах до 2030 года»

Управление требованиями к изделиям ГОЗ в PLM-системе

Многие виды продукции по гособоронзаказу представляют собой сложнейшие технические системы. При их разработке используются подходы и инструменты системной инженерии, что позволяет снизить технические риски и обеспечить воспроизводимость результатов.

 

 

Ключевая часть системной инженерии — управление требованиями — последовательно определяет процесс разработки требований, учета их состояния и контроля их исполнения.

 

 

В общем случае разработка требований состоит из нескольких этапов:

  1. Выявление требований: сбор, понимание, рассмотрение и выяснение потребностей.
  2. Анализ: проверка целостности и законченности.
  3. Спецификация: документирование требований.
  4. Проверка правильности: согласование и утверждение.

Контроль требований подразумевает как поддержание актуальности и согласованности требований, так и их проверку, т. е. обеспечение объективных доказательств того, что изделие или его составные части удовлетворяют заданным требованиям.

Цифровизация процессов на предприятиях ОПК охватывает в том числе и управление требованиями. Соответствующие задачи решаются в системах управления жизненным циклом изделия (PLM-системах). В российской системе ЛОЦМАН:PLM за основу методологии работы с требованиями взяты ГОСТ Р 59194-2020 Управление требованиями и ГОСТ Р 57193-2016 Системная и программная инженерия.

Методология работы с требованиями в PLM-системе

В зависимости от состава исходных данных и стоящих задач, в PLM-системе возможны несколько сценариев работы:

  1. Синтез требований (формирование исходных требований), когда планируется разработать новое изделие и необходимо сформировать требования на основе анализа потребностей будущих пользователей.
  2. Анализ и декомпозиция внешних требований (формирование проектных требований), когда изделие проектируется и изготавливается на основе исходных требований, проработанных и сформированных заказчиком.
  3. Управление изменениями, когда есть входящие изменения и необходимо обеспечить прослеживаемость, учесть влияние на уже проделанную работу.

Для реализации этих сценариев в PLM-системе присутствуют базовые инструменты, которые позволяют:

  • фиксировать и связывать требования, создавая объекты или импортируя данные из текстовых документов;
  • поддерживать актуальность требований через управление версиями и проведение процедур согласования;
  • обеспечивать трассировку требований, связывая их с прочими объектами подсистемы и отслеживая связанность через построение матриц трассировки;
  • контролировать требования путем формирования контрольных точек и проверок.

 

Базовые инструменты управления требованиями

 

Синтез требований особенно важен на начальной фазе жизненного цикла продукта – его замысла, моделирования и проектирования конструкции. На каждом этапе используются различные подходы и инструменты системной инженерии, чтобы более полно определить облик будущего технического решения, сформировать модель его функционирования и определить требования к нему. 

На этапе замысла, благодаря проведенному системному анализу — поиску заинтересованных сторон, поиску и анализу их требований, определению моделей взаимодействия системы с пользователем, рождается понимание нового технического решения, появляются его ожидаемые характеристики и синтезируется первичный пул требований.

На этапе моделирования формируются функциональные и логические модели: строится  будущая архитектура изделия, решения оптимизируются с помощью инструментов ТРИЗ и проведения 1D моделирования или мультифизических расчетов. Все вместе это позволяет создать итоговую логическую архитектуру, где будут определены компоненты будущего изделия или системы целиком. И к каждому компоненту можно либо прикрепить ранее выявленные требования, либо сформировать новые на базе нормативно-технических документов.

На этапе проектирования в большей степени идет потребление требований, т. е. их учет в конструкции элементов, и для подтверждения их удовлетворения организуются проверки и поверочные расчеты в CAE системах.

Организация управления требованиями в PLM-системе

Работа с требованиями, как правило, ведется на основе принципов, знакомых и понятных пользователям PLM-систем. К примеру, в ЛОЦМАН:PLM модель данных любого проекта представляет собой древовидную структуру проекта с группирующими папками и набором спецификаций.

 

Проект нового изделия в PLM-системе

 

Связи ключевых объектов подсистемы строятся без жестко предопределенного алгоритма. Поэтому процессы работы с требованиями, логической архитектурой, источниками требований могут быть организованы привычным для предприятия образом и подстроены под существующие подходы.

Для расширения возможностей автоматизации предусмотрен объект типа «Характеристика». Такой объект целесообразно использовать в случае, когда планируется отслеживать значение характеристики объекта на ряде точек на различных этапах жизненного цикла продукта.

Разделение на контрольную точку и проверку позволяет разделить во времени процесс определения места и методики контроля с самим фактом контроля – проведением проверки. Набор контрольных точек формирует карту контроля. Карта не является планом контроля, поскольку не содержит дат проведения проверок и ответственных, но может служить основой для его создания.

В PLM-системе может быть реализована V-образная модель проектирования, когда в первой фазе происходит детализация и источники требований определяют требования, на базе которых создается функциональная модель, логическая архитектура и конструктивная электронная структура изделия (ЭСИ). Во второй фазе с помощью карт и планов контроля осуществляется поэтапная проверка на всех уровнях проекта.

 

V-образная модель проектирования

 

Связь с процессами конструкторской подготовки производства обеспечивается наличием связи между объектами типа «Требования», «Логические требования», «Проверки» с объектами типа «Деталь», «Сборочная единица».  Такая связь элементов между собой позволяет обеспечить сквозную прослеживаемость связи источника требований с требованиями, логическими функциями, компонентами, конструктивной электронной структурой изделия. Далее последовательно к каждому элементу конструктивной ЭСИ можно прикреплять объекты типа «Проверки», выполняя проверки компонентов, подсистем, системы целиком и валидацию всего решения.

Инструмент «Управление состояниями» позволяет защищать объекты от изменений, смотреть текущие актуальные версии, организовывать процедуры согласования с помощью бизнес-процессов, производя эти операции в автоматическом режиме.

Отслеживание покрытия требований выполняется инструментом «Матрица трассировки». Он показывает связь между компонентами  и логическими функциями, между требованиями и логической архитектурой, между требованиями и контрольными точками и проверками, между требованиями и элементами конструкторской подготовки производства.

 

Матрица трассировки в PLM-системе

 

Предусмотрены инструменты импорта данных из документов, когда в систему вовлекаются требования, которые необходимо разобрать и «оцифровать», т. е. превратить из текста в конкретные объекты требований в рамках PLM-системы.

Развитие отечественной PLM-системы в части управления требованиями

Системная инженерия в большинстве случаев представляет набор схем. В ЛОЦМАН: PLM планируется интегрировать схематик для создания и управления моделями в форме схем. Такие концептуальные схемы могут использоваться в качестве основы для разработки привычных в рамках конструкторской подготовки производства схем: схема деления, структурная схема, схема электрическая принципиальная и др.

Предстоит более глубокая интеграция с системой функционального 1D-моделирования PRADIS компании «Ладуга», партнера АСКОН по консорциуму  разработчиков инженерного программного обеспечения «РазвИТие».  Расчетный проект, который формируется в рамках проекта нового изделия, будет связан с логическими компонентами и характеристиками, определенными ранее. Расчетные случаи и схема расчета позволят интегрировать эти данные в инструменты 1D-моделирования, а затем вернуть результаты в PLM-систему, связать между собой входные характеристики с результатами расчета и таким образом показать новую связь, отобразив ее в матрице трассировки.

 

Интеграция PLM-системы и пакета 1D-моделирования

 

Расширение возможностей по формированию отчетов в окне ЛОЦМАН: PLM, позволит реализовать еще один перспективный инструмент — Анализ влияния и зависимостей объектов подсистемы управления требованиями через построение сетевых графических схем.

В заключение целесообразно отметить, что системная инженерия используется преимущественно для проектирования сложных систем в межфункциональных группах. Тем не менее, применение ее элементов для проектирования любых, в том числе и несложных, изделий и систем позволит получать значительный эффект на каждом этапе жизненного цикла.

 

 

Автор - Андрей Канивец,
Системный аналитик дивизиона
PLM АСКОН

 

 

 

Партнеры