Суть системной инженерии как дисциплины, которая для достижения своих целей ориентируется в рамках управления ЖЦ, состоит в комплексном решении задач управления и задач проектирования.
Данная методология дополняет (или как сказано выше, «склеивает») набор стандартных дисциплин высокотехнологичного проекта.
Системная инженерия охватывает все стадии и детали разработки продукта от замысла до внедрения, руководствуясь интересами конечного пользователя.
Процесс решения задач в системной инженерии включает постановку проблемы, управление требованиями, нахождение научно-технических решений, моделирование системы, оптимизацию, разработку архитектуры, управление интерфейсами, управление конфигурацией, интеграцию системы, верификацию и валидацию, эксплуатацию, утилизацию.
Практически значимые эффекты системная инженерия обеспечивает за счет использования общего междисциплинарного языка для участников проекта, целенаправленного снижения проектных рисков, исправления ошибок на ранних стадиях, когда сделать это еще относительно дешево, на основе эффективных процессов жизненного цикла, повышения производительности команды проекта.
Системная инженерия приносит выгоду в проекте, при этом она относится к статье накладных расходов. В современных проектах на системно-инженерные процессы выделяется статья в бюджете (от 5 до 30%, цифра возрастает в зависимости от масштабов проекта), чтобы предотвратить возможные убытки, исключить последующую переделку готового изделия. То есть результат системной инженерии не увеличение прибыли, а снижение вероятных убытков проекта (за счет выполнения программы в заданные сроки, в рамках бюджета, согласно требованиям контракта, с высоким качеством).
Определяющая роль системной инженерии на стартовом этапе любого высокотехнологичного проекта крайне важна, так как после формирования облика продукта реализация проекта движется по заданному пути, затраты спланированы, изменения маловероятны. С 2016 г. отчетность по данной статье включена в обязательный перечень для подрядчиков Министерства обороны США в части государственных контрактов.
При этом системный инженер является ответственным «за систему в целом» для всех остальных дисциплин, которые участвуют в проекте. Также в команде проекта должны быть инженеры «по предметным специальностям» и менеджер проектов. Задача облегчается тем, что издано много методических материалов, где детально описано применение всех основных процессов системной инженерии.
Важнейшей основой системной инженерии являются официальные международные стандарты, задающие правила работы, применимые в этой сфере. Они выделены в семейство стандартов системной и программной инженерии. В книге приведен перечень российских стандартов ГОСТ по системной инженерии, т.е. удовлетворительная отечественная нормативная база уже имеется.
Активный интерес в мире к преподаванию системной инженерии подтверждается тем, что предмет системной инженерии входит в учебные планы всех ведущих зарубежных университетов и нескольких российских вузов. Также компании активно содействуют повышению квалификации в этой области своих сотрудников.
И в заключение одно напоминание управленцам: инженерное дело это коллективный спорт. Побеждает команда, у которой последний участник пересек линию финиша раньше конкурентов. Поэтому учить нужно всех, упорно, терпеливо, и успех придет достаточно быстро.
Раздел I.
Что такое системная инженерия
1.1. Кое-что из статистики
Сегодня мир в своем развитии перешел в фазу 4-й индустриальной революции. Кратко выделяя особенности по фазам, можно определить, что:
1-я индустриальная революция произошла при использовании энергии воды и пара для механизации производства;
2-я индустриальная революция наступила при применении электричества для серийного производства;
3-я индустриальная революция характеризовалась использованием электронных и информационных технологий для автоматизации производства.
Отличительными компонентами 4-й индустриальной революции являются (вариант):
активизация науки о материалах;
внедрение аддитивного производства;
развитие нанотехнологий;
эффективное хранение энергии;
БАС (беспилотные авиационные системы);
активизация науки о материалах;
внедрение аддитивного производства;
развитие нанотехнологий;
эффективное хранение энергии;
БАС (беспилотные авиационные системы);
движение к полностью электрическому самолету;
появление гиперзвуковых летательных аппаратов;
широкое развитие робототехники;
внедрение элементов искусственного интеллекта;
развитие интернета вещей;
использование квантовых компьютеров.
Посмотрим на экономические возможности Российской Федерации в настоящее время. Россия занимает в мире (на 2017 г.) следующие места:
1-е по запасам и экспорту природного газа (35% мировой добычи);
1-е по добыче нефти и 2-е по ее экспорту;
1-е по запасам каменного угля (23% мировых запасов) и 3-е по его экспорту;
1-е по запасам лесных ресурсов (23% мировых запасов);
1-е по запасам поваренной соли и 2-е по запасам калийной соли;
1-е по запасам питьевой воды;
1-е по экспорту пшеницы (3-е по ее урожаю);
1-е по запасам олова, цинка, титана, ниобия;
1-е по запасам и производству никеля;
1-е по запасам железных руд (около 28% мировых запасов);
1-е по экспорту стали и 3-е по экспорту металлопроката;
1-е по производству и экспорту первичного алюминия;
1-е по производству авиационного титана;
1-е по экспорту азотных удобрений, 2-е и 3-е места по фосфорным и калийным удобрениям;
1-е по запасам алмазов и 2-е по их добыче;
1-е по запасам серебра; 2-е в мире по запасам золота;
1-е по экспорту платины и 2-е по ее запасам;
1-е по протяженности электрифицированных железных дорог;
1-е по протяженности линий экологичного транспорта (троллейбусы, трамваи и метро);
1-е по количеству проданных на экспорт самолетов-истребителей;
1-е по поставкам на экспорт средств ПВО средней и малой дальности;
1-е по экспортным контрактам на сооружение атомных электростанций;
2-е место по количеству парка вертолетов;
2-е по поставкам вооружения всех видов;
2-е по величине подводного флота;
2-е по числу ежегодных запусков космических аппаратов;
3-е по запасам меди и свинца, вольфрама и молибдена, рения;
3-е по числу абонентов сотовой связи;
3-е по производству электроэнергии;
3-е по производству продуктов нефтехимии;
4-е место по количеству ежегодно печатаемых книг и 4-е по числу переводов с них (!);
5-е по добыче угля, синтетического каучука, калийных удобрений, производству стали;
9-е по производству зерна, черных и цветных металлов, целлюлозы, пиломатериалов.
Т.е. располагаемые запасы природных ресурсов, уровень развития в промышленной, энергетической, добывающей и сельскохозяйственной сферах представляют солидную базу для дальнейшего экономического развития нашего государства.
Обладание полным циклом таких высоких технологий, как авиация, космос, атомная энергия, нефтехимия, электроника прерогатива небольшой группы стран, технологических лидеров, куда входит и Российская Федерация. Однако посмотрим на статистику авиационной промышленности мира, по данным журнала «Эксперт» (рис. 1.1).
Сегодня мы заметно отстаем от лидеров мировой авиационной промышленности по выработке на сотрудника, в 58 раз по производительности труда. Аналогичная картина в ряде других отраслей.
Производительность труда в высокотехнологичных отраслях зависит от ряда факторов, в первую очередь от исторического наследия в части послепродажного обслуживания (ППО) уже поставленной техники, инфраструктуры производства, уровня подготовки персонала, организации работ по созданию новых продуктов и систем.
Рис. 1.1. Производительность труда в мировом авиапроме, 2017 г.
О том, как ликвидировать имеющиеся пробелы, как результативно использовать управленческие технологии системной инженерии, и пойдет далее речь в этой книге.
1.2. Жизненный цикл системы и определение системной инженерии
Основным объектом приложения системной инженерии являются системы. Кратко: система есть интегрированный сплав людей, продуктов и процессов, обеспечивающий возможность удовлетворить требуемые нужды или цели.
Примеры систем (по возрастанию сложности):
двигатель самолета по сравнению с набором деталей;
самолет с двигателями и авионикой;
самолет с внешними топливными баками;