Процесс системной инженерии

Процесс системной инженерии (Systems Engineering Process) — cовокупность типовых действий, повторяющихся по мере прохождения стадий и этапов ЖЦ [Blanchard B., Fabrycky W. Systems Engineering and Analysis — Prentice Hall International Series in Industrial & Systems Engineering, 5th Edition, 2010] также называется подходом системной инженерии (Systems Engineering Approach) [Sadraey M. Aircraft Design: A Systems Engineering Approach — Wiley, 2012] и методом системной инженерии (Systems Engineering Method) [Kossiakoff A. et al. Systems Engineering Principles and Practice — Wiley, 2011].

Основные процедуры

Все известные методы (процессы) системной инженерии предполагают итеративное применение процедур синтеза, анализа, оценки:

1. Синтез включает формирование определённой совокупности нужд и требований клиента и других заинтересованных сторон, описанных на языке функционирования. Основными элементами обеспечения синтеза являются команда разработчиков, а также традиционные и компьютерно-ориентированные инструменты синтеза. Синтез наиболее эффективен при одновременном использовании как восходящих, так и нисходящих действий, причём учитываются результаты прикладных исследований и возможности использования известных технологий. Существующие и вновь спроектированные, компоненты, узлы и подсистемы комплексируются в виде, пригодном для анализа и оценки. Применяется архитектурный подход
2. Анализ вариантов системных решений включает вычисление и предсказание значения параметров, зависящих от конструктивных решений (технических характеристик), а также определение или предсказание параметров, не зависящих от конструктивных решений. Во всех случаях используется информация о физических процессах и явлениях, техническая информация, а также экономическая информация, хранящаяся в базах данных. Системный анализ и исследование операций являются необходимыми шагами на пути оценки проектных вариантов системы, но требуется обязательная адаптация соответствующих моделей и методов к особенностям предметной области. В целом, применение анализа — это необходимая, но не достаточная составляющая процедуры принятия решения о выборе проектного варианта системы.
3. Оценка подразумевает, что каждый вариант решения (или альтернатива) оценивается в сравнении с другими вариантами, а также проверяется на соответствие требованиям заинтересованных сторон. Оценка каждого из вариантов выполняется после получения сведений о его характеристиках, зависящих от конструктивных решений. Данные о характеристиках, не зависящих от конструктивных решений, являются внешними факторами, которые используются по отношению ко всем кандидатам, подвергаемым оценке. Каждый кандидат подвергается окончательной оценке с выбранными оптимальными характеристиками, после чего передаётся для принятия окончательного решения. Поскольку выбор всегда субъективен решение, в конечном счёте, принимается ключевыми заинтересованными сторонами.

Итеративное использование триады «синтез — анализ — оценка» — принципиально важная особенность методов (процессов) системной инженерии. Применение метода начинается с осознания потребностей заинтересованных сторон и определения их требований, которые далее преобразуются по определённым правилам для получения исходного описания системных решений. В дальнейшем описание системы уточняется и детализируется, причём на более низких уровнях системной иерархии процесс системной инженерии используется уже рекурсивно, что позволяет добиться высокого уровня конкретизации при описании системы. Использование метода «синтез — анализ — оценка» позволяет описывать и строить систему, обеспечивая и постепенный обратный переход от уровня детального описания составных частей к более крупным элементам и узлам.

Виды деятельности

В обобщённой форме набор методов (процессов) системной инженерии включает, как минимум, следующие действия, которые необходимы для получения оптимальной системы:

• обеспечение надёжного проектного репозитория, который поддерживает необходимые инструменты для совместной работы множества специалистов над мультидисциплинарной информацией в ходе создания системы и управления её жизненным циклом;
• точную оценку доступной информации и определение недостающей;
• точное определение критериев производительности и эффективности, которые определяют успех или неудачу системного проекта;
• получение и анализ всех исходных требований, которые отражают запросы пользователей и цели заинтересованных сторон (см. Инженерия требований);
• проведение системного анализа для разработки проектных решений, отражающих поведение системы, которые должны соответствовать всем функциональным требованиям и требованиям к производительности;
• распределение всех поведенческих элементов системы по соответствующим (подходящим) им элементам архитектуры;
• проведение анализа компромиссных решений по альтернативным проектным решениям или архитектуре для поддержки процесса принятия решений;
• создание исполняемых моделей для верификации и валидации работы системы.

Косяков A. и др. приводит следующую итеративную последовательность действий (сравнить с процедурами, описанными выше):

1. Анализ требований (постановка задачи)
   1. Организация и интерпретация
   2. Уточнение, корректировка и количественное выражение
2. Функциональное описание (анализ функционирования и привязка функций)
   1. Преобразование в функции
   2. Анализ компромисов
   3. Описание функциональных взаимодействий
3. Описание физической реализации (синтез, анализ физической реализации и размещение элементов)
   1. Синтез альтернативных элементов системы
   2. Выбор предпочтительного проектного решения
   3. Описание интерфейса
4. Валидация проектных решений (верификация и оценка)
   1. Планирование условий испытаний
   2. Моделирование окружения системы
   3. Имитационное моделирование или испытание и анализ
5. Подготовка к следующему этапу (обычно не рассматривается как отдельный шаг, а объединяется с валидацией)
   1. Документирование проектных решений, принятых на текущем этапе
   2. Определение целей следующего этапа

На различных этапах жизненного цикла эти действия применяются следующим образом:

Шаг	Этапы
	Разработка концепции			Разработка инженерно-технических решений
	Анализ потребностей	Исследование концепции	Описание концепции	Эскизное проектирование	Техническое проектирование	Комплексирование и аттестация
Анализ требований	Проанализировать потребности	Проанализировать требования к функциональным возможностям	Проанализировать требования к показателям функционирования	Проанализировать функциональные требования	Проанализировать технические требования	Проанализировать требования к испытаниям и оценке их результатов
Функциональное описание	Определить цели создания системы	Определить функции подсистем	Разработать функциональную архитектуру и определить функции компонентов	Уточнить функции субкомпонентов в функциональной архитектуре	Определить функции деталей	Спланировать функциональные испытания
Описание физической реализации	Определить возможности системы, визуализировать подсистемы, выбрать технологии	Описать концепции системы, визуализировать компоненты	Разработать компоненты физической архитектуры	Уточнить физическую архитектуру, специфицировать конструкцию компонентов	Специфицировать конструкцию субкомпонентов	Спланировать испытания на физическом уровне, специфицировать испытательную аппаратуру и оборудование
Валидация проектных решений	Выполнить валидацию потребностей и осуществимости	Выполнить валидацию требований назначения	Оценить возможности системы	Испытать и аттестовать критические подсистемы	Выполнить валидацию конструкции компонентов	Испытать и аттестовать систему