По мере постоянного усложнения технических систем разработчики все чаще обращаются к системной инженерии, чтобы преодолеть барьер сложности за счет четких структурированных подходов к проектированию. Преимущества корректного применения системной инженерии заключаются в снижении технических рисков, обеспечении воспроизводимости результатов и, как следствие, в снижении стоимости каждого этапа жизненного цикла с итоговым результатом в виде выпуска востребованного продукта.

Ключевая часть системной инженерии — управление требованиями — последовательно определяет процесс разработки требований, учета их состояния и контроля их исполнения. Управление требованиями в «цифровом» виде реализовано в системе управления жизненным циклом изделия ЛОЦМАН:PLM.

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.

В версии ЛОЦМАН:PLM 22, вышедшей в январе в составе PLM-комплекса АСКОН, расширена функциональность подсистемы управления требованиями и дополнена методология ее применения с учетом ГОСТ Р 59194-2020 Управление требованиями и ГОСТ Р 57193-2016 Системная и программная инженерия.

Методология работы с требованиями в ЛОЦМАН:PLM

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

1. Синтез требований (формирование исходных требований), когда планируется вывести на рынок новое изделие и необходимо сформировать требования к нему на основе анализа потребностей рынка.
2. Анализ и декомпозиция внешних требований (формирование проектных требований), когда изделие проектируется и изготавливается под заказ, в таком случае исходные требования поступают от внешнего контрагента.
3. Управление изменениями, когда есть входящие изменения и необходимо обеспечить прослеживаемость, учесть влияние на уже проделанную работу.

Для реализации этих сценариев ЛОЦМАН:PLM предлагает 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.

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 продукта, 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 продукта, 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.

Возможности подсистемы управления требованиями ЛОЦМАН:PLM 22

Работа с требованиями в ЛОЦМАН:PLM ведется на основе принципов, знакомых и понятных пользователям. Модель данных любого проекта представляет собой древовидную структуру проекта с группирующими папками и набором спецификаций.

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.

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.

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.

Как будет развиваться управление требованиями в ЛОЦМАН:PLM

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 «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.

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.