Категорії
NIT R&D System

Про основи системної інженерії у NASA (довідник)

На сайті NASA опублікований Довідник з системної інженерії (Systems Engineering Handbook). Далі для ознайомлення подається спрощений переклад його фрагментів, про які повинен знати кожен Системний Інженер (Systems Engineer), адже Системна Інженерія (Systems Engineering) відноситься не лише до окремого блоку систем (космос) але й до Системи Систем (system of systems) різних складних hi-tech сфер діяльності людей. Системою Систем можна вважати у широкому сенсі набір різних сфер розробки, для прикладу: космічну діяльність або ІТ-технології, так і у більш вузькому сенсі, для прикладу: мережево-центричні системи, Network-centric warfare (мережево-центричних війни). Відверто кажучи, відкриті наукові публікації США є джерелом розвитку для науки і практики у всьому світі, це особливо видно на прикладі СРСР та КНР. Необхідно зазначити, що вони одночасно є важливим джерелом розвитку науки і практики у США.

Передмова (Довідник з системної інженерії (Systems Engineering Handbook) NASA)

З часу першого написання NASA / SP-6105 у 1995 р. Та наступного перегляду (видання 1) у 2007 р. Системна інженерія як дисципліна Національного управління з аеронавтики та космосу (NASA) зазнала бурхливої ​​та постійної еволюції. Зміни включають використання інженерії систем, заснованої на моделях, для поліпшення розробки та постачання продуктів, а також оновлення Процедурних вимог NASA (NPR) 7123.1. Уроки, отримані в галузі системної інженерії, були задокументовані у звітах, таких як зведення Групи інтегрованих дій НАСА (NIAT), Комісії з розслідування нещасних випадків у Колумбії (CAIB) та подальшого звіту Діаса. Інші уроки були отримані в результаті роботизованих місій, таких як Genesis та Mars Reconnaissance Orbiter, а також внаслідок випадків наземних операцій та комерційної космічної авіаційної галузі. З цих звітів вийшла ініціатива Управління головного інженера NASA (OCE) щодо вдосконалення загальної інженерної інженерної системи Агентства та можливості ефективного та ефективного проектування систем NASA, виробництва якісних продуктів та досягнення успіху місії. Цей посібник є частиною ініційованої Агентством ініціативи системного проектування, що фінансується OCE.

1.0 Вступ

1.1 Мета

Цей посібник призначений для надання загальних вказівок та інформації щодо системної інженерії, яка буде корисною для спільноти NASA. Він надає загальний опис системної інженерії (SE), оскільки його слід застосовувати у всьому NASA. Метою довідника є підвищення обізнаності та послідовності в Агентстві та просування практики ПЕ. Цей посібник надає перспективи, що стосуються NASA, та дані, що стосуються NASA.

Цей підручник слід використовувати як супутник для впровадження NPR 7123.1, Процесів та вимог до системної інженерії, а також спеціальних довідників та директив, розроблених для впровадження системної інженерії в НАСА. У ньому подано супровідний довідник з різних навчальних програм з системної інженерії, які пропонуються під егідою НАСА.

1.2 Обсяг та глибина

Цей посібник описує найкращі практики системної інженерії, які слід враховувати при розробці та реалізації великих і малих програм та проектів НАСА. Проектування систем NASA вимагає систематичного та дисциплінованого набору процесів, які застосовуються рекурсивно та ітеративно для проектування, розробки, експлуатації, обслуговування та закриття систем протягом життєвого циклу програм та проектів. Сфера застосування цього посібника включає функції системної інженерії незалежно від того, виконуються вони менеджером чи інженером, власноруч або підрядником.

Існує багато підручників та вказівок для Центру, а також підручників, до яких можна отримати детальні навчальні посібники. Щоб отримати вказівки щодо системної інженерії для проектів з інформаційних технологій, зверніться до Управління головного інформаційного директора Інформаційно-технологічних системних довідників, версія 2.0. Для отримання вказівок щодо критеріїв входу та виходу для основних оглядів програмних проектів зверніться до NASA-HDBK-2203, Підручник з програмного забезпечення NASA. Системний інженер NASA також може брати участь у практичному співтоваристві системної інженерії NASA Engineering Network (NEN), розташованому за адресою https://nen.nasa.gov/web/se . Цей веб-сайт містить багато корисних для системних інженерів ресурсів, включаючи шаблони документів для багатьох робочих продуктів та презентації оглядових етапів, необхідні для процесу НАСА SE.

Цей посібник застосовується до космічних польотних проектів НАСА будь-якого розміру, а також до програм та проектів досліджень та розробок. Незважаючи на те, що всі 17 процесів застосовні до всіх проектів, обсяг офіційності, глибина документації та часові шкали варіюються відповідно до типу, розміру та складності проекту. Посилання на “документи” передбачають включати не лише паперові чи цифрові файли, але також моделі, графічні малюнки, креслення чи інші відповідні форми, які фіксують передбачувану інформацію.

Для більш поглибленого обговорення принципів, поданих у цьому посібнику, зверніться до Розширеного керівництва НАСА щодо SE, який можна знайти за адресою https://nen.nasa.gov/web/se/doc-repository . Цей довідник є скороченою версією цього посилання.

2.0 Основи системної інженерії 

2.1     Загальні технічні процеси та механізм SE

2.2     Огляд механізму SE за фазою проекту   
2.3     Приклад використання механізму SE

2.4     Розмежування між верифікацією та валідацією продукції  

2.5     Міркування щодо економічної ефективності 

2.6     Інтеграція людських систем (HSI) у процесі процесу SE 

2.7     Модель компетентності для системних інженерів 


У NASA «системна інженерія» визначається як методичний, мультидисциплінарний підхід до проектування, реалізації, технічного управління, експлуатації та виведення системи з експлуатації. “Система” – це комбінація елементів, які функціонують разом, забезпечуючи здатність, необхідну для задоволення потреби. Елементи включають все обладнання, програмне забезпечення, обладнання, обладнання, персонал, процеси та процедури, необхідні для цієї мети; тобто всі речі, необхідні для отримання результатів на рівні системи. Результати включають якості, властивості, характеристики, функції, поведінку та ефективність на рівні системи. Вартість, додана системою в цілому, крім тієї, що внесена незалежно частинами, в першу чергу створюється взаємозв’язком між частинами; тобто як вони взаємопов’язані. Це спосіб розгляду «загальної картини» при прийнятті технічних рішень. Це спосіб досягнення вимог зацікавлених сторін щодо функціональних, фізичних та експлуатаційних показників у середовищі передбачуваного використання протягом запланованого терміну служби системи в межах витрат, графіку та інших обмежень. Це методологія, яка підтримує стримування вартості життєвого циклу системи. Іншими словами, системна інженерія – це логічний спосіб мислення.

Системна інженерія – це мистецтво та наука розробки працездатної системи, здатної відповідати вимогам в рамках часто протилежних обмежень. Системна інженерія є цілісною, інтегративною дисципліною, де внески інженерів-будівельників, інженерів-електриків, конструкторів механізмів, енергетиків, інженерів з людських факторів та багатьох інших дисциплін оцінюються та збалансовані одна проти іншої, щоб створити цілісне ціле, яке переважає перспектива єдиної дисципліни.

Системна інженерія прагне до безпечного та збалансованого проектування всупереч протилежним інтересам та численним, іноді суперечливим обмеженням. Системний інженер повинен розвивати навик виявлення та зосередження зусиль на оцінках для оптимізації загальної конструкції, а не надавати перевагу одній системі / підсистемі за рахунок іншої, постійно перевіряючи, що цілі операційної системи будуть досягнуті. Мистецтво полягає в тому, щоб знати, коли і де проводити зондування. Персонал, що володіє цими навичками, зазвичай позначається як “системний інженер”Вони можуть мати інші звання – провідний системний інженер, технічний менеджер, головний інженер, але для цього документа використовується термін „системний інженер”.

Точна роль та відповідальність системного інженера можуть змінюватися від проекту до проекту залежно від розміру та складності проекту та від фази до фази життєвого циклу. Для великих проектів може бути один або кілька системних інженерів. Для невеликих проектів керівник проекту може іноді виконувати ці практики. Але хто б не взяв на себе ці обов’язки, функції системної інженерії повинні виконуватися. Фактичне розподіл ролей та відповідальності зазначеного системного інженера також може змінюватися. Провідний системний інженер гарантує, що система технічно відповідає визначеним потребам та вимогам, а також дотримується належного підходу до системної інженерії. Системний інженер контролює проектну інженерну діяльність, яку виконує технічна група, і керує, здійснює зв’язок, контролює, та координує завдання. Системний інженер розглядає та оцінює технічні аспекти проекту, щоб переконатись, що інженерні процеси систем / підсистем функціонують належним чином і перетворюють систему від концепції до продукту. У процесі інженерії систем задіяна вся технічна команда.

Зазвичай системний інженер відіграє ключову роль у керівництві розробкою концепції операцій (ConOps) та результуючої архітектури системи, визначаючи межі, визначаючи та розподіляючи вимоги, оцінюючи компроміси при проектуванні, балансуючи технічний ризик між системами, визначаючи та оцінюючи інтерфейси та забезпечуючи нагляд за діяльністю з перевірки та перевірки, а також за багатьма іншими завданнями. Зазвичай системний інженер керує технічним плануванням і несе головну відповідальність за документування багатьох технічних планів, вимог та специфікаційних документів, документів для перевірки та перевірки, сертифікаційних пакетів та іншої технічної документації.

Підводячи підсумок, системний інженер – це спеціаліст, який кваліфікований у галузі техніки та науки щодо збалансування організаційних, витратних та технічних взаємодій у складних системах. Системний інженер та підтримуюча організація мають життєво важливе значення для підтримки планування та контролю програм та проектів (Project Planning and Control (PP&C)) за допомогою точної та своєчасної інформації про витрати та графік проведення технічних заходів. Системна інженерія – це компроміси та угоди сторін; вона використовує широкий перехресний погляд на систему, а не єдиний погляд на дисципліну. Системна інженерія полягає в тому, щоб розглянути «загальну картину» і не лише забезпечити правильність проекту (відповідати вимогам), а й те, що вони отримали правильний дизайн (забезпечити оперативні цілі та відповідати очікуванням зацікавлених сторін).

Системна інженерія відіграє ключову роль в організації проекту. Управління проектом (Managing a project) складається з трьох основних цілей:

  • управління технічними аспектами проекту,
  • управління проектною командою й
  • управління витратами та графіком. 

Як показано на малюнку 2.0-1, ці три функції взаємопов’язані. Системна інженерія орієнтована на технічні характеристики рішень, включаючи технічні, витратні та графікові, а також на надання їх керівнику проекту. Функція планування та контролю проекту (Project Planning and Control (PP&C)) відповідає за виявлення та контроль вартості та графіків проекту. Керівник проекту несе загальну відповідальність за управління проектною командою та забезпечення того, щоб проект забезпечував технічно правильну систему в межах вартості та графіку. Зверніть увагу, що є сфери, де два наріжних камені управління проектами, SE та PP&C, збігаються. У цих областях SE надає технічні аспекти або вхідні дані, тоді як PP&C забезпечує програмні, витратні та графічні вхідні дані.

Цей документ зосереджений на південній стороні діаграми. Практики / процеси взяті з NPR 7123.1, Інженерні процеси та вимоги NASA. Кожен процес описаний набагато детальніше в наступних розділах цього документа, але огляд наведено в наступних підрозділах цієї глави.

Системна інженерія в контексті загального управління проектами, рисунок НАСА
Рисунок 2.0-1 Системна інженерія в контексті загального управління проектами.

Інші розділи підручника:

3.0 Життєвий цикл програми / проекту НАСА

3.1      Формулювання програми
3.2      Впровадження програми
3.3      Попередня фаза проекту A: Концепція досліджень
3.4      Фаза проекту A: Концепція та розробка технології
3.5      Фаза проекту B: Попередній проект та завершення технології
3.6      Фаза проекту C: Остаточне проектування та виготовлення
3.7      Фаза проекту D: Збірка системи, інтеграція та випробування, запуск
3.8      Фаза проекту E: Експлуатація та підтримка    
3.9      Фаза проекту F: Закриття
3.10     Фінансування: Бюджетний цикл
3.11    Пошиття та налаштування вимог NPR 7123.1

4.0 Процеси проектування системи

4.1     Визначення очікувань зацікавлених сторін
4.2     Визначення технічних вимог  
4.3     Логічний розклад   
4.4     Визначення проектного рішення   

5.0 Реалізація продукту

Підручник з системної інженерії: Подяки

Наступні особи визнані працівниками, що сприяють змісту цього розширеного керівництва:

Alexander, Michael, NASA/Langley Research Center
Allen, Martha, NASA/Marshall Space Flight Center
Baumann, Ethan, NASA/Armstrong Flight Research Center
Bixby, CJ, NASA/Armstrong Flight Research Center
Boland, Brian, NASA/Langley Research Center
Brady, Timothy, NASA/NASA Engineering and Safety Center
Bromley, Linda, NASA/Headquarters/Bromley SE Consulting
Brown, Mark, NASA/Jet Propulsion Laboratory
Brumfield, Mark, NASA/Goddard Space Flight Center
Campbell, Paul, NASA/Johnson Space Center
Carek, David, NASA/Glenn Research Center
Cox, Renee, NASA/Marshall Space Flight Center
Crable, Vicki, NASA/Glenn Research Center
Crocker, Alan, NASA/Ames Research Center
DeLoof, Richard, NASA/Glenn Research Center
Demo, Andrew, Ames Research Center
Dezfuli, Homayoon, NASA/HQ
Diehl, Roger, NASA/Jet Propulsion Laboratory
DiPietro, David, NASA/Goddard Space Flight Center
Doehne, Thomas, NASA/Glenn Research Center
Duarte, Alberto, NASA/Marshall Space Flight Center
Durham, David, NASA/Jet Propulsion Laboratory
Epps, Amy, NASA/Marshall Space Flight Center
Fashimpaur, Karen, Vantage Partners
Feikema, Douglas, NASA/Glenn Research Center
Fitts, David, NASA/Johnson Space Flight Center
Foster, Michele, NASA/Marshall Space Flight Center
Fuller, David, NASA/Glenn Research Center
Gati, Frank, NASA/Glenn Research Center
Gefert, Leon, NASA/Glenn Research Center
Ghassemieh, Shakib, NASA/Ames Research Center
Grantier, Julie, NASA/Glenn Research Center
Hack, Kurt, NASA/Glenn Research Center
Hall, Kelly, NASA/Glenn Research Center
Hamaker, Franci, NASA/Kennedy Space Center
Hange, Craig, NASA/Ames Research Center
Henry, Thad, NASA/Marshall Space Flight Center
Hill, Nancy, NASA/Marshall Space Flight Center
Hirshorn, Steven, NASA/Headquarters
Holladay, Jon, NASA/NASA Engineering and Safety Center
Hyatt, Mark, NASA/Glenn Research Center
Killebrew, Jana, NASA/Ames Research Center
Jannette, Tony, NASA/Glenn Research Center
Jenks, Kenneth, NASA/Johnson Space Center
Jones, Melissa, NASA/Jet Propulsion Laboratory
Jones, Ross, NASA/Jet Propulsion Laboratory
Killebrew, Jana, NASA/Ames Research Center
Leitner, Jesse, NASA/Goddard Space Flight Center
Lin, Chi, NASA/Jet Propulsion Laboratory
Mascia, Anne Marie, Graphic Artist
McKay, Terri, NASA/Marshall Space Flight Center
McNelis, Nancy, NASA/Glenn Research Center
Mendoza, Donald, NASA/Ames Research Center
Miller, Scott, NASA/Ames Research Center
Montgomery, Patty, NASA/Marshall Space Flight Center
Mosier, Gary, NASA/Goddard Space Flight Center
Noble, Lee, NASA/Langley Research Center
Oleson, Steven, NASA/Glenn Research Center
Parrott, Edith, NASA/Glenn Research Center
Powell, Christine, NASA/Stennis Space Center
Powell, Joseph, NASA/Glenn Research Center
Price, James, NASA/Langley Research Center
Rawlin, Adam, NASA/Johnson Space Center
Rochlis-Zumbado, Jennifer, NASA/Johnson Space Center
Rohn, Dennis, NASA/Glenn Research Center
Rosenbaum, Nancy, NASA/Goddard Space Flight Center
Ryan, Victoria, NASA/Jet Propulsion Laboratory
Sadler, Gerald, NASA/Glenn Research Center
Salazar, George, NASA/Johnson Space Center
Sanchez, Hugo, NASA/Ames Research Center
Schuyler, Joseph, NASA/Stennis Space Center
Sheehe, Charles, NASA/Glenn Research Center
Shepherd, Christena, NASA/Marshall Space Flight Center
Shull, Thomas, NASA/Langley Research Center
Shea, Garrett, Web Designer
Singer, Bart, NASA/Langley Research Center
Slywczak, Richard, NASA/Glenn Research Center
Smith, Scott, NASA/Goddard Space Flight Center
Smith, Joseph, NASA/Headquarters
Sprague, George, NASA/Jet Propulsion Laboratory
Trase, Kathryn, NASA/Glenn Research Center
Trenkle, Timothy, NASA/Goddard Space Flight Center
Vipavetz, Kevin, NASA/Langley Research Center
Voss, Linda, Dell Services
Walters, James Britton, NASA/Johnson Space Center
Watson, Michael, NASA/Marshall Space Flight Center
Weiland, Karen, NASA/Glenn Research Center
Wiedeman, Grace, Dell Services
Wiedenmannott, Ulrich, NASA/Glenn Research Center
Witt, Elton, NASA/Johnson Space Center
Woytach, Jeffrey, NASA/Glenn Research Center
Wright, Michael, NASA/Marshall Space Flight Center
Yu, Henry, NASA/Kennedy Space Center

Довідник з системної інженерії: Додаток

Додаток A Скорочення   
Додаток B Глосарій   
Додаток C Як написати належну вимогу – Контрольний список
Додаток D Матриця перевірки вимог   
Додаток E Створення плану перевірки з матрицею вимог перевірки
Додаток F Функціональний, часовий та державний аналіз
Додаток G Оцінка технологій / Вставка
Додаток H Інтеграція План плану
Додаток I Перевірка та перевірка План плану
Додаток J SEMP Зміст Контур
Додаток K Технічні плани
Додаток L Вимоги до інтерфейсу Конспект документа
Додаток M План плану CM
Додаток N Керівництво з технічних експертних оглядів / перевірок
Додаток O Зарезервовано
Додаток P Контрольний список огляду SOW
Додаток Q Зарезервовано
Додаток R Зміст плану HSI
Додаток S Поняття операцій Коментований план
Додаток T Розробка систем на етапі E

Далі подані попередні назви додатків на англійській мові:

System Engineering Handbook: Appendix

Appendix A    Acronyms  
Appendix B    Glossary  
Appendix C    How to Write a Good Requirement— Checklist
Appendix D    Requirements Verification Matrix  
Appendix E    Creating the Validation Plan with a Validation Requirements Matrix
Appendix F    Functional, Timing, and State Analysis
Appendix G    Technology Assessment/Insertion
Appendix H    Integration Plan Outline
Appendix I     Verification and Validation Plan Outline
Appendix J     SEMP Content Outline
Appendix K    Technical Plans
Appendix L     Interface Requirements Document Outline
Appendix M    CM Plan Outline
Appendix N    Guidance on Technical Peer Reviews/Inspections
Appendix O    Reserved
Appendix P    SOW Review Checklist
Appendix Q    Reserved
Appendix R    HSI Plan Content Outline
Appendix S    Concept of Operations Annotated Outline
Appendix T    Systems Engineering in Phase E

Список літератури Цитована
бібліографія

Авторські права на Systems Engineering Handbook (NASA):

  • National Aeronautics and Space Administration
  • Page Last Updated: Dec. 12, 2019
  • Page Editor: Garrett SheaNASA
  • Official: Brian Dunbar

Дана публікація опублікована на основі публікації nasa.gov ,

а також містить визначені доповнення й коментарі адміністратора Системи+

Записи з подібними тегами

Залишити відповідь