Что такое системная инженерия?
Известно множество способов определения системной инженерии. В этой книге мы будем пользоваться следующим:
Назначение системной инженерии состоит в том, чтобы руководить созданием сложных систем.
Встречающиеся в этом определении слова употребляются в своем обычном смысле так, как это объяснено ниже.
Слово «руководить» означает «возглавлять, управлять или направлять, обычно на основе богатого опыта по претворению в жизнь выбранного курса», а также «показывать путь». Здесь подчеркивается идея выбора одного из множества возможных путей, по которому пойдут другие люди, - это и есть первостепенная задача системной инженерии. В толковом словаре инженерия определяется как «применение научных принципов к практическим задачам, например: проектирование, возведение и эксплуатация эффективных и экономичных конструкций, оборудования и систем». В этом определении слова «эффективный» и «экономичный» - признаки хорошей системной инженерии.
Слово «система», как и многие распространенные, общеизвестные слова в английском языке, трактуется очень широко. Часто система определяется как «совокупность взаимосвязанных компонентов, которые работают совместно для достижения общей цели». Это определение подразумевает наличие нескольких взаимодействующих частей, которые сообща выполняют некую значимую функцию. Слово «сложный» ограничивает это определение системами, в составе которых имеются разнородные элементы, связанные между собой нетривиальным образом.
Так, бытовой прибор, например стиральную машину, не следует считать достаточно сложным, состоящим из неоднородных элементов устройством, для создания которого необходима системная инженерия, несмотря на то что в состав стиральной машины входят современные элементы автоматики. С другой стороны, в разряд систем, создание которых связано с инженерной деятельностью, не попадают такие сложные объекты, как живые организмы и экосистемы. Ограничение термина «система» лишь сложными системами, создание которых требует серьезных инженерных усилий, позволяет подчеркнуть его применимость к функции системной инженерии в общепринятом смысле. В следующем разделе перечислены примеры систем, для разработки которых необходима системная инженерия.
Приведенные нами определения «системная инженерия» и «система» не претендуют на уникальность или превосходство над определениями, приводимыми в других учебниках, - каждое из этих определений в чем-то отличается от прочих. Во избежание путаницы смысл этих ключевых терминов, подразумеваемый в данной книге, определен в самом начале, еще до перехода к рассмотрению более важных предметов - зон ответственности, задач, видов деятельности и инструментов системной инженерии.
Системная инженерия и традиционные инженерные дисциплины
Из приведенного выше определения следует, что системная инженерия отличается от механики, электротехники и других инженерных дисциплин в нескольких существенных отношениях:
- В центре внимания системной инженерии находится система в целом, это придает особое значение функционированию системы как единого целого. Системный инженер смотрит на систему как снаружи (то есть оценивает ее во взаимодействии с другими системами и окружением), так и изнутри. Он интересуется не только техническим проектом системы, но и внешними факторами, которые могут налагать существенные ограничения на проектные решения. Сюда входит выявление нужд заказчика, определение условий эксплуатации, сопряжение с другими системами, логистические требования, требования к квалификации обслуживающего персонала и прочие факторы, которые должны быть надлежащим образом отражены в документах, содержащих требования к системе, и учтены при ее проектировании.
- Хотя основная цель системной инженерии состоит в том, чтобы руководить, это не означает, что системные инженеры сами не принимают существенного участия в проектировании системы. Напротив, они играют ведущую роль на начальной стадии создания новой системы (разработка концепции), которая завершается функциональным проектированием системы, способной удовлетворить потребности пользователя. Важные проектные решения, принимаемые на данной стадии, не могут в той же мере, как это принято в традиционных инженерных дисциплинах, опираться на количественное знание, но скорее должны основываться на качественных оценках, учитывающих необходимость достижения баланса между множеством разнородных показателей, а также опыт, накопленный в разнообразных дисциплинах, особенно если речь идет о новой технологии.
- Системная инженерия наводит мосты между традиционными инженерными дисциплинами. Элементы сложной системы гетерогенны, поэтому для ее проектирования и разработки требуется знание различных инженерных дисциплин. Чтобы система функционировала правильно, каждый ее элемент должен корректно работать в связке с другими элементами - одним или несколькими. Реализация таких взаимосвязанных функций зависит от сложного комплекса физических и функциональных взаимодействий между элементами, которые проектировались по отдельности. Таким образом, элементы системы нельзя разработать независимо, а затем просто соединить, надеясь получить при этом работоспособную систему. На самом деле системный инженер должен направлять и координировать проектирование отдельных элементов, следя за тем, чтобы взаимодействия и сопряжения между элементами системы обеспечивали совместимость и взаимную поддержку устройств в составе системы. Такая координация особенно важна, когда отдельные элементы системы проектируются, испытываются и поставляются различными организациями.
Системная инженерия и управление проектом
Разработка новой сложной системы обычно начинается со стадии исследования. На этой стадии с целью удовлетворения выявленной потребности или использования открывшейся технологической возможности разрабатывается концепция новой системы. После того как принято решение о воплощении новой концепции в работающую систему, наступает черед крупных мероприятий, в которых, как правило, задействуется множество людей с различными знаниями и навыками. С момента разработки концепции до ввода системы в эксплуатацию порой проходят годы.
Масштаб и сложность задач, возникающих при создании новой системы, требуют формирования специальной группы для управления работой и координации усилий. Такое предприятие называется «проектом»; во главе его стоит руководитель проекта, в подчинении которого находится проектная группа. Системная инженерия является неотъемлемой частью управления проектом - той частью, которая связана с руководством собственно инженерными работами: определением целей, контролем выполнения, оценкой результатов и принятием необходимых корректирующих мер для того, чтобы проект развивался по плану. Управление, связанное с планированием и контролем финансовых и договорных обязательств, а также взаимоотношений с заказчиками, хотя и поддерживается системной инженерией, но обычно не считается ее функцией.
Признание важности системной инженерии всеми участниками проекта разработки системы - необходимое условие его эффективной реализации. Для достижения этой цели зачастую полезно назначить руководителя группы системной инженерии на должность, подразумевающую ответственность за технические аспекты и определенные властные полномочия в проекте.