Жизненный цикл системы

Термин «жизненный цикл системы» обычно употребляется для обозначения пошаговой эволюции новой системы от замысла через разработку к производству, эксплуатации и, в конечном счете, ликвидации. По мере перехода от анализа на ранних стадиях разработки концепции к разработке инженерно-технических решений и испытаниям и далее к производству и эксплуатации роль системной инженерии меняется. Как было сказано выше, организация этой книги соответствует структуре жизненного цикла системы, чтобы читателю было понятно, как функции системной инженерии соотносятся с ее ролями на протяжении различных периодов существования системы.

Модели жизненного цикла систем

Модели жизненного цикла систем за последние двадцать лет бурно развивались. Возросло и количество моделей - как реакция на исследование новых уникальных и нестандартных приложений. Ко всему прочему, программная инженерия дала начало многочисленным моделям разработки, которые были положительно восприняты сообществом специалистов-системщиков. В результате оказалось, что не существует единственной модели жизненного цикла, которая 1) была бы принята повсеместно и 2) отвечала бы любой мыслимой ситуации. Различные организации по стандартизации, правительственные агентства и инженерные сообщества опубликовали собственные модели или концептуальные основы, с помощью которых можно сконструировать модель.

Все известные модели предполагают дробление периода существования системы на ряд основных шагов, разделяемых точками принятия наиболее важных решений. Поэтому при построении модели жизненного цикла, которая могла бы стать подходящей концептуальной основой для данной книги, мы держали в поле зрения две основных цели. 

Во-первых, стадии жизненного цикла должны соответствовать постепенному переходу от одного принципиально важного вида деятельности системного инженера к другому. Во-вторых, должна существовать возможность установления соответствия между этими стадиями и наиболее употребительными моделями жизненного цикла, применяемыми в сообществе системных инженеров. Получившуюся в итоге модель мы будем называть «жизненным циклом для системного инженера». В ее основу положены три источника: модель руководства закупками Министерства обороны США (DoD 5000.2), международная модель ISO/IEC 15288 и модель Национальной ассоциации профессиональных инженеров (National Society of Professional Engineers - NSPE).

Модель управления закупками МО США

Во второй половине XX в. США были на переднем крае разработки крупномасштабных сложных боевых систем: военных кораблей, самолетов, танков и систем командования и управления. Для управления рисками, сопряженными с применением передовых технологий, и минимизации ущерба от технических и административных неудач Министерство обороны разработало всеобъемлющие руководства по закупке систем вооружений, которые были выпущены в виде директив МО США серии 5000. 

На рис. 4.1 показана версия модели жизненного цикла МО США, датированная осенью 2008 года. Модель включает пять стадий: анализ решения о материалах, разработка технологии, разработка инженерных и производственных решений, производство и развертывание, эксплуатация и сопровождение. Два вида деятельности - определение потребностей пользователя и технических возможностей и ресурсов - считаются частью процесса, но не представлены в качестве формальной составной части цикла закупок.

Модель МО США ориентирована на управление разработкой больших и сложных систем, когда проведение анализа и принятие решений связываются с ключевыми событиями на протяжении жизненного цикла. Наиболее ответственный анализ выполняется в так называемых точках принятия решений, которые обозначены буквами А, В и С. 

Для каждой из этих трех важнейших точек принятия решений определяются условия входа и выхода. Например, в точке А документ с описанием требований должен быть утвержден военно-техническим комитетом по надзору - только после этого разрешен переход к следующей стадии. Помимо трех ключевых точек принятия решений процесс предусматривает четыре дополнительные: решение о разработке материалов, предварительный анализ проектных решений (PDR), критический анализ проектных решений (CDR) и анализ решения о производстве в промышленных объемах (FRP). Таким образом, руководство МО США имеет возможность проанализировать и принять решение о будущем программы в семи разных точках на протяжении жизненного цикла.

Международная модель ISO/IEC 15288

В 2002 году Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization - ISO) и Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission - IEC) выпустили плод многолетних трудов - стандарт по системной инженерии ISO/IEC 15288 «Системная инженерия - процессы жизненного цикла системы». В базовой модели выделяются шесть стадий и 25 основных процессов. Предполагается, что процессы включают совокупность различных видов деятельности, которая может осуществляться на основных стадиях. Стандарт намеренно не распределяет процессы по стадиям. Шесть базовых стадий таковы: замысел, разработка, производство, эксплуатация, сопровождение и списание.

Модель Национальной ассоциации профессиональных инженеров

Модель NSPE ориентирована на разработку коммерческих систем и, прежде всего, новых изделий, создание которых, как правило, стимулируется техническим прогрессом («технологически обусловлено»). Таким образом, модель NSPE - это полезная альтернатива модели МО США в том, что касается разделения жизненного цикла типичной системы на стадии. В жизненном цикле NSPE выделяются шесть стадий: замысел, оценка технической реализуемости, разработка, коммерческая валидация и подготовка к производству, полномасштабное производство и сопровождение изделия.

Модель жизненного цикла для системного инженера

При построении модели жизненного цикла, которая отражала бы существенные переходы от одного вида деятельности системного инженера к другому на протяжении существования системы, обнаружилось, что удобнее всего разбить жизненный цикл на три больших стадии, а их, в свою очередь, - на восемь этапов. Эта структура показана на рис. 4.2. Названия стадий выбраны с тем расчетом, чтобы в них отражалась принципиально важная деятельность, имеющая место на каждом этапе процесса. Некоторые названия неизбежно совпадают или, во всяком случае, коррелируют с названиями аналогичных частей в других существующих моделях жизненного цикла.

Модели жизненного цикла программного обеспечения

Стадии жизненного цикла системы и составляющие их этапы, представленные в рассмотренных выше моделях, применимы к большинству сложных систем, в том числе со значительной долей программного обеспечения на уровне компонентов. Однако жизненный цикл систем, в которых практически все функциональные возможности воплощены в программном обеспечении (ПО) (например, в современных финансовых системах, системах резервирования авиабилетов, веб- и других информационных системах), хотя и похож по форме, но в общем случае включает несколько итераций и разработку прототипа.