В основе деятельности по созданию и использованию программного обеспечения (ПО) лежит понятие его жизненного цикла (ЖЦ).
ЖЦИС - это период создания и использования ИС, начиная с момента возникновения потребности в ИС и заканчивая моментом полного её выхода из эксплуатации.
ЖЦ является моделью создания и использования ПО, отражающей его различные состояния, начиная с момента возникновения необходимости в данном программном изделии и заканчивая моментом его полного выхода из употребления у всех пользователей.
Традиционно выделяются следующие основные этапы ЖЦ ПО:
анализ требований;
проектирование;
кодирование (программирование);
тестирование и отладка;
эксплуатация и сопровождение.
Стадии жизненного цикла информационной системы
Предпроектное обследование
1.1. Сбор материалов для проектирования; при этом выделяют формулирование требований, изучение объекта автоматизации, даются предварительные выводы предпроектного варианта ИС.
1.2. Анализ материалов и разработка документации; обязательно даётся технико-экономическое обоснование с техническим заданием на проектирование ИС .
Проектирование
2.1. Предварительное проектирование:
выбор проектных решений по аспектам разработки ИС;
описание реальных компонент ИС;
оформление и утверждение технического проекта (ТП).
выбор или разработка математических методов или алгоритмов программ;
корректировка структур БД;
создание документации на доставку и установку программных продуктов;
выбор комплекса технических средств с документацией на её установку.
2.2. Детальное проектирование:
2.3. Разработка техно-рабочего проекта ИС (ТРП).
2.4. Разработка методологии реализации функций управления с помощью ИС и описанием регламента действий аппарата управления.
Разработка ИС
получение и установка технических и программных средств;
тестирование и доводка программного комплекса;
разработка инструкций по эксплуатации программно-технических средств.
Ввод ИС в эксплуатацию
ввод технических средств;
ввод программных средств;
обучение и сертификация персонала;
опытная эксплуатация;
сдача и подписание актов приёмки-сдачи работ.
Эксплуатация ИС
повседневная эксплуатация;
общее сопровождение всего проекта.
ЖЦ образуется в соответствии с принципом нисходящего проектирования и, как правило, носит итерационный характер: реализованные этапы, начиная с самых ранних, циклически повторяются в соответствии с изменениями требований и внешних условий, введением ограничений и т.п. На каждом этапе ЖЦ порождается определённый набор документов и технических решений; при этом для каждого этапа исходными являются документы и решения, полученные на предыдущем этапе. Каждый этап завершается верификацией порождённых документов и решений с целью проверки их соответствия исходным.
Основным нормативным документом, регламентирующим ЖЦ ПО, является международный стандарт ISO/IEC 12207 [5 ] (ISO - International Organization of Standardization - Международная организация по стандартизации, IEC - InternationalElectrotechnical Commission - Международная комиссия по электротехнике). Он определяет структуру ЖЦ, содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания ПО.
Структура ЖЦ ПО по стандарту ISO/IEC 12207 базируется на трёх группах процессов:
основные процессы ЖЦ ПО (приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение);
вспомогательные процессы, обеспечивающие выполнение основных процессов (документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, оценка, аудит, решение проблем);
организационные процессы (управление проектами, создание инфраструктуры проекта, определение, оценка и улучшение самого ЖЦ, обучение).
Разработка включает в себя все работы по созданию ПО и его компонент в соответствии с заданными требованиями. Сюда включается оформление проектной и эксплуатационной документации, подготовка материалов, необходимых для проверки работоспособности и соответствующего качества программных продуктов , материалов, необходимых для организации обучения персонала и т.д. Разработка ПО включает в себя, как правило, анализ, проектирование и реализацию (программирование).
Эксплуатация включает в себя работы по внедрению компонентов ПО в эксплуатацию. В этот процесс входит конфигурирование базы данных и рабочих мест пользователей, обеспечение эксплуатационной документацией, проведение обучения персонала и т.д., и непосредственно эксплуатацию, в том числе локализацию проблем и устранение причин их возникновения, модификацию ПО в рамках установленного регламента, подготовку предложений по совершенствованию, развитию и модернизации системы.
Управление проектом связано с вопросами планирования и организации работ, создания коллективов разработчиков и контроля за сроками и качеством выполняемых работ. Техническое и организационное обеспечение проекта включает выбор методов и инструментальных средств для реализации проекта, определение методов описания промежуточных состояний разработки, разработку методов и средств испытаний ПО, обучение персонала и т.п. Обеспечение качества проекта связано с проблемами верификации, проверки и тестирования ПО.
Верификация - это процесс определения того, отвечает ли текущее состояние разработки, достигнутое на данном этапе, требованиям этого этапа. Проверка позволяет оценить соответствие параметров разработки с исходными требованиями. Проверка частично совпадает с тестированием, которое связано с идентификацией различий между действительными и ожидаемыми результатами и оценкой соответствия характеристик ПО исходным требованиям. В процессе реализации проекта важное место занимают вопросы идентификации, описания и контроля конфигурации отдельных компонентов и всей системы в целом.
Управление конфигурацией является одним из вспомогательных процессов, поддерживающих основные процессы жизненного цикла ПО, прежде всего, процессы разработки и сопровождения ПО. При создании проектов сложных ИС, состоящих из многих компонентов, каждый из которых может иметь разновидности или версии, возникает проблема учёта их связей и функций, создания унифицированной структуры и обеспечения развития всей системы. Управление конфигурацией позволяет организовать, систематически учитывать и контролировать внесение изменений в ПО на всех стадиях ЖЦ. Общие принципы и рекомендации конфигурационного учёта, планирования и управления конфигурациями ПО отражены в проекте стандарта ISO 12207-2.
Каждый процесс характеризуется определёнными задачами и методами их решения, исходными данными, полученными на предыдущем этапе, и результатами. Результатами анализа, в частности, являются функциональные модели, информационные модели и соответствующие им диаграммы. ЖЦ ПО носит итерационный характер: результаты очередного этапа часто вызывают изменения в проектных решениях, выработанных на более ранних этапах.
по электротехнике). Этот стандарт определяет структуру ЖЦ, содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания ПС.В данном стандарте ПС (или программный продукт ) определяется как набор компьютерных программ, процедур и, возможно, связанной с ними документацией и данных. Процесс определяется как совокупность взаимосвязанных действий, преобразующих некоторые входные данные в выходные (Г. Майерс называет это трансляцией данных ). Каждый процесс характеризуется определенными задачами и методами их решения. В свою очередь , каждый процесс разделен на набор действий, а каждое действие – на набор задач. Каждый процесс, действие или задача инициируется и выполняется другим процессом по мере необходимости, причем не существует заранее определенных последовательностей выполнения (естественно, при сохранении связей по входным данным).
Следует отметить, что в Советском Союзе, а затем в России создание программного обеспечения ( ПО ) первоначально, в 70-е годы прошлого столетия, регламентировалось стандартами ГОСТ ЕСПД (Единой системы программной документации – серии ГОСТ 19.ХХХ), которые были ориентированы на класс относительно простых программ небольшого объема, создаваемых отдельными программистами. В настоящее время эти стандарты устарели концептуально и по форме, их сроки действия закончились и использование нецелесообразно.
Процессы создания автоматизированных систем ( АС ), в состав которых входит и ПО , регламентированы стандартами ГОСТ 34.601-90 "Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Стадии создания", ГОСТ 34.602-89 "Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы" и ГОСТ 34.603-92 "Информационная технология. Виды испытаний автоматизированных систем". Однако многие положения этих стандартов устарели, а другие отражены недостаточно, чтобы их можно было применять для серьезных проектов создания ПС. Поэтому в отечественных разработках целесообразно использовать современные международные стандарты.
В соответствии со стандартом ISO / IEC 12207 все процессы ЖЦ ПО разделены на три группы (рис.5.1).
Рис.
5.1.
В группах определено пять основных процессов: приобретение, поставка, разработка, эксплуатация и сопровождение. Восемь вспомогательных процессов обеспечивают выполнение основных процессов, а именно документирование , управление конфигурацией , обеспечение качества, верификация , аттестация , совместная оценка, аудит , разрешение проблем. Четыре организационных процесса обеспечивают управление, создание инфраструктуры, усовершенствование и обучение.
5.2. Основные процессы ЖЦ ПС
Процесс приобретения состоит из действий и задач заказчика, приобретающего ПС. Данный процесс охватывает следующие действия :
- инициирование приобретения;
- подготовку заявочных предложений;
- подготовку и корректировку договора;
- надзор за деятельностью поставщика;
- приемку и завершение работ.
Инициирование приобретения включает следующие задачи:
- определение заказчиком своих потребностей в приобретении, разработке или усовершенствовании системы, программных продуктов или услуг;
- принятие решения относительно приобретения, разработки или усовершенствования существующего ПО;
- проверку наличия необходимой документации, гарантий, сертификатов, лицензий и поддержки в случае приобретения программного продукта;
- подготовку и утверждение плана приобретения, включающего требования к системе, тип договора, ответственность сторон и т.д.
Заявочные предложения должны содержать:
- требования, предъявляемые к системе;
- перечень программных продуктов;
- условия приобретения и соглашения;
- технические ограничения (например, по среде функционирования системы).
Заявочные предложения направляются к выбранному поставщику или нескольким поставщикам в случае тендера. Поставщик – это организация, которая заключает договор с заказчиком на поставку системы, ПО или программной услуги на условиях, оговоренных в договоре.
Подготовка и корректировка договора включает следующие задачи:
- определение заказчиком процедуры выбора поставщика, включающей критерии оценки предложений возможных поставщиков;
- выбор конкретного поставщика на основе анализа предложений;
- подготовку и заключение договора с поставщиком ;
- внесение изменений (при необходимости) в договор в процессе его выполнения.
Надзор за деятельностью поставщика осуществляется в соответствии с действиями, предусмотренными в процессах совместной оценки и аудита. В процессе приемки подготавливаются и выполняются необходимые тесты. Завершение работ по договору осуществляется в случае удовлетворения всех условий приемки.
Процесс поставки охватывает действия и задачи, выполняемые поставщиком, который снабжает заказчика программным продуктом или услугой. Данный процесс включает следующие действия:
- инициирование поставки;
- подготовку ответа на заявочные предложения;
- подготовку договора;
- планирование работ по договору;
- выполнение и контроль договорных работ и их оценку;
- поставку и завершение работ.
Инициирование поставки заключается в рассмотрении поставщиком заявочных предложений и принятии решения, соглашаться ли с выставленными требованиями и условиями или предложить свои (согласовать). Планирование включает следующие задачи:
- принятие решения поставщиком относительно выполнения работ своими силами или с привлечением субподрядчика;
- разработку поставщиком плана управления проектом, содержащего организационную структуру проекта, разграничение ответственности, технические требования к среде разработки и ресурсам, управление субподрядчиками и др.
Процесс разработки предусматривает действия и задачи, выполняемые разработчиком, и охватывает работы по созданию ПО и его компонентов в соответствии с заданными требованиями. Сюда включается оформление проектной и эксплуатационной документации, подготовка материалов, необходимых для проверки работоспособности, и качества программных продуктов , материалов, необходимых для организации обучения персонала и др.
Процесс разработки включает следующие действия:
- подготовительную работу;
- анализ требований, предъявляемых к системе;
- проектирование архитектуры системы;
- анализ требований, предъявляемых к программному обеспечению;
- проектирование архитектуры программного обеспечения;
- детальное проектирование программного обеспечения;
- кодирование и тестирование программного обеспечения;
- интеграцию программного обеспечения;
- квалификационное тестирование программного обеспечения;
- интеграцию системы;
- квалификационное тестирование системы;
- установку программного обеспечения;
- приемку программного обеспечения.
Подготовительная работа начинается с выбора модели ЖЦ ПО , соответствующей масштабу, значимости и сложности проекта. Действия и задачи процесса разработки должны соответствовать выбранной модели. Разработчик должен выбирать, адаптировать к условиям проекта и использовать согласованные с заказчиком стандарты, методы и средства разработки , а также составить план выполнения работ .
Анализ требований, предъявляемых к системе, подразумевает определение ее функциональных возможностей, пользовательских требований , требований к надежности, безопасности, требований к внешним интерфейсам, производительности и т.д. Требования к системе оцениваются, исходя из критериев реализуемости и возможности проверки при тестировании.
Проектирование архитектуры системы заключается в определении компонентов ее оборудования (аппаратуры), программного обеспечения и операций, выполняемых эксплуатирующим систему персоналом. Архитектура системы должна соответствовать требованиям, предъявляемым к системе, а также принятым проектным стандартам и методам.
Анализ требований к программному обеспечению предполагает определение следующих характеристик для каждого компонента ПО :
- функциональных возможностей, включая характеристики производительности и среды функционирования компонента;
- внешних интерфейсов;
- спецификаций надежности и безопасности;
- эргономических требований;
- требований к используемым данным;
- требований к установке и приемке;
- требований к пользовательской документации;
- требований к эксплуатации и сопровождению.
Требования к программному обеспечению оцениваются, исходя из критериев соответствия требованиям, предъявляемым к системе в целом, реализуемости и возможности проверки при тестировании.
Проектирование архитектуры ПО включает следующие задачи для каждого компонента ПО :
- трансформацию требований к ПО в архитектуру, определяющую на высоком уровне структуру ПО и состав его компонентов;
- разработку и документирование программных интерфейсов ПО и баз данных (БД);
- разработку предварительной версии пользовательской документации;
- разработку и документирование предварительных требований к тестам и плана интеграции ПО.
Детальное проектирование ПО включает следующие задачи:
- описание компонентов ПО и интерфейсов между ними на более низком уровне, достаточном для последующего кодирования и тестирования;
- разработку и документирование детального проекта базы данных;
- обновление (при необходимости) пользовательской документации;
- разработку и документирование требований к тестам и плана тестирования компонентов ПО;
Кодирование и тестирование ПО включает следующие задачи:
- кодирование и документирование каждого компонента ПО и базы данных, а также подготовку совокупности тестовых процедур и данных для их тестирования;
- тестирование каждого компонента ПО и БД на соответствие предъявляемым к ним требованиям с последующим документированием результатов тестирования;
- обновление документации (при необходимости);
- обновление плана интеграции ПО.
Интеграция ПО предусматривает сборку разработанных компонентов ПО в соответствии с планом интеграции и тестирования агрегированных компонентов. Для каждого из агрегированных компонентов разрабатываются наборы тестов и тестовые процедуры, предназначенные для проверки каждого из квалификационных требований при последующем квалификационном тестировании. Квалификационное требование – это набор критериев или условий, которые необходимо выполнить, чтобы квалифицировать программный продукт как соответствующий своим спецификациям и готовый к использованию в условиях эксплуатации.
Квалификационное тестирование ПО проводится разработчиком в присутствии заказчика (
Процесс эксплуатации охватывает действия и задачи организации оператора, эксплуатирующего систему. Процесс эксплуатации включает следующие действия.
Подготовительная работа, которая включает проведение оператором следующих задач:
- планирование действий и работ, выполняемых в процессе эксплуатации, и установка эксплуатационных стандартов;
- определение процедур локализации и разрешения проблем, возникающих в процессе эксплуатации.
- Эксплуатационное тестирование, осуществляемое для каждой очередной редакции программного продукта, после чего эта редакция передается в эксплуатацию.
- Собственно эксплуатация системы, которая выполняется в предназначенной для этого среде в соответствии с пользовательской документацией.
- анализ проблем и запросов на модификацию ПО (анализ сообщений о возникшей проблеме или запроса на модификацию, оценка масштаба, стоимости модификации, получаемого эффекта, оценка целесообразности модификации);
- модификацию ПО (внесение изменений в компоненты программного продукта и документацию в соответствии с правилами процесса разработки);
- проверку и приемку (в части целостности модифицируемой системы);
- перенос ПО в другую среду (конвертирование программ и данных, параллельная эксплуатация ПО в старой и новой среде в течение некоторого периода времени);
- снятие ПО с эксплуатации по решению заказчика при участии эксплуатирующей организации, службы сопровождения и пользователей. При этом программные продукты и документации подлежат архивированию в соответствии с договором.
Подобно живому организму, всякий продукт (товар или услуга) имеет свой жизненный цикл , который начинается с момента его «рождения» (или, возможно, с момента зарождения идеи) и заканчивается его «смертью», или изъятием из употребления.
Жизненный цикл ЭИС – совокупность этапов, которые проходит ЭИС в своем развитии от момента принятия решения о ее создании до прекращения функционирования.
Жизненный цикл экономической информационной системы включает следующие этапы:
1) предпроектный;
2) проектирование логическое и техническое;
3) проектирование рабочее (физическое);
4) внедрение;
5) эксплуатацию;
6) изъятие.
Предпроектный этап включает в себя исследование и анализ системы управления компанией, выявляющие имеющихся информационных потребителей. Целью данного этапа является формирование требований к ИС, корректно и точно отражающих цели и задачи организации-заказчика. Чтобы специфицировать процесс создания ИС, отвечающей потребностям организации, нужно выяснить и четко сформулировать, в чем заключаются эти потребности. Для этого необходимо определить требования заказчиков к ИС и отобразить их на языке моделей в требования к разработке проекта ИС так, чтобы обеспечить соответствие будущей ИС целям и задачам организации.
Задача формирования требований к ИС является одной из наиболее ответственных, трудно формализуемых и наиболее дорогих и тяжелых для исправления в случае ошибки.
Современные инструментальные средства и программные продукты позволяют достаточно быстро создавать ИС по готовым требованиям. Но зачастую эти системы не удовлетворяют заказчиков, требуют многочисленных доработок, что приводит к резкому удорожанию фактической стоимости ИС. Основной причиной такого положения является неправильное, неточное или неполное определение требований к ИС на этапе анализа.
На этом этапе должны решаться проблемы, связанные с разработкой технического задания, плана мероприятий по подготовке объекта, включая подготовку персонала и финансирования. На данном этапе также осуществляется анализ осуществимости ИС, а именно рассматривается:
· эксплуатационная осуществимость – возможно ли создание данной ИС, насколько она будет удобно в эксплуатации и отвечать заданным требованиям;
· экономическая осуществимость – стоимость, эффективность с точки зрения пользователя;
Проектирование логическое и техническое – это разработка в соответствии со сформулированными требованиями и выявленными информационными потребностями системной и функциональной архитектуры ЭИС.
На этапе проектирования, прежде всего, формируются модели данных. Проектировщики в качестве исходной информации получают результаты анализа. Построение логической и физической моделей данных является основной частью проектирования базы данных. Полученная в процессе анализа информационная модель сначала преобразуется в логическую, а затем в физическую модель данных.
Параллельно с проектированием схемы базы данных выполняется проектирование процессов, чтобы получить спецификации (описания) всех модулей ИС. Оба эти процесса проектирования тесно связаны, поскольку часть бизнес-логики обычно реализуется в базе данных (ограничения, триггеры, хранимые процедуры). Главная цель проектирования процессов заключается в отображении функций, полученных на этапе анализа, в модули информационной системы. При проектировании модулей определяют интерфейсы программ: разметку меню, вид окон, горячие клавиши и связанные с ними вызовы.
Кроме того, на этапе проектирования осуществляется также разработка архитектуры ИС, включающая в себя выбор платформы (платформ) и операционной системы (операционных систем). В неоднородной ИС могут работать несколько компьютеров на разных аппаратных платформах и под управлением различных операционных систем.
Кроме выбора платформы, на этапе проектирования определяются виды архитектуры:
· архитектура «файл-сервер» или «клиент-сервер»;
· база данных централизованная или распределенная. Если база данных будет распределенной, то какие механизмы поддержки согласованности и актуальности данных будут использоваться;
· серверы, параллельные или одиночные для баз данных (в целях достижения необходимой производительности) и т.д.
Этап проектирования завершается разработкой технического проекта ИС.
Проектирование рабочее (физическое) включает создание и настройку программ, наполнение баз данных, создание рабочих инструкций для персонала. Проектирование заканчивается созданием рабочего проекта.
Рабочий проект – это техническая документация, утвержденная в установленном порядке, содержащая уточненные данные и детализированные общесистемные проектные решения, программы и инструкции по решению задач, а также уточненную оценку экономической эффективности автоматизированной системы управления и уточненный перечень мероприятий по подготовке объекта к внедрению.
В ходе опытного и промышленного внедрения
осуществляется комплексная отводка системы и обучение персонала.
Внедрение системы – это процесс постепенного перехода от существующей ЭИС к новой, предусмотренной документацией рабочего проекта на всю систему. Внедрение отдельных задач и подсистем может проводиться параллельно с разработкой рабочего проекта на всю систему.
Основными этапами внедрения системы являются:
· подготовка объекта к внедрению системы;
· сдача задач и подсистем в опытную эксплуатацию;
· проведение опытной эксплуатации;
· сдача задач, подсистем, системы в целом в промышленную эксплуатацию.
Опытная эксплуатация ИС заключается в проверке алгоритмов, программ и звеньев технологического процесса обработки данных в реальных условиях. Она проводится для следующего:
· окончательной отладки программ и отработки технологического процесса решения задач;
· проверки подготовленности информационной базы;
· отработки взаимосвязи задач системы;
· приобретения навыков работы персоналом предприятия;
· настройки всей системы в целом и устранения выявленных недочетов.
После окончания опытной эксплуатации системы составляется отчет о внедрении. При положительных результатах опытной эксплуатации система сдается в промышленную эксплуатацию.
Эксплуатация ЭИС – ее использование в реальных условиях. В ходе эксплуатации также осуществляется сопровождение, анализ работы системы, исправление ошибок и недоработок, оформление требований и разработка планов по модернизации и расширению системы.
Изъятием ЭИС из эксплуатации называется полное изъятие ЭИС из эксплуатации или существенная модернизация, позволяющая говорить о создании принципиально новой информационной системы.
Существующие модели жизненного цикла определяют порядок исполнения этапов в ходе разработки, а также критерии перехода от этапа к этапу. В соответствии с этим наибольшее распространение получили три следующие модели жизненного цикла:
1) каскадная модель, предполагающая переход на следующий этап после полного окончания работ по предыдущему этапу;
2) поэтапная модель с промежуточным контролем, т.е. итерационная модель разработки с циклами обратной связи между этапами. Преимущество такой модели заключается в том, что межэтапные корректировки обеспечивают меньшую трудоемкость по сравнению с каскадной моделью, однако время жизни каждого из этапов растягивается на весь период разработки;
3) спиральная модель делает упор на начальные этапы ЖЦ: анализ требований, проектирование спецификаций, предварительное и детальное проектирование. На этих этапах проверяется и обосновывается реализуемость технических решений путем создания прототипов. Каждый виток спирали соответствует поэтапной модели создания фрагмента или версии программного изделия, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество, планируются работы следующего витка спирали. Таким образом, углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта и в результате выбирается обоснованный вариант, который доводится до реализации.
На всех этапах жизненного цикла ЭИС большую роль играют специалисты экономического профиля, которые:
· формируют требования к будущей информационной системе или плану ее модернизации;
· осуществляют обоснование и расчет экономической эффективности отдельных решений, используемых в составе ИС и системы в целом;
· участвуют непосредственно в процессе создания ЭИС, помогая моделировать бизнес-процессы и соответствующие им информационные процессы, в том числе и работники предприятия, для которого создается ИС, в соответствии с одним из принципов создания ИС.
· участвуют в отладке системы при передаче ее в эксплуатацию;
· (эксперты) используют свои знания и опыт для наполнения баз данных и знаний;
· на этапе внедрения разрабатывают инструкции и обучают персонал, применяя свои знания и практический опыт.
Исследования последних лет показали, что повышение производительности за счет использования информационных технологий достигается очень редко. Главная причина в том, что новые информационные технологии часто являются зеркальным отображением предыдущих методов и процессов. Осознание этого привело к
появлению нового направления в области управления – реинжиниринга бизнес-процессов, под которым понимается улучшение или совершенствование уже существующего бизнес-процесса за счет использования информационных технологий с параллельным фундаментальным переосмыслением и радикальной переориентацией деловых процессов для достижения резких улучшений важных показателей (повышения производительности, улучшения качества, снижения себестоимости).
ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«ТЕОРИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ»
(для студентов специальностей
заочной формы обучения)
Макеевка – 2010
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ
Кафедра “Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины
и оборудование”
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ
ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«ТЕОРИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ»
(для студентов специальностей
7.090214 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные,
мелиоративные машины и оборудование» и
7.090258 «Автомобили и автомобильное хозяйство»
заочной формы обучения)
Макеевка – 2010
УДК 681.51:519.21
Методические указания к выполнению практических работ по дисциплине «Теория технических систем» (для студентов специальностей 7.090214 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, мелиоративные машины и оборудование» и 7.090258 «Автомобили и автомобильное хозяйство» заочной формы обучения) / Сост.: В.А. Пенчук, Н.А. Юрченко.- Макеевка: ДонНАСА, 2010.- 25 с.
В методических указаниях приведены цель и порядок выполнения практических работ, теоретические основы, варианты заданий, контрольные вопросы.
Составители: проф. В.А. Пенчук
асс. Н.А. Юрченко
Рецензенты: доц. А.К. Кралин
доц. В.А. Талалай
Ответственный за выпуск проф. В.А. Пенчук
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА
СОСТАВЛЕНИЕ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА
ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ»
Цель работы: получение практических навыков в составлении жизненного цикла технической системы.
Порядок выполнения работы:
1. Изучить структуру и этапы жизненного цикла технических систем.
2. Дать определения понятиям: жизненный цикл, техническое задание, технический проект, рабочая документация, экспериментальный образец, серийное производство, проектирование, конструирование.
3. Разработать общую схему жизненного цикла для заданной системы.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
Структура жизненного цикла технической системы .
Структура жизненного цикла технической системы (рис. 1.1) включает в себя основные временные этапы ее существования: научно-исследовательских работ (), разработки рабочей документации (), подготовки производства для ее изготовления (), изготовления (), предпродажной подготовки (), эксплуатации () и утилизации (). Каждый этап жизненного цикла требует определенных материальных затрат () и только при ее функции возможно получение некоторых преобразований.
Укрупненная система жизненного цикла существенно проще реальной, так как совокупность этапов, входящих в систему, имеет многочисленные внутренние технические системы, которые между собой имеют внутренние связи. Например, на этапе НИР имеют место процессы теоретических и экспериментальных исследований, обработки результатов, создание технического задания и т.п.
Рисунок 1.1 – Жизненный цикл технической системы:
ТЗ – техническое задание; РД – рабочая документация; TS – техническая система; акт – акт утилизации
На этапе создания рабочей документации, как технической системы, необходимо выполнять ряд операций по расчету и проектированию узлов и деталей, процессов и подпроцессов.
При подготовке производства, как технической системы, к изготовлению деталей узлов, сборочных единиц и в целом технических систем опять необходимо иметь дело со значительным объемом новых технических систем: станков, инструментов, процессов сборки и установки необходимого оборудования и т.п.
Сказанное можно с некоторыми изменениями распространить на этап изготовления некоторой сложной технической системы, состоящей из деталей, узлов сборочных единиц, а затем – на цикл эксплуатации и утилизации.
При любой системе производственной деятельности в создании, реализации и эксплуатации технических систем действуют три взаимосвязанных процесса: разработки «Р »; производства «П р » и эксплуатации «Э». Процессы «Р » и «П р » могут выполняться одной специализированной формой, что позволяет повысить качество технической системы в сфере эксплуатации «Э ».
Не зависимо от функциональных и экономических связей объектов «Р » и «П р » в них должны быть следующие цеха или отделы: исследовательский, конструкторско-технологический, испытательный, производственный, материально-технического снабжения, предпродажной подготовки и другие по специфике технической системы.
Этапы жизненного цикла технической системы.
Жизненный цикл технической системы состоит из ряда последовательных этапов (табл. 1.1), каждый из которых требует специфического подхода к решению поставленных или, вернее, возникающих задач.
Таблица 1.1 – Распределение основных этапов жизненного цикла
технической системы между организациями
Технические противоречия. Наиболее часто проблемные ситуации возникают на стадии создания технических систем. Изучение проблемной ситуации предусматривает выявление технических противоречий, которые могут быть административными, техническими и физическими.
Административные противоречия – это противоречия, которые возникают в начале технической задачи, когда надо принимать решение: кем делать, кто финансирует, где делать и т.д.?
Технические противоречия – это противоречия, которые возникают уже в процессе создания или изменения параметров технической системы.
Физические противоречия – это противоречия, которые возникают при взаимно противоположных требованиях к системе или к ее отдельным частям (например, легкая и прочная, устойчивая и малая опорная поверхности и т.д.).
Необходимо четко различать противоречия, которые возникают на стадии разработки технического задания (ТЗ) на техническую систему и на стадиях проектирования и конструирования, изготовления и эксплуатации. Стадия разработки «ТЗ» предназначена для решения вопросов «почему», что относится к научно-техническим задачам, на остальных стадиях решаются вопросы «как делать».
Техническое творчество. Процесс создания новых технических решений называют техническим творчеством . Техническое творчество предполагает преобразование уже известных знаний, учений и опыта в новые технические системы. Техническое творчество весьма многообразно и происходит во всех областях техники, оно может быть условно разделено на такие виды деятельности: инженерно-исследовательскую, инженерно-конструкторскую и инженерно-технологическую. В первом случае устанавливаются новые закономерности процессов и технических систем, дается ответ на вопрос «почему это происходит?». Во втором – создаются новые технические системы в виде рабочей документации, моделей, макетов, а в третьем – в виде реальных технических систем.
В научных исследованиях применяется система научного эксперимента, суть которого сводится к широкому использованию различных способов моделирования технических систем и математической теории планирования и обработки результатов эксперимента.
В общем случае современные научные исследования строятся по схеме: эксперимент – построение модели, интерпретация модели и принятие решения о направлении дальнейшего исследования.
При выполнении научных исследований одной из важнейших задач является дать достоверное технико-экономическое обоснование проектируемой технической системы, при этом используя минимальные финансовые затраты.
Инженерно-конструкторское творчество может быть разделено на проектирование и конструирование.
Проектирование представляет собой этап поиска научно обоснованных, технически осуществимых и экономически целесообразных инженерных решений.
Конструирование – это этап создания рабочей документации на конкретное, однозначное техническое решение, которое было принято при проектировании. Весьма часто уже в процессе конструирования технической системы, может приниматься новое оригинальное решение и процесс проектирования уже проводится повторно. Можно считать, что процессы проектирования и конструирования являются взаимосвязанными и дополняющими друг друга. В процессе конструирования создаются общие виды, сборочные единицы, узлы и детали в виде, удобном для размножения и представления в процессе изготовления.
Качество и надежность технической системы во многом зависит от этапа проектирования. Бесспорно, без качественно изготовленной рабочей документации даже лучший проект останется просто предложением. Качество конструкторской продукции во многом зависит от квалификации специалистов проектно-технологического отдела и времени работы над проектом.
Конструирование – это также техническая система (процесс), а рабочая документация – техническая система (объект). Для этих систем также необходимо в обязательном порядке выполнить технико-экономическую оценку, проводить анализ вариантного проектирования и выбор наиболее эффективного. При этом необходимо учитывать следующее усредненное распределение затрат на изготовление рабочей документации (рис. 1.2).
|
Рисунок 1.2 – Ориентировочное распределение затрат на зарплату при создании технических систем
Психологические возможности человека-конструктора, возможности восприятия и оперирования описанием отдельных элементов в процессе их преобразования обусловливает необходимость расчленения представления о проектируемых технических системах на иерархические уровни и блоки. Принцип иерархичности означает структурирование представлений об объектах проектирования по степени детальности описания.
Преимущества такого подхода – сведение задач более сложного уровня к ряду задач малой сложности не вызывает сомнений и поэтому специалистами всего мира применяется ЕСКД (единая система конструкторской документации), которая устанавливает следующую иерархию технической системы типа «объект» машиностроения: детали; сборочные единицы, комплексы, комплекты. По аналогии можно расчленить техническую систему типа «процесс» на операции, процедуры, этапы и стадии.
Создатель технических систем (конструктор) всегда вынужден в достаточной мере знать настоящее (свойства материалов, допуски и посадки, нормативные документы, основные методы расчетов и т.п.) и в тоже время он должен создавать нечто новое, т.е. в достаточной степени обладать научным предвидением.
Логику проектировщика технических систем и ее взаимосвязь с этапами проектирования можно представить следующей таблицей (табл. 1.2).
Таблица 1.2
| Логика процесса | Основное содержание | Этап проектирования |
| Постановка Задачи | Определение потребности создания изделия Расчет ожидаемого эффекта при использовании нового изделия | Техническое задание |
| Определение области исследования Установление показателя эффективности для сравнения вариантов Количественное выражение показателя эффективности Сужение области поиска Выбор решения | Анализ информации и принятие решения Формулировка задания (перечень характеристик изделия) | Техническое предложение |
| Формирование новых идей Выработка концепции изделия | Эскизный проект | |
| Инженерный анализ, оптимизация Определение показателя эффективности | Технический проект | |
| Проверка и анализ результатов проверки | Конкретизация решения – разработка технической документации Разработка методов изготовления и технической документации к ним Создание экспериментального образца | Рабочая документация |
| Организация производства | Испытания, уточнение документации и принятие решения | Серийное изготовление |
| Оценка эффективности на этапе эксплуатации | Эксплуатация изделия | Эксплуатация |
Стратегия проектирования технической системы зависит от многих факторов: ее сложности, квалификации и количества инженеров-проектировщиков одновременно работающих над одной задачей, сроками выполнения, наличия соответствующих программ и т.п.
Сказанное выше говорит о том, что как этапы процесса проектирования и создания технической системы, так и конструкторские этапы имеют многовариантный характер, что создает предпосылки выбора оптимального решения.
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
Вариант задания студент выбирает по двум последним цифрам зачетной книжки.
| № зачетной книжки | Техническая система | № зачетной книжки | Техническая система |
| Башенный кран | Компьютер | ||
| Мостовой кран | Ноутбук | ||
| Козловой кран | Парта | ||
| Стреловой кран | Стол | ||
| Автомобиль | Стул | ||
| Бульдозер | Кресло | ||
| Скрепер | Тумба | ||
| Конвейер | Шкаф | ||
| Автобетоносмеситель | Комбайн | ||
| Бензовоз | Дверной замок | ||
| Автобус | Настольная лампа | ||
| Микроавтобус | Аудиторная доска | ||
| Телевизор | Тахометр | ||
| Магнитофон | Часы | ||
| Холодильник | Гаечный ключ | ||
| Микроволновая печь | Аккумулятор | ||
| Компьютер | Насос | ||
| Ноутбук | Вентилятор | ||
| Парта | Башенный кран | ||
| Стол | Мостовой кран | ||
| Стул | Козловой кран | ||
| Кресло | Стреловой кран | ||
| Тумба | Автомобиль | ||
| Шкаф | Бульдозер | ||
| Комбайн | Скрепер | ||
| Дверной замок | Конвейер | ||
| Настольная лампа | Автобетоносмеситель | ||
| Аудиторная доска | Бензовоз | ||
| Тахометр | Автобус | ||
| Часы | Микроавтобус | ||
| Гаечный ключ | Телевизор | ||
| Аккумулятор | Магнитофон | ||
| Насос | Холодильник | ||
| Вентилятор | Микроволновая печь | ||
| Башенный кран | Компьютер | ||
| Мостовой кран | Ноутбук | ||
| Козловой кран | Парта | ||
| Стреловой кран | Стол | ||
| Автомобиль | Стул | ||
| Бульдозер | Кресло | ||
| Скрепер | Тумба | ||
| Конвейер | Шкаф | ||
| Автобетоносмеситель | Комбайн | ||
| Бензовоз | Дверной замок | ||
| Автобус | Настольная лампа | ||
| Микроавтобус | Аудиторная доска | ||
| Телевизор | Тахометр | ||
| Магнитофон | Часы | ||
| Холодильник | Гаечный ключ | ||
| Микроволновая печь | Аккумулятор |
Контрольные вопросы:
1. Дайте определение категории «жизненный цикл» технической системы.
2. Что включает в себя структура жизненного цикла?
3. Назовите основные этапы жизненного цикла.
4. Какие типы противоречий возникают в проблемной ситуации?
5. Чем отличаются административные противоречия от технических?
6. На какие виды деятельности может условно разделено техническое творчество?
7. Что такое научно-исследовательское творчество?
8. Что такое проектирование и конструирование?
9. От каких факторов зависит качество проектной документации?
10. Назовите характерное распределение затрат на создание технической системы?
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА
«ПОСТРОЕНИЕ РЯДОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ»
Цель работы: научиться построению рядов технических систем.
Порядок выполнения работы:
1. Дать определения понятиям: параметр, ряд, ряд предпочтительных чисел, модульный ряд, ряд золотого сечения, ряд Фибоначчи.
2. Согласно заданию определить первые десять членов рядов: Фибоначчи, модульного, мультипликационного и предпочтительного.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
Модуль (от лат. modulus - мера) - в архитектуре и строительстве исходная мера, принятая для выражения кратных соотношений размеров комплексов, сооружений и их частей. В качестве модуля принимают меру длины (фут, метр), размер одного из элементов здания или размер строительного изделия. Применение модуля придает комплексам, сооружениям и их частям соизмеримость, облегчает унификацию и стандартизацию строительства.
Принцип (от лат. principium – основа, начало) – основное исходное положение какой-либо системы, теории, мировоззрения, внутренней организации и т.п.
Модульное проектирование предполагает наличие набора конструктивных и функциональных модулей – типоразмерных рядов. При модульном проектировании в основе лежит техническое задание на техническую систему, которая создается путем многочисленных переборов конструктивных модулей (КМ) и функциональных модулей (ФМ). Создание технических систем из уже установленного, экономически обоснованного ряда конструктивных и функциональных модулей позволяет уже на стадии проектирования получить наибольшее снижение стоимости, как проектных работ, так и работ по изготовлению.
Параметр – величина, характеризующая какие-либо свойства технической системы.
Совокупность параметров определяют техническую характеристику системы: производительность, мощность, габаритные размеры и т.п. Последовательность числовых значений такого параметра, в определенном диапазоне его значений, называется параметрическим рядом . Как правило, техническая система характеризуется большим количеством параметров, но можно выделить из них главный параметр (который определяет её функциональное назначение), основные и вспомогательные. Разновидностью параметрического ряда является типоразмерный ряд . Он создается на базе главного параметра, основные параметры которого характеризуют наиболее существенные свойства технической системы, её конструктивно-технологические особенности. Вспомогательные параметры чаще всего носят информационный характер (масса, к.п.д. и т.п.).
Формируя новые технические системы, необходимо исходить из того, что они должны содержать наименьшее число модулей, для обеспечения минимальных затрат на её изготовление и эксплуатацию. Для возможности сборки технической системы необходимо согласовать расположение модуль-узлов как по горизонтали (на одном уровне), так и по вертикали (на других уровнях). Все известные системы согласования параметров базируются на следующих основных принципах: пропорциональности, аддитивности, мультипликативности.
Принцип пропорциональности заключается в том, что основные параметры технической системы пропорциональны одному, считающемуся главным.
Принцип аддитивности (от лат. additivus – прибавляемый, полученный путем сложения) базируется на следующем – параметры Т-системы укладываются в ряд чисел, образуемых путем последовательного сложения.
Принцип мультипликативности (от лат. multiplicus – умножаемый, получаемый путем умножения) заключается в том, что параметры изделия укладываются в ряды чисел, образуемых путем умножения на постоянный множитель.
Метод пропорциональности основан на предположении, что все размеры технической системы связаны друг с другом несколькими функциональными зависимостями. Отсюда – возможность выражать все размеры через главный параметр. Например, для бульдозера можно записать следующие соотношения тягового усилия, веса, параметров отвала через мощность двигателя; для экскаватора - параметры базы, ковша, длины рабочего оборудования и др. через емкость ковша.
Метод относительных размеров применяется в различных вариантах и в различных отраслях. Его недостатком является недостаточная точность и условность применяемых размеров. В настоящее время метод пропорциональности находит широкое применение при выборе параметров простейших технических систем: (болтов, гаек, резцов и т.п.).
Аддитивные системы согласования в конечном итоге используют определенные ряды чисел, наиболее распространенными из которых являются: числа Фибоначчи, золотого сечения, модульные и предпочтительные числа. Теория чисел Фибоначчи (итальянский математик Леонардо Пизанский) была разработана еще в 1202 году. Ряд Фибоначчи – это последовательность чисел, в которой каждый последующий член ряда равен сумме двух предыдущих:
Ряды и их свойства весьма разнообразны и зависят от вида первых двух членов. Наиболее широко используются цельно числовой ряд Фибоначчи: 1; 1; 2; 3; 5; 8; 13; 21; 34; 55; 89; 144 и т.д. Как видно, значения членов ряда вначале растут медленно, а затем их рост становится стремительным. Например, двенадцатый член ряда а 12 = 377, т.е. во много раз превышает значение первого члена а 1 = 1.
Ряд золотого сечения (золотой ряд) представляет собой последовательность чисел, которая подчиняется закону
Золотое сечение - это такое пропорциональное деление отрезка (рис. 2.1) на неравные части, при котором весь отрезок так относится к большей части, как сама большая часть относится к меньшей; или другими словами, меньший отрезок так относится к большему, как больший ко всему
a: b = b: c или с: b = b: а.
Рисунок 2.1 - Схема разбиения отрезка по методу золотого сечения
Прямоугольник с таким отношением сторон стали называть золотым прямоугольником. Он также обладает интересными свойствами. Если от него отрезать квадрат, то останется вновь золотой прямоугольник. Этот процесс можно продолжать до бесконечности. А если провести диагональ первого и второго прямоугольника, то точка их пересечения будет принадлежать всем получаемым золотым прямоугольникам.
При создании технических систем в строительстве широко используются модульные системы. В простейшем виде ряд , построенный по модульной системе, представляет ряд, построенный по арифметической прогрессии
где - линейный модуль; - член ряда.
Ряды, построенные на основе зависимости арифметической прогрессии, имеют несколько больше расхождений в числах первых членов ряда и сгущенность в зоне больших величин. Иногда значение линейного модуля .
Чтобы уменьшить количество членов больших значений ряда, могут быть использованы модульные системы ступенчато-арифметической прогрессии: одно-, двух- и даже трехмодульные.
Мультипликационные ряды в основном основаны на использовании закономерностей геометрических прогрессий
где - знаменатель прогрессии; - номер -го члена ряда.
Изменяя значения первого члена ряда и знаменателя прогрессии , можно создать бесчисленное количество числовых рядов. В настоящее время рекомендуются к использованию численные ряды, у которых в качестве знаменателя ряда используется число равное или .
При создании технических систем на протяжении ряда веков используются численные ряды, у которых знаменателем является число равное . Рассматривая вопрос о выборе численных рядов для создания разнообразных технических систем, анализу подвергались ряды, в которых применялись различные значения у корня .
В 1953 году многими странами было принято к использованию международную систему построения числовых рядов. Эти численные ряды получили название рядов предпочтительных чисел (табл. 2.1).
Ряды предпочтительных чисел (РПЧ) представляют собой десятичные ряды геометрической прогрессии вида , т.е. знаменатель ряда , где - номер ряда = 5; 10; 20; 40 и .
Таблица 2.1 - Основные ряды предпочтительных чисел
| Основные ряды | Номер предпочтительного числа | Разность меж-ду числами и расчетными величинами, % | |||
| 1,00 1,60 2,50 4,00 6,30 10,00 | 1,00 1,25 1,60 2,00 2,50 3,15 4,00 5,00 6,30 8,00 10,00 | 1,00 1,25 1,40 1,60 2,00 2,12 2,24 2,50 2,80 3,15 3,55 4,00 4,50 5,00 5,60 6,30 7,10 8,00 9,00 10,00 | 1,00 1,06 1,12 1,18 1,25 1,32 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90 2,00 2,12 2,24 2,36 2,50 2,65 2,80 3,00 3,15 3,35 3,55 3,75 4,00 4,25 4,50 4,75 5,00 5,30 5,60 6,00 6,30 6,70 7,10 7,50 8,00 8,60 9,00 9,50 10,00 | +0,07 -1,18 -0,71 -0,71 -1,01 -0,88 +0,25 +0,95 +1,26 +1,22 +0,87 +0,42 +0,31 +0,06 -0,48 -0,47 -0,49 -0,65 +0,49 -0,39 +0,01 +0,05 -0,22 +0,47 +0,78 +0,74 +0,39 +0,24 -0,17 -0,42 +0,73 -0,15 +0,25 +0,29 +0,01 +0,71 +1,02 +0,98 +0,63 |
Примечание. Расчетные величины чисел, указанные в таблице, представляют собой величины, вычисленные с точностью до 5-й значащей цифры; при этом погрешность по сравнению с теоретической величиной составляет менее 0,00005
В зависимости от согласования параметров Т-систем необходимо применять тот или иной номер ряда. Например, для назначения главного параметра – емкости ковша одноковшового экскаватора применяется ряд R5, соответственно знаменатель ряда равен и ряд по емкости ковша (м 3) представляет 0,15; 0,25; 0,4; 0,65; 1,1; 1,6; 2,5.
При назначении главного параметра самоходных стреловых кранов (грузоподъемности) также принят ряд R5 и грузоподъемность крана (т) представляет ряд 4; 6; 10; 16; 25; 40; 64; 100; 160; 250 и т.д.
Во многих странах существуют национальные стандарты на ряды предпочтительных чисел (РПЧ). В них внесены замечания по степени округления чисел по тем или иным членам ряда, по соединению некоторых положительных качеств ряда с положительными качествами рядов на основе арифметической прогрессии и др.
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
Студент выбирает вариант задания по последним двум цифрам зачетной книжки (табл. 2.2 и 2.3).
Таблица 2.2 - Варианты заданий для ряда Фибоначчи и модульного ряда
| № зачетной книжки | Фибоначчи | модульного | № зачетной книжки | Фибоначчи | модульного | ||||
Таблица 2.3 - Варианты заданий для мультипликационного и
Жизненный цикл - это не временной период существования, а процесс последовательного изменения состояния, обусловленный видом производимых воздействий (Р 50-605-80-93) .
Под термином «жизненный цикл системы» обычно понимают эволюцию новой системы в виде нескольких ступеней, включающих такие важные стадии, как концепция , разработка, производство , эксплуатация и окончательное выведение из эксплуатации :70 .
История концепции жизненного цикла
Концепция жизненного цикла возникла в конце XIX в. как комплекс идей, включающих в себя идеи наследственности и развития на уровне индивидуумов и организмов, а также адаптации, выживания и вымирания на уровне отдельных видов и целых популяций живых организмов .
Типовые модели жизненного цикла системы
Не существует единой модели жизненного цикла, удовлетворяющей требованиям любой возможной задачи. Различные организации по стандартизации, правительственные учреждения и инженерные сообщества публикуют свои собственные модели и технологии, которые могут быть использованы для конструирования модели. Таким образом нецелесообразно утверждать о существовании единственно возможного алгоритма построение модели жизненного цикла.
Некоторые специалисты по системной инженерии предлагают рассматривать модель жизненного цикла системы, на основе следующих трех источников: модель управления материально-техническим обеспечением Министерства Обороны США (МО США) (DoD 5000.2), модель стандарта ISO/IEC 15288 и модель Национального общества профессиональных инженеров (NSPE) :71 .
Типовая модель жизненного цикла по стандарту ISO/IEC 15288
Согласно стандарту, процессы и действия жизненного цикла определяются, соответствующим образом настраиваются и используются в течение стадии жизненного цикла, для полного удовлетворения целей и результатов на этой стадии. В различных стадиях жизненного цикла могут принимать участие разные организации. Не существует единой универсальной модели жизненных циклов систем. Те или иные стадии жизненного цикла могут отсутствовать или присутствовать в зависимости от каждого конкретного случая разработки системы :34 .
В стандарте в качестве примера были приведены следующие стадии жизненного цикла:
- Замысел.
- Разработка.
- Производство.
- Применение.
- Поддержка применения.
- Прекращение применения и списание.
В версии стандарта от 2008 года (ISO/IEC 15288:2008) примеры стадий жизненного цикла отсутствуют .
Типовая модель жизненного цикла по версии Министерства обороны США
Для управления рисками в области применения передовых технологий, и сведения к минимуму дорогостоящих технических или управленческих ошибок, МО США разработало руководство, содержащее все необходимые принципы разработки систем. Эти принципы вошли в специальный перечень директив - DoD 5000.
Модель жизненного цикла системы управления материально-техническим обеспечением по версии МО США состоит из пяти стадий :71:
- Анализ.
- Разработка технологии.
- Инженерная и производственная разработка.
- Производство и развертывание.
- Функционирование и поддержка.
Типовая модель жизненного цикла системы Национального общества профессиональных инженеров (NSPE)
Данная модель адаптирована для развития коммерческих систем. Данная модель в основном направлена на развитие новых продуктов, обычно являющихся результатом технического прогресса. Модель NSPE представляет собой альтернативный взгляд на модель версии МО США. Жизненный цикл по модели NSPE разбивается на шесть стадий :72:
- Концепция.
- Техническая реализация.
- Разработка.
- Коммерческая валидация и подготовка производства.
- Полномасштабное производство.
- Поддержка конечного продукта.
Типовая модель жизненного цикла продукции по Р 50-605-80-93
В руководящем документе Р 50-605-80-93 тщательно проработан жизненный цикл промышленного изделия, в том числе - военной техники .
Для промышленной продукции гражданского назначения предложены следующие стадии:
- Исследование и проектирование.
- Изготовление.
- Обращение и реализация.
- Эксплуатация или потребление.
В рамках жизненного цикла промышленной продукции гражданского назначения предложено рассматривать 73 вида работ и 23 типа стейкхолдеров («участников работ» по терминологии документа).
Для промышленной продукции военного назначения предложены следующие стадии:
- Исследование и обоснование разработки.
- Разработка.
- Производство.
- Эксплуатация.
- Капитальный ремонт.
В рамках жизненного цикла промышленной продукции военного назначения предложено рассматривать 25 видов работ и 7 типов стейкхолдеров (участников работ).
Типовая модель жизненного цикла программного обеспечения
Стадии жизненного цикла системы и их составные фазы, представленных на рисунке «Модель жизненного цикла системы», относятся к большинству сложных систем, в том числе к тем, которые содержат программное обеспечение со значительным объемом функциональных возможностей на уровне компонентов. В программно-интенсивных системах, в которых программное обеспечение выполняет практически все функции (как например в современных финансовых системах, в системах бронирования авиабилетов, в глобальной сети интернет, и в др.), как правило жизненные циклы схожи по содержанию, но часто усложняются итерационными процессами и прототипированием :72-73 .
Основные стадии жизненного цикла системы (Kossiakoff, Sweet, Seymour, Biemer)
Как показано на рисунке «Модель жизненного цикла системы», модель жизненного цикла системы содержит 3 стадии. Первые 2 стадии приходятся на разработку, а третья стадия охватывает пост-разработку. Эти стадии показывают более общие переходы из состояния в состояние, в жизненном цикле системы, а также показывают изменения в типе и объеме действий, вовлеченных в системную инженерию. Стадии представляют собой :73:
- стадию разработки концепции;
- стадию технической разработки;
- стадию пост-разработки.
Стадия разработки концепции
Целью стадии разработки концепции являются оценки новых возможностей в сфере применения системы, разработка предварительных системных требований и возможных проектных решений. Стадия разработки концептуального проекта начинаются с момента осознания необходимости создания новой системы или модификации уже имеющейся. Стадия включает в себя начало исследований фактов, периода планирования, оцениваются экономические, технические, стратегические и рыночные основы будущих действий. Осуществляется диалог между стейкхолдерами и разработчиками .
Основные цели стадии разработки концепции :74:
- Провести исследования, установив, что является необходимым для новой системы, а также установив техническую и экономическую целесообразность данной системы.
- Изучить потенциально возможные концепции системы, а также сформулировать и подвергнуть валидации набор требований к производительности системы.
- Выбрать наиболее привлекательную концепцию системы, определить её функциональные характеристики, а также разработать детальный план последующих стадий проектирования, производства и оперативного развертывания системы.
- Разработать любую новую технологию, подходящую для выбранной концепции системы и подвергнуть валидации её способности удовлетворять потребности.
Стадия технической разработки
Стадия технической разработки подразумевает процесс проектирования системы для реализации функций, сформулированных в концепции системы, в физическое воплощении, которые могут поддерживаться и успешно эксплуатироваться в своей операционной среде. Системная инженерия в первую очередь касается направления развития разработки и проектирования, управления интерфейсами, разработки планов тестирования, и определяет, как расхождения в производительности системы, не проверенной во время тестирования и оценки, должны быть надлежащим образом исправлены. Основная масса инженерных действий осуществляется на этой стадии.
Основными целями стадии технической разработки являются :74:
- Выполнение технической разработки прототипа системы, отвечающего требованиям производительности, надежности, ремонтопригодности и безопасности.
- Спроектировать систему пригодную для использования, и продемонстрировать свою оперативную пригодность.
Стадия пост-разработки
Стадия пост-разработки состоит из деятельности за пределами периода разработки системы, но все еще требует значительной поддержки со стороны системных инженеров, особенно когда встречаются непредвиденные проблемы, требующие скорейшего разрешения. Кроме того, достижения в области технологий часто требуют внутренней модернизации системы обслуживания, которая может быть столь же зависимой от системной инженерии, как стадии концепции и технической разработки.
.