Жизненный цикл технической системы содержит следующие основные этапы

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 апреля 2021; проверки требуют 2 правки.

Жизненный цикл системы – это стадии процесса, охватывающие различные состояния системы, начиная с момента возникновения необходимости в такой системе и заканчивая её полным выводом из эксплуатации[1]:19; конечный набор общих фаз и этапов, через которые система может проходить в течение своей истории жизни[2].

Жизненный цикл – это не временной период существования, а процесс последовательного изменения состояния, обусловленный видом производимых воздействий (Р 50-605-80-93)[3].

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[4]:70.

В стандартах системной инженерии описаны четыре основных принципа моделирования жизненного цикла, а именно:

В течение своей жизни система развивается, проходя через определенные стадии.
На каждой стадии жизненного цикла должны быть доступны подходящие обеспечивающие системы (англ. enabling systems), только в этом случае могут быть достигнуты результаты, запланированные для этой стадии.
На определенных стадиях жизненного цикла такие атрибуты, как технологичность, удобство использования, пригодность к обслуживанию и возможность удаления отходов, должны быть специфицированы и практически реализованы.
Переход к следующей стадии возможен только при условии полного достижения результатов, запланированных для текущей стадии.

В полном жизненном цикле любой системы всегда присутствуют типовые стадии, каждая из которых имеет характерные только для неё цели и вносит свой вклад в полный жизненный цикл[5]:10.

История концепции жизненного цикла[править | править код]

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[6].

Типовые модели жизненного цикла системы[править | править код]

Модели жизненного цикла системы получили значительное распространение в последние два десятилетия. Некоторые модели развивались как дополнительные уникальные и пользовательские приложения в исследованиях. Кроме того, разработка программного обеспечения повлекла за собой формирование новых моделей разработки, которые впоследствии были приняты системным сообществом[4]:71.

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)[4]:71.

Типовая модель жизненного цикла по стандарту ISO/IEC 15288[править | править код]

В 2002 году Международная организация по стандартизации и Международная электротехническая комиссия выпустили результат многолетней работы – стандарт ISO/IEC 15288:2002 (см. русскоязычный аналог ГОСТ Р ИСО МЭК 15288-2005)[7].

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[7]: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) и в последующих версиях примеры стадий жизненного цикла отсутствуют[8].

Типовая модель жизненного цикла по версии Министерства обороны США[править | править код]

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[4]:71:

Анализ.
Разработка технологии.
Инженерная и производственная разработка.
Производство и развертывание.
Функционирование и поддержка.

Типовая модель жизненного цикла системы Национального общества профессиональных инженеров (NSPE)[править | править код]

Этот вариант модели жизненного цикла NSPE адаптирован для коммерческих систем и направлен на развитие новых продуктов, обычно являющихся результатом технического прогресса. Жизненный цикл по модели NSPE разбивается на шесть стадий[4]: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[править | править код]

В руководящем документе Р 50-605-80-93 рассматривается жизненный цикл промышленного изделия, в том числе – военной техники[3].

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[править | править код]

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[4]:72-73.

Основные стадии жизненного цикла системы (Kossiakoff, Sweet, Seymour, Biemer)[править | править код]

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[4]:73:

стадию разработки концепции;
стадию технической разработки;
стадию пост-разработки.

Стадия разработки концепции[править | править код]

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[8].

Модель жизненного цикла системы

Основные цели стадии разработки концепции[4]: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[править | править код]

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[4]: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[править | править код]

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.

Стадия пост-разработки новой системы начинается после успешно проведенной операции тестирования и оценивания данной системы (тестирование приёмки), выпуска в производство и последующим оперативным использованием. Пока основная разработка не будет завершена, системная инженерия будет продолжать играть главную поддерживающую роль[4]:74.

Принципиальные стадии в жизненном цикле системы

Этапы концептуальной разработки в жизненном цикле системы

Этапы технической разработки в жизненном цикле системы

Примечания[править | править код]

↑ Blanchard, Fabrycky, 2006.
↑ ISO 15704, 2000.
↑ 1 2 Р 50-605-80-93, 1993.
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Kossiakoff, Sweet, Seymour, Biemer, 2011.
↑ Батоврин, Бахтурин, 2012.
↑ Широкова Г. В., Клемина Т. Н., Козырева Т. П. Концепция жизненного цикла в современных организационных и управленческих исследованиях // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия «Менеджмент». Сер. 8. Вып. 2, 2007, с. 3-31
↑ 1 2 ГОСТ Р ИСО/МЭК 15288, 2005.
↑ 1 2 ISO/IEC 15288, 2008.

Литература[править | править код]

Blanchard B. S., Fabrycky Wolter J. Systems engineering and analysis. – 4-е изд. – Prentice Hall, 2006.
ISO/IEC 15288:2008 Systems and software engineering – Life cycle processes
ISO 15704:2000 Industrial automation systems – Requirements for enterprise-reference architectures and methodologies (ГОСТ Р ИСО 15704-2008 Требования к стандартным архитектурам и методологиям предприятия)
Kossiakoff A., Sweet W. N., Seymour S. J., Biemer S. M. Systems Engineering Principles and Practice. – 2-е изд. – Hoboken, New Jersey: A John Wiley & Sons, 2011. – 599 с. – ISBN 978-0-470-40548-2.
Батоврин В. К., Бахтурин Д. А. Управление жизненным циклом технических систем. – 2012.
ГОСТ Р ИСО/МЭК 15288-2005 Информационная технология. Системная инженерия. Процессы жизненного цикла систем
Р 50-605-80-93. Рекомендации. Система разработки и постановки продукции на производство. Термины и определения (Ссылка на текст).

Источник

Любое изделие или услуга зарождаются в ответ на потребности общества, воспроизводят (обновляются) в течение определенного времени, со временем устаревают, заменяются более совершенными и постепенно изымаются из сферы эксплуатации (применения). Все это составляет жизненный цикл системы и ее отдельных элементов, которые могут различаться. Типичным примером технической системы является автомобильный парк определенной модели, например, автобусов «ЛИАЗ». Парк таких автобусов существует уже более 30 лет. Элементами этой системы являются конкретные автобусы, срок службы которых в городских условиях составляет 5…7 лет, а списание осуществляется при наработке 500…700 тыс. км.

Полный жизненный цикл технической системы, охватывающий науку – технику – производство – эксплуатацию, включает следующие основные этапы.

1. Возникновение идеи на основании потребностей рынка, научного предложения, гипотезы или открытия. Например, идея применения газомоторного топлива на транспорте, диктуемая возможным дефицитом жидкого топлива и экологического требованиями.

2. Выдвижение теории, применительно к техническим, технологическим и организационным решениям, т.е. известной комбинации существующих знаний, методов, технологических и других приемов, которые могут дать необходимый эффект. На этом этапе определяются схемы соответствующих решений, предполагаемый потребитель и масштабы применения нововведения.

3. Проверка теории или концепции проекта путем лабораторного эксперимента, демонстрирующего правильность теории или принципиальную осуществимость проекта.

4. Опытная проверка, обеспечивающая получение полезного эффекта в принципиально пригодной для практического использования форме. Это может быть модель технического устройства, образец материала, процесс, пробная услуга и т.д.

5. Эксплуатационные испытания или рыночная апробация, демонстрирующие работоспособность нового технического средства или процесса. Для услуг проверяется их восприимчивость и востребованность потенциальными потребителями и уточняется возможный спрос. На основании этого этапа определяются направления доработки или переработки изделия или услуг, уточняются требования к сфере эксплуатации. Например, применительно к газомоторному топливу создание сети газозаправочных пунктов, переоборудование автомобилей, приспособление производственно-технической базы к обслуживанию газобаллонных автомобилей, подготовка персонала и др.

6. Промышленное внедрение, означающее начало производства нового технического средства или предоставление новой услуги, характеризующее готовность к их практическому применению.

7. Внедрение, позволяющее оценить действительный эффект и рыночную нишу с учетом ряда факторов, которые невозможно было полностью учесть на начальных стадиях.

8. Постепенная замена изделий, услуг, технологий нововведениями – формирование новой или обновленной системы.

9. Вывод из эксплуатации устаревающих элементов системы и их постепенная замена новыми следующими поколениями.

10. Частичное вторичное использование подсистем и элементов старой системы.

Жизненный цикл элементов системы проще и короче жизненного цикла самой системы. Например, жизненный цикл элемента большой системы (автомобильного парка) – автомобиля складывается из его приобретения и обкатки, перевозочного процесса, хранения, технического обслуживания и ремонта, модернизации; списания (перепродажи) и утилизации. Показателем жизненного цикла элемента является его ресурс, т.е. наработка (часы, км) до списания или реализации. Абсолютное большинство свойств автомобиля[3] ухудшается по мере его старения (таблица 2.4, 2.5), что влияет на показатели качества не только конкретного автомобиля, но и вышестоящей системы – автомобильного парка, в котором могут быть автомобили разных возрастных групп (рис.2.3).

Таблица 2.4. Технико-эксплуатационные показатели работы автобуса на городских маршрутах

Интервал пробега с начала эксплуатации, тыс. км	Коэффициенты (готовность, выпуск), %	Наработка на операцию ремонта, %	Наработка на линейный отказ, %	Доходы на один автобус, %	Потери линейного времени по техн. причинам, случай/час, %	Удельный простой в ремонте, %
αт	αв
0-100	100/100
101-200	156/138
201-300	200/174
301-400	344/304
Свыше 400	441/388

Таблица 2.5. Средний годовой пробег легковых автомобилей в США[3].

Годовой пробег	Годы эксплуатации
тыс. км	28,7	25,2	20,2	17,9	16,1	14,7	13,9	11,6	10,4	8,0
%

Рис.2.3. Гистограмма распределения парка по возрастным группам

· Лизинг как метод обновления технических систем

Лизинг – это аренда дорогостоящего оборудования, при которой арендатор пользуется этим оборудованием сразу после подписания контракта, а погашает его стоимость не сразу, а постепенно частями. В качестве арендодателя выступают производители соответствующей техники или специализированные лизинговые компании, закупающие машины и оборудование и сдающие их арендатору.

В настоящее время цены на современное транспортное, техническое, строительное и др. оборудование достаточно высокие, поэтому приобретение нового оборудования для многих транспортных и сервисных фирм является серьезной финансовой проблемой. Для ее решения применяют главным образом два метода.

Во-первых, приобретение уже проработавших определенное время у первого владельца оборудований во вторые руки. Метод основан на том, что рыночная цена такого оборудования особенно после первых одного – двух лет эксплуатации падает в условиях амортизации и насыщенного рынка оборудования значительно интенсивнее (15…20%), чем технико-эксплуатационные свойства (3…7%).

Во-вторых, использование лизинга при обновлении и расширении парка.

Арендодатель за определенные и регулярные (месячный, 6-месячный, годовой) лизинговые платежи передают право пользования оборудованием арендатору, оставаясь его собственником. В соответствии с контрактом техническое обслуживание и ремонт оборудования могут осуществляться арендодателем или арендатором, а при истечении срока контракта оборудование списывается, возвращается арендодателю или приобретается в собственность арендатором. Обычно отмечают следующие преимущества лизинга для арендатора по сравнению с простым владением имуществом:

1. Полное (100%) финансирование новой техники по фиксированным в контракте ставкам, защищающим от инфляции и увеличения стоимости капитала.

2. Лизинг способствует быстрой замене старого оборудования на более современное, сокращает риск морального износа (защита системы от устаревания).

3. Отнесение риска получения ликвидационной стоимости оборудования на арендодателя.

4. Большая гибкость, чем при обычном кредитовании, возможность учета для арендатора сезонности, цикличности и других факторов.

5. Как правило, более дешевый способ кредитования эксплуатационного предприятия.

6. Лизинг не увеличивает долг в балансе компании, не затрагивает финансовых отношений и заемных средств, что увеличивает возможности фирмы по получению займов.

При решении вопроса о целесообразности использования лизинга транспортная компания должна сравнить лизинг с другими методами финансирования: покупкой или займом. Считается, что лизинг предпочтительнее, если он обеспечивает большое финансирование компании, чем при займе. Предварительно оценка эффективности лизинга может быть проведена методом скорректированной ставки дисконтирования по формуле:

где Ц – стоимость лизингового оборудования;

tл – срок (продолжительность) лизинга;

ОН(t) – отток наличности при лизинге в период t;

r* – скорректированная ставка дисконтирования.

r – допустимая стоимость капитала (ссудная ставка);

С – ставка налога на прибыль корпорации;

Кл – коэффициент замещения, характеризующий эквивалентность единицы стоимости лизинговой задолженности долга.

Если они эквивалентны, то Кл = 1. Если лизинговая задолженность заменяет только часть долга, то Кл < 1. Например, при r = 0,1 (10%), C = 0,46 (46%) и Кл = 0,9 (90%) лизинговый поток наличности должен быть дисконтирован по r*=0,10(1-0,46×0,9)=0,059 или 5,9%.

Если в формуле (2.1) А > 1, то лизинг предпочтительнее другим методам привлечения финансирования.

2.2.2Возрастная структура и реализуемые показатели качества автомобиля и парка.[3].

Под возрастной структурой (ВС) принимается количественное или качественное распределение автомобильного парка по имеющимся возрастным группам (см. рис.2.1). Удельный вес автомобилей данной возрастной группы j в парке в момент времени i (например, в 2010 г.) определяется:

где Aj – размер парка в момент времени i, являющийся календарным временем существования данного парка;

Aij – количество автомобилей j-й возрастной группы в парке в момент времени i:

Возрастная группа j может исчисляться в годах или км пробега.

Возрастная группировка парка по пробегу лучше отражает надежностные свойства автомобилей, но более сложна в расчетах из-за падения годовой наработки в км при старении автомобилей (см. табл. 2.5).

Реализуемый показатель качества автомобиля – это средний показатель конкретного свойства автомобиля, определенный за заданную наработку. Чаще всего – это наработка до списания tсп или продажи (см. рис. 2.4).

где Пj – показатель качества автомобиля j-й возрастной группы.

Рис.2.4. Изменение показателей качества за срок службы автомобиля

Реализуемый показатель качества автомобиля зависит от его возраста. Например, реализуемый показатель – среднегодовой пробег за первые три года эксплуатации составляет (см. табл. 2.5) тыс. км, а за десять лет эксплуатации только тыс. км.

Отсюда важность определения рационального срока службы изделия.

Реализуемый показатель качества парка как системы определяется возрастной структурой парка в момент времени i:

При определенных свойствах автомобиля как подсистемы, т.е. значениях Пj, tсп реализуемый показатель качества автомобиля постоянен , а для парка (системы) он зависит от его возрастной структуры аij, т.е. . На этом основано управление реализуемыми показателями качества парка.

Рассмотрим пример, иллюстрирующий влияние возрастной структуры парка на показатели эффективности (см. табл. 2.6, 2.7).

Рассмотренный в примере реализуемый показатель качества автомобиля (простои в ремонте) при tсп = j = 5 равен

Таблица 2.6. Влияние возрастной структуры на реализуемые показатели качества автомобиля и парка

Возраст автомобиля	Удельный простой в работе	Удельный вес автомобилей возраста j в парке в момент i, aij
Группа j	Интервал наработки, тыс. км	%, j	I, i=1	II, i=2	III, i=3
0-100	0,2(20%)	0,1	0,2
101-200	0,2(20%)	0,1	0,4
201-300	0,2(20%)	0,3	0,2

Продолжение таблицы 2.6.

301-400	0,2(20%)	0,3	0,2
Cвыше 400	0,2(20%)	0,2	–
Реализуемый показатель качества автомобиля,
То же, парка, Пj	–	209,4

При равномерном распределении парка по возрастным группам (I вариант, табл. 2.6) реализуемый показатель качества парка и автомобиля равны:

. Т.е. в данном случае = .

Это идеальный вариант, который практически не реализуется, так как среднегодовой пробег автомобилей при старении, как отмечалось выше не остается постоянным, а сокращается (см. табл. 2.6).

Равномерное распределение возрастного состава парка по срокам службы возможно при условии, что:

а) поставки новых автомобилей соответствует списанию старых;

б) списание осуществляется при одинаковом возрасте автомобилей;

в) нет аварийных списаний и передач автомобилей при t < tсп;

г) нет поступления подержанных автомобилей.

Для второго варианта реализуемый показатель качества парка:

Т.е. простой в ремонте увеличивается, а показатель качества парка хуже показателя качества автомобиля при установленном сроке службы (5 лет).

Третий вариант иллюстрирует тенденцию омоложения парка. Для него реализуемый показатель качества автомобиля улучшается

Реализуемый показатель качества парка:

т.е. лучше, чем у автомобиля (162%).

Кроме распределения парка по возрастным группам возрастную структуру характеризует также средний возраст автомобилей парка. Средний возраст парка в момент времени i равен:

где Tj – середина интервала j-й возрастной группы автомобилей.

В таблице 2.7 приведен пример №2 расчета среднего возраста парка при изменении его возрастной структуры и времени существования парка.

Так, для i = 2 имеем:

или

Таблица 2.7. Определение среднего возраста парка

№ возрастной группы	Возрастные группы, годы, j	Середина интервала возрастной группы, Тj	% автомобилей в парке в момент времени i, aij
i=1	i=2	i=3	i=4
до 1	0,5
от 1 до 3
от 3 до 5
от 5 до 7
от 7 до 10	8,5

Продолжение таблицы 2.7.

свыше 10
Всего, %	–	–
Средний возраст парка,	–	–	5,8	7,2	5,5

или .

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Источник