isicad: Управление требованиями на платформе T-FLEX PLM

Игорь Кочан

Оригинал публикации на сайте компании «Топ системы»

В статье представлен краткий обзор функций, а также описание принципов построения системы «T-FLEX Управление требованиями», реализованной на основе платформы T‑FLEX PLM

Как остроумно заметил один из инженеров, занимающийся разработкой по-настоящему сложных высокотехнологичных изделий: «Пора бы нам научиться делать то, что нужно заказчику, а не то, что у нас хорошо получается». В одной этой фразе вся суть сегодняшней востребованности решений по управлению требованиями. Перед предприятиями стоит задача усовершенствовать подходы к проектированию изделий и перейти к методике проектирования изделий на основе требований, а также контролю их соблюдения.

При кажущейся простоте задачи для её решения многим разработчикам не хватает простого и функционального инструмента. Именно создание такого инструмента на базе инженерной платформы T‑FLEX PLM и стало одной из приоритетных задач для разработчиков российской компании «Топ Системы».

Сейчас на рынке имеются несколько известных систем управления требованиями. Но все они обладают общим существенным недостатком – обычно они являются отдельно стоящими системами, слабо интегрированными с другими компонентами системы управления жизненным циклом изделий. И этот разрыв тут же низводит такое решение до масштаба ещё одной прикладной задачи. В то же время решение на основе единой платформы для таких компонентов комплекса, как система управления требованиями, система управления электронной структурой изделий, система управления проектами, объединённая системой управления бизнес-процессами, позволяет значительно повысить общую эффективность процессов проектирования и подготовки производства. Платформенные решения сегодня – это гарантия качественно нового уровня, соответствующего самым высоким современным требованиям.

Комплексный взгляд на проблему привёл к пониманию того, что работа с требованиями – это постоянный процесс, начинающийся задолго до начала проектирования изделия и завершающийся только после полного прекращения его эксплуатации. На самом деле, ведь если любая работа начинается с технического задания (а иногда работа над требованиями даже предшествует формированию технического задания), то это и есть, по сути, та самая спецификация требований верхнего уровня. То есть появление ТЗ – это первый шаг в работе над требованиями. Фактически формирование структуры требований на самом начальном этапе проектирования позволяет сформировать начальный облик изделия. И дальше, по мере конкретизации проекта и подбора подходящих типовых компонентов и решений, работа с требованиями является основной всего процесса проектирования.

Общая логика разработки изделия на основе требований представлена на рис. 1.

Рис. 1. Разработка изделия на основе требований в T-FLEX PLM

По мере продвижения проекта разработчики проводят декомпозицию первичных, часто слишком общих, требований и постепенно наполняют спецификацию требований необходимыми деталями. В соответствии с этой спецификацией всё более и более детально прорабатывается и конструкция будущего изделия. Но процесс разработки не является однонаправленным. Для снижения рисков и стоимости проекта на каждом шаге идёт постоянный процесс выявления несоответствия предъявляемым требованиям, и вносятся коррективы. Так, например, на этапе эскизного проектирования происходит, с одной стороны, верификация требований верхнего уровня, а с другой – формирование частных спецификаций требований на отдельные подсистемы и компоненты изделия. А на этапе разработки КД и инженерных расчётов уже выполняется верификация отдельных технических решений и формируются требования к компонентам и технологиям производства. По мере создания изделия процессы верификации и валидации проходят уже снизу вверх, то есть контроль требований к компонентам, контроль отдельных узлов и агрегатов, проверки межсистемных взаимодействий и, наконец, приёмка изделия заказчиком.

Данный цикл проектирования для изделий серийного и массового производства хоть и несколько отличается по составу действий, но остаётся таким же по сути. То есть по мере движения изделия по его жизненному циклу на каждом этапе происходят как бы замкнутые циклы разработки, выполнения и контроля соответствия требованиям каждого этапа. Результаты одного этапа могут стать входными данными для следующего и так далее. Логика работы с требованиями в ходе таких циклов представлена на рис. 2.

Рис. 2. Модель данных системы управления требованиями

Как видно, цикл работы с требованиями довольно прост. Любые исходные данные могут быть структурированы и помещены в специальный раздел хранилища документов. В процессе структурирования специальные инструменты платформы T‑FLEX PLM обеспечивают автоматический разбор исходного файла на отдельные элементы (заголовки, пункты нумерованных списков, картинки, формулы и т. п.), после чего структурированный документ и помещается в хранилище и его фрагменты могут быть использованы в качестве исходных данных для создания требований.

Работа с требованиями предполагает большой набор развитых инструментов. Среди них:

возможности по управлению взаимозависимостями между требованиями (с последующей трассировкой связей);
механизм замечаний, обеспечивающий бизнес-процессы по работе с требованиями и устранению конфликтов между ними;
внесение изменений в требования с использованием системного механизма управления ревизиями и многое другое.

Планирование работ над спецификацией требований может быть автоматизировано при помощи системы управления проектами. Благодаря единой платформе такие возможности естественно дополняют друг друга – на основе дерева требований формируется синхронизированная структура проекта, где каждое требование представлено в виде задачи со своими ресурсами, связями, контролем сроков, взаимозависимостями с другими работами проектов… словом, полным набором функциональности, которым может похвастаться современная система многоуровневого управления проектами.

По мере продвижения процесса разработки изделия встаёт вопрос о выполнении процедуры проверки соответствия требованиям. В ходе проверки соответствия система позволяет не только регистрировать результаты всех тестов, протоколов испытаний, расчётов и проверок, но и выстраивать новые спецификации требований, но теперь уже к процедуре, объекту или испытательному стенду.

Зацикливается весь процесс передачей всех необходимых структурированных данных на вход следующего этапа разработки, и процесс проектирования изделия на основе требований переходит на новый виток спирали своего развития.

Благодаря простоте и гибкости настройки пользовательского интерфейса при работе с требованиями мы всегда можем не только в пару кликов добраться до любой информации, так или иначе связанной с требованиями, исходными данными или методиками проверки соответствия, но и постоянно наблюдать общую картину, отображаемую в виде динамической таблицы соответствия, в которой в каждой строке мы можем проследить связь от исходных пунктов ТЗ через требования и результаты проверок соответствия к доказательным документам.

На завершающем этапе разработки изделия начинают формироваться и погружаться в систему новые требования – на этот раз уже к процедурам приёмки и процессу эксплуатации. А финальным аккордом является обратная связь от эксплуатирующих организаций, по которой к разработчикам возвращаются дополненные и уточнённые требования к изделию, которые ложатся в основу будущего усовершенствования выпускаемого или эксплуатируемого продукта.

Говоря об организации работы с требованиями в комплексе T‑FLEX PLM, необходимо обратить внимание на то, что возможности современной PLM-платформы обеспечивают не только работу с требованиями, но и все сопутствующие процессы. Мы уже говорили о том, что все этапы работ могут проходить под контролем единой многоуровневой системы управления проектами, которая выступает в качестве единой управляющей оболочки. Но с технической точки зрения, разработка изделия на основе требований выглядит как единая модель данных, объединяющая три основных составляющих: требования, архитектуру (функциональную модель) и электронный макет изделия. Объединённая на базе платформы T‑FLEX PLM, эта модель данных представлена на рис. 3.

Рис. 3. Единая среда проектного управления на основе требований

Видно, что с какой бы стороны мы ни подходили к изделию, мы всегда можем получить полную информацию о том, как, для чего и почему было применено то или иное решение. Со стороны требований мы видим подсистемы или интерфейсы между ними, к которым данное требование выдвинуто, и агрегаты электронной структуры изделия, которые реализуют эти подсистемы или интерфейсы между ними. С другой стороны – берём любой агрегат и всегда видим, каким требованиям он должен соответствовать и какие функции в изделии выполняет. Такая комплексность информации на всех этапах процессов позволяет очень многое. Например, это идеальные данные для системы контроля качества. Ведь мало собрать информацию о том, что какой-то узел регулярно выходит из строя. Нужно ещё и знать, в каких условиях эксплуатировалось изделие, какие процессы происходили в самом изделии в момент поломки, какие требования легли в основу проектирования и какие испытания были проведены на разных этапах разработки, постройки и сертификации.

Ещё одним важным компонентом системы управления требованиями является инструментарий управления требованиями к характеристикам изделия. Отдельно подчеркнём – только единая платформенная архитектура позволяет обеспечить настолько прозрачный процесс описания, согласования, контроля и фиксации характеристик будущего изделия.

На начальном этапе мы вводим требуемые характеристики как специальный вид требований. Работа с ними происходит по общей для всех требований схеме: исходные данные – требования – согласование – проверка соответствия – подтверждение выполнения требования. Но тут в действие вступают другие инструменты, привнесённые платформой T‑FLEX PLM. Спецификация требований связана с изделием – а значит, сформировать перечень основных характеристик изделия на основе подтверждённых требований мы сможем автоматически. Именно так это и работает. Конечно, подготовить список характеристик изделия можно и вручную. Но гораздо удобнее и правильнее, если основной набор характеристик изделия сформируется автоматически. Мало того – у вас всегда будет возможность увидеть не только значения, полученные в результате проектирования изделия, но и всю информацию о том, какие требования предъявлялись, при помощи каких расчётов, испытаний или измерений были получены итоговые значения характеристик, увидеть акты и протоколы этих испытаний и получить соответствующие документы. Для решения задач приёмки и сертификации изделий – необходимый инструмент.

Но и это ещё не всё. Связь между изделием, объектами его электронной структуры и спецификацией требований позволяет в любой параметрической модели CAD системы в качестве параметров получить требуемые значения любых нужных характеристик, а также вычислить и сохранить расчётные или полученные в результате моделирования итоговые величины.

И наконец, нельзя не отметить ещё один важный аспект единой модели изделия, создаваемой под управлением требований. Это возможность сквозного управления конфигурациями изделия, которая в полной мере распространяется и на требования к этому изделию. Такой подход позволяет говорить о разработке целых серий или нескольких параллельных веток в классификаторе изделий. Разнообразные инструменты конфигурирования предоставляют пользователю возможность гибко управлять применяемостью отдельных компонентов, узлов или даже отдельных деталей, автоматически формировать структуру изделия на основе опций, вести параллельную разработку нескольких решений в рамках одного проекта… Всё это требует более гибкого управления требованиями, нежели просто разработка жёсткой спецификации требований. Для этого в решении T‑FLEX PLM имеются инструменты конфигурирования спецификации требований, позволяющие увязать в единое целое иерархию проектов, серий и конфигураций изделий с автоматически конфигурируемым электронным макетом и спецификацией требований.

Подводя итог, стоит ещё раз отметить, что платформенные решения в области PLM технологий – наиболее мощный фундамент для обеспечения всех аспектов современного процесса проектирования, направленного на получение наилучшего результата с наибольшей эффективностью.