Системный подход к управлению высокотехнологичными проектами

Приведем одно из определений Системной Инженерии (CИ), важное для последующего изложения. СИ есть процесс междисциплинарного инженерного менеджмента для развития и проверки набора интегрированных, сбалансированных по жизненному циклу системных решений, которые удовлетворяют нужды заказчика.

Данный процесс завершается интеграцией трех основных активностей:

• фаза разработки, которая контролирует процесс проектирования и обеспечивает базовые результаты, увязывающие проектные усилия;

• системная инженерия процесса, обеспечивающего структуру для решения проектных проблем и отслеживающего поток требований через проектные усилия;

• интеграция жизненного цикла, которая вовлекает заказчиков в проектный процесс и обеспечивает жизнеспособность разработанной системы по всем стадиям ЖЦ.

Обращаем внимание читателя, что в определении сделан упор именно на управленческую часть системно-инженерного подхода, чему и посвящена настоящая книга. Применение подхода СИ на практике позволяет выполнять вовремя решение сложнейших задач, сокращать сроки и стоимость разработок в 1,5—2 раза, снижать количество ошибок в конструкторской документации от 2 до 5 раз.

Для реализации проектов и программ используются основные варианты декомпозиции в системной инженерии:

• Декомпозиция проблемы – разделение сложной проблемы на более простые позволяет легче найти решение и четко сформулировать задачи для каждого сотрудника.

• Декомпозиция времени – разбиение проекта на фазы с указанием конкретных результатов позволяет эффективно контролировать процесс разработки, измерять эффективность и вовремя применять корректирующие меры.

• Декомпозиция продукта – разделение самых сложных продуктов на системы, сегменты, сборки и узлы позволяет эффективно управлять конфигурацией и поставщиками.

• Декомпозиция действий с последующей интеграцией – позволяет определить четкую последовательность необходимых действий: требования, спецификация, декомпозиция, проект, интеграция, верификация, эксплуатация, вывод из эксплуатации.

Результатом применения системной инженерии будет повышение качества исполнения программ (выполнение проектов в заданные сроки, в рамках бюджета, согласно ТЗ, с высоким качеством). Для реализации данного подхода на СИ выделяется статья в бюджете программы.

Системная инженерия демонстрирует эффективность разработанных подходов, является выгодным инструментом создания новых изделий, ведет к уменьшению затрат путем оптимизации процессов и исключения переделок (из-за увеличения глубины проработки и исправления ошибок на ранних стадиях проекта). Подход СИ снижает коэффициент экспоненты убытков на масштабе бюджета проекта, причем чем крупнее проект, тем выше эффект применения СИ. Статистика NASA показала, что можно снизить перерасход бюджета на 20—90% (от мелких до очень крупных проектов). При этом оптимальная доля затрат на деятельность системных инженеров составит от 5 до 35% соответственно.

Системная инженерия обеспечивает возможность реализации коллективных усилий по формированию и осуществлению набора процессов, необходимых для управления ЖЦ объекта, включая замысел, реализацию, эксплуатацию и утилизацию. Она позволяет эффективно организовать работу интегрированной команды проекта (integrated product team, IPT) и дает набор правил (мультидисциплинарный подход), когда все члены команды знают, что делать для успеха проекта. В системно-инженерном процессе эффективно используется множество типовых инженерных инструментов и методов.

В стандарте «Процессы жизненного цикла систем» ISO 15288:2015 (ГОСТ Р 57193—2016) сегодня перечислены 30 базовых процессов жизненного цикла систем (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Базовые процессы жизненного цикла систем

Указанные процессы разделены на четыре основные группы. Компоненты и используемый инструментарий управления промышленным предприятием при создании продукта включают интегрированный набор основных практик и инструментов, совместно используемых на разных этапах управления жизненным циклом (УЖЦ).

При создании инновационных продуктов пункты вклада системной инженерии можно разложить по основным составляющим:

• технический менеджмент;

• организационные вопросы программ;

• технические инструменты и методы.

При разработке нового продукта требуется организовать структуру, которая оптимизирует управление и руководство, облегчает внутренний обмен информацией, принятие решений и потоки поставок. Рынки высоких технологий требуют от нового продукта удовлетворения уровня качества при запланированных расходах и, что критично, в заданные сроки. Координация инжиниринга, производства, обеспечения качества, маркетинговых функций в процессе разработки нового продукта является жизненно важной. Необходимость использования подходов системной инженерии обусловлена несовершенством используемых ранее процессов разработки новых изделий.

1.3. Вопросы управления жизненным циклом проекта

В начале процесса управления жизненным циклом объекта разработки необходимо сделать следующее:

• определить, что является базовой системой;

• описать общие этапы жизненного цикла проекта, их цели, деятельности, продукцию и ворота принятия решений, которые их разделяют;

• связать фазы жизненного цикла проекта с частями V-диаграммы модели процесса системной инженерии;

• описать типичные цели разработки для каждой из фаз ЖЦ проекта.

Сложность объектов, созданных инженерами, определяется их размерами и количеством частей. Если современный пассажирский самолет включает примерно 100 тысяч деталей (без учета крепежа), то нефтяная океанская платформа насчитывает до 10 миллионов деталей. В системной инженерии представлены правила, инструменты и технологии для разработки высокотехнологичных продуктов и систем любой сложности.

Задача управления жизненным циклом системы, по сути, состоит в создании таких управленческих механизмов, которые позволяют принимать локальные решения на одной из стадий ЖЦ, учитывая все его последствия для следующих этапов, и затем позволяют вносить необходимые корректировки в процессы на других стадиях ЖЦ. Этапы жизненного цикла используются, чтобы помочь планировать и управлять всеми основными событиями разработки высокотехнологичных авиа- или космических систем.

Основными задачами управления жизненным циклом (на примере авиационной техники), затрагивая разные фазы ЖЦ, являются (перечень не исчерпывающий):

1. Управление процессом проектирования и разработки ВС.

2. Управление процессом ТПП.

3. Управление процессом производства.

4. Управление процессами закупки ПКИ, материалов, заготовок, запчастей.

5. Управление процессом испытаний ВС (наземных, сертификационных, государственных, приемо-сдаточных).

6. Управление процессом ИЛП изделия.

7. Управление процессом ППО.

8. правление процессами подготовки летного состава и персонала ТОиР.

9. Обеспечение качества на всех этапах ЖЦ за счет процессов СМК, управления конфигурацией ВС, реализации процессов системной инженерии.

10. Обеспечение планируемого темпа производства ВС.

11. Достижение заданной трудоемкости разработки и изготовления ВС.

12. Управление процессом утилизации при списании ВС.

13. Управление информационной поддержкой всех процессов (с учетом циклов развития аппаратного и программного обеспечения).

Сегодня требования системной инженерии изложены в ряде стандартов ГОСТ РФ.

• ГОСТ Р 57193—2016. Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла систем (ISO/IEC/IEEE 15288:2015).

• ГОСТ Р ЕН 9100—2011. Системы менеджмента качества организаций авиационной, космической и оборонной промышленности, требования.

• ГОСТ 56136—2014. Управление жизненным циклом продукции военного назначения, Термины и определения.

• ГОСТ 56135—2014. Управление жизненным циклом продукции военного назначения, Общие положения.

• ГОСТ Р 58054—2018. Изделия авиационной техники. Управление конфигурацией. Общие положения.

• ГОСТ Р ИСО 10007—2007. Менеджмент организации. Руководящие указания по управлению конфигурацией.

• ГОСТ Р 57100—2016. Системная и программная инженерия. Описание архитектуры (ISO 42010—2011).

Типовое описание процессов жизненного цикла включает стандартные блоки компонентов (рис. 1.4). Каждый процесс состоит из входа, действия и выхода, дополненных функциями управления и обеспечения.

Рис. 1.4. Типовая схема процесса ЖЦ

Важными среди 30 базовых процессов жизненного цикла изделия (рис. 1.3) являются проектные процессы – управление проектами и их поддержка. Налаживание взаимосвязи между процессами в ходе их реализации является одной из основных задач планирования процедур системной инженерии при создании изделия или системы.

Перемещение по звеньям процесса по мере разработки сопровождается верификацией каждого шага, возвратом к предыдущему результату для проверки прогресса работ. При формировании процессов используют особенности описания систем, изложенные в стандарте ГОСТ Р 57193—2016:

• важность определенных границ, которые влияют на формирование значимых потребностей и практических решений;

• иерархическое восприятие физической структуры системы;

• объект любого уровня иерархической структуры может рассматриваться как система;

• характерные свойства на границе системы возникают в результате взаимодействия между элементами системы;

• люди могут рассматриваться как внешние пользователи по отношению к системе (например, экипаж ВС) и как элементы в рамках системы (например, персонал завода-производителя ВС);

• система может рассматриваться как отдельный, изолированный от внешней среды объект.

Наиболее контролируемым параметром является стоимость жизненного цикла (LCC) – это общая стоимость программы или проекта за запланированный жизненный цикл от формулировки (исключая предварительную фазу A) до реализации.

Для долгосрочных (десятилетия) программ, таких как программы серийного выпуска авиационной техники или функционирования международной космической станции с полетами человека в космос, трудно установить продолжительность жизненного цикла для целей определения LCC.

Процесс разработки в системной инженерии можно представить в виде нескольких взаимосвязанных итерационных петель (рис. 1.5).

Выделим 12 последовательных этапов разработки для ЖЦ СИ, которые включают следующие задачи:

1. Комплексное техническое планирование (ITP) – формирование планов процессов СИ и продуктов.

Рис. 1.5. Диаграмма петель системно-инженерного процесса разработки системы

2. Управление требованиями – определение и управление требованиями, которые описывают желаемые характеристики системы.

3. Функциональный анализ – описание функциональных характеристик (что система должна делать), которые используются для получения требований.

4. Маркетинговая оптимизация – информация по принятию решений на основе анализа и отбора наиболее сбалансированных решений по требованиям рынка.

5. Синтез – этап преобразования требований в физические решения верхнего уровня системы.

6. Управление интерфейсами – определение и управление взаимодействиями между сегментами в рамках системы или взаимодействиями с другими системами.

7. Специализированная (тематическая) инженерия – анализ системы, требования, функции, решения и/или интерфейсы с использованием специальных навыков и инструментов. Помощь в получении требований, синтезе решений, выборе альтернатив, а также валидации (то ли мы сделали) и верификации (так ли это работает) требований.

8. Целостный анализ – проверка, что выполненная интеграция системы обеспечила требуемый уровень точности и аккуратности.

9. Управление рисками и возможностями – определение, анализ и управление неопределенностями достижения требований программы путем разработки стратегий для снижения вероятности таких неопределенностей.

10. Управление конфигурацией – установление описания и поддержка базовой системы, управление изменениями в характеристиках системы, функциональных и физических свойствах.

11. Проверка (верификация) и контроль (валидация).

– Верификация определяет, что требования к системе являются правильными.

– Валидация определяет, что реализованное решение отвечает утвержденным требованиям.

12. Инженерия жизненного цикла – определение и управление требованиями к свойствам жизненного цикла системы, в том числе управление разработкой продукта, развертывание и передача работ, интегрированная поддержка логистики, технологическая производственная часть и вывод из эксплуатации. Разработка навыков и стандартизации для постоянного улучшения результативности и эффективности процессов и инструментов СИ (выявление, документирование и изучение уроков проектов).

Вышеприведенные шаги системной инженерии для удобства также декомпозируют, выделяя набор из 33 подпроцессов.

Поставки

1 – Поставка товаров

Приобретения

2 – Приобретение товаров

3 – Оценка производительности поставщика

Планирования

4 – Стратегии реализации процесса

5 – Определение технических усилий

6 – График и организация работ

7 – Технические планы

8 – Указания (директивы) для работы

Оценки

9 – Прогресс исполнения планов и графиков

10 – Оценка соответствия требованиям

11 – Технические обзоры проекта

Управления

12 – Результаты управления.

13 – Распространение информации.

Определения требований

14 – Требования Заказчика

15 – Требования других заинтересованных сторон

16 – Технические требования к системе

Определения проектных решений

17 – Представление логических решений

18 – Представление физических решений

19 – Указанные требования

Реализации

20 – Реализация проекта

Передачи Заказчику

21 – Ввод в эксплуатацию

Системный анализ

22 – Анализ эффективности

23 – Анализ рыночных альтернатив

24 – Анализ рисков

Проверки требований

25 – Проверка статуса требований

26 – Проверка требований Заказчика

27 – Проверка требований других заинтересованных сторон

28 – Проверка технических требований к системе

29 – Проверка представления логических решений

Проверки системы

30 – Проверка конструктивных решений

31 – Проверка конечного продукта

32 – Проверка готовности продукта к эксплуатации

Валидации конечного продукта

33 – Сертификация конечного продукта

Структура управления жизненным циклом системы включает все, что должно быть сделано для выполнения программы или проекта в различных фазах, разделенных точками принятия ключевых решений или контрольными рубежами (КР, decision gates). КР – это события, при которых лицо, принимающее решение, определяет готовность программы/проекта к переходу на следующий этап жизненного цикла.

В соответствии со стандартом ГОСТ Р 57193—2016 на контрольных рубежах ЖЦ должны быть выполнены главные задачи программы за предыдущую стадию:

• гарантировано, что последующая доработка организационных и технических базисов приемлема и приведет к удовлетворительной верификации и валидации продукта;

• обеспечена приемлемость риска перехода на следующую стадию;

• продолжено стимулирование командной работы поставщика и заказчика.

Утверждение решений на КР следует за проведением технического обзора (совещания или группы совещаний), который основывается на строгом доказательстве соответствия результатов проведенного этапа критериям контрольного рубежа.

Для каждого контрольного рубежа программы устанавливаются входные и выходные критерии. Новые мероприятия не начинаются, пока предыдущие мероприятия, от которых они зависят, не закончатся успешно. На каждом контрольном рубеже имеется набор вариантов решения:

– Приемлемо: переходить к следующей стадии проекта.

– Приемлемо с оговорками: переходить и выполнить затребованные действия, устранив замечания (проверка исполнения замечаний проводится, как правило, на следующем КР).

– Неприемлемо: не переходить; продолжать эту стадию и повторить пересмотр, когда будет готовность.

– Неприемлемо: вернуться на предыдущую стадию.

– Неприемлемо: заморозить мероприятия проекта.

– Невосстановимо: закрыть проект.

Выявление свойств и характеристик будущей системы начинается с задачи маркетингового исследования рынка. Постановка решаемой проблемы должным образом – одна из важнейших задач системного инженера, потому что элегантное решение неправильной проблемы меньше чем бесполезно.

Постановка задачи маркетологам описывает потребности клиента, заявляет цели проекта, очерчивает предмет проблемы, определяет концепцию эксплуатации, описывает заинтересованные стороны формируемой программы, перечисляет требуемые результаты и представляет основные решения, которые должны быть сделаны. Специалисты по маркетингу в процессе исследования должны:

• определить цели исследования ниши на рынке;

• изучить имеющиеся материалы, включая конкурентную среду, ограничения и допущения;

• выбрать критерии оценки продукта или системы и их относительную значимость (они могут быть качественными и количественными);

• определить и выбрать вероятные альтернативы исполнения системы;

• оценить эффективность каждого варианта для каждого критерия;

• выполнить анализ чувствительности для избранных вариантов;

• сравнить результаты и выбрать предпочтительный вариант продукта;

• задокументировать процесс изучения рынка и его результаты;

Сформировать бизнес-план для обоснования развития будущего продукта или системы.

Рыночная привлекательность продукта определяется набором его преимуществ (характеристики, стоимость пассажиро-километра для авиации, вес, надежность, наличие ППО, стоимость владения и др.). Критерии принятия решений на рынке могут быть назначены на основе мер эффективности (голос клиента) и показателей эффективности (голос инженера).

В целом критерии могут быть общими (атрибуты, имеющие значение для каждого элемента структуры продукта, такие как масса или надежность) или уникальными (атрибуты, которые имеют смысл только для определенных элементов изделия). На более низких уровнях структуры (подсистемы, компоненты) отслеживание стоимости количественных оценок можно идентифицировать с помощью функциональных и эксплуатационных требований, отнесенных к каждой отдельной системе, подсистеме и т. д.

В заключение этапа проводится проверка финального выбора продукта. При этом необходимо выяснить:

• были ли выполнены требования к системе и установленные ограничения;

• является ли предварительный выбор финального варианта сильно зависящим от определенного набора входных значений и допущений или устойчивым при разумном изменении входных значений (т.е. насколько он «надежен» по чувствительности к изменению условий эксплуатации);

• достаточны ли имеющиеся данные для утверждения предварительного выбора;

• достаточно ли независимы методы измерения, чтобы дать уверенность, что выполненный предварительный отбор лучше отброшенных альтернатив;

• если результаты нескольких альтернатив близки, необходим ли дальнейший анализ;

• были ли полностью учтены субъективные аспекты проблемы;

• является ли предварительный выбор чувствительным к оценочной характеристике или ограничению. Если да, проверить полный разумный диапазон изменения каждой переменной, чтобы уточнить область, где предварительный выбор обоснован.

Ожидаемые результаты маркетинга включают выбор концепции эксплуатации системы, выбор архитектуры системы, производные требования (альтернативы функций, распределение требований). Все эти понятия будут обсуждены далее.

Статистика сроков исполнения программ компании Airbus показывает, что длительности завершения программ уделяется большое внимание, так как скорость выхода нового продукта на рынок сильно влияет на долю рынка, скорость возврата инвестиций, прибыль по ППО и др.

В заключение раздела небольшое пояснение. Системно-инженерный подход эффективно применяется при создании новых продуктов и систем, чем отличается от часто рекламируемой позиции «менеджер по продукту». Посмотрим ссылку.

Рroduct manager – человек, отвечающий за создание новых продуктов, анализ рынка, ассортиментную политику, ценообразование, продвижение продукта, планирование КПЭ, формирование требований к продукту, определение назначения продукта (Википедия).

Из цитаты можно понять, что предлагается все технические, маркетинговые, экономические функции управления созданием и разработкой нового изделия возложить на одного человека (сложно представить объем знаний, который требуется вложить в его подготовку), что эффективно только для простой продукции на специфических рынках.

В данной книге показано, что при создании новых изделий и систем основными задачами являются формирование команды управленцев и компетентных исполнителей по разным направлениям, закрепление ролей, коммуникации внутри интегрированной команды проекта с соисполнителями и со стейкхолдерами программы, принятие коллегиальных решений и эффективное исполнение ряда других процессов системной инженерии для успешного исполнения поставленных задач проекта или программы. В сложных программах разработок рассматривается до 12 ролей системных инженеров (с возможностью частичного совмещения).

Изобретатель-одиночка может рисковать собственными наработками, однако сегодня тоже предпочитает обращаться к венчурным компаниям для прохождения этапов ЖЦ изделия. Ставка на таланты единственного продукт-менеджера существенно увеличивает риски невыполнения цели вывода продукта на рынок.