Bringing Systems into BeingSistemų pradinis projektavimas

Papildoma medžiaga

Klausimai pagal “Questions and problems”

Pateikite keletą sąsajų tarp natūralaus pasaulio ir žmogaus sukurto.

• Žemės resursai.• Žmogaus poreikių tenkinimas panaudojant gamtos

duodamas gėrybes.• Žmonija didėja, gamtos resursai mažėja. Problemos

sprendimas.

Kokių sunkumų šiandieninėje konkuruojančioje ekonominėje aplinkoje turi gamintojai? Kaip sistemų projektavimas gali padėti išvengti sunkumų ateityje?

• Konkurencija – natūralus procesas.• Partnerių paieška užsienyje.• Naujų vartotojų poreikių patenkinimas.• Optimalus resursų panaudojimas gamyboje.• Naujų projektavimo metodų paieška.• Gaminio ar sistemos kokybės užtikrinimas. ( ISO 9001 standartas )

Kuo sistemos projektavimas tradiciškai prisideda prie sistemos gyvavimo ciklo? Kokia iš to nauda?

• Sistemos projektavimas (inžinerija) – tai profesija, kai matematikos ir gamtos dėsnių žinios, kurios yra sukauptos per žmonijos patirtį, kartu su ekonomišku resursų panaudojimu yra kuriami produktai ar sistemos žmogaus poreikiams patenkinti.

• Ypač svarbi ankstyvoji projektavimo stadija.

Paveiksle parodytos produkto gyvavimo ciklo fazės. Kaip sistemos projektavimo procesas gali būti efektyviai taikomas kiekvienai fazei?

Produkto naudojimas,naudojimo nutraukimas ir likvidavimas

Gamyba ir

konstravimas

Detalus projektavimas

ir kūrimas

Preliminarus projektavimas

POREIKIS

Įvedimo fazė Naudojimo fazė

Produkto gyvavimo ciklas

• Produkto naudojimas - tai kartu vartotojo pastabos apie gaminio trūkumus.

• Lygiagretus požiūris tarp sistemos projektavimo ir vartotojui atsiradusio poreikio.

Pateikite žemiau pavaizduotam paveikslui tarpusavio sąryšį tarp trijų gyvavimo ciklų.

Produkto naudojimas,naudojimo nutraukimas ir likvidavimas

Gamyba ir

konstravimas

Detalus projektas ir

kūrimas

Konceptualus preliminarus

projektas

POREIKIS

Įvedimo fazė Naudojimo fazė

Gamybos operacijosPasiruošimas gamybai

(įrengimai, konfiguracija, t.t.)

Produkto palaikymas ir aptarnavimas

Produkto palaikymo sistemos kūrimas ir konfiguravimas

Produkto, gamybos ir palaikymo gyvavimo ciklai

• Sukurta sistema ar gaminys – vieno ar keleto žmogaus poreikių patenkinimas.

• Sistemai ar produktui realizuoti reikalingas projektas.

• Sukurta sistema ar produktas netenkins vartotojo, kurio gyvavimo ciklas pernelyg trumpas.

Laisvai pasirinkite sistemą ir aprašykite jos gyvavimo ciklą, o taip pat sistemos vaidmenį kiekvienoje fazėje. Aprašymas turi būti “specialiai paruoštas” jūsų pasirinktai sistemai.

Užsakovo poreikių analizė Proceso detalios technologijos analizė

Pasirinkta sistema – valymo įrenginių automatizuoto valdymo sistema

Valdymo algoritmo kūrimas, derinimas, patvirtinimas

Daviklių, vykdymo įtaisų, valdiklio valdymo sistemai parinkimas, programavimas

Detalus struktūrinių bei elektrinių principinių jungimo schemų projektavimas, koregavimas

Valdymo sistemos gamyba, konstravimas, montavimas, testavimas

Valdymo sistemos paleidimas-derinimas

Bandomoji eksploatacija

Vartojimas, valdymo sistemos aptarnavimas

Likvidavimas

Pateikite keletą sistemų projektavimo įgyvendinimo tikslų jūsų prieš tai pasirinktam pavyzdžiui.

• Švaresnis į gamtą išpilamas vanduo;

• Sumažėjusios elektros energijos sąnaudos;

• Sumažėję valdymo proceso kaštai;

• Valdymo sistemos kompaktiškumas;

• Optimalus proceso valdymas;

• Aukštas įrengimų patikimumas, saugumas, lengvas aptarnavimas;

• Valdymo paprastumas.

Vienas iš pirmųjų žingsnių sistemų projektavimo procese yra nagrinėjamos sistemos reikalavimų suformulavimas. Kaip manot, kaip tiksliai reikalavimų apibrėžimas yra suformuluotas ir kodėl tai svarbu?

• Bendri reikalavimai vienodi visiems gaminamiems produktams ar sistemoms: kokybės, patikimumo, saugumo, efektyvumo, paprasto eksploatavimo, ilgaamžiškumo ir pan.

• Tačiau atskiriems produktams ar sistemoms šie reikalavimai yra plačiau ar siauriau analizuojami.

Kokios yra pagrindinės sistemų inžinerijos funkcijos konkrečiame projekte, preliminariame sistemos projektavime, veikiančiame projekte ir jo vystyme, gaminamoje produkcijoje, veikiančioje sistemoje, aptarnavimo sferoje, atitarnavusiose sistemose ir likvidavime?

KONCEPTUALUS PROJEKTAVIMAS

PRELIMINARUS PROJEKTAVIMAS

DETALUS PROJEKTAVIMAS

IR KŪRIMAS

GAMYBA/ KONSTRAVIMAS

EKSPLOATACIJA IR SISTEMOS

PALAIKYMAS

Poreikių įdentifikavimas:Reikalavimų analizė: Eksploataciniai reikalavimai; aptarnavimo ir palaikymo koncepcija; galimų technologijų įvertinimas; techninio požiūrio pasirinkimas; funkcinis sistemos apibrėžimas

funkcinė analizė: reikalavimų paskirstymas, suderinamumo studijos,; sintezė; preliminarus projektavimas, projekto koncepcijos testavimas ir vertinimas. Įvedimo planai

Posistemių/komponentų projektavimas; pardavimų studijos ir alternatyvų vertinimas; inžinierinio ir prototipo modeliai. Gamybos proceso patikrinimas; Kūrimo testavimas ir įvertinimas; tiekimo bei gamybos planavimas.

Sistemos komponentų gamyba ir/arba konstravimas; tiekėjų gamybos veikla; priimtinumo testavimas; Sistemos paskirstymas ir operacijos; Kūrimo/operacijų testavimas ir įvertinimas; Tarpinis kontraktorių palaikymas. Sistemos įvertinimas.

Sistemos veikimas vartotojo aplinkoje; garantinis, logistinis ir eksploatacinis aptarnavimas; sistemos testavimas; sistemos modifikavimas-tobulinimas; kontraktoriaus palaikymas; Įvertinimas (duomenų surinkimas ir analizė).

EKSPLOATACIJOS

NUTRAUKIMAS

SISTEMOS / PROGRAMOS ETAPAI

REIKALAVIMAI SISTEMOS KŪRIMUI

Sistemos lygis Posistemių lygis Komponentų lygis Modifikacijos patobulinimui Modifikacijos patobulinimui

FUNKCINĖS GAIRĖS PASIRINKTOS GAIRĖS PRODUKTO GAIRĖS ATNAUJINTOS PRODUKTO GAIRĖS

I etapas II etapas III etapas IV etapas

SISTEMOS SPECIFIKAVIMAS KŪRIMO PROCESAS. PRODUKTAS, MEDŽIAGOS,

SPECIFIKACIJOS

PROCESO/ MEDŽIAGŲ. SPECIFIKAVIMAS

Reikalavimų analizė

Funkcinė analizė

Reikalavimų paskirstymas

Suderinamu-mo studijos

Sintezė

Įvertinimas

specifikacijos

Projekto peržiūra

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Patobulinta funkc. analizė

Patobulintas reikalavimų paskirstymas

Detalios Suderinamu-mo studijos

Sintezė

Įvertinimas (modeliai)

specifikacijos.

Projekto peržiūra

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

Detalus projektas

Detali sintezė

Įvertinimas (Prototipo modeliai)

specifikacijos.

Projekto peržiūra

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

Pasiūlytos diz. modifikacijos

Modifikacijų sintezė

Prototipo modifikacijos

Testavimas ir vertinimas (gamyb. mod.)

Modifikavimų inkorporavim

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

Konfigur. elementų peržiūra

4.6

Pasiūlytos diz. modifikacijos

Modifikacijų sintezė

Prototipo modifikacijos

Testavimas ir vertinimas (gamyb. mod.)

Modifikavimų inkorporavim

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

Sistemos įvertinimas (vartot. aplink.)

5.6

Tęstinis proceso / produkto tobulinimas

2.5 paveiksle pavaizduotas “grįžtamasis ryšys”. Kokia jo reikšmė? Palyginkite su 2.2 paveiksle

esančiu grįžtamuoju ryšiu.

Identifikuotasporeikis

SUPRASTITIKSLUS

AIPIBRĖŽTISISTEMOS

REIKALAVIMUS

APSVARSTYTIALTERNATYVES

KONFIGURACIJAS

PALYGINTI TESTŲDUOMENIS SU

REIKALAVIMAIS IRTIKSLAIS

PASIRINKTIGERIAUSIĄ

KONFIGURACIJĄ

SUPROJEKTUOTISISTEMĄ

TESTUOTISISTEMĄ

Išmatuotoscharakteristikos

UŽBAIGTISISTEMOS

INTEGRACIJĄ

Sukurtifizinęsistemą

Aplinkos valdymas

ATNAUJINTI SISTEMOSCHARAKTERISTIKAS IR

DUOMENIS

Realios charakteristikos

2.5 pav. Grįžtamasis ryšys sistemų kūrimo procese

ĮgivendinamumopagrindimasVartotojų poreikiųanalizėSistemos operaciniaireikalavimaiSistemos palaikymokoncepcijaFunkciniai reikalavimai

Poreikių apibrėžimas

Konceptualusprojektavimas

Poreikių apibrėžimas

Preliminarus projektavimas (išvystymas)

text

• Funkcinė analizė• Sistemos veikimo(operacinės) funkc.• Sistemos palaikymofunkc.

Sistemos analizė irnaujų funkcijų beisubfunkcijųidentifikavimas

Sistemosfunkcionalumo analizė

• Įvykdymo faktorių,projektavimo faktorių irefektyvumo reikalavimųnustatymas• Sistemos aptarnavimoir logistinio palaikymoreikalavimų nustat.

Sistemos analizė

Prelim. sintezė irdizaino kriterijų

priskyrimas

• Sistemos irposistemiųsuderinamumo iralternatyvųįvertinimas• Sistemos irposistemių analizė

Sistemosoptimizavimas

• Preliminarusprojektav. - įvykdymo,konfigūracijosirpasirinktos sistemosrengimas (analizės,duomenų prototipai,fiziniai modeliai,testavimas, t.t.)• Detaliosspecifikacijos

Sistemos sintezė irapibrėžimas

Grįžtamasis ryšys

Testo rezultatai.

Pirmas gaminys visada “prisvilęs”.

2.2 pav. Sistemos gyvavimo ciklo procesas

Nutraukimas ir likvidavimas

Detalus sistemos projektavimas ir kūrimas

text

• Funkcinės sistemos detalusprojektavimas (pagrindinėtechninė bei progr. įranga)• Detalus palaikymo beilogistikos planavimas• Palaikymo funkcijų planav.• Duomenų ir dokumentacijosprojektaviams• Sistemos analizė ir įvert.• Projekto peržiūra

Sistemos - produktoprojektavimas

• Sistemos prototipomodelio kūrimas• Sistemosaptarnavimo irlogistinio palaikymoreikalavimųnustatymas

Sistemos prototipokūrimas

• Testų parengimas• Sistemos prototipo ir įrangostestavimas• Duomenų testavimas,analizavimas ir įvertinimas• Testavimo ataskaitų rašymas• Sistemos analizė irįvertinimas• Koreguojamųjų veiksmųmodifikacijos

Sistemos prototipo testavimasir įvertinimas

Grįžtamasis ryšys

• Sistemosatestavimas-analizė irįvertinimas• Koreguojamųjų veiksmųmodifikavimas ir/arbaprodukto tobulinimas

Gamyba ir/arba konstravimas

• Sistemosatestavimas-analizė irįvertinimas• Koreguojamųjų veiksmųmodifikavimas ir/arbaprodukto tobulinimas

Naudojimas ir palaikymas

(4)

(5)

(6)

2.2 paveiksle produkto gyvavimo ciklas.

2.5 paveiksle produkto kūrimo procesas.

Ką reiškia frazė “specialiai paruoštas” ir kodėl tai svarbu sistemų projektavime?

Reikalavimai sistemai.

Tikslas – maksimalus sistemos efektyvumas priklausantis nuo projektavimo pirmtakų.

Pateikite savo nuomonę apie sąveiką tarp sintezės, tyrimo ir įvertinimo.

ĮvĮvertinimasertinimas

AnalizėAnalizė

SintezėSintezė

2.7 pav. Sistemos sintezė, analizė ir įvertinimas

• Sintezė – kuriamos konstrukcijos parametrų identifikavimas, koregavimas.

• Analizė – geriausio konstrukcijos varianto išrinkimas.• Įvertinimas – konstrukcijos (prototipo) testas,

užtikrinantis vartotojo poreikius.

Palyginkite paveikslo 2.7 elementus su 2.8 paveikslo elementais. Ar jų reikšmė ne ta pati?

Poreikio įdenifikavimas

Reikalavimų analizė• Įgyvendinamumo analizė• Proceso reikalavimai• Aptarnavimo ir palaikymo koncepcija• Efektyvumo matai (tecnniniai našumo matai)

Projekto įvertinimas• Nuo projekto priklausančių parametrų identifikavimas• Suderinamumo analizė• Sintezė ir vertinimas

Reikalavimų analizė• Funkcinė analizė ir paskirstymas• Efektyvumo matai (Techninio našumo matai TPM)

Dizaino vertinimas• Nuo projekto priklausančių parametrų identifikavimas• Suderinamumo analizė• Sintezė ir vertinimas

Sistemos lygis

Subsistemos lygis

Grįžtamasisryšys

2.8 pav.Projektavimo kriterijų išskaidymas

Pateikite keletą sistemų projektavimo proceso pritaikymo sričių. Iš savo patirties pateikite keletą pavyzdžių.

Sistemų inžinierijos

taikymai

Aeronautikossistemos

Urbanistinės sistemos

Komunikacinės sistemos

Sveikatos priežiūros sistemos

Kitos sistemos

Hidroelektriniųsistemos

Informacijos apdorojimosistemos

Elektroninėssistemos

Transportosistemos

Gamybossistemos

• Aeronautikos sistemose – palydovų, raketų nešėjų, kosminių fotoaparatų, retransliatorių ir kt. gamyboje;

• Informacijos apdorojimo sistemose – ESM, kompiuterinių tinklų, televizijos gamyboje;• Elektroninėse sistemose – universalių elektrinių grandinių gamyboje;• Transporto sistemose – mašinų, traukinių, laivų, lėktuvų gamyboje;• Gamybos sistemose – fabrikų gamybinių patalpų ir reikalingų įrengimų gamyboje;• Kitose sistemose – krašto apsaugoje, slaptose valstybiniuose tyrimuose, bandymuose;• Sveikatos apsaugos sistemose – medikamentų, cheminių preparatų, medicininės

įrangos gamyboje;• Komunikacinėse sistemose – telegrafo, bevielio susisiekimo ryšio, internetinio tinklo

gamyboje;• Urbanistinėse sistemose – gyventojų duomenų saugyklose ir pan.

Kokios būtų kliūtys trukdančios sėkmingam sistemų projektavimo įgyvendinimui?

• Progresuojant, sistemos darosi sudėtingos, kas lemia klaidų atsiradimą gamyboje, kurių pasekoje lieka nepatenkintas vartotojas;

• Naujos technologijos yra mažai išanalizuotos ir joms vystyti reikia daug laiko ir pinigų;

• Naujų prototipų bandymai atima daug darbo ir resursų;• Netinkamai apibrėžti reikalavimai sistemai ir vartotojo

poreikiai projektavimo pradžioje;• (50-75)% naujų projektų yra neįgyvendinami.

Pateikite keletą būdingų sąlygų užtikrinančių sėkmingą sistemų projektavimo procesą ateityje.

• Inžinierių kompetentingumas;• Gamintojo atskiri padaliniai turi griežtai ir sąžiningai

atlikti jiems priskirtus darbus;• Kuo tikslesnis vartotojų poreikių ir reikalavimų

projektuojamai sistemai apibrėžimas;

Koks būtų esminis skirtumas tarp sistemų inžinerijos ir tokių kaip elektros inžinerija, pramonės inžinerija, mechanikos inžinerija?

• Sistemų inžinerija yra jungianti gija tarp elektros, pramonės, mechanikos ir kitų sričių.

Pateikite keletą naudingų išvadų, kurios seka iš

sistemų inžinerijos proceso. • Sistemų inžinerija ieško būdų kaip pigiau kurti

produktus, aptarnauti veikiančias sistemas, perdirbti likviduotus produktus ar sistemas;

• Siekia sutrumpinti sistemos ar produkto laiko intervalą tarp naujai atsiradusio vartotojo poreikio ir realizuoto gaminio pateikimo vartotojui;

• Įvertina projektuojamos sistemos ar naujo gaminio rizikos faktorių t.y. efektyvumą, saugią eksploataciją, žalą aplinkai.

Ačiū už dėmesį