Sadržaj:
Sustavno inženjerstvo je kritični dio svakog projekta u inženjerskoj industriji; bez obzira radi li se o proizvodnji jedne jednostavne komponente ili dizajniranju složenog proizvoda poput automobila ili zrakoplova. Dobro uspostavljene organizacije kao što su NASA i BAE Systems ističu važnost inženjerstva sustava kako bi se udovoljilo zahtjevima i uspjelo u misijama i projektima. Ali što je točno inženjerstvo sustava i kakvu ulogu ima u zrakoplovnoj industriji?
Da biste odgovorili na ovo pitanje, razmotrite što je sustav. Prema priručniku za dizajn elektroničke pouzdanosti MIL-HBK-338B, sustav je:
"Kompozicija opreme i vještina i tehnika sposobnih za obavljanje ili podržavanje operativne uloge, ili oboje." (Ministarstvo obrane, 1998.)
Sustav ne mora nužno biti složen kao vozilo ili računalo, a može biti dio većeg složenijeg sustava. Ne mora ni biti umjetna; Sunčev sustav prirodan je primjer sustava, dok su kočnice na automobilima sustav za sebe koji doprinosi kao dio većeg sustava. Sustav je sklop komponenata koje zajedno rade na obradi ulaza i stvaranju izlaza.
Sustavi se mogu podijeliti u niz manjih sustava i podsustava koji su specijalizirani za različita područja kako bi se osiguralo da cjelokupni sustav odgovara svojim zahtjevima i specifikacijama. Može se izraditi hijerarhija tih sustava kako bi se zahtjevi glavnog sustava podijelili na manje i upravljačnije komponente koje se mogu distribuirati među tim specijaliziranim podsustavima.
Slika 1 - Primjer hijerarhije sustava. (Moir & Seabridge, 2013)
Da bi se osiguralo da će sve komponente raditi zajedno u cjelokupnom sustavu, potrebno je puno komunikacije i integracije između podsustava. Tu dolazi do inženjerstva sustava. Međunarodno vijeće za inženjerstvo sustava (INCOSE) opisuje inženjerstvo sustava kao:
„Interdisciplinarni pristup i sredstva koja omogućavaju realizaciju uspješnih sustava. Fokusira se na definiranje potreba kupaca i potrebne funkcionalnosti rano u razvojnom ciklusu, dokumentiranje zahtjeva, zatim nastavlja sintezu dizajna i provjeru valjanosti sustava uz razmatranje cijelog problema. " (UKLJUČI)
Sustavno inženjerstvo je „holističko i integrativno“ i premošćuje jaz u komunikaciji između različitih podsustava „kako bi se stvorila koherentna cjelina“ (NASA, 2009). Iako su podsustavi specijalizirani i usredotočeni su na jedno područje glavnog sustava, inženjerstvo sustava je općenitije i zauzima više usmjeren pristup, gledajući širu sliku kako bi se osiguralo da se podsustavi učinkovito okupe kako bi proizveli konačni glavni sustav u roku i proračun.
Sustavno inženjerstvo u zrakoplovstvu
Organizacije u sektorima poput automobilske i zrakoplovne industrije smatraju inženjerstvo sustava posebno korisnim za pronalaženje alternativnih rješenja, sprečavanje nepredviđenih problema i osiguravanje zadovoljstva kupaca kvalitetom gotovog proizvoda. Nadalje, INCOSE navodi da „učinkovita uporaba sistemskog inženjerstva može uštedjeti preko 20% proračuna projekta“ (INCOSE, 2009). Softver za sistemsko inženjerstvo sada omogućava tvrtkama da testiraju konceptne modele prema zahtjevima kupaca putem virtualnih simulacija i proizvode dokumentirane sigurnosne dokaze za procjene certifikacijskih tijela kao što je Uprava za civilno zrakoplovstvo (CAA) (3dsCATIA, 2011). To pomaže u smanjenju otpada u materijalima od ispitivanja prototipova, preinaka i mogućeg uklanjanja, a postupak od koncepta do proizvoda čini mnogo bržim i učinkovitijim.
Cilj sistemskog inženjera je pomoći kupcu da pravilno shvati problem i pripremi rješenja problema za kupca. Tada sistemski inženjer može voditi i voditi različite odjele projektnog tima prema cilju primjene ovog rješenja, tako što će započeti sa željenim rezultatima kako bi odredio potrebne ulaze, a zatim se neprestano vraćati na zahtjeve kupaca kako bi osigurao da konačni sustav odgovara njegove specifikacije. U tu svrhu sistemski inženjer mora imati niz različitih vještina i osobina, uključujući:
- Široka tehnička kompetencija: sistemski inženjeri zahtijevaju temeljno razumijevanje većine, ako ne i svih, različitih podsustava i želju da saznaju više o tim područjima;
- Uvažavanje vrijednosti procesa i općih ciljeva koje treba ispuniti da bi se postigao krajnji cilj i sposobnost adresiranja tih ciljeva na timove podsustava;
- Samopouzdani vođa, ali i snažan i asertivan član tima. Harold Bell iz NASA-inog sjedišta sugerira da "sjajni inženjer sustava u potpunosti razumije i primjenjuje umjetnost vođenja te ima iskustvo i ožiljak od pokušaja da od svog tima zasluži značku vođe" (NASA, 2009);
- Vještine rješavanja problema i kritičkog mišljenja;
- Izuzetne vještine komunikacije i aktivnog slušanja te sposobnost uspostavljanja veza na cijelom sustavu;
- Sposobnost zauzimanja ciljano usmjerenog pristupa za razliku od tehničkog ili kronološkog uvida: sistemski inženjer gleda na izlaz da bi utvrdio potrebne ulaze za projekt i mora biti u stanju vidjeti širu sliku, usredotočujući se samo na manje detalje kada je potrebno;
- Udoban promjenama i nesigurnostima: prema NASA-i, sistemski inženjeri moraju razumjeti i poticati kvantifikaciju nesigurnosti u timovima kako bi dizajnirali sustav koji uvažava te nesigurnosti (NASA, 2009);
- Kreativnost i inženjerski instinkt kako bi se pronašao najbolji način za rješavanje problema uz uvažavanje rizika i implikacija;
- Ispravna paranoja: očekivati najbolje, ali iz predostrožnosti razmišljati i planirati najgori mogući scenarij.
Nekoliko karakteristika ponašanja sistemskog inženjera može se sažeti u jedan atribut: razmišljanje o sustavu. Sistemsko razmišljanje prvi je put osnovao 1956. godine profesor s MIT-a Jay Forrester, koji je prepoznao potrebu za boljim metodama ispitivanja novih ideja o društvenim sustavima, na sličan način na koji se ideje u inženjerstvu mogu testirati (Aronson). Sustavno razmišljanje skup je općih principa koji ljudima omogućuje razumijevanje i upravljanje društvenim sustavima te njihovo poboljšanje.
Pristup sistemskom razmišljanju bitno se razlikuje od tradicionalne analize oblika. Kao prvo, tradicionalna analiza usredotočuje se na redukcionizam - reduciranje dijelova glavnog sustava (koji se nazivaju i holoni) na sve manje komponente (Kasser i Mackley, 2008). Suprotno tome, sistemsko razmišljanje gleda na širu sliku i na to kako sustav ili dio komunicira s drugim holonima i prepoznaje petlje i odnose između holona. To često može rezultirati znatno drugačijim zaključcima od onih koji proizlaze iz korištenja tradicionalnih analitičkih metoda, ali također može pomoći u određivanju ponašanja holona u nastajanju i mogućnosti neželjenih ishoda - očekujući neočekivano. Poduzimanjem ovih koraka postaje lakše identificirati nova i učinkovitija rješenja za složene i ponavljajuće probleme,dok istovremeno poboljšava koordinaciju unutar organizacije.
U industriji sistemski inženjeri moraju surađivati s nizom različitih dionika, svaki sa svojom perspektivom za dizajn i razvoj potrebnog proizvoda. Na primjer, ako bi zrakoplovna organizacija proučavala razvoj koncepta novog civilnog zrakoplova, bio bi širok raspon zainteresiranih strana, uključujući dobavljače materijala i usluga, putnike i zrakoplovnu posadu te tijela za ovjeru, kao i inženjerski tim izravno uključen u projekt. Slika 2 prikazuje tipične dionike u sustavu civilnog zrakoplovstva, podijelivši ih na četiri glavna sučelja sustava: socio-ekonomsko, regulatorno, inženjersko i ljudsko. Identificiranjem ovih sučelja sistemski inženjeri mogu planirati kada je potrebna interakcija s određenim sustavima i pojednostaviti razvoj i rad,dokumentiranje postupka tijekom cijelog.
Slika 2 - Tipični dionici u sustavu civilnog zrakoplovstva. (Moir & Seabridge, 2013)
Svaki je dionik međuovisan s drugima na istom sučelju. Na primjer, kada se podnosi zahtjev za certifikat tipa, mora se izraditi niz prototipova koji će proći različita ispitivanja, a mora se sastaviti program održavanja koji podržava kontinuiranu plovidbenost nakon odobrenja projekta. To se dostavlja zajedno s rezultatima ispitivanja prototipa regulatorima koji - ako su zadovoljni aspektima sigurnosti, zdravljem i okolišem prototipa - odobravaju prototip i tijelo za plovidbenost izdaje certifikat tipa (MAWA, 2014). Tada se moraju poštivati daljnji propisi kako bi zrakoplov zadržao svoj tip certifikata i potvrdu o plovidbenosti ili će se smatrati nesigurnim za letenje.Stoga sistemski inženjeri moraju razumjeti propise s kojima se zrakoplov mora pridržavati tijekom svog vijeka trajanja i planirati metode kako bi se održao u standardima za plovidbu.
Posao inženjera sustava ne završava nakon što koncept postane proizvod. Zatim moraju surađivati s timom za održavanje kako bi proizvod bio siguran i sposoban za upotrebu dok se ne povuče iz upotrebe. Slika 3 prikazuje životni ciklus zrakoplova sa stajališta Uprave za civilno zrakoplovstvo (CAA) i način na koji bi sistemski inženjeri i upravitelji proizvoda u zrakoplovstvu morali surađivati s CAA-om tijekom životnog ciklusa.
Slika 3 - Životni ciklus zrakoplova (Uprava za civilno zrakoplovstvo Novog Zelanda, 2009)
Umotavanje svega
Sustavno inženjerstvo je "presudna temeljna kompetencija" za uspjeh u zrakoplovnoj industriji. Prvo i najvažnije je upravljanje složenošću kako bi se dobio pravi dizajn, a zatim održavanje i poboljšanje njegovog tehničkog integriteta (NASA, 2009). Prema NASA-inom administratoru Michaelu D. Griffinu u njegovoj prezentaciji, Sustavno inženjerstvo i 'Dvije kulture' inženjerstva iz 2007. godine , sistemsko inženjerstvo pomaže osigurati ravnotežu svih podsustava koji se kombiniraju u sustav koji će proći kroz fazu preliminarnog projektiranja i na taj način ispuniti zahtjeve kupaca za koje je izričito zamišljen (Griffin, 2007).
Uvidom u razvoj koncepta civilnog zrakoplova i razmatranjem različitih dionika i sučelja sustava koji su uključeni u životni ciklus zrakoplova, bilo izravno ili neizravno, očito je da sistemski inženjeri imaju širok spektar odgovornosti i perspektiva za upravljanje izvan inženjerski sustav kojim se nastavlja rješavati i njime se upravlja čak i nakon završetka faze preliminarnog projektiranja. Osiguravajući da u potpunosti razumiju opseg krajnjeg cilja konačnog proizvoda i uvažavajući utjecaj koji će on imati na različite dionike, sistemski inženjeri mogu odrediti ulazne podatke potrebne za postizanje ovih ciljeva unutar rokova i proračuna koji se nalaze.
Iako inženjerstvo sustava može imati različite oblike, ovisno o industriji i preferencijama organizacije, temeljne metode koje se koriste ostaju dosljedne, a cilj ostaje isti: pronaći najbolji dizajn koji udovoljava zahtjevima. U bilo kojem inženjerskom projektu postojat će niz specijaliziranih podsustava koje treba povezati kako bi se osiguralo da krajnji rezultat projekta najbolje ispunjava svoje specifikacije.
Reference
3dsCATIA. (2011., 30. rujna). Što je "Inženjerstvo sustava"? - Osnovna zbirka. Preuzeto s YouTubea:
Aronson, D. (nd). Pregled sistemskog razmišljanja. Preuzeto 2016. sa stranice za razmišljanje:
Ministarstvo obrane. (1998). MIL-HBK-338B Priručnik za dizajn elektroničke pouzdanosti. Virginia: Ured za kvalitetu i standardizaciju obrane.
UKLJUČITI. (nd). Što je inženjerstvo sustava? Preuzeto 2016. s INCOSE UK:
UKLJUČITI. (2009., ožujak). zGuide 3: Zašto ulagati u inženjerstvo sustava? Preuzeto s INCOSE UK:
Kasser, J. i Mackley, T. (2008). Primjena sistemskog razmišljanja i njegovo usklađivanje s inženjerstvom sustava. Cranfield: Joseph E. Kasser.
Moir, I. i Seabridge, A. (2013). Dizajn i razvoj zrakoplovnih sustava (2. izd.). Chichester: John Wiley & Sons Ltd.
NASA. (2009.). Umjetnost i znanost sistemskog inženjerstva. NASA.
© 2016 Claire Miller