• Конструкторские данные, появляющиеся в процессе проектирования и разработки изделия. Включают сведения о составе изделия, его геометрических моделях, компонентах и их технических характеристиках, об их отношениях в структуре изделия, ЭМИ, сертификационные данные, результаты расчетов и моделирования, допуски на изготовление деталей.
• Технологические данные, формируемые на стадии технологической подготовки производства. Содержат материальные спецификации, сведения о способах изготовления и контроля изделия и его компонентов в процессе производства, в том числе входного контроля покупных изделий и материалов. Включают описание маршрутных и операционных технологий, норм времени и расхода материалов, управляющие программы для станков с ЧПУ, данные проектирования приспособлений, режущего и мерительного инструмента.
• Производственные данные, включая сведения о статусе конкретных экземпляров изделия и его компонентов в производственном цикле, перечни ПКИ, цепочки и графики поставок, данные по их монтажу во времени и пространстве, последовательность сборки компонентов и финальной сборки изделия.
• Данные о качестве, порождаемые на всех этапах контроля. Содержат сведения о степени соответствия экземпляров изделия и его компонентов заданным техническим требованиям, техническим условиям, требованиям стандартов, нормативно-технических документов системы качества.
• Руководства по эксплуатации и обслуживанию, содержащие сведения, необходимые для нормальной эксплуатации, организации обслуживания, ремонта и других действий, обеспечивающих работоспособность изделия, а также документы и руководства по эксплуатации и ремонту.
Данную информацию приходится актуализировать в эксплуатации, при ремонте или модернизации системы. Важно правильно выстроить стратегию продвижения корпорации по уровням цифровизации для получения положительного баланса между затратами и приобретениями.
Сегодняшний этап цифровизации (развития компьютерных технологий и связанных с этим сфер деятельности) часто называют «цифровой индустрией 4.0». Его характеризуют, например, следующими признаками (зависит от источников информации).
1. Компьютеризация для цифрового управления всеми основными компонентами производства.
2. Сетевое взаимодействие между компонентами.
3. Создание цифрового отображения или «виртуального двойника» предприятия (визуализация бизнес-процессов).
4. Прозрачность цифрового отображения аналитических систем с так называемыми «большими данными».
5. Прогнозирование.
6. Адаптивность бизнеса к изменяющимся внешним условиям.
Можно представить упрощенный вариант трехуровневой схемы иерархии информационной системы предприятия. На первом (верхнем) уровне расположен блок-интегратор бизнес-процессов, например, интеллектуальной системы управления предприятием (Intellectual Enterprise Management). На втором уровне логично расположить три обеспечивающих блока бизнес-процессов, связывающих первый (управленческий) уровень с третьим, нижерасположенным, производственным уровнем. Например, закупки и логистику, управление конфигурацией, управление знаниями. На третьем, фундаментном, уровне расположены три основных производственных направления организации: конструирование, производство и послепродажное обслуживание. Важным преимуществом построения такого «информационного дерева» является наличие на рынке альтернатив всего набора программного обеспечения для перечисленных блоков. Предложенное дерево возможно наращивать в разных направлениях, опять же в зависимости от структуры бизнес-процессов организации, их необходимой детализации, и др.
При формировании цифрового предприятия можно обратиться к сайту Министерства цифрового развития РФ. Там в дополнение к паспорту федерального проекта «Цифровые технологии» программы «Цифровая экономика» приведена дорожная карта по развитию «сквозной» цифровой структуры «Новые производственные технологии». Главной целью направления цифровизации не должны являться дорогостоящие развитие и смена версий программного обеспечения, это только часть бизнеса компании, обеспечивающая быстрое и качественное функционирование его компонентов, которая должна окупаться в процессе использования цифровых инструментов.
1.6 Верификация и валидация,
обзоры проекта
Создание системы сопровождается стратегией пошагового контроля результатов разработки. При этом выявление и устранение дефектов происходит раньше и с меньшими затратами. Для проверки результатов каждого шага разработки используются два метода: верификация и валидация.
Верификация представляет процесс подтверждения того, что требование или система соответствует входным данным. Верификация требования отвечает на вопрос: действительно ли система удовлетворяет этому определенному требованию?
Валидация обеспечивает соответствие системы потребностям и ожиданиям конечных пользователей. Она представляет процесс подтверждения, что набор требований, проект или система соответствует предназначению Заказчика. Как правило, проводится с привлечением внешних инстанций, регулирующих органов, представителей заказчика, межведомственных комиссий, и др.
Верификация выполняется на ранних этапах процесса разработки для подтверждения соответствия требованиям перед процессом валидации и передачей изделия в серийное производство. Результаты всех верификаций представляются группе по валидации как обеспечение соответствия заявленным спецификациям.
Верификация ориентирована на компоненты и подсистемы, и проводится:
• в процессе разработки;
• чтобы убедиться, что утвержденные требования будут выполнены;
• как правило, в лабораторных условиях (не натурных).
Основные задачи верификации при разработке перечислены ниже:
1. демонстрация соответствия конструкции и характеристик установленным требованиям на заданных уровнях;
2. обеспечение соответствия продукта разработанному проекту, отсутствия дефектов производства, и пригодности к применению;
3. подтверждение способности системы в целом выполнять требования программы в эксплуатации, включая инструменты, процедуры и ресурсы;
4. документирование результатов верификации, в том числе анализа рисков, результатов испытаний, отклонений, и проверенных решений проекта, включенных в хранилище данных.
На этапе интеграции системы или продукта выполняется верификация модулей и подсборок, чтобы убедиться, что утвержденные требования будут выполнены. Успешная верификация системы или ее компонента подтверждает, что синтез выполнен правильно и система соответствует требованиям. Используют четыре метода верификации: инспекцию, анализ, демонстрацию, испытания (тесты).
Инспекция или осмотр включает визуальное исследование продукта или компонента, при котором наблюдения проводятся в статической ситуации без использования специальных процедур. Применяют использование органов чувств, простые физические манипуляции, фиксацию механических или электрических показаний. Инспекция может выполняться в форме обзора, или включать знакомство с документацией и сравнение физических характеристик продукта с заранее установленными стандартами. Например, визуальный осмотр на отсутствие следов износа, или ударов и повреждений при транспортировке изделия.
Анализом именуют метод проверки с применением одобренных аналитических методов, математических моделей, динамических расчетов, алгоритмов, графиков для определения, выполняются ли для конструкции системы заданные требования. Выполняется на основании расчетных данных или результатов верификации компонентов нижестоящих уровней системной структуры. Широко используется на этапах проектирования, когда конечный продукт, прототип или инженерная модель недоступны.
Демонстрация является методом подтверждения рабочей характеристики, чтобы проверить, удовлетворяет ли демонстрируемый продукт требуемым рабочим характеристикам по определенным сценариям. Например, требование об обеспечении доступа водителя ко всем органам управления автомобилем может быть проверено экспертом на макете кабины или тренажере. По сравнению с испытаниями демонстрация подтверждает работоспособность без интенсивного сбора экспериментальной информации.
Испытания включают проверку на стенде динамики работы конечного продукта или подсистемы с целью получения детальных характеристик, либо сбора информации, достаточной для верификации путем дальнейшего анализа. Они выполняются для проверки на соответствие ранее разработанным системным целям, спецификациям и требованиям пользователей. При испытаниях измеряют различные технические характеристики объекта в сравнении с их целевыми значениями, чтобы убедиться, что система соответствует заявленным требованиям. Могут проводиться на готовых конечных продуктах, функциональных моделях, экспериментальных образцах или прототипах. Испытания позволяют получить данные в дискретных точках по каждому установленному требованию в заданном диапазоне контролируемых условий. Испытываемый образец, кроме штатных средств измерения, может быть дополнительно оснащен набором датчиков давлений, температур, напряжений, вибраций для измерения параметров в разных точках системы, и их последующего сравнения с расчетными данными.
Процесс испытаний и оценки системы включает проверку работы подсистем при объединении в целостную систему, оценку обоснованности проектных допущений, и проверку работы системы в различных условиях и режимах работы. Чтобы свести к минимуму необходимость перепроектировать всю систему из-за неисправных компонентов, на испытаниях следует сначала исследовать компоненты, затем подсистемы и работу всей системы. При завершении опытного производства и после интеграции система тестируется, чтобы убедиться, что она удовлетворяет поставленным требованиям.
Испытания являются наиболее ресурсоемкой методикой верификации. Они делятся на три группы.
1. Испытания, проводимые разработчиком, чтобы убедиться, что проект системы соответствует системным требованиям.
2. Испытания, выполняемые изготовителем или строителем для подтверждения качества работ.
3. Испытания, проводимые заказчиком, чтобы убедиться, что система соответствует требованиям пользователя и другим договорным соглашениям.
Если первая группа испытаний выявляет неадекватные характеристики из-за дефектной или плохой конструкции, то этап проектирования необходимо частично повторить. Планировать испытания следует заранее, чтобы выявить проблемы как можно раньше, так как повторение работ требует дополнительных затрат и времени.
Вторая группа испытаний необходима для проверки того, что компоненты и качество изготовления соответствуют системным спецификациям.
Третья группа испытаний состоит из проверочных тестов, обзоров и аудитов, проводимых с участием заказчика. Он должен убедиться, что системные требования выполнены, а документация по испытаниям является полной и точной. В этих испытаниях иногда выявляют недостатки конструкции, которые проектировщики не заметили.
Для сложных систем, связанных с обеспечением безопасности пользователя, выполняются специальные испытания с превышением норм типовых условий эксплуатации, чтобы определить фактические границы возможностей или точку отказа системы. При так называемых стресс-тестах к системе прилагается дополнительная испытательная нагрузка, чтобы определить ее способность работать в более тяжелых, чем это планировалось, условиях. Существует много других типов тестирования: прочностное тестирование, испытания узлов, работа системы в сети, эксплуатационные испытания, тестирование производства, тестирование безопасности, и др.
Методы верификации могут быть разбиты на подвиды.
1. Техническая оценка соответствия требованиям.
2. Поэтапные обзоры результатов.
3. Расчетный анализ.
4. Оценка безопасности компонентов.
5. Стендовые испытания на модельном прототипе или макете.
