Жизненный цикл системы

Жизненный цикл системы — это стадии процесса, охватывающие различные состояния системы, начиная с момента возникновения необходимости в такой системе и заканчивая её полным исчезновением или выводом из эксплуатации; конечное множество типовых фаз и этапов, через которые система может проходить за всю историю своей жизни.

Жизненный цикл — это не временной период существования, а процесс последовательного изменения состояния, обусловленный видом производимых воздействий (Р 50-605-80-93).

Под жизненным циклом технической (инженерной) системы обычно понимают её эволюцию в виде нескольких «ступеней», включающих такие важные стадии, как концепция, разработка, производство, эксплуатация и окончательное выведение из эксплуатации.

В стандартах системной инженерии описаны четыре основных принципа моделирования жизненного цикла, а именно:

• В течение своей жизни система развивается, проходя через определенные стадии.
• На каждой стадии жизненного цикла должны быть доступны подходящие обеспечивающие системы (англ. enabling systems), только в этом случае могут быть достигнуты результаты, запланированные для этой стадии.
• На определенных стадиях жизненного цикла такие атрибуты, как технологичность, удобство использования, пригодность к обслуживанию и возможность удаления отходов, должны быть специфицированы и практически реализованы.
• Переход к следующей стадии возможен только при условии полного достижения результатов, запланированных для текущей стадии.

В полном жизненном цикле любой системы всегда присутствуют типовые стадии, каждая из которых имеет характерные только для неё цели и вносит свой вклад в полный жизненный цикл.

История концепции жизненного цикла

Концепция жизненного цикла возникла в конце XIX в. как комплекс идей, включающих в себя идеи наследственности и развития на уровне индивидуумов и организмов, а также адаптации, выживания и вымирания на уровне отдельных видов и целых популяций живых организмов.

Типовые модели жизненного цикла системы

Модели жизненного цикла системы получили значительное распространение в последние два десятилетия. Некоторые модели развивались как дополнительные уникальные и пользовательские приложения в исследованиях. Кроме того, разработка программного обеспечения повлекла за собой формирование новых моделей разработки, которые впоследствии были приняты системным сообществом.

Не существует единой модели жизненного цикла, удовлетворяющей требованиям любой возможной задачи. Различные организации по стандартизации, правительственные учреждения и инженерные сообщества публикуют свои собственные модели и технологии, которые могут быть использованы для конструирования модели. Таким образом нецелесообразно утверждать о существовании единственно возможного алгоритма построение модели жизненного цикла.

Некоторые специалисты по системной инженерии предлагают рассматривать модель жизненного цикла системы, на основе следующих трех источников: модель управления материально-техническим обеспечением Министерства Обороны США (МО США) (DoD 5000.2), модель стандарта ISO/IEC 15288 и модель Национального общества профессиональных инженеров (NSPE).

Типовая модель жизненного цикла по стандарту ISO/IEC 15288

В 2002 году Международная организация по стандартизации и Международная электротехническая комиссия выпустили результат многолетней работы — стандарт ISO/IEC 15288:2002 (см. русскоязычный аналог ГОСТ Р ИСО МЭК 15288-2005).

Согласно стандарту, процессы и действия жизненного цикла определяются, соответствующим образом настраиваются и используются в течение стадии жизненного цикла, для полного удовлетворения целей и результатов на этой стадии. В различных стадиях жизненного цикла могут принимать участие разные организации. Не существует единой универсальной модели жизненных циклов систем. Те или иные стадии жизненного цикла могут отсутствовать или присутствовать в зависимости от каждого конкретного случая разработки системы.

В стандарте в качестве примера были приведены следующие стадии жизненного цикла:

1. Замысел.
2. Разработка.
3. Производство.
4. Применение.
5. Поддержка применения.
6. Прекращение применения и списание.

В версии стандарта от 2008 года (ISO/IEC 15288:2008) и в последующих версиях примеры стадий жизненного цикла отсутствуют.

Типовая модель жизненного цикла по версии Министерства обороны США

Для управления рисками в области применения передовых технологий, и сведения к минимуму дорогостоящих технических или управленческих ошибок, МО США разработало руководство, содержащее все необходимые принципы разработки систем. Эти принципы вошли в специальный перечень директив — DoD 5000.

Модель жизненного цикла системы управления материально-техническим обеспечением по версии МО США состоит из пяти стадий:

1. Анализ.
2. Разработка технологии.
3. Инженерная и производственная разработка.
4. Производство и развертывание.
5. Функционирование и поддержка.

Типовая модель жизненного цикла системы Национального общества профессиональных инженеров (NSPE)

Этот вариант модели жизненного цикла NSPE адаптирован для коммерческих систем и направлен на развитие новых продуктов, обычно являющихся результатом технического прогресса. Жизненный цикл по модели NSPE разбивается на шесть стадий:

1. Концепция.
2. Техническая реализация.
3. Разработка.
4. Коммерческая валидация и подготовка производства.
5. Полномасштабное производство.
6. Поддержка конечного продукта.

Типовая модель жизненного цикла продукции по Р 50-605-80-93

В руководящем документе Р 50-605-80-93 рассматривается жизненный цикл промышленного изделия, в том числе — военной техники.

Для промышленной продукции гражданского назначения предложены следующие стадии:

1. Исследование и проектирование.
2. Изготовление.
3. Обращение и реализация.
4. Эксплуатация или потребление.

В рамках жизненного цикла промышленной продукции гражданского назначения предложено рассматривать 73 вида работ и 23 типа стейкхолдеров («участников работ» по терминологии документа).

Для промышленной продукции военного назначения предложены следующие стадии:

1. Исследование и обоснование разработки.
2. Разработка.
3. Производство.
4. Эксплуатация.
5. Капитальный ремонт.

В рамках жизненного цикла промышленной продукции военного назначения предложено рассматривать 25 видов работ и 7 типов стейкхолдеров (участников работ).

Типовая модель жизненного цикла программного обеспечения

Основная статья: Жизненный цикл программного обеспечения

Стадии жизненного цикла системы и их составные фазы, представленные на рисунке «Модель жизненного цикла системы», относятся к большинству сложных систем, в том числе к тем, которые содержат программное обеспечение со значительным объемом функциональных возможностей на уровне компонентов. В программно-интенсивных системах, в которых программное обеспечение выполняет практически все функции (как, например, в современных финансовых системах, в системах бронирования авиабилетов, в глобальной сети интернет и в др.), как правило жизненные циклы схожи по содержанию, но часто усложняются итерационными процессами и прототипированием.

Основные стадии жизненного цикла системы (Kossiakoff, Sweet, Seymour, Biemer)

Как показано на рисунке «Модель жизненного цикла системы», модель жизненного цикла системы содержит 3 стадии. Первые 2 стадии приходятся на разработку, а третья стадия охватывает пост-разработку. Эти стадии показывают более общие переходы из состояния в состояние в жизненном цикле системы, а также показывают изменения в типе и объеме действий, вовлеченных в системную инженерию. Стадии представляют собой:

• стадию разработки концепции;
• стадию технической разработки;
• стадию пост-разработки.

Стадия разработки концепции

Целями стадии разработки концепции являются оценки новых возможностей в сфере применения системы, разработка предварительных системных требований и возможных проектных решений. Стадия разработки концептуального проекта начинается с момента осознания необходимости создания новой системы или модификации уже имеющейся. Стадия включает в себя начало исследований фактов, периода планирования, оцениваются экономические, технические, стратегические и рыночные основы будущих действий. Осуществляется диалог между стейкхолдерами и разработчиками.

Модель жизненного цикла системы

Основные цели стадии разработки концепции:

1. Провести исследования, установив, что является необходимым для новой системы, а также установив техническую и экономическую целесообразность данной системы.
2. Изучить потенциально возможные концепции системы, а также сформулировать и подвергнуть валидации набор требований к производительности системы.
3. Выбрать наиболее привлекательную концепцию системы, определить её функциональные характеристики, а также разработать детальный план последующих стадий проектирования, производства и оперативного развертывания системы.
4. Разработать любую новую технологию, подходящую для выбранной концепции системы и подвергнуть валидации её способности удовлетворять потребности.

Стадия технической разработки

Стадия технической разработки подразумевает процесс проектирования системы для реализации функций, сформулированных в концепции системы, в физическом воплощении, которые могут поддерживаться и успешно эксплуатироваться в своей операционной среде. Системная инженерия в первую очередь касается направления развития разработки и проектирования, управления интерфейсами, разработки планов тестирования, и определяет, как расхождения в производительности системы, не проверенной во время тестирования и оценки, должны быть надлежащим образом исправлены. Основная масса инженерных действий осуществляется на этой стадии.

Основными целями стадии технической разработки являются:

1. Выполнить техническую разработку прототипа системы, отвечающего требованиям производительности, надежности, ремонтопригодности и безопасности.
2. Спроектировать систему, пригодную для использования, и продемонстрировать свою оперативную пригодность.

Стадия пост-разработки

Стадия пост-разработки состоит из деятельности за пределами периода разработки системы, но все еще требует значительной поддержки со стороны системных инженеров, особенно когда встречаются непредвиденные проблемы, требующие скорейшего разрешения. Кроме того, достижения в области технологий часто требуют внутренней модернизации системы обслуживания, которая может быть столь же зависимой от системной инженерии, как стадии концепции и технической разработки.

Стадия пост-разработки новой системы начинается после успешно проведенной операции тестирования и оценивания данной системы (тестирование приёмки), выпуска в производство и последующим оперативным использованием. Пока основная разработка не будет завершена, системная инженерия будет продолжать играть главную поддерживающую роль.

• 
  Принципиальные стадии в жизненном цикле системы
• 
  Этапы концептуальной разработки в жизненном цикле системы
• 
  Этапы технической разработки в жизненном цикле системы

Литература

• Blanchard B. S., Fabrycky Wolter J. Systems engineering and analysis. — 4-е изд. — Prentice Hall, 2006.
• ISO/IEC 15288:2008 Systems and software engineering — Life cycle processes
• ISO 15704:2000 Industrial automation systems — Requirements for enterprise-reference architectures and methodologies (ГОСТ Р ИСО 15704-2008 Требования к стандартным архитектурам и методологиям предприятия)
• Kossiakoff A., Sweet W. N., Seymour S. J., Biemer S. M. Systems Engineering Principles and Practice. — 2-е изд. — Hoboken, New Jersey: A John Wiley & Sons, 2011. — 599 с. — ISBN 978-0-470-40548-2.
• Батоврин В. К., Бахтурин Д. А. Управление жизненным циклом технических систем. — 2012.
• ГОСТ Р ИСО/МЭК 15288-2005 Информационная технология. Системная инженерия. Процессы жизненного цикла систем
• Р 50-605-80-93. Рекомендации. Система разработки и постановки продукции на производство. Термины и определения (Ссылка на текст).