Управление конфигурацией

Предпосылки управления конфигурацией

ЖЦИ сопровождается большим количеством данных, и значительная часть этих данных появляется в процессе проектирования.

Чем больше и сложнее изделие, тем больше инженеров заняты разработкой конструкторской и технической документации, и тем больше итоговых документов описывает изделие. Так комплект конструкторско-технологической документации на трактор весит больше чем сам изготовленный трактор.

Ситуация усугубляется постоянными изменениями в документах и данных, о которых нужно уведомить всех участников процесса проектирования, а так же учесть влияние вносимых изменений на зависимые составные части изделия и их характеристики.

Если процессы управления данными (документами) и их изменениями выстроены не эффективно, то в результат работы инженеров будет не соответствовать актуальной версии спецификации требования, физический экземпляр изделия будет не соответствовать актуальной версии КД, и соответственно физический экземпляр не будет соответствовать заданным требованиям.

Распространённой ситуацией является доводка физического образца до соответствия заданным требованиям по служебным запискам, предварительным извещениям, или разрешениям на отклонения. Результатом такой деятельности является экземпляр изделия, соответствующий заданным требованиям, но с отсутствием фактических сведений о его актуальном составе или особенностях конструкции. В итоге ни кто не знает в каком составе изделие было поставлено заказчику, какие запчасти нужно поставить и как обеспечить их совместимость.

Решением обозначенной проблемы стало развитие такой практики как управление конфигурацией.

Управления конфигурацией

Управление конфигурацией (УК) – деятельность в области управления жизненным циклом изделия, направленная на обеспечение соответствия объекта конфигурации документации конфигурации, в том числе требованиям. [ГОСТ Р 59193, п. 3.1.12]

УК – это управленческий процесс, оказывающий воздействие на другие процессы ЖЦ. Его цель – обеспечить соответствие создаваемого продукта заданным требованиям, а также обеспечить возможность контроля заинтересованными сторонами того, что создаваемый продукт соответствует их потребностям.

Для решения задач УК сложного изделия выполняют декомпозицию исходного объекта анализа на отдельные управляемые объекты – объекты конфигурации.

В качестве объекта конфигурации может выступать изделие (комплект, комплекс, сборочная единица, деталь), система, программное обеспечение, аппаратное обеспечение, материал, отдельный документ, объект инфраструктуры и т. п.

Для каждого объекта конфигурации разрабатывается комплект документации конфигурации, который после утверждения представляет «утвержденную конфигурацию» данного объекта (например, полный комплект конструкторской документации по ЕСКД).

УК в первую очередь достигается управленческими методами. Это организованный процесс в рамках которого определяются правил, процедуры а и ответственные за идентификацию и управление данными описывающими конфигурацию изделия.

В соответствии с ГОСТ Р 59193, УК включает

Планирование управления конфигурацией
Деятельность направленная на определении процессов управления конфигурацией (в рамках конкретной организации или проекта). Определяются процедуры, инструменты, ответственные, виды конфигураций, правила идентификации объектов конфигурации, правила внесения изменений и т.д.

Идентификация конфигурации
Идентификация конфигурации – деятельность по формированию утвержденной конфигурации, включающая:

• формализацию состава и структуры ОКнф;
• определение контролируемых характеристик ОКнф;
• определение совокупности документов и данных, в которых эти характеристики должны быть установлены и подтверждены (состава документации конфигурации);
• утверждение документации конфигурации.

Идентификация конфигурации включает решение следующих задач:

• уникальное обозначение объектов и их конфигураций;
• разработка структуры конфигурации и определение номенклатуры документации конфигурации;
• уникальное обозначение документации конфигурации;
• уникальное обозначение изготовленных экземпляров.

Аудит конфигурации
Аудит конфигурации – деятельность по формальной проверке конфигурации, включающая:

• аудит документации конфигурации;
• аудит изготовленного экземпляра ОКнф.

Управление изменениями конфигурации
Управление изменениями конфигурации – деятельность по идентификации, документированию, оценке, согласованию, утверждению, внедрению и проверке всех изменений, вносимых в утвержденную конфигурацию и изготовленные экземпляры ОКнф.

Учет статуса конфигурации
Учет статуса конфигурации – деятельность по формализованному учету выполнения процедур УК (идентификации, изменений, аудита) и по подготовке соответствующих отчетов.

Пример процессов УК

Проект: Разработка «Умной лампы».

1. Идентификация конфигурации: Определяется, что контролируем:

• Компонент: Плата драйвера. Идентификатор: HW-DRIVER-001.
• Документ: Схема электрическая. Идентификатор: DOC-SCH-001.
• ПО: Прошивка. Идентификатор: SW-FW-001.

2. Аудит конфигурации: Проверяется:

• Правильность размещения всех документов и данных (КД на схему, прошивка) конфигурации в PDM-системе
• Правильность заполнения атрибутов
• Соответствие версии документов конфигурации версиям на основании которых выполнялись процедуры тестирования (версия КД на плату соответствует версии которая использовалась в расчетах)
• Актуальности связей между данными (КД на плату имеет связи с актуальными требованиями)
• Наличие необходимых согласований, утверждений и статуса объектов (КД на плату было согласовано, в PDM системе эти документы имеют соответствующий статус)
• На  основании аудита конфигурации формируется утвержденная конфигурация (в PDM системе фиксируется вся структура данных описывающих конфигурацию, как правило через статус головного объекта структуры)

3. Внесение изменения: Обнаружено, что микроконтроллер на плате HW-DRIVER-001 снят с производства.

4. Контроль изменений:

• Инженер подает Запрос на изменение : «Замена MCU на аналог в HW-DRIVER-001».
• Совет по изменениям анализирует: потребуется ли изменить схему (DOC-SCH-001)? Нужно ли адаптировать прошивку (SW-FW-001)? Увеличатся ли стоимость или сроки?
• Совет по изменениям принимает решение: «Изменение утверждается».
• Плата получает новый идентификатор: HW-DRIVER-002. Схема — DOC-SCH-002. Прошивка — SW-FW-002.

5. Учет статуса: В PDM-системе теперь четко видно, что лампы, собранные после 01.06.2024, имеют конфигурацию [HW-DRIVER-002 + DOC-SCH-002 + SW-FW-002], а более ранние — [HW-DRIVER-001 + DOC-SCH-001 + SW-FW-001].

В ходе разработки объекта конфигурации (в том числе финального изделия) формируют несколько видов утвержденных конфигураций, предназначенных для решения разных задач:

Утвержденная требуемая конфигурация
Утвержденная требуемая конфигурация – это комплект утвержденной документации конфигурации, необходимый для достижения соглашения между заказчиком и поставщиком объекта (или между головным разработчиком и разработчиком СЧ изделия). Утвержденная конфигурация включает спецификацию исходных требований к объекту в соответствии с ГОСТ Р 59194.

Данный вид конфигурации утверждают, как правило, на этапе аванпроекта или при разработке концепции.

Утвержденная проектная конфигурация
Утвержденная проектная конфигурация – это комплект утвержденной документации конфигурации, содержащий принятые по объекту технические решения и необходимый для установления требований к разработчикам СЧ изделия (в том числе к внутренним подразделениям головного разработчика, разрабатываемым крупные функциональные СЧ). Утвержденная проектная конфигурация включает спецификацию проектных требований к ОКнф и требования к его СЧ в соответствии с ГОСТ Р 59194.

При разработке проектной конфигурации в качестве исходных данных используют утвержденную требуемую конфигурацию (с учетом всех внесенных на конкретный момент времени изменений).

Проектную конфигурацию утверждают на этапе разработки эскизного проекта и уточняют на этапе разработки технического проекта.

Утвержденная рабочая конфигурация
Утвержденную рабочую конфигурацию формируют необходимое количество раз на этапе разработки рабочей конструкторской документации с разными целями, например, для изготовления опытного образца и проведения испытаний.

При разработке рабочей конфигурации в качестве исходных данных используют утвержденную проектную конфигурацию (с учетом всех внесенных на конкретный момент времени изменений).

Утвержденная рабочая конфигурация включает рабочие конструкторские, технологические, эксплуатационные, программные и иные необходимые для решаемых задач документы и/или данные в АС УДИ (PDM-системе).

Утвержденная производственная конфигурация
производственная конфигурация – это комплект утвержденной документации конфигурации, необходимый для изготовления изделия (одиночного, серийного, массового и т. д.). Утвержденная производственная конфигурация формируется из актуальной на данный момент времени утвержденной рабочей конфигурации и по содержанию полностью ей эквивалентна.

При разработке изделий утвержденная производственная конфигурация включает документы и данные с литерой, в соответствии с ГОСТ 2.103.

Утвержденная производственная конфигурация, как правило, передается заказчику установленным способом (например, установленным в договоре или нормативном документе, принятом в организации).

Количество формируемых для объекта видов утвержденных конфигураций, требования к их содержанию, порядок проверки (аудита) и утверждения устанавливают в документах по стандартизации организации или в плане УК.

Для решения задач УК изделий, чья разработка ведется с использованием современных компьютерных технологий проектирования и технологий управления данными об изделии, используют соответствующие функции PDM-систем. Использование PDM позволяет автоматизировать значительную часть процедур УК:

• присвоение уникального обозначения;
• прослеживаемость версий данных и документов;
• заполнение обязательных атрибутов;
• указание актуального состава данных конфигурации;
• обеспечение связи между актуальными данными;
• анализ влияния изменений;
• централизованная процедура внесения изменений с уведомлением всех заинтересованных сторон.

Для достижения целей процесса УК, необходимо, чтобы в PDM-системе находились все данные составляющие конфигурацию. Если часть информации хранится вне PDM, это потенциальная уязвимость, которая приведёт к описанным в предпосылках проблемам.

Общие процедуры, которые можно отнести к УК, налажены на любом отечественном предприятии где строго соблюдаются положения ЕСКД, но это процедуры затрагивают далеко не все данные конфигурации, например:

• 3D модель детали, хоть и является видом КД, но далеко не все предприятия ведут их учет, хранят их как исходные данные чертежа, или учитывают при внесении изменений.
• такая важнейшая часть данных конфигурации как требования остаются в виде бумажного или сканированного ТЗ, для которого не представляется возможным установить соответствие конкретной версии требования и конкретной версии КД, описывающего реализацию этого требования. Без указания связи требований и КД, невозможно объективно оценивать влияние изменения требований на КД, или влияние изменения КД на требования.

Таким образом, постановка процесса управления требованиями в рамках PDM системы, является важной составляющей успешного процесса УК.

При переходе к MBSE появляется огромное число моделей, виды и составы которых не описываются в рамках ЕСКД, или другими стандартами, но управление которыми необходимо для обеспечения целостности и взаимного соответствия данных.

Поэтому, инструменты и процессы управления моделями так же являются важной составляющей эффективного процесса УК.

Ключевые преимущества постановки процесса УК

1. Обеспечение целостности данных

Управление конфигурацией гарантирует, что вы соберете конечное изделие из согласованной и совместимой версии каждого компонента. Вы всегда знаете, какая версия ПО должна быть залита в контроллер, который стоит на плате ревизии 2.1, спроектированной по чертежу от 15.05.2024.

2. Чтобы управлять изменениями, а не тушить пожары

Управление конфигурацией гарантирует, что каждому изменению будет дана оценка их применимости и изменения будут проведены во всех зависимых составных частях.

3. Обеспечение прослеживаемости данных

Если в эксплуатации произошел сбой, вы можете однозначно определить: какая именно аппаратная ревизия, какая версия ПО и какие документы использовались в этой конкретной системе. Это позволяет быстро найти причину и устранить ее.

4. Обеспечение воспроизводимости результатов

Вы можете быть уверены, что две системы, собранные в разное время, абсолютно идентичны. А также можете воссоздать любую предыдущую версию системы для тестирования или анализа.

5. Обеспечение согласованной командной работы

Когда десятки команд работают параллельно, они должны иметь дело с одними и теми же версиями файлов и документов. Управление конфигурацией предотвращает ситуации, когда:

• Два инженера одновременно редактируют один чертеж.
• Команда «А» использует устаревшую спецификацию от команды «Б».

Это основа для эффективной параллельной работы.

6. Чтобы обеспечить управление знаниями

В проекте есть ключевые специалисты, чьи решения критически важны. Если такой человек уйдет, его знания могут быть утрачены. Управление конфигурацией фиксирует все решения, обоснования и историю изменений в формальном виде. Это делает проект устойчивым к кадровым изменениям.