Подход системной инженерии к управлению жизненными циклами объектов использования атомной энергии

Системная инженерия – основа стандартизации в атомной отрасли
Приказ о подготовке к внедрению в организациях Госкорпорации «Росатом» международных стандартов ISO/IEC 15288:2008 и ISO 15926 от 26.12.2008 № 710
Приказ о мерах по формированию системы нормативного обеспечения единства управления жизненным циклом объектов атомных технологий от 10.03.2009 № 129

Подход системной инженерии
к управлению жизненным циклом
Системная инженерия – это гармонизация подходов:
системного (назначение, границы и элементы системы)
процессного (деятельность и акторы)
архитектурного (методы описания и их группировка)
жизненного цикла (4D-эволюция системы)
оценки зрелости процессов (стадии ЖЦ процесса)
оценки специальных свойств системы (процессные выписки)

Система – Жизненный цикл – Процессы ЖЦ
«Управление ЖЦ X» = Σ процессов «Управление Стадией N ЖЦ X» «Управление Стадией N ЖЦ X» = Σ «процессов ЖЦ» стадии N ЖЦ X
25 обязательных процессов ЖЦ из ISO 15288
Стадия 1
Стадия 2
Стадия 3
Управление ЖЦ X

Выбор систем
Проектирование
(обеспечивающая
система)
Изготовление
(обеспечивающая
система)
Целевая
система
Система в
операционном
окружении
подсистемы
Система в
операционном
окружении

V – модель жизненного цикла
Замысел
Функционирование
и развитие
Требования и
архитектура
Рабочий
проект
Реализация
Сборка и
тестирование
Проверка
и приёмка
Проверка и приёмка
Декомпозиция и
специфицирование проекта
Интеграция и
тестирование проекта

Синхронизация и доказательства
«Гейтовый принцип»: принятие решений при переходе к очередной стадии жизненного цикла
При переходе к очередной стадии жизненного цикла происходит синхронизация всех уровней описаний системы и доказательство приемлемости рисков проекта (прежде всего – доказательство того, что все текущие описания системы удовлетворяют требованиям стейкхолдеров)
Синхронизация обеспечивается внесением необходимых уточнений в описания системы всех уровней с соблюдением правил учёта изменений состава системы (управление конфигурацией)
Доказательство приемлемости рисков для перехода от стадии конструирования модификации типового ядерного острова к её использованию на стадии проектирования ЖЦ блока состоит в выполнении поверочного расчёта

25 обязательных процессов системной инженерии
ISO 15288:2008
Обеспечения проектов
управление описанием жизненного цикла
управление инфраструктурой
управление портфелем проектов (программой)
управление персоналом
управление качеством
Технические
сбор требований
анализ требований
архитектурный дизайн
изготовление
интеграция
проверка (Verification)
переход к эксплуатации
приёмка (Validation)
эксплуатация
обслуживание
вывод из эксплуатации
Проектные
управление проектами
планирование проекта управление выполнением и контроль проекта
поддержка проектов
управление решениями
управление рисками
управление конфигурацией
управление информацией
измерения
Контрактации
Закупка
Поставка
обеспечивают

Жизненный цикл процесса:
вверх по ступенькам зрелости
1. Новые практики как-то (ad hoc) используются, результаты достигаются
2. практики используются и описаны (отрефлектировано, что же именно делается), они обсуждаемы.
3. практики описаны, и то, что делается, определяется этим описанием (дисциплина исполнения правил)
4. Практики систематически пересматриваются и изменяются с целью их улучшения
Стадии жизненного цикла

Стандарты для системных инженеров
Системная инженерия
ISO/IEC 15288:2008 Системная и программная инженерия – Процессы жизненного цикла систем.
ISO/IEC 15289:2006 Системная и программная инженерия – содержание информационных продуктов (документации) системного или программного жизненного цикла
ISO/IEC TR 19760:2003 Системная инженерия — руководство по применению ISO/IEC 15288 (процессы жизненного цикла систем)
ISO/IEC TR 24774:2007 Программная и системная инженерия – управление жизненным циклом – руководство по описанию процессов
ISO/IEC PDTR 24748 (проект) системная и программная инженерия – руководство по управлению жизненным циклом
ISO/IEC 26702:2007 системная инженерия – применения и управление процессами системной инженерии
ISO/IEC 42010:2007 системная и программная инженерия – рекомендованная практика архитектурного описания для систем, имеющим программное обеспечение
Управление информацией
Интеграция данных: ISO 15926 «Системы промышленной автоматизации и интеграции – интеграция данных жизненного цикла для непрерывных производств, включая нефтяные и газовые производства»
Унаследованные стандарты (лучшие практики предметной области)
МАГАТЭ
ФНП, ГОСТ

Основные идеи
системной инженерии
Общий междисциплинарный язык – как договариваться и передавать знания всем участникам проекта
Жизненный цикл – как учесть последствия любых решений для всего периода жизни системы и исправлять ошибки на как можно более ранних стадиях
Моделецентричность – как обеспечить накопление и использование всей информации о системе начиная с самых ранних стадий жизненного цикла

Отраслевая концепция жизненного цикла
Использованный подход к управлению жизненным циклом (стандарты ISO 15288:2008)
Выбор систем и стадий жизненного цикла:
Опорные описания систем, их ЖЦ, стейкхолдеров и их интересов
Опорные описания процессов «управления жизненным циклом»
Принципиальные описания процессов «управление жизненным циклом»
Необходимые специальные группы описаний (безопасность, надежность и т.д.)
Выбор технологий для основных процессов ЖЦ:
Управление описанием жизненного цикла
Управление инфраструктурой
Управление персоналом
Управление информацией
Управление проектами
Оценка результатов управления жизненным циклом (ссылка на стандарт).

Примеры подхода системной инженерии к системам атомной отрасли
Выбор систем
Выбор жизненных циклов
По результатам междисциплинарных бесед с отраслевыми специалистами
Затравка для обсуждений
Первый шаг на пути создания общего языка (онтология, терминология, нотация)

Обобщенный жизненный цикл
объекта использования атомной энергии
Идея (теоретическая физика)
Эксперименты (стенд)
Расчёт
Конструирование
Доказательство – лицензирование типовой ЯСПП
Проектирование
Доказательство – получение разрешения на сооружение
Строительство
Эксплуатация
Вывод из эксплуатации
ЯСПП = Ядерный остров + топливо
ЯO = РУ + системы безопасности + СКУ-РУ + система перегрузки топлива + гермозона
Типовая ЯСПП
БЛОК
Блок = ЯСПП + Турбинный остров + Блочные сооружения +АСУ ТП

Жизненные циклы систем расчетного обоснования
Целевые системы
Стенды – замысел, конструирование, эксперименты
Экспериментальные данные – замысел, эксперименты, учет результатов, доступ к результатам
Физика (модели) – замысел, калибровка
Код расчетного обоснования – замысел, программирование/закупка, калибровка, сертификация, интеграция в инфраструктуру, исполнение
Расчетный «движок» -- замысел, программирование, закупка, пополнение библиотеками, расчет
Нодализационная схема для конкретного расчета и ее данные – составление, расчет
Интегральная среда моделирования, «workbench» (workflow и учет изменений состояния расчетов) – замысел, программирование/закупка, интеграция с САПР, пополнение расчетными движками и библиотеками, пополнение данными, пополнение нодализационными схемами, учет результатов расчета, расчет
Оптимизированное конструкторское решение (результат конструкторского расчета) – замысел, расчет, оформление, использование (=принятие конструкторского решения в ЖЦ дизайна)
Доказательство (результат поверочного расчета) – замысел, расчет, оформление, рассмотрение (review), утверждение
Обеспечивающие системы
Требования к расчетным обоснованиям (ФНП, МАГАТЭ и т.д.)
IT-инфраструктура
Системы в операционном окружении
САПРы
АСУ ТП

Уровни описаний типового ядерного острова
ВГТР
Ядерный синтез
Тепловые
легководные
реакторы
Реакторы
на быстрых
нейтронах
Ядерный распад
МГТР
Инер-
циальные
Токамаки
ITER
ВБЭР
ВВЭР
РБМК
ВК
DEMO-C
В440
АЭС-2006
ВВЭР-1000
Судовые
ВБЭР-300
187
392Б
…
418
(Тяньвань)
491
392М
ФИЗИКА
ПЛАТФОРМА
КОНФИГУРАЦИЯ
ТЕХНОЛОГИЯ
МОДИФИКАЦИЯ

Уровни описания для стадий жизненного цикла
типового ядерного острова
Физика : «ядерный распад», «ядерный синтез»
Платформа (для физики «ядерный распад»: тепловые легководные реакторы, реакторы на быстрых нейтронах, ВТГР, МГТР; для физики «ядерный синтез»: «Токамак») – дана в виде расчетных обоснований и баз данных материалов.
Стадия ЖЦ: исследования
Технология (для платформы «тепловые легководные»: «кипящие» (РБМК), «под давлением» (ВВЭР)) - дана в виде набора конструктивных требований и эскизных технических решений (учебники).
Стадия ЖЦ: конструкторский замысел
Конфигурация (для технологии ВВЭР: В440, ВВЭР-1000, АЭС-2006, ВВЭР-1500; для технологии ВБЭР: судовые, ВБЭР-300) – дана в виде набора функциональных (производительности, безопасности) требований и доказанных конфигурационных решений - 2000 страниц текста, НЕ ПРОЕКТ!
Стадия ЖЦ: конструирование конфигурации (конфигурирование)
Модификация (для конфигурации ВВЭР-1000: 187, 392Б, … 418. Для конфигурации АЭС-2006: 491, 392М) - дана в виде доказанных типовых проектных решений (уровень ТЭО, «проект-прототип»). НЕ ПРОЕКТ БЛОКА! Номер модификации относится не к РУ, а к ЯСПП в целом – но это сегодня не отражается в документации!
Стадия ЖЦ: конструирование модификации (модифицирование)

Жизненный цикл блока АЭС
Блок конкретен (не бывает «типового блока» – бывает «типовая» ЯСПП)
Проект блока привязывается к местности и инфраструктуре конкретной станции
Проект блока невозможно «перештамповать», его нужно проектировать
Проектирование блока может быть сокращено во времени за счет использования выбранных в ходе жизненного цикла блока модификации типового турбинного острова и лицензированной модификации типовой ЯСПП.
Жизненный цикл блока:
ОБИН (включает выбор площадки, модификаций типового ядерного острова, типового турбинного острова)
Проектирование (ТЭО)
Рабочее проектирование (детальные чертежи)
Закупки и поставки
Строительство
Эксплуатация
Модернизация
Вывод из эксплуатации
соответствует стадии «использование» ЖЦ типовых ядерного острова и турбинного острова.

Системная инженерия: это выгодно
Уменьшение затрат за счет исключения переделок
(данные INCOSE)
Предотвращение роста затрат при росте сложности проектов
(данные Boehm, Valerdi, Honour)

Видение будущего в консорциуме FIATECH
Идеологи? Лидеры? Конкуренты?