Design

Konsultstöd – Systemarbete (SE)

Systemarbetsstöd (Systems Engineering, SE) kan ges när systemberoende verksamhet behöver anpassas och förändras. Systemarbete utförs som en del i studier inför anpassningar, under program och projekt vid framtagning eller anpassning av tekniska system och produkter.

Beskrivningen nedan är riktad mot tekniska system, men principerna kan även användas vid anpassning av andra tjänster och produkter inom icke-tekniska sektorer.

Systematiskt tekniskt systemarbete är väsentligt för att fånga upp alla behov och krav (användar-, intressent- och kundkrav samt lag- och regelverkskrav) för identifiering av nyckelfunktionskrav som kan påverka systemets utformning.

Systemarbete (SE) bör ingå som en integrerad del från start i program eller projekt för att med kravanalyser och systemanalyser stödja definition av projekt, upphandlingar (kund) och anbuds- och offertarbeten (leverantör). Utförs inte ett adekvat systemarbete finns risker att viktiga krav glöms bort och stora kostnader kan uppkomma senare i projekt.

Stödet kan förutom tekniskt systemarbete även omfatta framtagning strategiska planer och handlingsplaner för realisering av program och projekt vid systemutveckling, systemkonstruktion, produktion samt verifiering och validering.

Systemarbete (SE) vid program och projekt behöver ses utifrån två utgångspunkter, dels utifrån ett användare- och kundperspektiv, dels utfrån leverantörsperspektivet. Leverantören kan ha många underleverantörer.

Kunden och dess anskaffningsorganisation behöver betrakta hela systemlivscykeln för ett tekniskt system eller produkt.

Anskaffningsorganisationen, eventuellt med stöd av en oberoende systempartner, genomför konceptutveckling för att ta fram tekniska beslutsunderlag och nyckelkrav på program och projekt för egenutveckling, anskaffningar och upphandlingar innan dessa påbörjas.

Systemarbete (SE) som genomförs av vald systemleverantör avser det tekniska systemarbete som sker vid systemkonstruktion, systemrealisering (produktion) och egenkontroller vid framtagning av tekniska system och andra produkter. I förhållandet mellan kund och leverantör genomförs tekniska uppföljningar och verifieringar för att visa på uppfyllnad mot avtalade krav. Kunden genomför därutöver validering av tekniskt system mot användarkrav.

Framtagning av tekniska system och produkter kan ske i en organisation, där organisationen själv är användare, kund och leverantör. Det kan t.ex. gälla en produktionsanläggning inom tillverkande industri. Organisationen själv sammanhåller och ombesörjer det tekniska systemarbetet i alla systemlivscykelfaser. Det kan emellertid vara bra att upprätthålla de olika rollerna ändå på totalsystemnivå – användare, internkund och internleverantör. Gränssnittet kund och underleverantör finns fortfarande, vilka genomför tekniskt systemarbete på delsystem- och komponentnivå.

Livscykelprocesser

Komplex verksamhet, komplexa tekniska system och många aktörer som användare, intressenter, kunder och leverantörer med underleverantörer samt tekniska system som ska kunna fungera tillsammans med andra tekniska system, innebär att det finns ett behov av att förhålla sig på ett likartat sätt och göra beskrivningar enligt likartade principer.

Det finns internationella standarder och andra styrande ramverk som kan stödja utvecklingsverksamhet beträffande komplexa tekniska system och verksamheter. En standard är ISO/IEC/IEEE 15288 ”Systems and software engineering – System life cycle processes”. Det finns även internationella standarder för system av system och ”System of Systems Engineering”.

Systemlivscykelprocesserna (SLCP) hanterar:

• Avtalsprocesser mellan dem som anskaffar och dem som levererar
• Organisatoriska processer för att skapa fungerande projekt
• Teknikledningsprocesser och reglering av teknisk ansvar:
  • Projektplanerings- och uppföljningsprocesser
  • Teknisk beslutsprocess enligt fördelning av tekniskt ansvar
  • Tekniska uppföljnings- och kontrollprocesser
• Tekniska processer:
  • Konceptdefinitionsprocesser
  • Systemdefinitionsprocesser i tre systemutvecklingssteg
  • Systemrealisering
  • Driftsättnings- och användningsprocesser

Teknisk systemarbete

Kärnan i teknisk systemarbete är en iterativ framtagning av en lösning utgående från krav:

• Kravanalys: Analys av användar-, intressent- och kundkrav samt lag- och regelverkskrav.
• Funktionsanalys: Funktionell och logisk allokering av samtliga krav.
• Lösning: Framtagning av en systemkonstruktion som uppfyller samtliga krav.

Det tekniska systemarbetet från idé, koncept till definierad systemkonstruktion sker genom att prova olika lösningar och dess kostnader. För att hitta rätt lösningar behövs en iterativ process där krav och konstruktionslösningar värderas – kravloop, konstruktionsloop. Kravloopen har en tyngre roll vid teknisk definition av ett projekt (studier, projektering), medan konstruktionsloopen används fullt ut vid slutlig konstruktion (projektering, detaljkonstruktion, mjukvaruframtagning).

Kravanalysen kan utgå från ett redan framtaget koncept eller så ingår konceptframtagning i det tekniska systemarbetet. Framtagning av en systemkonstruktion kan inkludera en systemoptimering mot t.ex. nyckelfunktionskrav och kostnader.

Systemlivscykelmodell (SLC)

Framtagning av tekniska system och produkter genomförs i projekt som är fasindelade i en systemlivscykel (SLC) relaterat till systemlivscykelprocessernas delar.

Projekt- och systemlivscykelmodellen behöver förhålla sig till vad kunden ansvarar för och ska genomföra och vad leverantörer med underleverantörer ansvarar för och ska genomföra.

Framtagning av tekniska system och produkter kan indelas i följande övergripande faser med ingående faser:

• Koncept- och teknikutveckling
  • Konceptstudie med alternativa lösningar
  • Konceptdefinition med framtagning av systemkravspecifikation
• Systemutveckling och demonstration i exempelvis tre iterativa faser:
  • Systemdefinition
  • Förkonstruktion och mjukvarudefinition
  • Detaljkonstruktion, programmering och integration
• Produktion och driftsättning:
  • Lägre intial produktionsvolym för slutliga tekniska anpassningar
  • Produktion inkl. kontroller och verifieringar mot specifikation
  • Prov och driftsättning inkl. validering mot behov och nyckelfunktionskrav

Framtagning av komplexa tekniska system kan kräva att kunden som genomför anskaffning och upphandling själv utför konceptutveckling för att ta fram systemkravspecifikation och för att med systemkoncept illustrera slutmålet med programmet eller det tekniska projektet. Kunden kan uppdra åt en oberoende systempartner att ta fram konceptunderlag. Sådan systempartner bör senare inte utgör systemleverantör.

Viktiga milstolpar för organisatoriska högnivåbeslut avseende ekonomi och beslut om genomförande i ett teknisk projekt kan vara:

A. Beslut om val av koncept och upphandling
B. Beslut om val av leverantör
C. Beslut om produktion

Konceptutvecklingsfasen kan innehålla beslutssteg för fastställande av förfrågningsunderlag och upphandlingsbeslut med val av slutliga anbudsgivare o.d.

Systemutvecklingsfasen kan innehålla stegbeslut mellan kund och leverantör som föregås av tekniska uppföljningsgenomgångar.

Systemlivscykelmodellen (SLC) i dess samtliga övergripande faser stöds av tekniska uppföljningar kopplade till processteg i systemlivscykeln (SLCP) och tekniska designbeslut (Technical Reviews).

Produktion kan påbörjas med en lägre intial produktionsvolym för att möjliggöra slutliga tekniska anpassningar för fullskalig produktion. Under produktion genomförs kontroller och i sambandmed leveranser utförs verifieringar för godkännande av leverans mot systemspecifikation. Därefter utförs slutliga prov för validering att kundens anskaffande organisation uppfyller användarens nyckelfunktionskrav.

Återkoppling efter projekt

Tekniska projekt för framtagning av tekniskt system eller produkt bör, efter genomförd slutlig driftsättning och påbörjad användning, utvärderas mot projektets definierade övergipande förmågebehoven och aktuell verksamhet.

Verksamheter kan vara under ständig förändring och successiva anpassningar kan erfordras. Tekniska system eller produkter under användning kan därför behöva utvärderas regelbundet och beslut om ändringar fattas. För att ett strukturerat systemarbete även under vidmakthållande kan det vara viktigt att använda här illustrerad utvecklingsmodell.

Mekanisk konstruktion – Specifikt

Tekniskt konsultstöd vid mekanisk konstruktion omfattar kravanalys, produktdefinition, framtagning av alternativa koncept, detaljkonstruktion, dimensionering (hållfasthetsanalyser) och framtagning av konstruktionsunderlag för produktion inkluderande tillverkningsritningar.

Mekaniskt konstruktionstöd avser bland annat stålbyggnadskonstruktion (Eurokod, EN 1090) och konstruktioner inom skeppsbyggnad.

Konstruktionstöd utövas inom uppdragsgivares konstruktionsansvar, verksamhetsledning beträffande konstruktionsprocess och kvalitetssystem baserat på t.ex. ISO 9000 Ledningssystem för kvalitet.

Digitaliserad konstruktionsverksamhet

Mekanisk konstruktion vid studier, koncept, detaljkonstruktion, utförs med stöd av CAD 3D t.ex. SOLIDWORKS®, AUTODESK INVENTOR®.

Typiska konstruktionsuppdrag är när det finns utmaningar i att realisera funktionellt kravställt idékoncept i konkret teknisk systemlösning, vilket kan kräva ett innovativt tänkande med helhetssyn.

Konstruktionsverksamheten följer principer för systematiserat systemarbete:

• Kartläggning av kundens mål och krav.
• Kartläggning av andra intressentkrav, samt lag- och författningskrav.
• Kravanalyser av mål och krav.
• Produktdefinition, teknisk kravspecifikation o.d.
• Konceptuell design av produkt eller system – Alternativa lösningar.
• Detaljkonstruktion:
  • Produktstruktur, system-delsystem-komponenter, ritningsförteckning o.d.
  • Digitaliserad produktbeskrivning (CAD 3D) och teknisk beskrivning.
  • Dimensioneringsanalyser (hållfasthetsanalyser) med stöd av FEM-analyser o.d.
  • Konstruktionsunderlag inkluderande konstruktionsrapport och tillverkningsritningar.
• Produktionstöd (upphandling, egen tillverkning) avseende uttolkning av konstruktionsunderlag, kravställning och egenkontroller.
• Verifiering (systemteknisk kontroll) av sammanbyggd produkt mot teknisk kravspecifikationer genom egenkontroller.
• Validering (operativ kontroll) av produkt mot uppdragsgivarens mål och krav enligt avtal med kund inför leverans.
• Leverans, drift- och underhåll. Kravställning av stöd i ett livscykelperspektiv.

Exempel – Detaljkonstruktion

Exemplet utgör en förenklad illustration av stålbyggnadskonstruktion.

En gångbro byggs upp med bl.a. två höga I-balkar med smala flänsplåtar för att spara vikt. När gångbron och de två höga I-balkarna är monterade tillsammans med andra bärande delar, har I-balkarna en tillfyllest funktion och hållfasthet.

Nedan visas en svetssammanställningsritning över I-balk till gångbron. Därefter visas en hållfasthetsanalys som utgör en simulering av ett delmoment vid montering av gångbron. Vid montering av I-balkar av detta slag är de initialt fristående. Dessa smala I-balkar kan inte lämnas stående fritt så under montering av bron från en dag till en annan, eftersom endast svaga sidkrafter (t.ex. vind) medför en kollaps enligt simulering.

Denna typ av analyser är viktiga inför montering av stålbyggnationer, för att undvika olyckor och allvarliga skador på personal med även förbipasserande personer (tredje part). Hållfasthetsanalysen (simuleringen) ger därför underlag till aktuell konstruktör inför framtagning av en korrekt monteringsanvisning, som därefter granskas, godkänns och fastställs av ansvarig konstruktionschef.

Under Dokument framgår mer information om möjliga tjänster och uppdragsexempel.