Design

Konsultstöd – Systemarbete (SE)

Systemarbete (Systems Engineering, SE) kan användas 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 icke-tekniska produkter.

Principerna som beskrivs nedan följer bland annat på de ramverk NASA och US Department of Defense (US DoD) använder för systemarbete. NASA och US DoD ramverk är assicierade med internationella standarder för Systems Engineering, SE, men är anpassade. NASA och US DoD utgör båda organisationer med komplex verksamhet och höga risker varför systemsäkerhet för personal vid användning och operationer är extra viktigt.

Systematiskt tekniskt systemarbete (SE) är väsentligt för att fånga upp alla behov och krav (användar-, intressent- och kundkrav, samt lag- och regelverkskrav) för att kunna identifiera nyckelfunktionskrav vilka därefter styr hur systemet utformas.

Systemarbete (SE) behöver ingå från start i program eller projekt. Kravanalyser och systemanalyser stödjer definition av projekt, upphandlingar (kund) och anbuds- och offertarbeten (leverantör). Uteblivet systemarbete medför risk att viktiga krav glöms bort och att stora kostnader uppkommer senare i projekt om trots allt måste realiseras.

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.

Kunden bör genomföra tekniska uppföljningar och verifieringar av leverantörens uppfyllnad mot avtalade krav. Kunden genomför därutöver validering av tekniskt system mot användarkrav inför slutligt införande i den egna verksamheten.

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. För att säkerställa ordning och reda kan det likväl vara bra att upprätthålla de olika rollerna – användare, internkund och internleverantör. Även om det är internleverantör som sammanhåller kan det finnas underleverantörer på delsystem- och komponentnivå mot vilka kravspårning behöver finnas.

Livscykelprocesser

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

Internationella standarder och andra styrande ramverk kan stödja utvecklingsverksamheten. 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”. Dessa innehåller en modell för systemlivscykelprocesser (System Life Cycle Processes, SLCP).

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 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 utan bör främst stödja kunden i den fortsatta processen.

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

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

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®.

MARTENCON AB stödjer lämpligen när det finns utmaningar i att realisera funktionellt kravställt idékoncept i konkret teknisk systemlösning där ett innovativt tänkande med helhetssyn krävs.

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.

Dokument ger mer information om möjliga tjänster.