Функциональный анализ в разработке

Введение

При практической реализации разных проектов системный функциональный анализ редко выделяют в отдельное исследование. Он, как правило, применяется при разработке человеко-машинного интерфейса. Предполагается, что при проектных работах функциональный анализ сам по себе реализуется в мыслях конструкторов и проектировщиков и, в итоге, даже не должен выпускаться в форме отдельного документа в проектной документации на стадии проектирования основных систем.

Отдельные специалисты на более поздних стадиях, когда начинают проектировать автоматизированные системы управления, для оптимизации человеко-машинного интерфейса и функций управления стремятся провести функциональный анализ, руководствуясь стандартами, тем не менее, цели функционального анализа не должны ограничиваться разработкой автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). В реальности, помимо анализа человеко-машинного интерфейса, системный функциональный анализ состоит из функционально-стоимостного анализа (ФСА), функционально-физического анализ (ФФА), анализа возможности возникновения дефектов и их влияния на потребителя (FMEA-анализ, Failure Mode and Effects Analysis) и FTA- анализа дерева отказов (Fault Tree Analysis) и других типов анализа. В совокупности все перечисленные выше типы анализа считаются методиками обеспечения качества в системной инженерии.

Функциональный анализ в разработке

Главной целью системного функционального анализа является обеспечение руководителя обоснованием оптимальности принимаемых им решений на основе различных критериев. Это может быть, к примеру, создание оптимальной функциональной структуры объекта, определение совокупности функций, играющих главную роль в себестоимости жизненного цикла и оптимизация этих функций по себестоимости, определение управляющих функций и оптимизация человеко-машинного интерфейса, обеспечение качества, оптимизация других критериев и так далее, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 1. Методы системного анализа. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

По мнению отдельных специалистов, целью функционального анализа является выявление альтернативных средств достижения желаемой эффективности, выявление областей, в которых присутствует возможность для оптимизации различных критериев, например, себестоимости, надежности и так далее, выделение альтернативных цепочек конструкторских и проектных решений. Самым часто применяемым инструментом может считаться «закон Парето», в соответствии с которым, лишь около двадцати процентов компонентов способны повлиять на итоговый результат, а остальные играют второстепенные роли.

В результате анализа необходимо структурировать функции и системы на «единичные жизненно важные» и «второстепенные». Это требуется для концентрации ресурсов на те сферы, которые способны оказать наибольшее эффективное влияние эффект на конечный результат. Именно по этой причине функциональный анализ необходимо должен выполнять на самых ранних стадиях проектирования вместе со сбором и анализом требований, поскольку данные процессы имеют взаимные пересечения.

В результате такого анализа необходимо выделить отдельно функции главных систем, систем обеспечения и систем в операционном окружении. В каждой из данных структур следует выявить функции, оказывающие определяющее влияние на конечный результат (себестоимость, уровень безопасности, конкурентоспособности и так далее). Процесс функционального анализа является неотделимым от процесса сбора и анализа требований.

Всем требованиям или группе требований обязана соответствовать функция главной или обеспечивающей системы, или систем в операционном окружении, которая способна удовлетворять это требование. Крайне важным является проведение функционального анализа при формировании системной архитектуры объекта, такого как, к примеру, энергоблок АЭС. Системная архитектура должна содержать лишь те элементы, которые способны играть решающую роль в исполнении потребительских запросов (требований) и себестоимости объекта.

При помощи методов функционального анализа можно анализировать разные альтернативные цепочки и выбирать оптимальные по следующим показателям:

• по себестоимости,
• по степени надежности,
• по уровню работоспособности,
• по степени безопасности и так далее.

На основе исследования моделей могут быть разработаны предложения по усовершенствованию объекта. Разные методы, такие как, ФФА, ФСА, FMEA, FTA способны предоставить алгоритмы выбора оптимальных решений на базе численных критериев. Одной из задач системного анализа является раскрытие содержания проблем, которые стоят перед руководящими работниками, принимающими решения, до такого уровня, чтобы им стали очевидными все главные последствия решений и их можно было бы учесть в своих действиях.

Системный функциональный анализ способен помочь ответственному за принятие решения сотруднику более строго подойти к оценке допустимых вариантов действий и осуществить выбор наилучшего из них при учете дополнительных, не формализуемых факторов и моментов, которые являются неизвестными специалистам, подготавливающим решение.

Методы функционально-физического анализа (ФФА) были разработаны еще в семидесятых годах прошлого века. Цель ФФА состоит в анализе физических принципов действия, технических и физических противоречий в технических объектах. Как правило, функциональный анализ осуществляется в определенной последовательности. В результате такого анализа разрабатывается математическая модель объекта в первом приближении, которая в ходе реализации проекта постепенно совершенствуется все время наращивая потенциал, чтобы иметь возможность качественной и количественной оценки альтернативных вариантов и выбора оптимальных.