理论教育 系统工程与人类系统集成中的LCC问题

系统工程与人类系统集成中的LCC问题

时间:2023-05-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:至少对于全世界面临采购、部署,以及维护系统、设备和材料处于可靠状态的艰巨任务的系统用户来说,情况就是这样。对于单个系统,这些成本的总额在本书中被称为生命周期成本。系统实施和集成。系统与要求的符合性将在系统开发出来后进行最终评估。如果没有这种全系统方法,作为企业解决方案的系统将无法达到最佳的总体性能或LCC目标。HSI需求应随着程序文件、系统要求和规范的更新而进行审查、完善和修改。

系统工程与人类系统集成中的LCC问题

问题出在成本细节上。至少对于全世界面临采购、部署,以及维护系统、设备和材料处于可靠状态的艰巨任务的系统用户来说,情况就是这样。一般来说,如果“系统”认为是由于设计工作而得到的每种类型的资产(无论多么复杂),那么在大多数情况下,系统采购过程不仅受到系统初始采购成本的影响,还受到系统交付运行前后产生的所有成本的影响。这还将包括在系统生命周期结束时的一个特定退役阶段。对于单个系统,这些成本的总额在本书中被称为生命周期成本(LCC)。

设计一个满足需求期望的系统、组件或过程是一个决策过程(通常是迭代的),在此过程中,应用基础科学数学和工程科学来最优化地转换资源以满足这些需求。

从LCC的角度来看,典型的用户期望值是在整个系统生命周期内,符合运营需求、可靠且具有竞争力的系统。LCC可以说是在选择可负担得起的系统时最主要的经济因素:事实上,这种决定不仅受初始单位采购成本的影响,更重要的是,还受后续所有单位成本(包括退役)的影响。因此,原则上,尽管是在理想的情况下,在整个系统生命周期管理中被授权的所有不同利益相关方,都应从一开始就参与影响系统LCC的决策。

虽然系统的设计主要是为了完成特定的功能和操作,但系统工程原理(在术语的最宽泛范围内)通常适用于某些先进技术领域,如航空航天、电子、信息和通信技术,但系统可以被识别为任何通用的产品,如工业或民用工程,以实现或多或少复杂功能的工程(即从加工厂到居民区)。

总而言之,系统工程的关键目标之一是能够尽可能经济高效地执行其任务,同时考虑系统生命周期中的整个性能—成本—进度—风险目标。INCOSE(国际系统工程理事会)的《系统工程手册》指出,“随着我们产品、服务和社会的复杂性和变化的不断升级,降低与新系统或复杂系统相关的风险仍然是系统工程师的首要目标”。此外,“新系统要经过多年的设计、开发、制造和验证,如一辆新汽车,有的甚至需要经过近二十年的设计、开发、制造和验证,如一艘潜艇。在如此长的时间内,一开始做出的决定可能会产生重大的、长期的影响,而这些影响往往很难分析”。

根据以下基本要素,了解影响系统设计的信息程度对于系统工程(System Engineering)工作的成本效益管理也很重要:

(1)全面了解系统生命周期目标。

(2)系统需求评估。

(3)系统定义。

(4)系统实施和集成。

(5)系统评估。

预计运营需求或商业机会在初期会相当不明确,因此考虑到任何特定的合同、财务或技术限制,系统工程设计工作应首先彻底探讨所有利益相关方如何看待业务需求或商业机会,及时解决任何相互矛盾的判断,或防止可能发生的意外。

系统工程是指在迭代地向用户提供满足操作需求或商业机会的系统开发过程中,系统工程方法被反复应用。在对运营需求有适当理解的基础上,系统工程在“以客户为中心”的前提下,支持相关系统的界定、设计、开发和集成。系统与要求的符合性将在系统开发出来后进行最终评估。(www.daowen.com)

系统工程还关注两个不同视角之间的协调,即客户和设计师/制造商的视角。客户将关注系统功能和系统性能以实现运营目标,并关注系统运行的可行性、可用性、安全性和可维护性,以优化生命周期的支出。反过来,设计师/制造商将着眼于满足商业需求、高效生产能力、业务增长潜力和声誉。

系统的长期成功和用户的满意度深深依赖于整个系统(包括人员)的有效性。在所有系统中,未能解决长期的生命周期问题可能导致无法实现预期目标/任务、设计不当、不必要的人力负担、人为错误发生率增加、生命周期成本过高,并且在某些情况下,会对环境、公共健康和安全造成负面影响。此外,经济处罚可能造成客户信心丧失、市场份额减少和产品责任事故的发生。如果没有这种全系统方法,作为企业解决方案的系统将无法达到最佳的总体性能或LCC目标。

系统设计并不完全基于工程实践。发展创造力、处理公开问题的能力和其他更多的个人技能有助于确保符合经济因素、安全性、可靠性美学、伦理和社会影响等实际约束条件。

人—系统集成(HSI)在系统生命周期中的广泛应用旨在优化总体系统性能(即人、硬件和软件),同时适应操作、维护和支持系统人员的特点,包括在整个系统生命周期内采取降低成本的适当支持措施。

人—系统集成有助于设计人员关注长期成本,因为生命周期成本的大部分与人的绩效直接相关。在系统购置早期(特别是在能力需求生成的时间框架内)将HSI包括在内,并在购置过程中持续进行,可以实现最终系统解决方案的最大利益并大幅降低LCC。

HSI的实施强调了人对系统成本效益的贡献。此外,HSI是系统购置工程实践的重要组成部分之一,为购置过程本身提供技术和管理支持。在系统购置中需要解决的人为因素应详细说明在不同职业领域中需要并可能用于培训、操作、维护和支持已部署系统人员的数量和类型。人事界提倡在工程设计中追求人力资源成本效益优化,使其成本保持在可承受的范围之内。确定所需的人员职位时,应认识到人力的发展负担(如在认知、生理和心理特征方面),并考虑技术如何影响融入系统的个人。

在进行正式的项目承诺之前,需要对所有领域的HSI问题和任务执行情况做并行评估。这种方法减轻了无意的、消极的后果,如更高的技术风险和随之而来的成本。

HSI需求应与其他系统需求有效协调,并应考虑任何约束或能力差距。需求中定义的人(以及相应的人类工效学)应解决与系统交互或在系统内的所有人员的能力和限制方面的问题。HSI需求应随着程序文件、系统要求和规范的更新而进行审查、完善和修改。如果从一开始就定期和谨慎地采取这些行动,那么这将有助于承担与方案决定有关的风险和费用。HSI应成为初始生命周期策略和生命周期维持稳健的一部分。

系统设计师和HSI专家应随时准备提供准确的综合成本数据,以证明生命周期成本的降低,从而证明由于更精确的设计而可能影响采购成本的权衡决策是合理的。

人力因素(HFs)是人类工效学的直接应用,是对人类工作的科学研究。HFs被国际工效学协会(IEA)定义为“研究人与系统及其他要素之间相互作用的科学学科,以及应用理论、原理、数据和方法进行设计,以优化福利和整体系统性能的科学学科”。HFs采用基于人的方法分析系统,从用户的角度观察单个系统,根据操作员配置文件设计与系统的交互来实现。操作员与系统的交互是通过使用人机交互界面(HMI)机制来执行的,通过插入信息来设置系统功能,并检查操作结果来监控系统行为。交互意味着操作者是系统的活动实体。

人力因素工程(即通过系统工程过程确定的与HFs相关的一系列活动)适用于所有人工操作的设备和系统,无论它们多么简单。

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