От объекта к системе

Глава 5а. Сначала изделие, потом его определение

Можно ответить привычно: когда появляется первый чертёж. Но это будет слишком поздно.

До первого чертежа уже принимаются инженерные решения. Определяется назначение будущего изделия, его состав, границы составных частей, используются ли ранее разработанные изделия, какие части предстоит разработать заново, что будет поручено другим организациям.

Иными словами, конструирование начинается раньше, чем появляется конструкторская документация. И это обстоятельство имеет непосредственное отношение к разделению изделия и его определения.

5а.1. Изделие начинают проектировать до того, как начинают его подробно определять

Представим начало разработки сложной системы.

Главный конструктор ещё не имеет чертежей всех составных частей. Более того, значительная часть этих чертежей появится только через месяцы или годы. Но уже сейчас необходимо принять решение:

Изделие A
│
├── Изделие B
├── Изделие C
├── Изделие D
└── Изделие E

Состав будущего изделия начинает приобретать форму.

Для B уже известно, что это двигатель. Для C — система управления. Для D — силовая установка. Для E — элемент конструкции.

При этом определения этих изделий могут находиться на совершенно разных стадиях готовности. Некоторые уже существуют:

B → ранее разработанное изделие

Некоторые только предстоит разработать:

C → новое изделие

Некоторые будут разрабатываться другой организацией:

D → соисполнитель

Но всё это уже является частью проектирования A. Проектирование не начинается с описания всех элементов. Оно начинается с решения о том, каким должно быть целое и из каких частей оно будет состоять.

5а.2. Сначала появляются «кубики»

На ранней стадии проектирования удобно мыслить не чертежами, а изделиями. Главный конструктор как будто собирает будущую систему из кубиков:

                     A
                     │
        ┌────────────┼────────────┐
        │            │            │
        B            C            D
     двигатель    управление   конструкция

На этом уровне ещё не требуется знать всё о каждом кубике. Требуется знать, что такой кубик должен существовать и какую роль он играет в составе целого. После этого проектирование может перейти на следующий уровень.

Конструктор B получает задачу спроектировать двигатель:

B
│
├── B1
├── B2
└── B3

И снова сначала появляется структура:

двигатель
│
├── система питания
├── система управления
└── механическая часть

А уже затем начинается детальное определение этих составных частей. Процесс повторяется:

A
│
├── B
│   ├── B1
│   ├── B2
│   └── B3
│
├── C
│   ├── C1
│   └── C2
│
└── D
    ├── D1
    └── D2

Получается движение от целого к частям. Именно такую логику естественно называть проектированием структуры изделия.

5а.3. Структура появляется раньше полного определения

Здесь возникает принципиальное различие.

Структура изделия отвечает на вопрос: Из каких изделий должно состоять данное изделие?

Определение изделия отвечает на другой вопрос: Что представляет собой конкретное изделие?

Эти вопросы связаны, но они не совпадают. Чтобы спроектировать:

A
├── B
├── C
└── D

не обязательно уже иметь полностью определённые B, C и D. Достаточно, чтобы в проекте были идентифицированы сами изделия и установлены необходимые отношения между ними. Поэтому:

проектирование A
       ↓
определение его структуры
       ↓
идентификация B, C, D
       ↓
проектирование B, C, D
       ↓
их определения
       ↓
детализация

не является нарушением последовательности проектирования. Напротив, это и есть естественное движение от замысла к реализации.

5а.4. Что говорит ГОСТ Р 2.711-2023

Эта логика хорошо согласуется с ГОСТ Р 2.711-2023 «Единая система конструкторской документации. Схема деления изделия на составные части». Особенно показательно примечание 1 к пункту 4.1:

Схему деления разрабатывают для документирования принимаемых проектных решений, связанных с использованием ранее разработанных изделий («заимствованные изделия» по ГОСТ Р 2.101) и с привлечением организаций-соисполнителей для разработки («кооперированные изделия» по ГОСТ Р 2.101), и для решения других организационно-технических задач на этапах разработки.

Это важная формулировка. Стандарт говорит не о готовом комплекте конструкторской документации, а именно о проектировании. И в процессе этого проектирования принимаются решения:

• какие составные части будут использоваться из ранее разработанных изделий;
• какие будут разрабатываться вновь;
• какие будут выполняться с привлечением соисполнителей.

То есть структура будущего изделия формируется в тот момент, когда определения многих входящих изделий ещё могут отсутствовать.

Главный конструктор фактически отвечает сначала на вопрос: Что должно войти в изделие и откуда это возьмётся?

И только затем на более низких уровнях проектирования появляется вопрос: Как именно устроена каждая из этих частей?

Это принципиальная последовательность.

5а.5. Ранее разработанное изделие не становится другим изделием

Здесь появляется ещё один важный момент.

Предположим, существует изделие Б123. В одном проекте оно используется как ранее разработанное (заимствованное):

Изделие A
    │
    └── Б123
         (заимствованное)

В другом проекте такое же изделие может быть включено в состав как часть, разрабатываемая в рамках текущего проекта:

Изделие B
    │
    └── Б123
         используется в текущей разработке

Само Б123 от этого не становится другим изделием. Меняется его роль в конкретной структуре. То же самое относится к соисполнителю. Одна и та же организация может участвовать в разработке/изготовлении Б123 в одном проекте и не участвовать в другом. Следовательно, такие сведения нельзя безоговорочно рассматривать как неизменные свойства самого изделия.

Это свойства участия изделия в конкретной структуре.

5а.6. ГОСТ Р 2.101-2023 показывает ту же границу

Эта мысль становится ещё яснее, если посмотреть на классификацию изделий в ГОСТ Р 2.101-2023.

Стандарт определяет несколько видов изделий, различающихся по своим характеристикам и роли в системе производства. Например, по конструктивно-функциональным характеристикам выделяются:

деталь
сборочная единица
комплекс
комплект

Это непосредственно характеризует само изделие. Но классификация по изготовлению уже говорит о другом:

изделие собственного производства
кооперированное изделие
покупное изделие

Здесь появляется контекст использования изделия в определённой производственной системе. То же изделие не перестаёт быть тем же изделием только потому, что в одной структуре оно является покупным, а в другой участвует в иной производственной кооперации.

Поэтому возникает естественное разделение:

                  Изделие
                     │
          ┌──────────┴──────────┐
          │                     │
     свойства изделия       участие в структуре
          │                     │
          │                     ├── происхождение
          │                     ├── изготовление
          │                     ├── количество
          │                     ├── позиция
          │                     └── соисполнитель

Не всё, что необходимо знать о входящей части, является её собственным свойством. Часть сведений появляется только потому, что изделие включено в состав другого изделия.

5а.7. В модели Constructum это становится свойством связи

Именно здесь разделение объекта и связи перестаёт быть просто техническим решением. Есть изделие:

KObject Б123

И есть его участие в составе A:

KObject A
      │
      └── KRelation ──→ KObject Б123

Сама связь может нести сведения, которые не принадлежат ни A, ни Б123 сами по себе:

KRelation
│
├── количество
├── позиция
├── происхождение
├── применяемость
├── соисполнитель
└── другие свойства вхождения

Это позволяет сохранить важное различие:

KObject
    = что существует

KRelation
    = как один объект участвует в отношении с другим

KDefinition
    = что мы определили об объекте

Именно поэтому проектирование структуры может начинаться ещё до появления полного определения входящих изделий. В модели уже могут существовать:

KObject A
KObject B
KRelation A → B

а KDefinition для B появится позже.

5а.8. Проектирование сверху вниз

Теперь можно увидеть более общую картину.

Конструирование сложного изделия редко начинается с того, что один конструктор сразу определяет все его составные части. Сначала формируется верхний уровень:

A
├── B
├── C
└── D

Затем B передаётся на следующий уровень проектирования:

B
├── B1
├── B2
└── B3

Затем B1:

B1
├── B1.1
├── B1.2
└── B1.3

Каждый следующий уровень уточняет предыдущий. При этом определения появляются по мере продвижения проектирования. Поэтому нельзя считать, что проектирование изделия начинается с определения всех его составных частей.

Скорее наоборот:

сначала возникает структура замысла, затем структура уточняется, и только после этого каждое изделие получает необходимую степень определения.

Это особенно важно для сложных систем, где разные части разрабатываются разными подразделениями, предприятиями и организациями.

5а.9. Почему изделие должно существовать раньше своего определения

Теперь возвращаемся к исходному вопросу.

Если конструирование начинается с формирования структуры, то изделие должно иметь возможность существовать до появления его полного определения. Иначе невозможно последовательно представить сам процесс проектирования. Получается парадоксальная ситуация:

Чтобы спроектировать A,
нужно сначала полностью определить B.

Чтобы определить B,
нужно сначала спроектировать B.

Но чтобы спроектировать B,
нужно уже знать, что B входит в A.

Такой порядок заставляет определение предшествовать тому этапу проектирования, на котором это определение ещё только должно возникнуть. Разделение изделия и определения снимает это противоречие.

A
│
├── B
├── C
└── D

Сначала можно зафиксировать сами изделия и их участие в структуре. Затем каждый из этих элементов может быть передан на следующий уровень проектирования. И только там начинается его собственное определение:

B
│
└── KDefinition B
       │
       └── Revision

5а.10. Revision появляется ещё позже

Отсюда следует и более ранний вывод Главы 5.

Если Revision относится к определению, то она не может быть обязательным условием существования самого изделия. Получается естественная последовательность:

KObject
   │
   │ изделие идентифицировано
   ↓
структура и отношения
   │
   │ начинается проектирование
   ↓
KDefinition
   │
   │ появляется содержательное определение
   ↓
Revision
   │
   │ фиксируется состояние определения
   ↓
следующая Revision

Каждый уровень отвечает на свой вопрос.

Что должно существовать?
        ↓
Изделие

Как оно участвует в системе?
        ↓
Связь и структура

Что представляет собой изделие?
        ↓
Определение

Какое состояние этого определения зафиксировано?
        ↓
Revision

Это не искусственное разделение. Оно отражает разные этапы инженерного знания.

5а.11. Конструирование начинается до документа

Здесь можно сделать ещё один шаг.

Мы привыкли видеть результат работы конструктора в виде:

чертёж
спецификация
3D-модель
технические требования

Но эти документы являются результатом уже состоявшихся инженерных решений. До них существует другая работа:

замысел
   ↓
состав
   ↓
границы частей
   ↓
распределение разработки
   ↓
использование ранее разработанных изделий
   ↓
взаимодействие соисполнителей
   ↓
уточнение структуры
   ↓
определение изделий
   ↓
конструкторская документация

Документ фиксирует определённое содержание. Но проектирование начинается раньше, чем появляется содержание, которое этот документ будет фиксировать. Именно поэтому нельзя отождествлять проектирование с созданием документов.

5а.12. Связь с предыдущими главами

5а.13. Главный вывод

Разделение изделия и его определения нужно не для того, чтобы сделать информационную систему сложнее. Оно позволяет модели следовать естественному порядку инженерного проектирования.

Сначала конструктор проектирует целое.

Он определяет, из каких частей оно будет состоять, какие части уже существуют, какие предстоит разработать, что будет заимствовано, что будет создано заново, а что будет поручено соисполнителям.

Затем проектирование спускается на следующий уровень.

Каждая выделенная часть становится самостоятельным объектом проектирования. И только после этого начинается её собственное определение. Поэтому:

конструирование изделия начинается раньше, чем определение входящих в него изделий.

Это и есть причина, по которой изделие должно быть способно существовать до своего полного определения. В модели Constructum последовательность выглядит естественно:

                Изделие
                   │
                   ↓
          проектирование структуры
                   │
          ┌────────┼────────┐
          ↓        ↓        ↓
        Изделие  Изделие  Изделие
           │        │        │
           ↓        ↓        ↓
      их собственное определение
           │
           ↓
        Revision

Сначала появляются кубики, из которых строится изделие. Потом эти кубики начинают определяться. И только затем возникает необходимость управлять изменениями их определений.

Сначала проектируется то, что должно существовать. Затем определяется то, что спроектировано.

И это, пожалуй, одна из самых важных причин, по которой изделие и его определение не следует объединять в одну сущность.

В следующей главе: что происходит, когда это знание начинает изменяться? Изменение — это не появление новой Revision само по себе, а управляемый процесс, в котором предложение, оценка, решение, реализация и верификация имеют собственное место.

Примечания к главе 5а

Источники:

• ГОСТ Р 2.711-2023. Единая система конструкторской документации. Схема деления изделия на составные части. П. 4.1, прим. 1.
• ГОСТ Р 2.101-2023. Единая система конструкторской документации. Виды изделий.
• ГОСТ 2.113-75. Единая система конструкторской документации. Групповые и базовые конструкторские документы.
• ГОСТ 15.002-2018. Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения.
• ISO 10303-239, Industrial automation systems and integration — Product data representation and exchange — Part 239: Application protocol: Product life cycle support.
• ANSI/EIA-649-D, Configuration Management Standard, SAE International, 2019. §3.2.

Типы доказательств: