Задачи, решаемые системой управления проектами и PDM-системой

Сегодня большинство эффективно функционирующих промышленных предприятий переходят на проектное управление. На таких предприятиях разработка и выпуск продукции осуществляются под определенный заказ – это и незначительные модификации уже отработанных конструкций, и разработка новых изделий. Заказы могут быть различными по объему и по срокам, но всех их объединяет то, что они должны быть реализованы к определенному времени и не должны превышать заложенный бюджет. Для того чтобы исполнение заказов – проектов – укладывалось в определенные пределы сроков и стоимости, необходимо тщательно планировать и контролировать эти проекты [1]. Как правило, производство и конструкторские отделы работают одновременно над несколькими заказами, следовательно, появляется задача эффективного распределения имеющихся производственных мощностей и человеческих ресурсов. Кроме того, на промышленном предприятии имеется ряд задач, не относящихся непосредственно к проектированию и производству продукции, но в то же время требующих планирования и контроля – это работа с поставщиками комплектующих и материалов, капитальный и оперативный ремонт оборудования, маркетинговая деятельность, реклама и т.д. Таким образом, вся деятельность предприятия представляется в виде совокупности взаимосвязанных проектов, что говорит о необходимости использования методологии управления проектами как основы для построения системы управления предприятием. Наиболее подходящим средством, позволяющим реализовать корпоративное управление проектами предприятия, является система управления проектами Primavera Project Planner for the Enterprise (P3e).

Одними из самых важных и трудоемких этапов разработки нового или модификации существующего изделия являются конструкторская и технологическая подготовка производства. На этих этапах работа ведется с большим объемом документации. Документация, как правило, бывает представлена в разных форматах (текстовые документы, чертежи, отчеты, таблицы и т.д.) и может разрабатываться в различных прикладных автоматизированных системах (CAD/CAM/CAE). Автоматизированная система управления должна обеспечивать хранение данных и связанных с ними документов, а также управление структурой изделия и изменениями. Кроме того, при разработке изделия требуется спроектировать множество деталей. Для каждой детали данные должны быть созданы, изменены, просмотрены, проверены и утверждены различными людьми и, возможно, по несколько раз. Более того, разные типы деталей могут потребовать различных методов разработки и различных типов сопровождающих их данных: для одних это – твердотельные модели, для других – схемы печатных плат, программы для ЧПУ и т.д. Но и это еще не все: модификация практически любых данных может оказывать влияние на другие связанные с ними данные. Таким образом, возникает потребность в постоянной взаимной проверке и увязке модифицируемых данных, другими словами – в обеспечении их целостности. В случае одновременно выполняемых изменений, легко может сложиться ситуация, при которой конструктор или технолог прикладывает значительные усилия при работе с данными, которые уже перестали быть актуальными в силу того, что кто-либо другой уже изменил их [3].

Задача упорядочивания этого чрезвычайно сложного потока работ (т.е. процесса передачи данных, документов и заданий между участниками), а так же задачи управления всем объемом разнородных данных, которые порождаются, хранятся и используются в различных системах, управление составом изделия (включая, управление изменениями и конфигурацией) решаются с помощью PDM (Product Data Management) технологии – технологии управления всеми данными об изделии и процессами, создающими и использующими эти данные в течение всего жизненного цикла (ЖЦ) изделия [3]. Эта технология реализована в PDM-системах, широко представленных на рынке информационных технологий (ИТ).

CALS-технологии - путь к успеху

PDM –системы являются одним из основных инструментов CALS-технологий (Continuous Acquisition and Life cycle Support) – технологий непрерывной информационной поддержки жизненного цикла продукции. В основе CALS-технологий лежит процесс совместного использования данных, полученных на различных стадиях жизненного цикла изделия. Это понятие включает в себя весь комплекс данных, которые создаются и используются на всем ЖЦ изделия. Эти данные включают в себя информацию о конфигурации и структуре изделия, характеристики и свойства, организационную информацию (описание процессов, связанных с изменением данных об изделии), документы, которыми «обрастает» изделие с момента его проектирования до момента его продажи и дальнейшего сервисного обслуживания [3].

Как показывает мировая практика, применение CALS-технологий в качестве инструмента для информационной поддержки всех участников создания и использования изделия, существенно повышает эффективность деятельности организации. Это происходит за счет ускорения процессов исследования и разработки изделий, придания им новых свойств, сокращения издержек в процессах производства и эксплуатации продукции, повышения уровня сервиса при эксплуатации и техническом обслуживании. В настоящее время под CALS-технологиями понимаются технологии повышения эффективности бизнеса, основанные на интенсивном информационном взаимодействии субъектов хозяйственной деятельности и совместном использовании информации в ходе жизненного цикла изделия или продукта. Другими словами, ключевым аспектом этих технологий является организация оперативного взаимодействия всех участников ЖЦ в едином информационном пространстве, формируемом весьма экономично, по принципу – «одноразовый ввод информации при последующем ее многократном использовании». По оценкам специалистов грамотное применение CALS-технологий позволяет ускорить процесс разработки новых наукоемких изделий в 25-30 раз при одновременном значительным повышением качества выпускаемой продукции и сокращении (до 30%) издержек при производстве и эксплуатации. Кроме того, применение CALS-технологий на всех стадиях ЖЦ изделия способствует непрерывному улучшению качества самого изделия и связанных с ним процессов [2].

Задачи, которые должна решать интегрированная система управления

При разработке наукоемких изделий, помимо управления стоимостью и сроками выполнения проекта, необходимо управлять данными об изделии, структурой изделия, изменениями, процессом передачи данных, документов и заданий между участниками. Первые две задачи решаются с помощью системы управления проектами, последние – PDM-системой. Одним из способов создания системы управления промышленным предприятием является интеграция этих двух систем. Полученная интегрированная система позволит осуществлять проектное управление всей деятельностью предприятия, а так же управление данными об изделии при его разработке (конструкторской и технологической подготовке производства).

Необходимо разработать интеграционное решение между системой управления проектами и PDM-системой. В работе рассмотрено использование интеграционного решения на этапе проектирования изделия.

Задачи управления при автоматизированном проектировании изделия можно разделить на следующие этапы:

1. Составление укрупненного плана на уровне проекта. То есть планирование всего проекта (формирование работ, составление календарно-сетевого графика), распределение ресурсов на уровне проекта – распределение количества ресурсов на каждую работу;
2. Составление детального плана на уровне процессов. То есть подробное планирование конкретной работы и детальное распределение ресурсов (назначение исполнителей);
3. Мониторинг процессов – отслеживание выполнения задач процесса, управление правами доступа и передача управления от одного этапа к другому и от одного исполнителя к другому;
4. Контроль и сбор информации о ходе выполнения проекта;
5. Корректировка всех планов на укрупненном и на детальных уровнях.

Определим некоторые термины, которые будут использоваться в дальнейшем:

• под проектом понимается совокупность работ, необходимых для достижения цели проекта в рамках ограниченного бюджета и временных ограничений [1] (охватывает этапы ЖЦ изделия, начиная от разработки технического задания (ТЗ) до постановки изделия в серийное производство),
• под процессом понимается представление отдельной работы проекта на детальном уровне в виде совокупности задач.

После анализа существующих систем управления проектами и PDM-систем в контексте решения определенных выше задач управления сделаны следующие выводы:

• Первая задача решена полностью. Primavera Project Planner for the Enterprise позволяет в полной мере реализовать планирование проекта, а также контроль стоимостных и временных параметров проекта.
• Вторая задача решена частично. В PDM-системах это осуществляется вручную. Нет автоматизированных систем и алгоритмов для реализации детального планирования.
• Третья задача решена в PDM-системах. Это обеспечивается взаимодействием внутри PDM-системы. Мониторинг процессов осуществляется с помощью модуля workflow (потока работ), обязательного для всех современных PDM-систем [4].
• Четвертая задача решена только на уровне проекта в Primavera Project Planner for the Enterprise, а на уровне процесса – практически нет.
• Пятая задача решена частично, но корректировка проекта и процессов осуществляется вручную.

Можно сказать, что комплексно проблема управления процессами при автоматизированном проектировании изделия на данный момент нигде полностью не решена. То есть, решены отдельные задачи поставленной проблемы, но нет общего интегрированного решения.

Так как основные задачи управления при автоматизированном проектировании изделия частично решаются существующими системами, то разумно будет предложить интеграцию этих систем. Полученная интегрированная система должна будет осуществлять комплексное решение.

Проблемы интеграции PDM-системы и системы управления проектами

Если рассматривать совместно PDM-систему и систему управления проектами, то обязательно нужно учитывать, что существуют области, где функциональные возможности обеих систем перекрываются (например, организационная структура в PDM-системе должна соответствовать структуре трудовых ресурсов в системе управления проектами). Также нужно учитывать и то, что существует достаточно большое количество данных, специфичных для каждой из систем. Очевидно, что функции PDM-системы и системы управления проектами пересекаются в незначительной степени, например, система управления проектами решает задачи управления ресурсами, сроками и стоимостью проекта [1], а PDM-система не рассматривает их вовсе, в тоже время PDM-система осуществляет управление данными и связанными с ними документами, управление правами доступа в зависимости от структуры изделия, управление процессом передачи данных [4].

Проблемы интеграции PDM-системы и Системы Управления Проектами:

• Необходимо решить методическую задачу, т.е. какие данные необходимо передать между системами. Обязательно должна быть предусмотрена обратная связь.
• Организационные структуры должна быть синхронизирована в PDM-системе и системе управления проектами. Должна быть решена задача соответствия между структурой ресурсов в системе управления проектами и организационной структурой в PDM-системе.
• Планирование должно происходить в системе управления проектами, но в ней не хватает управления правами доступа по структуре изделия и их наследования в зависимости от этой структуры, что достаточно актуально для промышленных предприятий. С другой стороны, PDM-система в полной мере не учитывает продолжительность и стоимость работы каждого исполнителя.
• В системах управления проектами в рамках календарно-сетевого графика неудобно реализуются процессы возврата документов на доработку (приходится формировать новые работы и изменять логику сети). В PDM-системе процессы разработки, согласования и доработки связанных с изделием документов – основной объект управления.
• Система управления проектами предоставляет возможность формирования отчетной документации по срокам, стоимости и состоянию выполнения работ на разных уровнях предоставления информации для руководства. В PDM-системах возможность создания подобных отчетов представлена очень слабо.

Концепция интеграции системы управления проектами и PDM-системы

В рамках потока работ(workflow) почти невозможно (очень сложно) описать весь жизненный цикл проекта (нельзя объединить отдельные этапы проекта). Следовательно, workflow, реализуемый с помощью PDM-системы, целесообразно использовать на небольших отрезках времени, а именно, для стандартных достаточно формализованных коротких процессов [3]. Основная идея интеграции системы управления проектами и PDM-системы состоит в том, что необходимо консолидировать отдельные процессы с помощью календарно-сетевого графика. То есть, каждая работа в системе управления проектами представляется отдельным workflow в PDM-системе (рис. 1).

Рисунок 1. Соответствие работ проекта и потоков работ (процессов)

Для реализации интеграционного решения необходимо выделить атрибуты работы из календарно-сетевого графика, которые будут наследоваться в workflow:

• Ранний старт работы – определяет, когда может быть запущен процесс в PDM-системе.
• Поздний старт работы – определяет, когда должен быть запущен процесс в PDM-системе.
• Длительность работы – необходима для оценки длительности задач процесса.
• Информация о шагах работы.
• Коды, назначенные на работу, и определяющие, какой шаблон процесса должен быть выбран в PDM-системе.
• Ресурсы, назначенные на работу

Рассмотрим концепцию интеграции подробнее. На рис. 2 представлена концептуальная схема совместной работы системы управления проектами и PDM-системы. Большими стрелками показаны основные направления передачи информации. Рассмотрим изображенные потоки информации. Шаблоны проектов и процессов создаются на основании стандартов предприятия и хранятся в базе данных. Информация о ключевых моментах шаблона процесса через интеграционный модуль передается в Primavera Methodology Manager и преобразуется в информацию о шагах работы. На основании шаблонов процессов в PDM-системе инициируются соответствующие процессы – назначаются конкретные исполнители, уточняются длительность работ. На основании шаблона проекта создается проект – происходит пересчет длительностей и трудозатрат в зависимости от сложности проекта, определяются календари, сроки, на работы назначаются ресурсы. Успешно выполненные проекты могут быть сохранены в базе данных в виде шаблонов. При планировании и реализации конкретного проекта информация посредством интеграционного модуля, передается между системой управления проектами и PDM-системой.Рассмотрим этот процесс подробнее:

Сначала производится планирование всего проекта – планируются работы, которые необходимо выполнить для достижения целей проекта. После разработки календарно-сетевого графика, работы проекта детализируются отдельными workflow в PDM-системе (указываются необходимые шаблоны). Шаблоны должны быть построены заранее на основании определенных или стандартных бизнес-процессов предприятия. В календарно-сетевом графике проекта могут существовать работы, не декомпозированные workflow. После запуска проекта в системе управления проектами ресурсам выдаются задания на выполнение работы на которую они назначены. Эти ресурсы соответствуют ответственным исполнителям в PDM-системе. То есть, ответственным исполнителям направляются уведомления о необходимости начала работ (запуска определенных процессов), где указываются определенные атрибуты (ранний старт и поздний старт работы, длительности и необходимый шаблон). Подобные уведомления должны формироваться для всех работ, попадающих в определенный интервал времени от текущей даты проекта, например в 2х-дневный, необходимый для формирования папки процесса (папка процесса содержит необходимую информацию для выполнения задач процесса, например – ТЗ, КД, нормативную документацию и т.д.). Работы, попавшие в этот промежуток времени, ожидают от PDM-системы сигнала о фактическом начале работы. Этот сигнал должен формироваться при запуске процесса.

Для контроля выполнения работы, необходимо отслеживать ее фактическое состояние. В системе управления проектами Primavera Project Planner for the Enterprise есть возможность разбивать работы на шаги – по ним может оцениваться процент выполнения работы. Шаги можно связать с ключевыми событиями выполнения workflow (необходимо установить триггеры, формирующие сигналы на обновление состояния работы в календарно-сетевом графике).

Рисунок 2. Концептуальная схема совместной работы системы управления проектами и модуля управления workflow в PDM-системе.

Синхронизация работы интегрированной системы

Реализуя принцип быстрого создания, проект и процессы формируются на основе соответствующих шаблонов. Шаблоны создаются на основании соответствующих стандартов и хранятся в базе данных. Выполненные проекты с помощью программного продукта Primavera Methodology Manager также можно сохранять в базе данных в виде шаблонов. Шаблоны проекта могут создаваться на основании таких систем, как СРПП, ЕСКД, ЕСТД и ЕСТПП. Шаблоны процессов – в соответствии со стандартами предприятия.

Проблема интеграции – это, прежде всего, проблема интеграции данных. Должна производится интеграция 4х структур данных – проекта, процесса, шаблона проекта и шаблона процесса.

В моделях данных должна быть выделена общая, или синхронизируемая часть, это следующие структуры:

• Организационная структура.
• Структура ролей.
• Структура ресурсов.
• Пользователи.
• Структуры кодирования.

Описание основных структур данных:

• Проект определяется через совокупность работ, их взаимосвязи, через ресурсы и затраты.
• Процесс описывается через совокупность задач, их взаимосвязи, через пользователей (исполнителей) и права доступа.
• Шаблон проекта – совокупность работ с оценками по длительности, с оценками трудозатрат, стоимостей ресурсов. Переход от шаблона к проекту – пересчет длительностей и трудозатрат в зависимости от сложности проекта. В проекте для работ и ресурсов определяются календари, сроки (планируемые, фактические). На работы назначаются ресурсы, как трудовые (исполнители), так и нетрудовые (материалы, механизмы, и т.д.).
• Шаблон процесса – совокупность задач с привязанными к ним ролями (ресурсами в терминах системы управления проектами), правами доступа по ролям, длительностями задач. Переход от шаблона процесса к процессу будет осуществляться путем назначения конкретных исполнителей на задачи, для задач появятся даты начала и окончания.

Этапы работы интегрированной системы

Укрупнено, этапы работы интегрированной системы можно представить следующим образом:

• Выбирается шаблон проекта.
• В СУП производится календарно-сетевое планирование.
• Проект инициируется.
• Каждая задача проекта детализируется соответствующим workflow:
  • Предлагается следующий подход к определению шаблонов процессов к конкретной работе: по кодам работ выбирается шаблон процесса: Каждому сочетанию кодов соответствует определенный шаблон. Получается многомерная матрица, узлы которой определяют выбор шаблона процесса. На процесс можно накладывать различные ограничения, например, повышенная сложность, в таком случае вводятся коэффициенты, которые увеличивают либо длительность работ процесса, либо стоимость ресурсов. В результате получается два шаблона: первый – это шаблон с увеличенной длительностью, а второй – шаблон с увеличенной стоимостью. Подобных ограничений может быть достаточно много. Следовательно, вместо одного шаблона для конкретной комбинации кодов возникает целый ряд шаблонов процесса. Выбор наиболее оптимального шаблона можно осуществить с использованием методов оптимизации.
    
    На рис. 3 приведен пример подбора шаблонов для конкретных работ проекта (случай определения двух кодов работ). Например, код 1 – это «этап жизненного цикла проекта», его значениями могут быть:
    
    • Эскизное проектирование
    • Техническое проектирование
    • Разработка конструкторской документации
    
    Код 2 – это «метод разработки», его значения:
    
    • Разработка «с нуля»
    • Разработка на основании существующего аналога
    • Модификация изделия
    
    Очевидно, что для эскизного проектирования и технического проектирования стандартами предприятия предопределены различные процедуры, следовательно, работы с соответствующими кодами детализируются разными процессами. В то же время, например, процедуры разработки конструкторской документации «с нуля» и на основании существующего аналога различны.
    
    Получается, что для каждой работы со значением кода «этап жизненного цикла проекта» - разработка конструкторской документации – существует несколько процессов, которыми она может быть детализирована, в зависимости от значения кода «метод разработки».

    
    Рис. 3. подбор шаблонов для работ проекта в случае определения двух кодов работ.

  • После запуска проекта в системе управления проектами инициаторам процесса направляются уведомления о необходимости начала работ (запуска определенных процессов), где указываются сроки выполнения работы, длительности и необходимый шаблон процесса. Подобные уведомления формируются для всех работ, попавших в определенный временной интервал от текущей даты проекта, необходимый для формирования папки процесса.
  • При необходимости, есть возможность редактирования шаблона процесса, как до его инициализации, так и после.
  • Каждый процесс инициируется: назначаются конкретные исполнители на задачу, формируется папка процесса – набор целевых и ссылочных документов.
  • Процесс запускается.
  • В СУП передается сигнал о фактическом начале работы – запуске процесса.
• Данные о выполнении конкретной задачи процесса передаются в СУП. Появляется возможность контролировать выполнение задачи по шагам, которые должны быть связаны с ключевыми событиями выполнения workflow (для этого нужно установить триггеры, формирующие сигналы на обновление состояния работы в календарно-сетевом графике).
• После определения конкретных исполнителей для задач процесса в PDM-системе формируется информация о исполнителях и времени их работы. Эти данные передаются в систему управления проектами и в проекте появляются плановые длительности работ и плановая загрузка ресурсов.
• В системе управления проектами уточняется информация по работам календарно-сетевого графика.
• После выполнения процесса в систему управления проектами передается информация о фактической загрузке ресурсов и фактических сроках выполнения задач (шагов работы);
• Используя полученные данные, регистрируются фактические значения, происходит перерасчет расписания.

Заключение

На современном этапе развития информационных систем создание интегрированных систем управления является актуальной задачей, так как все чаще возникает потребность охватить автоматизированными системами все сферы деятельности предприятия. Представленная концепция может служить основой для осуществления такой интеграции. Совокупный инструментарий системы управления проектами и PDM-системы почти полностью охватывает этап конструкторско-технологической подготовки производства, а также другие этапы ЖЦ изделия. Использование интегрированной системы, а не совокупности отдельных систем позволит значительно снизить затраты, связанные с информационным обеспечением ЖЦ изделия и обеспечить целостность данных об изделии.

Список литературы

1. Мазур И.И., Шапиро В.Д. Управление проектами. Справочник для профессионалов. - М.: Высшая школа, 2001.
2. Хазов И.А., и др. Практическое руководство по внедрению CALS-технологий для предприятий Минатома России. Книга 1: Общие сведения, методология, практические рекомендации. - М. 2002 г.
3. Колчин А.Ф., Овсянников М.В., Стрекалов А.Ф., Сумароков С.В. Управление жизненным циклом продукции. - М.: Анахарсис, 2002.
4. Жирков А.О., Колчин А.Ф., Овсянников М.В., Сумароков С.В. Что такое PDM?// PCWeek. - 2001. - №38. - C.24.