Моделирование ИТ-архитектуры системы конструкторско-технологической подготовки производства на предприятиях машиностроения

В условиях регулярной экономической дестабилизации обстановки в мире, конкурентоспособные национальные предприятия машиностроения определяют уровень природно-общественно-хозяйственного развития и являются основой сохранения государственности стран [1]. Конкурентная среда рынка в современных условиях, базируется на цифровых технологиях. Основы построения цифровой среды, были описаны одним из ее основоположников Nicholas Negroponte в труде «Being Digital» [2]. Управление конструкторско-технологической подготовкой производства на предприятиях машиностроения, неразрывно связано с управлением: всеми этапами жизненного цикла изделий; инновациями; сетью поставок; ИТ-архитектурой [3, 4].

ИТ-архитектура современного машиностроительного предприятия включает в себя большое количество ИС, связанных с организацией бизнес-процессов и формированием бизнес-модели конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП) [5-7]. Информационные системы, применяемые при проведении КТПП превысили порог обучаемости, возросли расходы на сопровождение, в связи с этим снизилась экономическая эффективность от их внедрения и применения [8].

Общеметодологические вопросы экономики и управления архитектурой предприятия рассматривались в работах таких зарубежных и российских авторов, как Анри Файоль [9], Карл Вигерс [10], Джон А. Захман [11-13], И.В. Ильин [14-16], Д.В. Кудрявцев [17], Марк Мартейн Ланкхорст [18], Р.А. Сешионс [19], Н.А. Поурья [20], А.И. Левина [14-16], К.Г. Скрипкин [21], Г.А. Краюхин [22].

Исследования приведенных авторов посвящены научному решению экономических проблем, взаимосвязанным с управлением ИТ-архитектурой предприятий. Однако для принятия решений при построении бизнес-модели конструкторско-технологической подготовки производства требуется более детальное изучение методов управления ИТ-архитектурой машиностроительного предприятия.

Цель исследования заключается в разработке научно обоснованной модели ИТ-архитектуры системы КТПП машиностроительного предприятия, обеспечивающей в современных экономических условиях (неопределенности и высокой конкуренции) сквозное проектирование, сокращение времени на подготовку производства, минимизацию затрат и бесшовную интеграцию программных продуктов.

Материалы и методы исследования

В ходе исследования использовались расширенная модель Джона Захмана, которая описывает различные уровни ИТ-архитектуры в разрезе данных, функций, сети, мотивов, людей и времени [11].

Для КТПП ИТ-архитектура представляет три взаимосвязанных уровня:

• 1.    Организационная структура (бизнес-архитектура);

• 2.    Информационная структура (инфор-мационная-архитектура);

• 3.    Технологическая структура (технологическая и техническая-архитектура);

Организационная структура представляет из себя систему бизнес-процессов, направленных на проведение КТПП машиностроительным предприятием.

Информационная структура обеспечивает информационную поддержку бизнес-процессов, определяется уровнем цифровизации предприятия и программным обеспечением [23].

Технологическая структура формируется из технических и технологических возможностей производственных площадок, а также средств технологического оснащения и базируются на типах производств. Тип производства определяет виды применяемых технологических процессов (единичные, серийные или массовые).

Выделение трех уровней дает возможность произвести декомпозицию архитектурных моделей для КТПП в соответствии с поставленными задачами. Это позволяет произвести анализ взаимосвязи уровней, выявить «узкие места», повысить управляемость при проведении изменений, понизить сложность ИT-инфраструктуры, повысить ее прозрачность и гибкость.

Для достижения гармонизации, разделение на уровни позволяет при помощи декомпозиции провести анализ решений, принимаемых на управленческом уровне, по изменению ИT-архитектуры машиностроительного предприятия.

В общем архитектура предприятия является связующим звеном между потребностями бизнеса и возможностями информационных технологий.

За вектор развития информационных технологий, применяемых в КТПП машиностроительного предприятия, отвечает ИT-стратегия. ИT-стратегия показывает, какие информационные системы могут быть внедрены [24, 25].

Распространенные ERP – предназначенные для сбора, распределения, хранения, обработки и применения информации предприятием, частично решают эти задачи. Модуль СRM, интегрированный в ERP систему, позволяет эффективно взаимодействовать с клиентами предприятия и собирать необходимую информацию.

Аналитически ИС, в свою очередь, позволяют обработать собранную информацию и предоставить наилучшее решение. С появлением функционала SCM в сочетании с CRM позволяет оптимизировать внешние связи предприятия. При этом появилось разграничение всей системы на два контура:

• 1.    Внутренний контур ERP или backoffice;

• 2.    Внешний контур ERP или front-office;

Что было воплощено во втором поколении ERP II.

Для определения экономического эффекта от внедрения ИС ИТ-архитектуры использовался функционал теории игр.

Результаты исследования и их обсуждение

Существующие рамочные модели формирования ИТ-архитектуры предприятия являются теоретическими и сложными в применении на практике [26, 27], примером является матрица Дж. Захмана. Применение матрицы Захмана позволяет получить детальное представление с различных точек зрения от разных участников процесса.

С применением архитектурного подхода предложенного Дж. Захманом [12, 13] появилась возможность системно оптимизировать ИT-архитектуру предприятия и ИС-задействованные в КТПП. Взятая за основу стандартизированная рамочная расширенная модель Захмана является шаблоном, который может быть использован при разработках конкретных систем машиностроительного предприятия. Ее особенность в том, что метод построения моделей не определен и не навязываются конкретные инструментальные средства построения. Однако это требует хорошую базу знаний у специалистов (участников группы), которые при помощи расширенной модели комплексно сформируют базу знаний в той области машиностроительного предприятия, в которой она применена [7].

ИT-архитектура машиностроительного предприятия в части создания КД и ТД при бизнес-процессах КТПП, представленная в виде таблицы.

Матрица Захмана позволяет получить детальное представление о бизнес-про-цессах КТПП машиностроительного предприятия с различных точек зрения и может быть использована при разработке системы КТПП по формированию ИT-архитектуры группами специалистов.

Проектное управление формируется от потребности бизнеса, и на каждом этапе свою работу проводит отдельная группа [28]. Заключительным этапом является выбор решения и принятие его к внедрению.

ИT-архитектура позволяет сформировать на предприятии проекты по типу CRM (управления взаимодействием с клиентами) дающие знания о потребителе, историю взаимоотношений с ним, повышение лояльности. В следствии профессионального управления взаимодействием с клиентами формируется выбор, удовлетворяющий их желания и потребности, с рекомендациями партнерам.

к к н X cd О о о Д О Рч д о о д Я ю Я Рч в 5 в те X О о в те о те я и те в те те в Рч в X о Рч В о о в те о те Я о Рч те о о в в 3 те 3 те Рч Й о те в X Рч те ^ к		© те ■e3§	те В те те * си 5 В 5 & 2 в	Ч S 55 S 5	и те Н У	S и Ч И 5 ч и ее Ч &	^ те в © ч к© о ее a fin В
	в sr В в те © Iе	и Й Ри И Ри Я 5 с  ин О Я     О В § S Д   И ;Д о * 2   2 5 5 н га у 5 Ч Р я Р Й ” S у ।    Д h U    г а    зя н я	к Й я « ч Ь И я § Я и Я я я я те те о о В Р дю в	^ В )В Н в те О о о Н в ко U РиО	3 м Рч >> в S &S те в в о К са	О га о о 2 g Я н « я >я о 2 « й о н В « 2 <о Я д я 5    у р т Рч s н в	В в в те н & 2 те о те о kg я те в Си ко	© i
	5g & о И У	О ^ ^ я о 5 Щ О	те в в в в 3 S <о С Рч	Рч В Я я о £ у 5 §	те о к Рч те с О § ” ^ Ри S Ри 5 Я се X * Я се Ри « Ри н ° а я о 2 о С д в	3 Ри у га ” О u g н" Ри т я	Рч са ко си	* в 69 а
	IS	те о" « Ри ° О X о н bi я	В в рч S Н &<о я ,0 те bi Ян	в те S S я	я 3 3 9 я я я 2 х у g я се 5 У Ри у се У д ч m от д	се S те	О н ^ ко си	ее в в Ч ее ^ ©
	R В S ее ч i- V tt	те те в в те Рч Н Рч в в Рч те Рч о О Рч Н в	Ч Н : и га о 3 2 н ® н 5 О га	X В я се = 1 Рч 5 m я	О 3 С в	Рч те те те О Ё?	5 н 5 в те у о Я ч К те те и и	те и
	s ^« e	S ^ч В 5 О я Я Ри К m с я	те те g га га о те в о те Рч те н V В еч С £ в	те ^ X о в в	3 Рч >> В X « 8л я с я S те £ Я се S &	я >я 3 я те & Рч С	я 3 в S 2 S те те 5 & ко о те р си в	3 я те §i И в. ^ И G s
	5 e- И g И ±	S я ч bi	S в 5 в в те Рч о О	^ в о § И 8 Ри S U О ” 5 ° н U о S 5 с га и „ И Я S и д р. О 5 6 И	X и 3 <§ Н	X X те Рч и	3 г^	t£
		е	& S	© &	3 © © е	© к© & fin
	игэхиКояомХ(1-ээн£ид			HMHhxogudEBd и Hd3»toH3w -хд

Изм

1С:УПП

Поступление и списание ТМЦ

Заказы

(покупателей, на производство)

Складское хранение

Выпуск продукции

Текущая архитектура информационных систем исследуемого машиностроительного предприятия

Эксель

Тех процессы

Планы производства

Факт исполнения планов производства

Документы (MX 15, например)

Продажи

(KPI Сотрудников)

План / факт работ КБ

Реестр тендеров

Расчет КП

Реестр платежей

Контроль ДЗ

Расчет плановой себестоимости продукции

План поступления ДС

Docs Vision

Внедрение

СПРУТ-ОКП 5

Расчет РКМ

Претензионная работа

Документооборот

Согласование документов

■и^^-    Измененная \доработанная зм.      конфигурация

Типовая конфигурация

Количество пользователей системы

Интеграция

(обмен данными)

Обмен данными в ручном режиме

Необходимо помнить, что при изменении ИT-архитектуры некоторые из критериев оценки будут находится в противоречии. К примеру: удовлетворение всех желаний потребителя со стоимостью разработки и внедрения продукта; создание максимально наполненной базы данных с ее безопасностью и сложностью в работе. В этом случае, требуется руководствоваться критериями рациональности.

На современных российских машиностроительных предприятиях внедрение и формирование ИT-архитектуры должно происходить командой с привлечением специалистов самого предприятия. На рисунке представлен пример формирование архитектуры информационных систем исследуемого машиностроительного предприятия «лоскутным» методом, не предусматривающим бесшовную интеграцию процессов, сквозное проектирование и учет затрат.

Основываясь на тезисе о том, что комплексное создание ИT-архитектуры с бес- шовной интеграцией процессов более выгодна, чем реинжиниринг действующих информационных систем в процессе эксплуатации, то определение затрат можно представить в виде:

¹ s _IT

nmt

Z^+£SNj   ZKsLf ,

V i=1          j=1     7

где s ¹ _IT – сумма затрат на разработку, внедрение и поддержку ИT-архитектуры на предприятии машиностроения;

S_ITCi – стоимость на внедрение i -ой подсистемы ИT-архитектуры на предприятии машиностроения;

S_INj – стоимость на внедрение j -ой компоненты ИT-инфраструктуры на предприятии машиностроения;

K_SLf – коэффициент сложности создания ИT-архитектуры на предприятии машиностроения в зависимости от специфики.

Создание ИT-архитектуры путем реинжиниринга действующей информационной системы, сформированной при отсутствии комплексного плана по автоматизации в статическом состоянии, будет представлять следующее выражение по определению суммы затрат:

s

IT

nmq   t

Z S^Y S.- Y S .   TK sLf, (2)

I i = 1           j = 1 g = 1        7 f = 1

где s 2 - сумма затрат на разработку, внедрение и поддержку ИT-архитектуры на предприятии машиностроения c действующей информационной системой;

S_ITCi – стоимость на внедрение i -ой подсистемы ИT-архитектуры на предприятии машиностроения;

S_INj – стоимость на внедрение j -ой компоненты ИT-инфраструктуры на предприятии машиностроения;

S_INTg – стоимость на проведение интеграции отдельных программных продуктов, включая рутинные операции по переносу баз данных и смене ИT-инфраструктуры на предприятии машиностроения;

K_SLf – коэффициент сложности создания ИT-архитектуры на предприятии машиностроения в зависимости от специфики.

Соотношение затрат будет иметь вид:

s _IT <  s _IT

На стадии первого этапа инвестиционного цикла требуется проведение анализа в части интеграции отдельных компонентов ИT-архитектуры, участвующих в бизнес-процессах КТПП на машиностроительном предприятии.

Для определения экономического эффекта от внедрения ИС и всей ИТ-архитектуры воспользуемся функционалом теории игр, определим пару ( Х, у ).

Пусть X = {1,2,…, n } – это конечное множество заинтересованных лиц в получении максимального экономического эффекта. Функция y – это размер получаемой полезности. Пусть Vᵢ – это экономические показатели оценки внедрения в i -й группе влияния, i Х .

Sᵢ – это качественные показатели оценки внедрения в i- й группе влияния.

Характеристическая функция определяется экономическим эффектом от внедрения y ( X ).

y ( X ) = Y s i х (A V i + A S i ) - XC (4) i е x

n s. [0,^,1], YSi = 1;

i = 1

XC = XCₕ + XCₖ где ΔVᵢ – эффект от внедрения в i-группе обусловленный экономией на текущих издержках, руб.;

Δ Sᵢ – эффект от внедрения в i – группе, обусловленный повышением качества предоставляемых товаров и услуг, руб.;

XC – общие затраты на внедрение и реализацию, равные сумме капитальных затрат на разработку и внедрение ( XCₕ ) и эксплуатационных затрат ( ХСₖ ) на заданном горизонте оценки, руб.;

sᵢ – индекс (весовой коэффициент) значимости i- й группы (зависит от уровня заинтересованности и степени влияния на принятие решения).

При внедрении ИT-архитектуры сторонней организацией, в качестве капитальных затрат принимаются расчеты с данной организацией. При оценке эффективности от внедрения также учитываются: сроки разработки; сроки внедрения решения; динамика бизнеса и другие факторы.

Заключение

Теоретический анализ литературы позволяет выделить перспективные направления развития управления ИТ-архитектурой системы конструкторско-технологической подготовки производства на предприятиях машиностроения.

Результаты проведенного исследования отражают анализ функционирования информационной системы предприятия машиностроения на этапе КТПП, вносят вклад в решение задач согласования интересов бизнеса при разработке и модернизации IT-архитектуры, позволяют принимать решения о внедрении новой или реинжиниринге ранее сформированной ИТ-архитектуры и информационных систем.

Стоит отметить, что цифровая трансформация экономики страны требует от предприятий машиностроения непрерывного процесса реструктуризации информационных технологий и информационных систем. В процессе изменения цепочек создания стоимости предприятия машиностроения, при верном принятии решений об изменении ИТ и ИС, на этапе конструкторско-технологической подготовки производства обеспечивают для себя конкурентные преимущества.