Проблемы проектирования системы технологий организации

Введение, обзор литературы, цель

Предприятия (организации) создаются людьми для достижения их целей. Многие предприятия создаются по аналогии с действующими, а процессы в них проектируются с использованием прототипа, лучших практик и стандартов. В процессе их развития в направлении повышения эффективности, качества и конкурентоспособности продукции, а также под воздействием вызовов среды, предприятия вынуждены периодически улучшать свою систему процессов посредством изменения их параметров и структуры. Предприятия, создаваемые для выпуска новой, инновационной, наукоемкой продукции, вынуждены проектировать свои процессы, не имея прототипов. В любом случае, каждому предприятию, в силу его особенностей, приходится создавать свои модели процессов, в которых действия выполняются с использованием совокупности ручных и автоматизированных технологий соответствующих стадий жизненного цикла (ЖЦ). Если на начальных периодах своего развития предприятие обычно улучшает сами процессы и используемые в них ручные и автоматизированные «островковые» технологии, то в последующих периодах актуальной становится задача определения и гармонизации всех технологий - задача проектирования и использования требуемой системы технологий. Эта же задача возникает сразу же при про- ектировании процессов и технологий выпуска новой и инновационной продукции.

Среди вызовов, стоящих перед предприятиями, обеспечивающими ЖЦ наукоемкой продукции, можно выделить следующие [1-3]:

• -    рост объема заказов, для обеспечения которого текущий уровень автоматизации и информатизации процессов производства недостаточен;

• -    недостаточная эффективность используемых автоматизированных технологий, вследствие недостаточной организации проектов по их внедрению и сопровождению на предприятиях;

• -    повышенные требования к качеству на-уко емких изделий вследствие ограничений бюджета и сроков выполнения проектов;

• -    выпуск изделий «с первого предъявления», сведение к нулю коллизий на стадиях проектирования и производства;

• -    ужесточение требований регулирующих органов (импортозамещение, защита информации и др.);

• -    создание новых организационно-технических систем (производственных комплексов), виртуальных предприятий и полигонов для производства инновационной наукоемкой продукции.

Технологии ЖЦ, несмотря на своё большое разнообразие, имеют общие характеристики: наличие данных, потребляемых и генерируемых процессами и технологиями, и информации, генерируемой ими и используемой людьми для принятия решений. Поэтому система технологий организации является информационной системой (ИС). Решению задачи построения ИС посвящено множество публикаций, в которых требования к создаваемым ИС определены, а модели ИС строятся с использованием методов описания, удобных для проектирования программных систем: UML, SysML [4–6]. При этом отсутсвуют подходы, обеспечивающие эффективное создание и внедрение взаимоувязанных технологий на ранних стадиях ЖЦ науко емкой продукции с целью ответа на вышеуказанные вызовы [7–11]. Целью данной работы является разработка положений такого подхода.

Методы исследования

Под термином «система технологий» в работе понимается класс систем, в которых подсистемами являются связанные потоками данных и определения требований к ним предлагается разработать руководством организации и ее менеджментом требуемую модель системы технологий. Ее следует разработать на основе функциональной модели системы процессов организации, поскольку технологии входят в процессы организации в качестве «исполнителей» процессов (действий). Для разработки моделей предлагается использовать системный и процессный подходы и методы IDEF [12; 13], предназначенные для понимания и описания различными специалистами изначально сложного.

Идея синтеза требуемой организации системы технологий отражена на рис. 1.

Модели системы процессов синтезируются менеджментом организации с учетом требований разработчика системы технологий: определения «механизмов» (согласно терминологии методов IDEF) всех процессов организации.

Требования к моделям и методам моделирования

Модели системы

процессов организации

Трансформация

Модель системы

классов

технологии

Трансформация

Модель проектируемой системы

технологии

В процессы проектирования системы технологий

Руководство и менеджмент организации

Рис. 1. Схема процесса разработки и трансформации моделей

• Fig. 1. Diagram of the model development and transformation process

работ ручные и автоматизированные технологии различных классов (управленческие, производственные, эксплуатационные, проектные и другие). Технологии применяются в организации для решения практических задач (преобразования сущностей и их свойств) и обеспечивают процессы организации, достижение целей.

Определяющей стадией создания системы технологий как сложной организационно-технической системы является стадия разработки концепции такой системы – обоснованного определения ее структуры функций, связей, требуемых ресурсов и результатов.

Технологии также используются в форме самостоятельных информационных подсистем, например, подсистем CAD, CAE. Для

Каждый «механизм» может быть реализован технологией из классов производственных, проектных, управленческих и других технологий, выбранных или разработанных организацией. Поэтому на основе модели системы процессов можно построить функциональную модель системы классов технологий, в которой классы технологий связаны данными, определенными в модели системы процессов. При этом количе ство классов технологий может быть меньше количества «механизмов».

Модель системы классов технологий можно трансформировать в прототип модели системы технологий посредством отбора экземпляров классов по установленным организацией критериям.

При функциональном моделировании процессов, разработке моделей данных и моделей потоков данных необходимо решать ряд взаимосвязанных проблем:

– недо статочно качественное или отсутствующее описание процессов, недостаток данных о функционирующих процессах, отсутствие четких регламентов;

– качество процессов невозможно оценить, отсутсвуют критерии оценки процессов, недостаточная формализация выполняемых функций и задач;

– специалистам различных предметных областей, владельцам и участникам разных процессов, участвующим в разработке моделей, трудно достигать общей точки зрения на систему процессов в рамках единой модели, трудно согласовывать терминологию и язык моделирования;

– потребность в генерации новых сущностей с определенными характеристиками посредством разработки совокупности трансформируемых моделей для целевого состояния системы процессов и системы технологий («как должно быть»).

Результаты и дискуссия

Идея проектирования системы технологий может быть реализована на некоторой платформе моделирования, определяющей доминирования выполняемых работ, рациональную совокупность используемых методов и средств моделирования, а также требований и правил разработки и трансформации моделей в требуемую организации концептуальную модель и прототип системы технологий [15]. Функциональная модель такой платформы, выполненная в соответсвии с методом IDEF0, представлена на рис. 2 и 3.

В рамках применения платформы разрабатываются взаимо связанные концептуальные

Ограничения на ресурсы

Цели организации

Ресурсы для моделирования

Вызовы

Моделировать систему технологий организации (структура Платформы концептуального моделирования)

Модели

Описание системы процессов "как есть'

о

Методы IDEF0, IDEF1X,

SADT

средства их автоматизации

Руководство и менеджмент организации

Концепции, стандарты, лучшие практики

Рис. 2. Контекстная диаграмма функциональной модели платформы концептуального моделирования

Fig. 2. Contextual diagram of the functional model of the conceptual modeling platform

(функций, данных, связей) для разработки моделей состояния системы «как должно быть»;

– сложность восприятия разработанных моделей, наличие большого количества дублирующих друг друга, перекрестных и обратных связей (многомерность и многосвязность системы), что затрудняет анализ результатов моделирования [14].

Перечисленные трудности должны решаться в рамках новой методологии моделирования модели в двух аспектах: концептуальные модели данных (информационное представление в нотации IDEF1X) и функциональные модели в нотации IDEF0. Функциональные модели отражают функциональное представление (структуру), системные требования, используемые ресурсы (механизмы, включая роли и их компетенции), и позволяют установить организационное представление ролей на базе системы процессов.

Рис. 3. Декомпозиция контекстной диаграммы функциональной модели платформы концептуального моделирования

Fig. 3. Decomposition of the context diagram of the functional model of the conceptual modeling platform

Используемые в разработанной платформе – минимизирующих затраты на обучение

методы поддерживают парадигму модельноориентированного проектирования систем (MBSE), задают правила и требования к процессу моделирования и позволяют разработать важнейшие описания систем – верифицированные функциональные модели системы процессов и семантические модели данных организации.

Они также генерируют:

– графическое обозримое описание работ и связей (структуры) в виде связанных иерархических диаграмм;

– однозначное определение терминов, используемых в модели (словарь);

– определение функций и связей;

– типы связей (входы, результаты, механизмы, системные требования);

– отчеты на основе модели в автоматизированных средах моделирования (документов, используемых в парадигме документо-ориентированного проектирования).

Экономическая эффективность процесса концептуального моделирования гарантируется предлагаемой платформой концептуального моделирования:

• 1.    Использованием специально разработанной SADT-методологии и ассоциирующих с ней IDEF-методов:

• 2.    Акцентированием внимания разработчиков моделей на выявленных критических проблемах моделирования («предупрежден – значит вооружен»).

• 3.    Использованием структуры подчиненных целям процессов, позволяющим решать методологическую проблему многомерности, многосвязности и управляемости.

персонала моделированию и организацию процессов моделирования;

– поддержанных средствами автоматизации моделирования в соответствующих программных продуктах;

– гарантирующих достоверность моделей посредством встроенной технологии их верификации, предусматривающей коллективное обсуждение моделей «как есть» и «как должно быть» при каскадном стиле моделирования;

– направленных на использование результатов в последующих стадиях ЖЦ системы;

– позволяющих выполнять COST-анализ функциональных моделей.

Экономическая эффективность результата концептуального моделирования гарантируется также руководством и менеджментом организации – качеством принятия решений разработчиками моделей.

Использование платформы концептуального моделирования снижает требуемые стоимостные, временные и интеллектуальные затраты организации на этапе концептуального моделирования. Оценить эффективность процесса концептуального моделирования для конкретной организации можно, оценивая результат, затраты и их отношение.

Экономическая эффективность стадий технического проектирования, внедрения и использования гарантируется разработчиками технического проекта и организации работы системы технологий.

Предлагаемая инструментально-методологическая платформа позволяет разработать концептуальные модели процессов ЖЦ, в которых установлены и согласованы требования, методы и средства, входные и выходные данные гармонизированной системы технологий. Платформа инвариантна к юридической форме и специализации организации (научно-производственная организация, проектная организация, завод, эксплуатирующая организация, вуз) [16].

Заключение

Таким образом, применение положений разработанной авторами платформы позволяет организациям различного масштаба и уровня зрелости процессов трансформировать цели, показатели, данные и информацию, используемые ресурсы процессов в требования к технологиям, объединенным в систему, что позволяет организациям решать задачи эффективного обеспечения ЖЦ инновационных наукоемких изделий.