Исследование методов управления разработкой АСУ при использовании систем автоматизированного проектирования тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Дрогобыцкий, Иван Николаевич

Введение

Глава I. Исследование влияния технологии проектирования на методы управления проектными работами.

1.1. Анализ современных технологий проектирования

1.1.1. ]?учные технологии проектирования

1.1.2. Технологии типового проектирования

1.1.3. Модельные технологии проектирования

1.1.4. Классификация САПР АСУ.

1.2. Обобщенная задача управления процессом проектирования АСУ

1.3. Формализация процесса проектирования АСУ . 67 Выводы.

Глава II. Модели управления процессом проектирования.

2.1. Формирование технологической сети процесса проектирования АСУ и определение структуры технологического процесса

2.2. Планирование ресурсов на проектирование АСУ

2.3. Календаризадия проекта.

2.4. Выбор стратегии контроля

Выводы.

Глава III. Информационно-экономический анализ моделей управления технологическим процессом проектирования АСУ.

3.1. Исследование взаимосвязей моделей управления

3.2. Машинная интерпретация структуры технологического процесса

- 3

3.3. Анализ эффективности комплекса моделей управления.

Выводы.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Исследование методов управления разработкой АСУ при использовании систем автоматизированного проектирования"

Среди экономических проблем развитого социалистического общества одной из основных является проблема совершенствования механизма планового управления народным хозяйством, необходимость в котором объясняется ростом общественного производства, усложнением производственных технологических процессов и экономических связей, требованием повышения качества выпускаемой продукции, роста производительности труда и ускорения научно-технического прогресса. В этой связи значение управленческой деятельности в различных сферах коммунистического строительства непрерывно возрастает.

В решениях ХХУ1 съезда КПСС, в совместном Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР "Об улучшении планирования и усилении воздействия хозяйственного механизма на повышение эффективности и качества работы" от 12 июля 1979 года, а также в решениях ноябрьского /1982 г./, июльского и декабрьского /1983 г./ Пленумов ЦК КПСС намечены пути комплексного совершенствования управления и хозяйственного механизма предприятий, производственных объединений, научно-исследовательских и проектных организаций на базе широкого использования автоматизации производственных процессов и проектирования новой продукции, создания интегрированных автоматизированных систем управления, разработки и внедрения гибких автоматизированных производств. В частности, ХХУ1 съезд КПСС прямо указал на необходимость "расширять автоматизацию про-ектно-конструкторских и научно-исследовательских работ с применением электронно-вычислительной техники" и 11 . создавать многофункциональные машины и оборудование, переналаживаемые при изменении технологических процессов, видов выпускаемых изделий и проводимых работ [4, с. 144] .

Ориентация на применение ЭВМ в качестве помощника проектировщиков АСУ порождает целый ряд трудностей концептуального, методологического и методического характера, обусловленных непроработанностью некоторых вопросов в науке и практике. Один из них связан с необходимостью повышения уровня организации разработок и управления производственными процессами создания АСУ [66, 92, 100, 102, 126] .

Автоматизация проектирования ведет к глубокой реконструкции технологического процесса создания АСУ. Меняются этапность и длительность разработки, состав и содержание проектных работ на отдельных этапах проектирования, квалификационные требования к участникам процесса проектирования и другие параметры. Особенно существенно эти изменения проявляются при использовании комплексных систем автоматизированного проектирования /САПР/. Многообразие САПР, различия в их структурном составе и способе ориентации на пользователя обуславливают индивидуальность каждой технологии проектирования. В таких условиях вопросы рациональной организации процессов проектирования и компетентного управления ходом их развития приобретают особую актуальность.

Исследования технологии проектирования в среде наиболее доступных САПР [65, 66, 73, 77, 109, 137, 138, 140, 141, 157, 158, 159] показали, что проблемам управления проектированием в рамках соответствующих САПР уделено недостаточное внимание. Как правило, в их составе отсутствуют инструментальные средства и методические материалы, поддерживающие реализацию функций управления по цепочке планирование - учет - контроль - анализ - регулирование. Это приводит к тому, что в условиях использования САПР применяются те же методы управления и та же технология выработки управленческих решений, что и при ручном проектировании АСУ. Другими словами, существует противоречие между прогрессивной автоматизированной технологией проектирования и ручными методами управления проектными работами. Устранить это противоречие путем разработки новых методов управления проектированием и инструментальных средств их поддержки - задача, требующая безотлагательного решения.

Основной целью диссертационного исследования является повышение эффективности и качества процессов проектирования АСУ в условиях применения систем автоматизированного проектирования путем разработки рациональной организации управления проектированием за счет формализации, оптимизации и автоматизации его процедур*

В соответствии с поставленной целью в диссертации сформулированы и решаются следующие основные задачи: изучение и критическая оценка существующих подходов к проектированию АСУ и методов управления процессами проектирования; исследование способов моделирования и формализованного представления процесса проектирования АСУ и выбор формализованного аппарата для его структурированного описания; разработка метода и технологической схемы определения структуры технологического процесса создания АСУ; исследование методов планирования ресурсов на проектирование АСУ и разработка модели эффективного их распределения; исследование и разработка моделей рациональной календариза-ции проектных работ и выбора оптимальной стратегии научно-технического контроля; разработка структуры контура управления проектированием АСУ и исследование специфики осуществления функций управления в условиях применения формализованных методов реализации управленческих процедур; исследование эффективности предлагаемого подхода к управлению проектированием АСУ.

Теоретическую и методологическую основу исследования составили решения съездов и Пленумов ЦК КПСС, постановления Советского правительства, направленные на ускорение научно-технического прогресса, усиление действенности хозяйственного механизма и усовершенствование управления народно-хозяйственными объектами на основе использования экономико-математических методов и ЭВМ, расширение разработок и внедрения автоматизированных систем управления предприятиями, объединениями, НИИ и КБ.

В ходе исследования использовались достижения ведущих советских и зарубежных специалистов в области экономики и организации производства, моделирования научных исследований и организации разработок в НИИ и КБ, технологии проектирования и программирования* теории и практики разработки АСУ.

К таким исследованиям относятся труды И.П.Бобко, Н.П.Вуслен-ко, Р.Беллмана, Г.Вагнера, А.А.Воронова, Р.Гантера, В.М.Глушкова, Э.Дейкстры, В.В.Евдокимова, Б.В.Карпова, Дж.Касти, О.В.Козловой, И.Н.Комкова, М.А.Королева, А.Г.Мамиконова, Г.И.Марчука, Дд.Мартина, М.Месаровича, В.С.Михалевича, А.А.Модина, В.П.Морозова, В.П.Тихомирова, В.А.Трапезникова, И.П.Федоренко, Э.Н.Хотяшова, В.В.Шкурбы, В.В.Щуракова, В.Л.Эпштейна и др.

Кроме того, автором проанализированы отдельные результаты ведущих научно-исследовательских институтов АН СССР и ряда отраслевых организаций: института экономики СО АН СССР /система СИГМА/ [7] , института проблем управления /система АРИУС/ [12, 18, 40, 87, 90, 117, 143, 144] , института кибернетики АН УССР /РТК-тех-нология/ [39] , НПО "Ленэлектронмаш" /ППП ИСУП, система СПО-Проблема/ [16, 65, 66, 76, 77] , 1ЩИИТУ /ТПР АСУП, система МАРС/ [41, 114, 137, 138] , советско-болгарского научно-исследовательского и проектного института "Интерпрограмма" /система ПЛЮС/ [80, 140, 141] , НПО "Центрпрограммсистем" /ТКП-технология/ [116]; а также некоторые работы зарубежных фирм и исследовательских центров: фирмы IBM /IFT-технология, технология Джексона [119, 150, 155, 1562 , французской фирмы HONEYWELL BULL /технология Вар-нье/ [120, 147] , исследовательского центра Мичиганского университета в США. /система ИСДОС/ [157-160] , западногерманской фирмы UNIVAC /технология стандартного программирования/ [120, 153] , французских фирм SIS /система ПРОТЕ/ [73] и CCrl /система ПАК-700/ [151] .

Проведение исследования по данной теме осуществлялось в рамках научно-исследовательских работ, проводимых на кафедре теории механизированной обработки экономической информации Московского ордена Трудового Красного Знамени экономико-статистического института в соответствии с научно-технической проблемой 0.80,21 /задание 04.08 "Разработать и ввести в эксплуатацию систему агрегируемых средств проектировщика АСУ"/, утвержденной постановлением ГКНТ Совета Министров СССР и Госпланом СССР W 442/248 от 10.12.80 г.

Практические эксперименты и внедрение проводились на базе разработок Павлодарского ПКИ АСУ.

Основные результаты вошли составной частью в программу учебного курса МЭСИ "Проектирование машинной обработки данных" [134}. Основные положения диссертации прошли апробацию: - на Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение эффективности и качества автоматизированных систем управления" /Казань, май 1982 г./;

- на научно-техническом семинаре "Интегрированные автоматизированные системы управления" /М., МДНТП им. Ф.Э.Дзержинского, июль 1983 г./;

- на Всесоюзной научно-технической конференции "Программное обеспечение АСУ" /Калинин, НПО "Центрпрограммсистем", октябрь 1983 г./;

- на Всесоюзной научной конференции "Анализ эффективности и качества проектирования и функционирования АСУ в народном хозяйстве" /М., МЭСИ, октябрь 1983 г./;

- на семинаре аспирантов МЭСИ /М., МЭСИ, январь 1984 г./.

По проблеме исследования автором опубликовано 10 научных работ общим объемом 6,2 печатных листа.

Специфика тематики исследования предопределила структуру диссертационной работы.

В первой главе проводится анализ современного состояния науки и практики проектирования автоматизированных систем управления. Исследуются пути усовершенствования старых и разработки новых подходов к созданию АСУ. Особое внимание при этом уделяется наиболее перспективному модельному подходу, базирующемуся на использовании комплексных систем автоматизации проектирования.

Существование и доступность многих САПР АСУ, их различия в способе реализации модельного подхода, структурном составе и ориентации на пользователя обуславливают задачу управления - обоснованный выбор САПР. Важное место в ее решении принадлежит вопросам классификации и многоаспектного сопоставления САПР.

На основании изучения и обобщения известных подходов к классификации и параметризации САПР АСУ [66, 102, 1091 предлагается и обосновывается иерархическая система оценочных критериев САПР с позиций проектировщика АСУ. Каждому критерию определяется в соответствие некоторый параметр и разрабатываются методические рекомендации по определению значений наиболее важных параметров. На основании предложенных рекомендаций осуществляется сопоставление шести наиболее доступных САПР /МАРС, СПО-Проблема, ЙСДОС, ПРОТЕ, ПАК-700 и ПЛЮС/ и обосновывается актуальность выбора вопросов управления проектированием АСУ в условиях использования САПР в качестве объекта исследования.

Многообразие и сложность реальных процессов проектирования АСУ определяет необходимость моделирования этих процессов с целью планирования и эффективного регулирования их развития. В работе исследуется сущность технологического процесса создания АСУ, доказывается его структурная и динамическая сложность, изучается возможность использования концепции информационно-логической модели /ИЛМ/ [78, 79] для моделирования процессов создания АСУ.

Поскольку для ИЛМ характерна статическая природа, то основное препятствие на пути ее применения заключается в сложности выделения характерных состояний проекта, на множестве которых реализуется управление проектированием. Потребовались дополнительные усилия в плане выбора аппарата формализации, позволяющего устранить это препятствие.

В работе используется аппарат, в основе которого лежит понятие технологической операции проектирования [134, 136] . С его помощью технологический процесс разработки АСУ может быть однозначно описан технологической сетью, которая является результатом взаимоувязки по входам-выходам множества операций проектирования. Практически в любой точке процесса разработки можно делать "срез" технологической сети и по содержанию компонент проектирования, получаемых на "срезе", идентифицировать состояние проекта.

- II

Опираясь на концепцию общей теории систем, обосновывается целесообразность многоуровневого представления технологического процесса построения АСУ в виде взаимоувязанного комплекса технологических сетей, отличающихся степенью детализации операций проектирования.

Вторая глава посвящена вопросам разработки моделей технико-экономического и оперативно-календарного планирования процесса разработки АСУ.

Исходя из предположения, что для некоторой технологии проектирования в применении к некоторому классу объектов управления существует конечное множество операций проектирования, которые необходимо осуществить для достижения целей проектирования, разрабатывается алгоритм построения технологических сетей. Для устранения альтернативности технологических сетей, обусловленной существованием альтернативных фрагментов и отдельных операций проектирования, строится экономико-математическая модель, относящаяся к классу задач целочисленного программирования.

Исследуются существующие подходы к планированию ресурсов на проектирование АСУ. Критически оцениваются их достоинства и недостатки. Формулируется оригинальная постановка задачи планирования ресурсов, строится ее оптимизационная модель и алгоритм решения. Обосновывается выбор в качестве критерия оптимальности некоторой интегральной оценки успешного завершения работ. Устанавливается аналитическая зависимость между этой оценкой и уровнем выделяемых на осуществление операции проектирования ресурсов.

Изучается проблема календаризации проектных работ. Исследуются известные постановки и методы решения задачи построения календарных планов. Строится экономико-математическая модель задачи календаризации проекта и указывается метод ее решения.

Исследуются вопросы контролирования хода процесса проектирования. Особое внимание уделяется научно-техническому контролю проектных решений. Строится экономико-математическая модель определения моментов времени, в которых целесообразно проводить контроль проектных решений и рассматривается метод ее решения.

Все постановки и экономико-математические модели технико-экономического и оперативно-календарного планирования процесса разработки АСУ делаются на основе единой информационной модели предметной области - технологической сети проектирования.

В третьей главе диссертации освещаются технологические аспекты управления проектированием АСУ в условиях применения формализованных методов управления и ЭВМ.

С этой целью разрабатывается структурная схема контура управления, ориентированного на использование предлагаемого подхода и комплекса оптимизационных моделей. Исследуются информационные взаимосвязи моделей комплекса. Характеризуется специфика реализации функций управления проектированием в новых условиях. Исследуется структура базы данных управления /БД УПР/, как информационного ядра новой системы управления проектированием АСУ.

Разрабатывается и исследуется технологическая схема процесса синтеза структуры технологического процесса построения АСУ и определяется функциональный состав программной системы, автоматизирующей этот процесс. Делается вывод, что для успешного применения предлагаемого подхода управления проектированием АСУ и более эффективного использования имеющихся средств автоматизации проектирования необходимо, чтобы последние поставлялись пользователям вместе с технологическим документом, в котором в явном виде были бы зафиксированы операции проектирования АСУ /или ее

- 13 части/ с использованием этого средства.

Оцениваются технико-экономические и организационные предпосылки успешного внедрения предлагаемого подхода к управлению проектированием. Обосновывается необходимость некоторых организационных мероприятий /создание специальных служб, изменения в порядке выработки и реализации управленческих решений/, обеспечивающих переход на новую технологию управления проектированием.

На примере разработки конкретной системы демонстрируется жизненность предлагаемого подхода. Анализируются источники его эффективности и доказывается целесообразность использования в проектных организациях, занимающихся разработкой АСУ.

В Заключении диссертационной работы содержаться основные результаты, полученные автором в процессе проведенного исследования.

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Дрогобыцкий, Иван Николаевич

Выводы

I. Разработана и исследована схема управления проектированием АСУ в условиях применения предлагаемого комплекса оптимизационных моделей. Изучены информационные взаимосвязи моделей. Установлено, что в общей схеме управления в условиях применения пооперационной технологии проектирования предлагаемому комплексу оптимизационных моделей, призванному автоматизировать функцию планирования, отводится ключевая роль. Организация разработки и оперативное вмешательство в ход ее развития базируется на постоянном планировании, уточнении и перепланировании процесса проектирования. При этом основной организационной единицей, относительно которой рассматривается реализация функций управления про

- 207 ектированием, является проект системы, создание которого постоянно увязывается с работами над другими проектами.

2. Информационным ядром системы управления проектированием АСУ является база данных управления /БД УПР/. Изучение ее логической структуры, порядка формирования, ведения и использования позволило сделать вывод о том, что для организации БД УПР можно использовать СУБД семейства СИОД.

3. Ключевым вопросом предлагаемого подхода к управлению проектированием, опирающегося на комплекс оптимизационных моделей, является формирование структуры технологического процесса создания АСУ. Показано, что существует необходимость во многоуровневом представлении технологического процесса, обусловленная главным образом многообразием участников процесса проектирования, различием их функций в этом процессе и частичной неопределенностью целей проектирования на начальных этапах разработки.

4. Разработана и исследована технологическая схема процесса синтеза структуры технологического процесса создания АСУ и определен функциональный состав программной системы, автоматизирующей этот процесс. Сделан вывод о том, что для более успешного применения имеющихся средств автоматизации проектирования необходимо, чтобы последние поставлялись пользователям с технологической схемой их использования. Наличие технологического документа, в котором в явном виде указываются операции проектирования АСУ /или ее части/ с применением этого средства,облегчит его освоение разработчиками и упростит процесс формирования структуры общего технологического процесса построения АСУ. Для описания операций проектирования разработана специальная форма - технологическая карта операции.

5. Исследованы технико-экономические и организационные предпосылки успешного применения предлагаемого подхода к управлению проектированием АСУ, базирующегося на комплексе оптимизационных моделей. Установлено, что эффективность комплекса зависит от размерности проектируемой системы, убежденности руководителей проектной организации в необходимости применения формализованных методов управления и других факторов. Обоснована необходимость некоторых организационных мероприятий /создание специальных служб, изменения в порядке выработки и реализации управленческих решений/, обеспечивающих переход на новую технологию управления проектированием АСУ.

На конкретном примере продемонстрирован процесс формирования структуры технологического процесса создания АСУ и опробована модель планирования ресурсов на проектирование. Сравнительная оценка первоначального и нового планов по ресурсам подтверждает эффективность второго. Качество планирования во втором случае существенно выше: полученный план отличается глубиной проработки и реальностью выполнения. Анализ дополнительных источников эффективности предлагаемого комплекса моделей управления показал, что их перечень достаточно разнообразен, а каждый из источников является потенциально активным.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе проведенного исследования при решении проблемы совершенствования управления проектированием АСУ с целью повышения эффективности процессов проектирования и проектируемых систем получены следующие теоретические и практические результаты.

1. Проведен анализ современного состояния науки и практики проектирования АСУ и исследованы основные направления дальнейшего развития и усовершенствования подходов к их построению. Установлено, что наиболее перспективным является модельный подход к созданию АСУ, базирующийся на использовании комплексных систем автоматизации проектирования. Исследована сущность технологических процессов проектирования АСУ и подведена теоретическая база под,разработку инструментальных средств, призванных автоматизировать эти процессы.

2. Разработана система оценочных критериев САПР АСУ. На основе анализа результатов оценки шести наиболее доступных САПР /МАРС, СПО-Проблема, ИСДОС, ПРОТЕ, ПАК-700 и ПЛЮС/ сделан вывод, что одним из путей расширения применения САПР для создания АСУ и, тем самым, повышения эффективности и качества процессов проектирования и проектируемых систем является усовершенствование управления разработками в условиях использования САПР за счет формализации, оптимизации и автоматизации процедур управления.

3. Проведено исследование способов структуризации и формализации процессов создания АСУ для целей компетентного управления их развитием. Предложено и обосновано использование понятия технологической операции проектирования в качестве основного структурного элемента технологического процесса построения АСУ. Обоснована концепция технологической сети проектирования, как адекватного способа отображения процесса проектирования и как

- 210 исходной базы для управления этим процессом.

4. Разработан алгоритм построения технологических сетей проектирования и предложен способ устранения их альтернативности. Опираясь на положения теории сложных систем, обоснована концепция многоуровневого описания технологического процесса создания АСУ, обусловленная, главным образом, многообразием участников процесса проектирования и различием их функций в этом процессе. Исходя из трехуровневой иерархии видов проектной деятельности /этап - работа - технологическая операция/, разработана технологическая схема процесса синтеза структуры технологического процесса создания АСУ и определен функциональный состав программной системы, автоматизирующей этот процесс.

5. Разработан комплекс оптимизационных моделей технико-экономического и оперативно-календарного планирования процесса проектирования АСУ в составе:

- модели планирования ресурсов на проектирование, решаемой по критерию максимизации интегральной оценки успешного завершения работ при ограничении на объем выделяемых ресурсов;

- модели календаризации проектных работ, решаемой по критерию минимизации сроков разработки, исходя из объемов ресурсов, выделенных каждой технологической операции, и динамики поступления последних в процесс проектирования;

- модели выбора стратегии проведения научно-технического контроля за ходом процесса проектирования, решаемой по критерию минимизации ресурсов, которые расходуются либо на проведение контроля, либо на исправление ошибок, допущенных по причине отсутствия своевременного контроля на более ранних этапах разработки.

6. Исследованы влияния ресурсного обеспечения операции проектирования на оценку ее успешного завершения и длительность вы

- 211 полнения. Найдены аналитические выражения указанных зависимостей. Это позволило определить методы и указать алгоритмы реализации моделей комплекса.

Исходя из специфики предлагаемого подхода к управлению проектированием АСУ, определена структура контура управления и разработаны технологические и организационные аспекты его успешной реализации. На основании исследования информационного обеспечения моделей комплекса и их взаимосвязей выработаны рекомендации относительно организации информационного ядра системы - базы данных управления /БД УПР/.

8. Практическая апробация отдельных положений диссертационного исследования иллюстрирует экономическую эффективность предлагаемого подхода, хорошую наглядность структуры технологического процесса проектирования АСУ и высокое качество получаемых планов, регламентирующих его осуществление. Анализ потенциальных источников эффективности комплексного применения новой технологии управления проектированием свидетельствует, что их список достаточно разнообразен и, тем самым, убеждает в целесообразности ее внедрения в практику работы проектных организаций, занимающихся разработкой АСУ.