Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
Беляева Татьяна Петровна
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ФОРМИРОВАНИЕМ И РЕАЛИЗАЦИЕЙ ПРОЕКТОВ ДИЗАЙН ЦЕНТРА МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Воронеж - 2012
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Воронежская государственная лесотехническая академия
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Зольников Владимир Константинович
Официальные оппоненты: Бурков Владимир Николаевич доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, заведующий лабораторией Громов Юрий Юрьевич доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тамбовский государственный технический университет, декан факультета Информационные технологии
Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт электронной техники (г.Воронеж)
Защита диссертации состоится 2 ноября 2012г. в 1000 на заседании диссертационного совета Д 212.034.03 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Воронежская государственная лесотехническая академия по адресу: 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ауд. 240.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО Воронежская государственная лесотехническая академия.
Автореферат разослан 29 сентября 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Анциферова Валентина Ивановна
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Уровень развития электронной промышленности любой страны определяет научно-технический прогресс в ведущих отраслях экономики, среди которых микроэлектроника имеет наиболее динамичное опережающее развитие. Она обеспечивает технологическую независимость государства и его обороноспособность, поэтому развитие электронной промышленности относится к приоритетному направлению технической политики любого государства, в том числе и РФ.
В настоящее время в микроэлектронике произошли колоссальные изменения, связанные с проектированием и производством современной электронной компонентной базы (ЭКБ) - это переход на глубоко субмикронные проектные нормы, внедрение новых технологий, переход к широкому использованию готовых библиотек, включая библиотечные элементы большой сложности. Изменение методологии автоматизации проектирования и производства изделий микроэлектроники потребовало преобразования организационной структуры предприятий электронной промышленности - создания сети дизайн центров (ДЦ) проектирования СБИС и кремниевых мастерских (КМ) по их производству. Полученная развитая сеть ДЦ и КМ имеет громадные прибыли от продажи продуктов высокооплачиваемого интеллектуального труда: ЭКБ и отдельных программных продуктов.
Касаясь работы ДЦ, можно констатировать, что только глубоко проработанная и выверенная технология бездефектного проектирования (определяется наличием современных технических и программных средств, а также высокой квалификацией персонала) в сочетании со всесторонним анализом проектов (с точки зрения их перспективности, оценки дальнейшего использования интеллектуальных результатов, вероятности экономических рисков) и оптимальным управлением их реализации, может обеспечить нормальное конкурентоспособное развитие ДЦ.
Инструментом для проведения всех подобных работ могут служить ИПИ-технологии (информационная поддержка процессов жизненного цикла изделий), позволяющие создать информационную систему управления, функционирующую на базе интегрированной информационной среды. Этими вопросами занимались ученые организаций г.Зеленограда, Москвы, Минска и др. Однако вопросы комплексного управления проектами с учетом перспектив развития в полной мере не были рассмотрены. Отметим, достаточно проработанные материалы л22 Центрального научно-исследовательского испытательного института и Управления развитием электронной компонентной базой. Однако эти разработки рассматривали фактически отраслевые вопросы управления.
Если рассматривать зарубежные средства автоматизации управления ДЦ, то по ряду параметров они не подходят для непосредственного использования, так как не учитывают отечественной специфики развития, очень дороги и их внедрение не будет способствовать обеспечению отечественной доктрине национальной независимости нашей экономике.
В силу того, что микроэлектроника наиболее наукоемкая отрасль, в ней, как ни в одной другой, цена даже одной ошибки чрезвычайно высока. И предприятие может разориться в течение считанных месяцев только по причине неоптимального управления.
Поэтому в рамках работы поставлена задача создания информационной системы управления ДЦ микроэлектроники, функционирующей на базе интегрированной информационной среды, которая всесторонне и комплексно рассматривает вопросы формирования планов совокупности проектов с различными сроками начала и окончания, с учетом перспективности их совокупности, возможности учесть результаты одной совокупности проектов в рамках других и их реализацию в современных условиях рыночной экономики с неопределенностью финансирования и реализации. При этом ДЦ микроэлектроники рассматривается, как социально-экономическая система.
Диссертация выполнена по планам НИР кафедры вычислительной техники и информационных систем Математическое моделирование в области управления, гранта РФФИ Развитие средств проектирования изделий микроэлектроники в части моделирования радиационных эффектов и создание на их основе микроконтроллера 1874BЕ36 с высоким уровнем радиационной стойкости, а также в соответствии с межвузовской научнотехнической программой И.Т.601 Перспективные информационные технологии в высшей школе и научным направлением Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА) - Разработка средств автоматизации управления и проектирования (в промышленности).
Объект исследования. Система управления формированием и реализацией проектов ДЦ микроэлектроники.
Предмет исследования. Модели, алгоритмы управления и программная реализация системы управления формированием и реализацией проектов ДЦ микроэлектроники.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является создание унифицированной системы управления формированием и реализацией проектов ДЦ микроэлектроники, а также внедрение и оценка эффективности средств управления.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- проанализировать состояние электронной промышленности, средств управления и определить перспективы повышения эффективности управления формированием и реализацией проектов ДЦ микроэлектроники на основе информационных технологий;
- определить целевые задачи, обосновать архитектуру системы управления и структуру унифицированных средств управления формированием и реализацией проектов ДЦ микроэлектроники;
- разработать модель и алгоритм стратегического выбора рационального варианта групп проектов для обеспечения развития перспективной элементной базы, отвечающей современным мировым тенденциям;
- создать модель и алгоритм оценки достаточности и реализуемости совокупности технических требований для поддержки принятия решений о включении проектов в план реализации;
- разработать модель и алгоритм управления рисками при выполнении проектов;
- выработать управленческие процедуры формирования и реализации проектов, разработать методическое обеспечение, внедрить разработанную систему управления и провести оценку их эффективности по результатам внедрения.
Методы исследования основываются на теории систем управления, оптимизации;
аппарате вычислительной математики; теории построения программ; методах модульного, структурного и объектно-ориентированного программирования; структурном и параметрическом моделировании; экспертных оценках; на вычислительных экспериментах.
Научная новизна:
- архитектура системы управления формированием и реализацией проектов и соответствующая ей структура программного обеспечения, отличающаяся учетом отраслевых особенностей, комплексным подходом, единым методом построения средств, соответствием действующим стандартам, небольшими расходами на создание, высокой эффективностью решения задач управления и их оптимизации;
- модель и алгоритм поддержки принятия решений о включении проектов в план реализации, отличающиеся комплексной оценкой достаточности и реализуемости совокупности технических требований с учетом современных мировых тенденций развития электронной компонентной базы;
- математическая модель и алгоритм стратегического планирования и выбора наиболее перспективных групп проектов, отличающихся учетом отраслевой специфики создания электронной компонентной базы, особенностями реализации совместного выполнения групп проектов и повторного использования полученных интеллектуальных результатов для сокращения времени выполнения последующих групп проектов;
- модель и алгоритм управления рисками при выполнении проектов, отличающиеся комплексным выбором рационального варианта выполнения проекта в условиях неопределенности финансирования и изменения технических требований к электронной компо нентной базе в ходе реализации проектов, вызванных современными мировыми тенденциями.
Практическая значимость и результаты внедрения. Основным практическим результатом работы является разработка информационной системы управления и типовых средств управления ДЦ микроэлектроники на основе созданного программного комплекса.
Внедрение разработанных средств подтвердило высокую эффективность предложенных решений.
Созданные средства внедрены в ФГУП Научно-исследовательский институт электронной техники с годовым экономическим эффектом 1 230 500 рублей. Научные и практические результаты работы положены в основу создания и внедрения обучающих электронных систем в Воронежской государственной лесотехнической академии для проведения лекционных курсов, лабораторных работ, курсового и дипломного проектирования, подготовки аспирантов и докторантов по специальным дисциплинам направления подготовки 230400 - Информационные системы и технологии.
Основные положения, выносимые на защиту:
- архитектура системы управления формированием и реализацией проектов и соответствующая ей структура программного обеспечения;
- модель и алгоритм поддержки принятия решений о включении проектов в план реализации на основе оценки достаточности и реализуемости совокупности технических требований;
- математическая модель и алгоритм стратегического планирования и выбора наиболее перспективных групп проектов;
- модель и алгоритм управления рисками при выполнении проектов.
Соответствие паспорту специальности. В соответствии с формулой специальности 05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах, в диссертационном исследовании разработаны и конкретизированы вопросы математической, организационной и методической основы управления, математические, алгоритмические и программные средства управления с целью повышения эффективности их функционирования, что реализуется во взаимосвязи с человеческими отношениями. При этом используется подход к ДЦ микроэлектроники, как социально-экономической системе.
В соответствии с целью, задачами и полученными научными результатами проведенное исследование соответствует следующим пунктам паспорта специальности: 4. Разработка методов и алгоритмов решения задач управления и принятия решений в социальных и экономических системах; 9. Разработка проблемно-ориентированных систем управления, принятия решений и оптимизации экономических и социальных систем.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на международных научных конференциях: Перспективы развития информационных технологий (Новосибирск, 2012), Современные сложные системы управления X HTCSТ2012 (Старый Оскол, 2012), Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации (Курск, 2012), Теория и численные методы решения обратных и некорректных задач (Воронеж, 2012);
российских конференциях: Теория конфликта и е приложения (Воронеж, 2010), Радиационная стойкость электронных систем (Лыткарино, 2011), Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в области информатики и информационных технологий в рамках Всероссийского фестиваля науки (Белгород, 2011), Интеллектуальные технологии будущего. Естественный и искусственный интеллект (Воронеж, 2011), Информационно-телекоммуникационные системы и управление (Воронеж, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 работ, в том числе 6 статей в журналах, определенных ВАК, и 1 монография. Всего лично автором по всем работам выполнено 138 с.
Личное участие заключается в определении и постановке цели и задач развития предприятий микроэлектроники [6,8,9,11,13,16]; разработке и анализе методов [10,12,14,17,21], моделей [1,3,4,5,7], алгоритмов [2,14,15] поддержки принятия решений, методике реализации разработанных методов, моделей и алгоритмов [18,19,20,22,23,25] и выработке управленческих решений [7,24,26,27,28].
В работах, опубликованных в соавторстве, личное участие автора заключается в определении цели и задач работы, в выполнении научно-технических исследований, обосновании архитектуры системы управления, разработке моделей и алгоритмов, анализе их эффективности.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников и приложения. Диссертация изложена на 145 страницах, включая 117 страницы машинописного текста, список используемых источников из 97 наименований и приложение - два акта внедрения на двух страницах.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи, научная новизна, практическая значимость результатов, приведены сведения об апробации и внедрении результатов работы.
В первом разделе проведен анализ состояния предприятий микроэлектроники и особенности их функционирования в современных условиях, степень развития современных ИПИ-технологий и их использования на данных предприятиях, проведена постановка задач исследования.
Рассмотрено состояние отечественной электронной промышленности на современном этапе выхода экономики из глобального мирового кризиса. Показано, что наукоемкие отрасли в значительной мере способствуют выводу экономики из кризиса.
Рассматривая работу ДЦ микроэлектроники в современных условиях, можно констатировать следующие особенности этой отрасли: применение самой передовой вычислительной техники и высокотехнологичного оборудования, использование передовых технологий проектирования и программных средств, фактически самую быструю сменяемость средств и методов проектирования, использование высокоинтеллектуального труда, который требует постоянной подготовки новых высококвалифицированных специалистов и переподготовки имеющегося персонала. Поэтому для ДЦ особую важность приобретает эффективное управление предприятием. Определяющим фактором высокой эффективности работы предприятия является применение современных средств автоматизации, передовых технологических приемов работы, высокопроизводительной техники, привлечение высококвалифицированных специалистов профессионалов, наряду с всесторонним анализом проектов и оптимальным управлением их реализации.
В работе рассмотрены вопросы применения информационных технологий для автоматизации управления и реализации производственных процессов ДЦ. Проведенный анализ показал их эффективность на всех этапах жизненного цикла изделий электронной техники. А в современных условиях развития микроэлектроники разработка и производство новых изделий в приемлемые сроки при разумных затратах невозможна без применения современных информационных технологий. Анализ возможностей лучших зарубежных MRP/ERP, CPC систем показал, что они могут применяться для управления отечественными предприятиями электронной промышленности, однако их адаптация к условиям отечественных предприятий требует существенной модернизации.
Поэтому поставлена задача разработки информационной системы управления, которая может использоваться в качестве типовой платформы для создания в будущем единого информационного пространства отрасли для взаимодействия ДЦ и КМ в процессе разработки и производства новых изделий электронной техники.
Второй раздел посвящен вопросам обоснования целевых задач управления ДЦ, архитектуры системы управления и соответствующей ей структуры программного обеспече ния, предложенным математическим средствам первичной оценки проектов с точки зрения достаточности и реализуемости технических требований к ЭКБ.
Основным назначением ДЦ микроэлектроники является проектирование новых изделий ЭКБ в соответствии с выбранным направлением деятельности. Определены целевые задачи автоматизации, к основным, из которых относятся управление: проектами, качеством работ, конфигурацией составляющих компонентов. Все эти задачи должны решаться во взаимодействии с социальным фактором.
Решение целевых задач ДЦ требует применения систем информационной поддержки всех этапов жизненного цикла новых изделий. Однако, системы ИПИ являются сложными и дорогостоящими программно-аппаратными комплексами и их внедрение требует коренной перестройки организации управления и реализации всех производственных процессов ДЦ.
Поэтому в рамках данной работы поставлена задача поэтапного создания и внедрения собственной системы ИПИ ДЦ. Такой подход позволит разработать достаточно развитую систему комплексной автоматизации управления и провести е поэтапное внедрение по ходу становления и совершенствования производственных средств, что обеспечит открытость созданной системы, простоту е дальнейшего развития, становление отечественной школы разработчиков программно-аппаратных систем данного класса и позволит сэкономить огромные финансовые средства.
Для решения основных задач управления предложена система управления, которая будет способна: провести анализ проектов по трем составляющим: перспективность, достаточность технических требований и их реализуемость; сформировать программу работ, провести мониторинг их реализации с оценкой экономических рисков дальнейшего выполнения проектов с целью внесения корректировки в планы проектов. В данной системе управления выделить управляющие факторы, которым поставить в соответствие управляющие процедуры с учетом социального фактора.
В соответствии с системой управления обоснована ее архитектура и предложена структура программного обеспечения (рисунок 1). Выбор структуры проблемно-ориентированного программного обеспечения проводили исходя из сформулированных задач управления и распределения целевых задач по подразделениям. Они реализуются службой автоматизации управления производственными процессами. В состав прикладного программного обеспечения должны включаться следующие модули: предварительной оценки проектов:
перспективности, достаточности и реализуемости; формирования программ работ; мониторинга реализации работ и оценки рисков выполнения проектов.
Используя имеющуюся информацию, Рисунок 1 - Структура программного лицо принимающее решение (ЛПР) обеспечения системы управления формирует управляющие процедуры для выполнения плана работ. Вначале предварительная оценка проектов осуществляется ЛПР по перспективности, которая определяется: технологией, проектными нормами, оригинальностью решений, обеспечения специальных требований применения, разработанностью технических средств и библиотек элементов, наличием аналогичных решений на подобных предприятиях, масштабность применения результатов в дальнейшем, как для собственного, так и подобных предприятий. Эти задачи могут быть решены главным образом из опыта конструктора-разработчика, имеющего всесторонний опыт разработки и применения изделий и широкий кругозор знаний.
В работе приведены предложенные математические средства и алгоритм оценки проектов по достаточности и реализуемости технических требований проектов реализации новых изделий (рисунок 2).
Пусть m экспертов произвели оценку n объектов по l критериям. Результаты оценки h представлены в виде величин, где j - номер эксперта, i - номер объекта, h - номер xij частного критерия. В качестве выборок объектов, анализируемых на наличие однородных групп, являются выборки сумм экспертных мнений для i-го объекта по частному критерию h c одинаковыми значениями выставленных бальных оценок. Образуемую выборку и ее q 1 2 3 4 5 6 7 8 элементы можно описать следующим образом: Sih (Sih, Sih, Sih, Sih, Sih, Sih, Sih, Sih, Sih ), где q - q значение бальной оценки, q 1;9, Sih - сумма числа экспертов, выставивших объекту i по критерию h одинаковую оценку q. Задача получения групповых оценок сводится к нахождению значений медиан экспертных мнений по n объектам (группам, подгруппам, параh метрам ЭКБ) для l критериев - X. Если число наблюдений (экспертных оценок) нечетi 1/ aih (t) aih(t1) h но, то: Xih1/ 2 aih(t1). Если число наблюдений четно: X . Для получения i 1/ качественных оценок объектов по каждому критерию шкала разбивается на равнозначные h интервалы. В зависимости от интервала, в который попадает значение медианы X, i 1/ принимается решение о качественной оценке i-го объекта по рассматриваемому критерию h на основе соответствующей ей балльной оценке Oih.
Результатом анализа достаточности требований к ЭКБ является решение:
1. Выработанные начало требования к ЭКБ максимально соответствуют Конкурс на выполнение НИОКР в области разразработки ЭКБ потребностям разработчиков аппаратуры при выполнении h h Постановка ТЗ к ЭКБ условия: OiD kDh, где OiD - оценки требований ЭКБ по критериям достаточности; kDh да нет Необходимость Оценка достаточности h внесения изменений требований, OiD - группа пороговых значений оценок критериев, нет используемых для принятия да Оценка реализуемости h требований, OiR решения о достаточности требований к ЭКБ.
да нет Выполнено мероприятие № 2. О необходимости внесения изменений в предварительный вариант нет да М1 - Доведение требований Выполнено мероприятие № заказчика до оптимальных требований к ЭКБ по конкретной группе, Невозможность М2 - Повышение Заключение подгруппе ЭКБ, уровню ее заключения контракта реализуемости контракта по по выполнению выполнению НИОКР параметров в случае НИОКР невыполнения условия.
Аналогично проводится конец анализ реализуемости требований к ЭКБ.
Рисунок 2 - Алгоритм оценки достаточности и реализуемоВ третьем разделе рассти требований.
смотрены предложенные средства поддержки принятия решений (модели и алгоритмы): по планированию групп проектов при формировании программы работ и управления рисками при реализации проектов.
Для планирования отбираются проекты прошедшие предварительную оценку. Предложенные средства позволяют добиться оптимального распределение работ групп проек тов по исполнителям, при котором сроки выполнения проекта укладываются в заданное время, и минимизируется общая стоимость работы исполнителей при условии, что ряд созданных в рамках проекта результатов работы окажется полезным также в дальнейшем.
Рассмотрим задачу распределения работ. Необходимо найти: - распределение раеij бот по исполнителям; - момент начала работы; - момент окончания работы.
xij yij min xij max max yek, i I, (1) jJшт eJшт kK (i) где K(i) - множество работ, непосредственно предшествующих работе i, K(i) I, iI.
tij yij xij tij, iI, j Iшт, (2) где tij и tij - минимальная и максимальная длительность выполнения работы i исполнителем j.
xij yik, либо xik yij, i I, j Iшт, k Iшт ; (3) H min xij hi, i I, (4) jJ где - начальные сроки, раньше которых работа i не может начаться.
hi D min yij di, i I, (5) jJ где - директивные сроки - моменты времени завершения выполнения работ.
di Введем условие, что каждая работа выполняется ровно одним исполнителем из R(i) :
; (6);
1 xij, yij T. (7) eij jR(i) Ограничение (1) - j-й исполнитель может начать работу i не раньше, чем будет выполнена любая работа, предшествующая работе i; (2) - ограничение на длительность выполнения работ; (3) - порядок выполнения работ; (4) - выполнение заданных начальных сроков; (5) - выполнение директивных сроков.
юбое решение, удовлетворяющее условиям (1)-(6), является допустимым, отсюда получаем распределение исполнителей по работам. Поставим оптимизационную задачу.
Переведем условие (5) из ограничений в целевую функцию. Введем штраф за нарушение директивных сроков:
f (di yij )eij. (8) i iI jJшт Тогда получим задачу минимизации функции ( f min ) при ограничениях (1)-(4), (6), (7).
Поставленная задача распределения работ по исполнителям относится к классу NPполных, для которых не существует точных эффективных (отличных от полного перебора) алгоритмов. Для ее решения предложен эвристический алгоритм, базирующийся на разбиении работ по фронтам. Блок-схема алгоритма представлена на рисунке 3.
Если все результаты работы могут быть выполнены рассматриваемым коллективом и в результате решения задачи (1)-(4), (6)-(8) (Задача 1) получено оптимальное значение целевой функции fmin fпред, то сторонних исполнителей привлекать не целесообразно. В противном случае часть работ должна быть отдана сторонним исполнителям. Для того, чтобы определить какие работы следует отдать сторонним исполнителям, сформулируем еще одну оптимизационную задачу (Задача 2).
Работы, которые могут быть выполнены исполнителями из Jст, обозначим Iст.
Остальные работы - Iшт, Iшт I \ Iст.
Необходимо определить работы, которые будут отданы исполнителям из. ОбоJст значим:
1, если i - я работа выполняется j - м сторонним исполнител ем;
zij = 0, в противном случае, i Iст, j Jст.
zij 1 eij.
Критерием отбора работ для сторонних исполнителей является специфика работы сторонних исполнителей и их стоимость. При этом обозначим: S, - общая стоимость раSбот и - стоимость работ штатных работников. Величина зависит от времени выполS1 Sнения всего проекта и определяется величинами окладов штатных сотрудников.
S1 (9) d сj, кон jJшт где - общее время выполнения проекта (время окончания последней работы за вычеdкон j том времени начала первой работы); - оплата труда -го штатного исполнителя.
c j начало Сформировать первый фронт работ ФВыбрать назначение исполнителей, при котором * ( ( yijk ) min max yijk ) k iI jJ нет да Есть еще не назначенные работы? Сформировать конец следующий фронт работ ФS Упорядочить работы из ФS по возрастанию числа исполнителей Выбрать 1-ю работу из упорядоченного списка ФS (p=1) j R( p) определить * ( x max yijk ) t pj pj ik ( p) определить j* для которого y min y pj* jR( p) pj да нет [x, y ] ( [xij*, yij* ]) О pj* pj* iIназн Сдвинуть интервал Назначить исполнителя j* [x, y ] на pj* pj* на работу p нет да Работы из ФS исчерпаны Перейти к следующей работе Рисунок 3 - Алгоритм решения задачи распределения работ по исполнителям Величина представляет собой денежные средства, которые заплачены сторонним Sорганизациям за выполнение некоторого объема работ:
S2 (10) (1 eij ) cij, iIст jJст j где - стоимость i-й работы, выполненной -м сторонним исполнителем, т.р.
cij Введем целевую функцию S dкон с (11) j (1 eij ) cij min.
jJшт iIст jJст Представленная математическая модель (11),(1)-(7) направлена на нахождение распределения работ по исполнителям, укладывающегося в заданное время и минимизирующее при этом общую стоимость работы исполнителей путм уменьшения времени их работы. Алгоритм решения представлен на рисунке 4.
Ограничения (1)-(7) имеют место для всех ij таких, что.
i I, zij 0 j Jст Если будут изготавливаться унифицированные блоки (которые возможно использовать в будущих проектах), то количество работ увеличится, т.е. будет рассматриваться но~ ~ вая матрица W (q) {wij},i 1,...n, j 1,...,m.
~ Обозначим стоимость проекта с учетом разработки универсальных блоков через S.
~ Поскольку матрица работ w изменится, изменятся и стоимости выполнения работ стосij ~ ронними исполнителями. Обозначим новые стоимости через. Кроме того, увеличится сij ~ время выполнения проекта. Обозначим его через dкон. Тогда получим целевую функdкон цию вида (12):
~ ~ ~ S dкон с (12) j (1 eij ) cij C min, ~ ~ ~ jJ iI jJ ст ст ШТ где С - издержки (амортизационные отчисления, сырье и материалы и т.д.), размер, которых зависит от группы исполнения (например, Н1 - КМОП, Н2 - КНИ).
* Тогда, ограничения задачи (1)-(7) должны быть дополнены. Пусть - оптимальное S значение целевой функции (11), т.е. минимальная стоимость оплаты труда исполнителей проекта с привлечением сторонних исполнителей (оптимальное решение Задачи 2 ((1)-(7), ~ (11)) или Задачи 1 ((1)-(4), (6)-(8))). Тогда S (q) S* - средства, потраченные на изготовление универсальных блоков в рамках текущего проекта. Изготовление универсальных бло~ ков будет целесообразным, если величина S (q) S* не превосходит величину прогнозируемой экономии от использования универсальных блоков в последующих проектах Nv Nb pv rb. То есть следует добавить ограничение (13):
uvb v1 bNv Nb ~ S (q) S* pv rb. (13) uvb v1 bПолученная модель (12), (1)-(7), (13) предназначена для планирования работ по проекту с целью максимизации прибыли при условии, что ряд созданных в рамках проекта средств окажется полезным также для других проектов, которые будут выполняться в дальнейшем. Модель позволяет вычислить ожидаемую длительность работ по проекту каждым исполнителем, порядок выполнения работ, ожидаемую прибыльность проекта.
Алгоритм решения представлен на рисунке 5.
Представленные математические модели (Задачи 1-3) направлены на нахождение оптимального распределения исполнителей по работам в рамках проекта(ов); позволяют определить целесообразность привлечения сторонних исполнителей к выполнению отдельных работ; дают оценку эффективности разработки универсальных блоков в рамках проекта. Разработанные математические модели и алгоритмы направлены на выработку и принятие объективных управленческих решений, базирующихся на точных математических расчетах и способных обеспечить долгосрочное (стратегическое) планирование.
начало начало Выбираем возможный набор универсальных блоков q Решение Пересматриваем матрицу работ и Задачи исполнителей Решение нет да Задачи fmin fпред да нет dкон dдирект конец нет Решение нет да да Задачи Решение об изготовлении Принятие управленческого универсальных блоков решения о привлечении да Jст Nv Nb нет ~ * S (q) S pv rb uvb Определяем работы, v1 bкоторые будут отданы да нет ~ S min сторонним исполнителям конец Рисунок 4 - Алгоритм решения задачи Рисунок 5 - Алгоритм решения задачи опредераспределения работ по штатным и сторонним ления эффективности разработки универсальисполнителям в рамках проекта ных блоков В рамках эффективного управления формированием и реализацией проектов ДЦ электронной промышленности необходимо учитывать возможность возникновения риска на том или ином этапе жизненного цикла проекта. Качественную оценку рисков проводят экспертным методом. В отношении потенциальных или существенно влияющих на свойства проекта рисков проводят количественную оценку. Для этого по всем проектам определяют возможные негативные последствия. Представим риск, как ri(, p), где i = 1, Е; n - число потенциально возможных рисков по данному проекту; - качественные суждения, обосновывающие вероятность наступления риска, (0, 1); p - качественные суждения, определяющие степень приемлемости риска. Тогда вероятность выполнения проекта n P(R) 1 P(R( (, p)))., где R - ri iсобытие выполнения проекта, R - невыполнение.
Рассмотренный показатель Рисунок 6 - Алгоритм оценки степени рисков и приняможет применяться не только для тие решения по проектам оценки степени риска на этапе планирования, но и при анализе рисков на определенном этапе проведения НИОКР. В этом случае вводится ограничение на состав рисков, присущих проекту НИОКР на изучаемом этапе, с учетом возможного времени их проявления и периода воздействия.
Алгоритм оценки степени рисков и принятия решения по проектам представлен на рисунке 6.
В четвртом разделе рассмотрены вопросы разработки программных средств системы управления формированием и реализацией проектов, управленческих процедур реализации проектов, приведены численные результаты расчетов, чем подтверждена эффективность внедрения.
Разработано типовое программное обеспечение на основе предложенных методов, математических моделей и алгоритмов. Оно состоит из модулей: интерфейса пользователя - INP, экспертной предварительной оценки проектов - EKO, оценки достаточности - OD, реализуемости - OR, интегральная предварительная оценка проектов - IO, распределения работ - RR, оценки рисков - ORS, суммарный фронт работ - FR, электронные обучающие средства - EOS.
Электронные обучающие средства позволяют за короткое время приобрести практические навыки по применению системы управления. Взаимодействие пользователя с системой осуществляется в режиме диалога. Рассмотрены особенности программной реализации основных модулей.
В актах внедрения, приведнных в приложении, отмечено, что на основе предложенных решений создана единая информационная система управления, которая позволила увеличить эффективность работы предприятия (имеется экономический эффект).
На рисунке 7 приведена структурная схема принятия решений по формированию проектов и их реализации. На ней серым цветом выделены предложенные в работе элементы, где принимает решение ЛПР. На схеме в выделенных элементах поставлен номер раздела (2,3 и 4), где описываются предложенные средства принятия решений.
нет нет нет Завершение и Начальное Мониторинг Требуется ли Есть ли сдача Есть ли новые формирование плана выполняемых корректировка выполненные выполненных конкурсы? выполнения проектов проектов плана работ? работы? проектов да да да Оценка рисков Формирование управленческих выполняемых Формирование новых проектов предприятия из проектов объявленного процедур оперативного управления проектов конкурса Оценка перспективности Изменение плана Формирование выполнения работ 2 Оценка нового плана работ да нет достаточности Есть ли возможность 2 Оценка нет улучшения? реализуемости Требуется ли корректировка процедур 3 Предварительная оценка рисков Участие в управления? новых и выполняемых проектов конкурсе да Определение группы наиболее перспективных проектов Изменение управленческих процедуры выполнения плана 3 работ Предварительное Оценка возможных прибылей формирование плана от проектов на оперативную и выполнения работ стратегическую перспективу Рисунок 7 - Структурная схема принятия решений по формированию работ и их реализации В разделе приводится структура принятия решений по формированию новых работ и реализации проводимых работ при непрерывном функционировании предприятия и выполнения им нескольких проектов с разными сроками. Выделен ряд управляющих процедур, направленных на эффективную работу ДЦ микроэлектроники. При этом используется подход к ДЦ микроэлектроники, как социально-экономической системе, поэтому управляющие процедуры рассмотрены с точки зрения управления коллективом сотрудников. Сами про цедуры представлены блоком оперативного и стратегического управления. К основным, из которых относятся: реорганизация организационной структуры предприятия; материальнотехническое обеспечение; подготовка кадров.
Рассмотрен социальный аспект работы. Который гармонизирует работу сотрудников, позволяет повысить заработную плату, обеспечивает более широкий кругозор и профессиональный уровень подготовки, чем способствует повышению социальной защищенности.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 1. Проведен анализ состояния электронной промышленности и средств автоматизации управления предприятиями данной отрасли с учетом ее специфики, который выявил проблемы управления и применения информационных технологий. Определено значение средств управления в решении задач формирования и реализации проектов ДЦ микроэлектроники за счет применения современных информационных технологий. Определены задачи проведения исследований.
2. Обоснована архитектура системы управления и структура программного обеспечения, в основе которой лежит интеграционный подход взаимодействия всех подсистем ДЦ, отвечающих за решение задач на всех этапах жизненного цикла проекта с целью повышения эффективности функционирования предприятия.
3. Предложены модели и алгоритмы первичной оценки проектов и поддержки принятия решений о включении проектов в план реализации, на основе оценки достаточности и реализуемости проектов микроэлектроники, обеспечивающие принятие обоснованного варианта планируемой совокупности проектов к выполнению ДЦ микроэлектроники.
4. Разработана модель и алгоритм оценки степени рисков и принятия решения по выполнению проектов, с учетом стандартных и специфических рисков, связанных с реализацией проектов в условиях неопределенности финансирования и возможности использования результатов проектов на перспективу.
5. Разработаны математические средства и алгоритмы выбора рационального варианта реализации групп проектов перспективной ЭКБ. Они включает распределение трудовых ресурсов ДЦ и оценку стоимости выполнения каждого проекта в группе проектов с учетом использования результатов перспективного проекта в ряде других и возможности привлечения сторонних соисполнителей. Оптимизация осуществляется по перспективности использования результатов, стоимости работ и сроков ее выполнения. Разработанная модель и алгоритм обеспечивают поддержку принятия оперативных и стратегических решений и отвечают современным мировым тенденциям.
6. Разработано программное обеспечение, предложена методика реализации и выработки управленческих процедур формирования и реализации проектов ДЦ за счет изменения организационной структуры предприятия, обеспечения современной материальнотехнической базы и повышения профессионального уровня сотрудников.
7. Разработано методическое обеспечение по применению разработанных средств.
Предложенная система управления внедрена в ФГУП НИИЭТ и в учебный процесс ФГБОУ ВПО ВГЛТА, имеются акты внедрения. По результатам внедрения проведена оценка их эффективности, которая характеризуется высоким экономическим эффектом и обеспечивает лучшую социальную защищенность работников, что позволяет рекомендовать ее к применению на предприятиях аналогичного профиля.
Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:
в изданиях, определенных ВАК:
1. Беляева, Т. П. Оптимальное планирование комплексных проектов создания электронной компонентной базы [Текст] / Т.П. Беляева, А.П. Затворницкий // Информационные системы и технологии. - Орел, 2011. - № 3 (65). - С. 5-10.
2. Беляева, Т. П. Алгоритм управления рисками проектов планирования и реализации элек тронной компонентной базы [Текст] / Т.П. Беляева, В.К. Зольников, О.Н. Черкасов // Гетеромагнитная микроэлектроника. - Саратов, 2011. - Вып. 11. - С. 116-124.
3. Беляева, Т. П. Модель оптимального планирования проектов создания изделий микроэлектроники [Текст] / Т.П. Беляева, А.П. Затворницкий // Программные продукты и системы. - Тверь, 2011. - № 2 (94). - С. 61-64.
4. Беляева, Т. П. Методы поддержки принятия решений в части оценки достаточности требований технического задания к микроэлектронным компонентам и возможности их реализации отечественными предприятиями электронной промышленности [Электронный ресурс] / Т.П. Беляева, В.К. Зольников // Политематич. сетевой электрон. журн. Кубанского гос. аграрного ун-та. - 2012. - № 75 (01). - Режим доступа:
5. Беляева, Т. П. Постановка задачи планирования и ее реализация для управления проектами современного предприятия микроэлектроники [Текст] / Т.П. Беляева, А.П. Затворницкий // Автоматизация и современные технологии. - 2012. - № 3. - С. 43-47.
6. Беляева, Т. П. Система управления проектными рисками в микроэлектронике на этапе планирования работ [Текст] / Т.П. Беляева, В.К. Зольников // Фундаментал. и приклад. проблемы техники и технологий. - Орел, 2012. - № 1. - С. 132-137.
монографии 7. Achkasov, V. N. Controlling means of development electronic component basis [Text]:
monography / V.N. Achkasov, V.K. Zolnicov, T.P. Belyaeva. - Science Book Publishing House, Lorman, MS, USA, 2012. - 130 p.
в журналах и материалах конференций 8. Belyaeva, T. P. Development of electronic industry in Russia [Текст] / T.P. Belyaeva, N.I. Bazarskaya // Актуальные проблемы лесного комплекса : межвуз. сб. науч. тр. / под ред. проф.
.Т. Свиридова; ГОУ ВПО ВГЛТА. - Воронеж, 2010. - Вып. 1. - Т. 2. - С. 154-157.
9. Беляева, Т. П. Управление предприятием на основе современных ИПИ-технологий [Текст] / Т.П. Беляева // Моделирование систем и процессов : науч.-техн. журн. / ГОУ ВПО ВГЛТА. - Воронеж, 2010. - Вып. 1-2. - С. 13-18.
10. Беляева, Т. П. Состояние задач автоматизации проектирования и управления разработкой микросхем нового поколения двойного применения [Текст] / Т.П. Беляева, Ю.К. Фортинский // Теория конфликта и е приложения : материалы VI-й Всерос. науч.-техн. конф. / сост.
И.Я. Львович, Ю.С. Сербулов; ВИВТ АНОО ВПО, РосНОУ (ВФ). - Воронеж: ИПЦ Научная книга, 2010. - Ч. II. - С. 175-179.
11. Беляева, Т. П. Интегрированная среда управления производственными процессами на основе ИПИ-технологий [Текст] / Т.П. Беляева // Моделирование систем и процессов : науч.техн. журн. / ГОУ ВПО ВГЛТА. - Воронеж, 2010. - Вып. 1-2. - С. 18-23.
12. Беляева, Т. П. Направления развития автоматизации управления разработкой и проектированием современной аппаратуры и изделий микроэлектроники двойного применения [Текст] / Т.П. Беляева, Ю.К. Фортинский // Теория конфликта и е приложения : материалы VI-й Всерос. науч.-техн. конф. / сост. И.Я. Львович, Ю.С. Сербулов; ВИВТ АНОО ВПО, РосНОУ (ВФ). - Воронеж: ИПЦ Научная книга, 2010. - Ч. II. - С. 180-182.
13. Беляева, Т. П. Достаточность и реализуемость требований к электронной компонентной базе [Текст] / Т.П. Беляева // Моделирование систем и процессов : науч.-техн. журн. / ГОУ ВПО ВГЛТА. - Воронеж, 2010. - Вып. 3-4. - С. 10-12.
14. Беляева, Т. П. Оценка реализации специальных проектов в микроэлектронике [Текст] Т.П. Беляева / Моделирование систем и процессов : науч.-техн. журн. / ГОУ ВПО ВГЛТА. - Воронеж, 2010. - Вып. 3-4. - С. 12-16.
15. Беляева, Т. П. Управление предприятиями микроэлектроники: состояние и задачи развития [Текст] / Т.П. Беляева, Д.И. Станчев // Информационные технологии моделирования и управления. - Воронеж: Науч. книга, 2011. - № 3(68). - С. 333-340.
16. Беляева, Т. П. Методика оценки степени риска при реализации проектов микроэлектроники [Текст] Т.П. Беляева / Моделирование систем и процессов : науч.-техн. журн. / ГОУ ВПО ВГЛТА. - Воронеж, 2011. - Вып. 1-2. - С. 19-23.
17. Беляева, Т. П. Планирование реализации специальных проектов [Текст] / Т.П. Беляева, К.В. Зольников, В.А. Смерек, М.В. Конарев // Радиационная стойкость электронных систем - Стойкость-2011 : науч.-техн. сб. - М. : НИЯУ МИФИ, 2011. - С. 239-241.
18. Беляева, Т. П. Особенности реализации программного комплекса управления проектами предприятия электронной промышленности [Текст] / Т.П. Беляева, П.П. Куцько // Моделирование систем и процессов : науч.-техн. журн. / ГОУ ВПО ВГЛТА. - Воронеж, 2011. - Вып. 3. - С. 12-15.
19. Беляева, Т. П. Разработка информационной системы управления предприятием микроэлектроники на основе информационных технологий [Текст] / Т.П. Беляева // Всерос. конкурс науч.исследоват. работ студентов и аспирантов в области информатики и информ. технологий в рамках Всерос. фестиваля науки : сб. науч. тр., 7-9 сент. 2011 г.; НИУ Бел ГУ. - Белгород, 2011. - Т. 1. - С.
345-355.
20. Зольников, К. В. Проектирование специальных СБИС и управление проектами их создания [Текст] / К.В. Зольников, В.А. Смерек, Т.П. Беляева // Интеллектуальные технологии будущего. Естественный и искусственный интеллект : материалы Всерос. молодеж. конф., окт. 2011 г., ВИВТ АНОО ВПО, РосНОУ (ВФ). - Воронеж: ИПЦ Научная книга, 2011. - С.
218-220.
21. Беляева, Т. П. Применение информационных технологий в управлении предприятиями электронной промышленности [Текст] / Т.П. Беляева, В.К. Зольников // Информационнотелекоммуникационные системы и управление: материалы Всерос. науч. шк., 8 ноя. 2011 г.
ВИВТ АНОО ВПО, РосНОУ (ВФ). - Воронеж: ИПЦ Научная книга, 2011. - С. 259-261.
22. Беляева, Т. П. Особенности реализации и внедрения системы управления проектами предприятия электронной промышленности, оценка ее эффективности и разработка методического обеспечения [Текст] / Т.П. Беляева, П.П. Куцько // Моделирование систем и процессов : науч.-техн. журн. / ГОУ ВПО ВГЛТА. - Воронеж, 2011. - Вып. 3. - С. 10 -12.
23. Беляева, Т. П. Выработка управленческих решений для предприятий микроэлектроники на основе экспертно-мониторингового анализа [Текст] / Т.П. Беляева, В.К. Зольников // Современные сложные системы управления X HTCSТ2012 : материалы Междунар. науч.-техн.
конф. - Старый Оскол: ТНТ, 2012. - С. 89-91.
24. Беляева, Т. П. Архитектура системы управления предприятиями микроэлектроники и ее реализация в виде программного обеспечения [Текст] / Т.П. Беляева, В.К. Зольников // Перспективы развития информационных технологий : сб. материалов VI Междунар. науч.-практ.
конф. - Новосибирск: СИБПРИНТ, 2012. - С. 127-130.
25. Беляева, Т. П. Применение современных информационных технологий в области управления целевыми задачами предприятий микроэлектроники [Текст] / Т.П. Беляева // Моделирование систем и процессов : науч.-техн. журн. / ГОУ ВПО ВГЛТА. - Воронеж, 2012. - Вып. 1. - С. 19-22.
26. Беляева, Т. П. Экспертно-мониторинговый анализ на этапе выработки и поддержки принятия управленческих решений [Текст] / Т.П. Беляева, В.К. Зольников, К.А. Чубур // Моделирование систем и процессов : науч.-техн. журн. / ГОУ ВПО ВГЛТА. - Воронеж, 2012. - Вып. 1. - С. 22-27.
27. Беляева, Т. П. Информационная поддержка жизненного цикла изделий в микроэлектронике [Текст] / Т.П. Беляева, В.К. Зольников // Современ. инструментал. системы, информ. технологии и инновации : материалы IX-ой Междунар. науч.-практ. конф. (22-23 марта 2012 г.);
Ю-З. гос. ун-т. ЦКурск, 2012. - С. 32-34.
28. Беляева, Т. П. Управление распределением работ в микроэлектронике [Текст] / Т.П. Беляева // Теория и численные методы решения обратных и некорректных задач : материалы Междунар. молодеж. науч. шк. - Воронеж: ИПЦ Научная книга, 2012. - С. 195-197.
Просим Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными гербовой печатью, направлять по адресу: 394087, г.Воронеж, ул.Тимирязева, 8, ВГЛТА, ученому секретарю.
Тел / Факс (4732)-53-67-05.
Беляева Татьяна Петровна Система управления формированием и реализацией проектов дизайн центра микроэлектроники Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Подп. в печать 20.09. 2012 г. Формат 60*841/18. Обьем 1 п.л. Заказ № 2Тираж 100 УОП ВГЛТА 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям