Введение к работе
Актуальность работы. Одной из существенных особенностей современного этапа научно-технического прогресса является стремительное развитие телекоммуникационных систем (ТКС). ТКС представляет собой сложную, территориально распределенную техническую систему, представляющую собой функционально взаимно связанную совокупность программно-аппаратных средств обработки и обмена информацией и состоящую из информационных узлов (подсистем обработки информации) и физических каналов передачи информации, их соединяющих.
Большинство современных ТКС являются мультисервис-ными и гетерогенными системами, разработка которых требует постоянного осмысления тенденций их развития, направлений совершенствования технологий их построения.
Одной из основных проблем, стоящей перед разработчиками ТКС, является скорость их развития. С конца 80-х - начала 90-х годов начался настоящий бум на рынке услуг телекоммуникаций - рынок требовал все новых и новых услуг, причем в крайне сжатые сроки. Это отображено нас рис. 1. На графике показаны ключевые моменты развития телекоммуникационных систем, показывающих быстрое наращивание функциональных и параметрических характеристик.
Рис. 1. Ключевые моменты развития телекоммуникационных систем
V... ,
Также научной задачей является задача выбора из десятков новых сетей и информационных технологий, появляющихся на рынке. Часто предприятиям приходится разрабатывать собственные технологии, использование которых с учётом частных требований обеспечит большее разнообразие и прирост качества предоставляемых телекоммуникационных услуг, при минимальных (приемлемых) сроках и затратах ресурсов на их проектирование и реализацию.
Соответственно новые задачи стоят и перед специалистами, осуществляющими непосредственно проектирование и осуществляющих экспертизу качества технических решений, принимаемых в ходе проектирования ТКС. Процесс экспертной деятельности должен быть направлен на формирование экспертных оценок, основанных на анализе качества проектируемой системы, характеризующих стратегические технические решения, направленных, в том числе, на снижение сроков проектирования, ее стоимости, трудоемкости и т.д.
В таких жестких временных и ресурсных ограничениях существенно возрастает роль автоматизации планирования и контроля над процессом проектирования ТКС.
Проектирование бортовых ТКС (БТКС) усложняется еще тем, что в них протекают сложные взаимосвязанные физические процессы (электрические, тепловые, механические и пр.), которые влияют на качество БТКС.
Решением задач проектирования ТКС занимаются различные российские и международные организации, например Project Management Institute (PMI) и Институт Проблем Управления им. Трапезникова РАН. Был проведен обзор и сравнение функциональных возможностей профессиональных систем управления проектами, таких как Project компании Microsoft, Primavera Project Planner компании Primavera, Open Plan компании Welcom, Spider Project компании Спайдер (под эгидой Института Проблем Управления им. Трапезникова) и ряда других систем. Следует отметить, что эти универсальные программные средства планирования и управления проектами трудны в освоении и не содержат материалов, которые помогли бы пользователю при комплексном моделировании таких сложных объектов, как БТКС. Поэтому, когда перед разработчиком встают вопросы организации и проведения комплексных работ по разработке сложных БТКС, ему приходится действовать методом проб и ошибок. Влияние на качество БТКС таких факторов как
скорость передачи сигнала, помехоустойчивость сигнала, тепловыделение, электромагнитные наводки, механические и вибрационные воздействия в ходе эксплуатации приводит к увеличению количества исследований и дополнительным циклам разработки.
Сложность взаимосвязей работ в процессе проектирования систем приводит к снижению эффективности управления проектов традиционными календарными методами, а ограниченная функциональность управления документами в рамках проекта, реализованная в перечисленных системах, не дает возможности глубокого и всестороннего изучения модели проектируемого изделия.
Стандартизация и автоматизация процессов на всех фазах разработки БТКС, необходимых ввиду сложности и комплексности проводимых работ, наличия большого количества явных и неявных обратных связей между работами, ограниченности ресурсов и привлечение к работе специалистов многопрофильных организаций является важной научной задачей.
Было также выявлено, что существующие системы автоматизированного планирования и контроля имеют недостаточно возможностей для обеспечения качества при проектировании крупных научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок (НИОКР).
Исходя из вышеуказанного, в настоящей диссертации была поставлена научная задача - создать новый метод проектирования БТКС с применением синхронизированных функциональной и календарной моделей.
Цель и задачи работы. Цель диссертационной работы является повышение качества процесса проектирования сложных БТКС (снижение сроков достижения требований технического задания) с применением разработанного метода проектирования на основе предложенной синхронизации функциональной и календарной моделей.
Под проектированием понимается разработка проектной, конструкторской и другой технической документации, предназначенной для создания новых видов и образцов аппаратуры.
Метод проектирования - систематизированная совокупность действий, которые необходимо предпринять, чтобы решить определенную задачу или достичь определенной цели.
Важно отметить, что в данной диссертационной работе рассматривается метод проектирования БТКС на структурном
уровне, когда осуществляются этапы технического предложения и эскизного проектирования, т.е. на самых ранних этапах, на которых закладываются характеристики назначения, качества и надежности БТКС.
Исходя из поставленной цели, сформулированы задачи диссертационной работы, охватывающие разработку информационных, математических, алгоритмических и методических вопросов, необходимых для проектирования БТКС.
Данные задачи включают в себя:
исследование современных требований к автоматизации планирования и контроля над проектами и существующих систем автоматизации управления проектами,
исследование возможностей существующих методов построения сетевых графиков, функциональных и календарных моделей;
разработка новой функциональной модели, позволяющей рационально планировать работы процесса проектирования БТКС с учётом необходимости контролировать не только ограничения существующих стандартов и нормативной документации, расходы ресурсов, но и выявлять, а также устранять возможное появление критических ситуаций в процессе проектирования БКТС;
разработка типовой функциональной модели процесса проектирования БТКС, учитывающей их особенности и позволяющей её применить для ускорения процесса создания инновационных БКТС;
апробация функциональной и календарной моделей и синхронизация их построения.
разработка алгоритмов автоматизации метода проектирования БТКС с использованием синхронизированных функциональной и календарной моделей, позволяющих повысить показатели качества процесса проектирования;
тестирование и внедрение разработанных моделей и метода проектирования на реальных устройствах БТКС.
Методы исследования. В диссертационной работе использовались принципы системного подхода, принципы структурного анализа, теория множеств и методы визуального и объектно-ориентированного подхода к созданию программного обеспечения.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1. Разработана принципиально новая функциональная мо
дель (ФМ) процесса проектирования БКТС в виде иерархиче
ской совокупности структурных направленных графов, изо
бражаемых в виде блок-схем и обладающих следующими свой
ствами:
распределение ответственности исполнителей отдельных работ, принципов контроля материальных и экономических ресурсов и принятия решений с учётом организационно-производственной структуры системы менеджмента качества, построенного на предприятии в соответствии со стандартами ИСО 9000, применительно к проектированию БКТС;
введение специальных работ по контролю над работами и принятию обоснованных решений, которые дают возможности:
- эффективно расставить контрольные проверочные
точки в процессе проектирования БТКС с точки зрения
обеспечения и повышения его качества
- с помощью управляющих решений внести изменения
в схему, конструкцию, технологию, а также в структуру
процесса проектирования и рационально распределить
проектные ресурсы.
Создана типовая функциональная модель (ТФМ) проектирования, учитывающая стандарты ЕСКД, ЕСТП, ЕСПД, СМК и рекомендации типовых для БКТС программ обеспечения надёжности (ПОН разработки, испытаний и изготовления).
Разработан автоматизированный метод синхронизации функциональной и календарной моделей процесса проектирования БТКС, что обеспечивает целостность проекта и не допускает случайности ошибок несогласования этих двух моделей.
Разработан алгоритм и программно реализован метод проектирования БТКС, позволяющий повысить основные показатели его качества по основным требованиям характеристик назначения и надёжности.
Практическая полезность и внедрение. Практическая значимость разработанного метода проектирования БТКС состоит в повышении показателей её качества, таких как помехоустойчивость и скорость передачи сигнала, надежность (среднее время наработки на отказ и вероятность безотказной работы), а также качества всего процесса проектирования (понижение
сроков проектирования, трудоемкости, стоимости, затрат ресурсов).
Разработанная ТФМ проектирования БТКС позволяет разработчикам использовать её в качестве шаблона при проектировании новых систем. В ней, как уже указывалось выше, учтены существующие требования стандартов по проектированию БТКС и требования системы менеджмента качества, необходимого внедрять в соответствии с комплексом стандартов ИСО 9000, и индивидуальных ПОНов проектируемых БТКС. В эту модель разработчик может добавлять дополнительно необходимые работы или же удалять работы, ненужные в конкретном случае. В общем случае, использование ТФМ проектирования БТКС значительно сокращает время ее разработки и включает в себя работы, направленные на повышение ее качество.
Разработанная методика проектирования БТКС и разработанное соответствующее программное обеспечение внедрены в ОАО «НПП «Волна» и ОАО «Концерн «Моринформсистема -Агат».
Апробация работы. Научные и практические результаты работы докладывались и получили положительную оценку на следующих научно-технических мероприятиях.
VII Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи НТТМ-2007 (получен диплом).
Международные научно-технические конференции «Системные проблемы надёжности, качества, информационно-телекоммуникационных и электронных технологий в управлении инновационными проектами» (ИННОВАТИКА - 2007 и 2008) - Сочи, 2007,2008 г.г.
4. Научная сессия, посвященная Дню радио. - Российское НТО РЭС им. А.С. Попова. - Москва, 2009.
3. Научно-технические конференции студентов, аспирантов
и молодых специалистов МИЭМ. - Москва, 2007, 2008, 2009
г.г.
Публикация результатов работы. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, 5 материалов докладов и материалов Международных и Российских конференций, а также получено свидетельство № 2008613513 от 24.07.2008 г. о государственной регистрации программы «Планирование и управление проектами АСОНИКА-У».
Объем и структура диссертационной работы.
Диссертационная работа состоит из введения, трех глав с выводами, заключения, 63 рисунков и 17 таблиц. Работа так же содержит список литературы и приложения, включающие в себя свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ (АСОНИКА-У), акты внедрения и фрагменты типовой функциональной модели проектирования БТКС.
