Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современное состояние проблемы процесса управления проектами 9
1.1 Сущность и характеристики проекта 9
1.2 Основные процессы управления строительными проектами 12
1.3 Обзор современного состояния процесса строительства магистрального нефтепровода 14
1.3.1 Участники строительного проекта 14
1.3.2 Обзор существующих схем управления строительными проектами 15
1.3.3 Реализация проекта строительства нефтепровода по традиционной схеме управления 19
1.3.4 Технологическая последовательность выполнения строительно-монтажных работ по проекту строительства магистрального нефтепровода 22
1.4 Формулировка цели и постановка задачи диссертационной работы 37
1.5 Основные результаты и выводы к Главе 1 42
2. Исследование методов управления строительством магистрального нефтепровода 43
2.1 Обзор автоматизированных систем управления проектом 43
2.2 Обзор существующих методологий для управления проектом строительства нефтепровода 48
2.3 Способ модернизация методологии MSF для управления строительством нефтепровода 55
2.4 Основные результаты и выводы к Главе 2 64
3. Разработка общей методики управления проектом строительства магистрального нефтепровода 66
3.1 Описание общей структуры разрабатываемой методики 66
3.2 Разработка модели «Управление проектом» 70
3.3 Разработка модели «Управление ресурсами» 79
3.4 Разработка модели «Управление сроками» 93
3.5 Разработка модели «Управление качеством» 100
3.6 Разработка модели «Управление рисками» 101
3.7 Описание общего алгоритма работы системы управления строительством магистрального нефтепровода 102
3.8 Основные результаты и выводы к Главе 3 105
4. Разработка автоматизированной системы «Управление строительством нефтепровода «СтройНефть» 106
4.1 Выбор средств реализации автоматизированной системы 106
4.2 Архитектура и функциональная структура АС «СтройНефть» 107
4.3 Апробация и внедрение системы «СтройНефть» 115
4.4 Основные результаты и выводы к Главе 4 117
Заключение 118
Список использованной литературы 120
- Обзор современного состояния процесса строительства магистрального нефтепровода
- Обзор существующих методологий для управления проектом строительства нефтепровода
- Описание общего алгоритма работы системы управления строительством магистрального нефтепровода
- Апробация и внедрение системы «СтройНефть»
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Строительство магистрального нефтепровода является сложным техническим процессом, требующим больших материальных затрат, а сам нефтепровод является опасным производственным объектом.
Актуальность выбранной темы обоснована тем, что в такой
специфичной области, как строительство нефтепровода, возникла
необходимость в автоматизации процесса управления.
В настоящее время управление строительством нефтепровода
проводится без использования специализированных систем. Это обусловлено
рядом причин: отличием в управлении производством и отчетности;
необходимостью настройки выбранной АС под характеристики конкретного
проекта; необходимостью дополнительного обучения персонала
возможностям программ. При этом компания несет дополнительные затраты, связанные с продлением срока аренды земельных участков, отведенных под строительство. Это связано с тем, что выполнение проекта идет с отставанием от контрактного графика. Также дополнительные затраты компания несет в связи увеличением срока найма спецтехники и бригад, не относящихся к основному договору с подрядной организацией.
Поэтому разработка специальной методики управления, которая учитывает специфику исследуемой области, решает задачи контроля, мониторинга и прогнозирования проекта является актуальной в настоящее время в строительной области.
Степень изученности проблемы. Исследованиям методов в области
управления проектами посвящен ряд трудов. Научные исследования в
области проектного управления, управления бизнес-процессами,
прогнозирования сложных систем изложены в работах отечественных и зарубежных ученых Ивахненко А.Г., Френкель А.А. , Грашина М.Н., Яковлев Ю. В., Козлов А.С., Богданов В.В., Позняков В.В., Аралбаев Т. З., Басовский Л. Е., Арженовский С.В., Молчанов И.Н., Тихонов Э.Е., Дуброва Т.А. Горелова Н. А. Беляцкий Н. П. и др.
Авторы отмечают сложность управления проектами строительной
организации, обоснованную различиями в управленческой и
информационной средах строительной организации. Сложность анализа
организации с точки зрения управленческих механизмов отражается в
необходимости адаптации известных методологий к задачам строительной организации.
Несмотря на динамичное развитие области проектного управления, она остается недостаточно изученной областью. Большинство разработок не содержат методов, позволяющих эффективно применять их в реальных условиях для управления проектом строительства нефтепровода.
Потребность в дальнейшем изучении данной проблемы обусловлена необходимостью совершенствования инструментария управления проектами, что повлияло на выбор темы исследования, его объект, предмет, цель и задачи.
Цель и задачи диссертационной работы. Цель данного исследования заключается в разработке методики управления проектом строительства нефтепровода.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе необходимо решить следующие задачи:
1. Выполнить анализ процесса управления строительством
магистрального нефтепровода:
выявить характеристики проекта;
выполнить формализованный анализ процесса управления строительством;
-
Проанализировать модели и методы управления строительством, а также существующих систем управления проектами;
-
Разработать комплексную методику для управления проектом строительства нефтепровода
-
Разработать автоматизированную систему управления проектом строительства нефтепровода.
Объектом исследования выступает неэффективная система управления основными процессами строительства нефтепровода.
Предметом исследования является метод повышения эффективности реализации проектов строительства нефтепровода.
Теоретической и методологической основой диссертационного исследования являются принципы научного познания, научные достижения, отражённые в публикациях отечественных и зарубежных учёных в области оценки и анализа эффективности строительных проектов, проектного управления и прогнозирования. В работе использованы методы системного анализа, концептуального проектирования, логического, статистического, сравнительного, сценарного анализа и имитационного моделирования.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
-
Имитационная модель строительного проекта, позволяющая проводить эксперименты для автоматизации управления строительством магистрального нефтепровода.
-
Комплексная методика управления проектом строительства нефтепровода.
-
Алгоритмы и архитектура автоматизированной системы управления, реализующая разработанные методы.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем: Разработана комплексная методика управления проектом строительства нефтепровода, в отличие от существующих, позволяющая оценивать производительность с учетом динамики массива входных параметров.
В рамках методики:
Впервые создана математическая модель проекта для управления строительством магистрального нефтепровода.
Модифицирован метод ГУА для прогнозирование развития проекта в зависимости от входных параметров.
– Разработаны алгоритмы автоматизированного управления
строительством магистрального нефтепровода.
Практическая значимость работы. Практическая значимость
диссертационного исследования состоит в разработке инструментария, позволяющего произвести автоматизацию проекта строительства участка магистрального нефтепровода.
Содержащийся в диссертационной работе анализ, выводы и
предложения могут быть так же использованы предприятиями, которые работают в области строительства и эксплуатации нефтепроводов и другими организациями, занимающимися проблематикой управления строительными проектами.
Предложенная методика позволила повысить эффективность процесса строительства магистрального нефтепровода за счет автоматизации управления.
На основе предложенной методики была разработана
автоматизированная система «Управление строительством нефтепровода
«СтройНефть», позволяющая управлять проектом строительства
нефтепровода за счет выполнения непрерывного мониторинга хода выполнения проекта, своевременного реагирования и прогнозирования. Автоматизированная система прошла апробацию в Волгоградском районном нефтепроводном управлении ОАО «Приволжскнефтепровод».
Апробация результатов работы. Основные положения
диссертационного исследования докладывались и обсуждались на научных
семинарах кафедры "САПР и ПК" ВолгГТУ, а также на Международных и
Всероссийских научных и научно–практических конференциях:
«Инновационные информационные технологии в промышленности» (Прага, 2013), «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании» (Одесса, 2012), «Информационные и математические технологии в науке, технике, медицине» (Томск, 2012), «Актуальные проблемы и перспективы развития информационного общества» (Саратов, 2012), «Актуальные вопросы современной науки» (Санкт-Петербург, 2012).
Публикации. По результатам выполненных научных исследований опубликовано 10 печатных работ, отражающих основное содержание диссертационной работы, в том числе 3 статьи в рекомендуемых ВАК РФ научных журналах. Получено свидетельство о государственной регистрации программы ЭВМ.
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Основная часть диссертации изложена на 133 страницах, содержит 40 рисунков и 10 таблиц. Библиографический список включает 111 наименований.
Обзор современного состояния процесса строительства магистрального нефтепровода
Важную роль в разработке и реализации строительного проекта играют участники проекта. [82] По степени вовлеченности в проект строительства выделяют три группы участников:
основная команда;
расширенная команда;
заинтересованные стороны.
Основная сила проектной концепции управления заключается в делегировании власти и возложении ответственности за достижение целей на определенных руководителей - менеджера проекта и ключевых членах команды управления проектом.
Ответственность и состав полномочий руководителя проекта определяется контрактом с Заказчиком.
Руководитель строительного проекта обычно выполняет следующие функции [16]:
- Формирует организационную структуру проекта и команду управления проектом;
- Решает вопросы привлечения ресурсов на проект;
- Участвует в подборе, подготовке персонала; Определяет ответственность, содержание работ и цели для каждого участника команды;
Разрабатывает и согласует план проекта; Обеспечивает исполнение плана проекта;
Координирует и принимает участие в работах по заключению контрактов, контролирует их исполнение и закрытие; Устанавливает все необходимые коммуникационные связи; Обеспечивает формирование эффективных информационных потоков в проекте, составление и предоставление отчетности; Поддерживает постоянную связь с заказчиком, разрешает все возникающие у него вопросы и обеспечивает получение всей необходимой информации от него для качественного выполнения работ по проекту;
Контролирует и анализирует текущее состояние работ по проекту, прогнозирует возможные проблемы и предпринимает корректирующие действия;
Координирует деятельность всех участников и контролирует изменения;
Обеспечивает полное и своевременное закрытие проекта. Менеджер проекта должен понимать и уметь анализировать интересы ключевых участников и особенности окружения проекта.
Управление строительными проектами и программами проектов имеет свою специфику и требует наличия у менеджеров и участников проектных команд специальных навыков и знаний. [15, 22]
В процессе строительства нефтепровода участвуют следующие организации:
1. Заказчик проекта. 2. Подрядная организация.
3. Проектный институт.
Общая схема взаимодействия сторон, участвующих в строительстве приведена на рисунке 1.3.
Заказчик определяет основные требования к результатам проекта, обеспечивает финансирование проекта за счет своих или привлекаемых средств, может заключать контракты с основными исполнителями проекта. Заказчик может корректировать проект в процессе строительства, выдвигать новые требования к технологии и организации строительства.
Подрядная организация непосредственно выполняет строительно-монтажные работы на объекте, работает согласно контракта с Заказчиком. Также возможно наличие субподрядной организации. Проектный институт проводит проектно-изыскательские работы, разрабатывает проект.
ОАО «Гипротрубопровод» является дочерним обществом ОАО «АК «Транснефть», выполняющим функции генерального подрядчика по следующим основным направлениям [22]:
проектирование систем трубопроводного транспорта;
проведение проектно-изыскательских, научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ;
разработка проектов реконструкции, технического перевооружения и капитального ремонта объектов и сооружений магистрального трубопроводного транспорта нефти;
организация, руководство и осуществление авторского надзора за строительством.
В настоящее время существует несколько основных схем управления проектами (рисунок 1.4) [54].
Традиционная схема: строится система подрядных отношений заказчика с исполнителями при общем руководстве управления строительством со стороны заказчика [22. Эта традиционная схема управления строительством и сегодня имеет самое широкое распространение (более 90%) .
Схема "Под ключ": заказчик заключает контракт "под ключ" с объявленной стоимостью проекта с конкретным исполнителем, которым может являться проектно-строительная фирма или прораб [22]. Данная схема управления хоть и признана уже давно, как наиболее прогрессивная, однако до сих пор еще не получила большого распространения (3-5%).
Схема "Заказчик-подрядчик": заказчик наряду с выполнением ряда общих функций (отвод земель, заказ оборудования, изыскание и т. п.) принимает непосредственное участие в проектировании и выполнении строительно-монтажных работ [22]. Удельный вес этой системы управления также мал — около 2%.
Обзор существующих методологий для управления проектом строительства нефтепровода
Основной проблемой отечественного управления проектами является недостаточная квалификация менеджеров. Зачастую принимается решение об использовании специализированного программного обеспечения для управления проектом (в основном, это Microsoft Project), строятся временные диаграммы, но затем начинается рутинная работа: появляются новые задачи, изменяются требования к существующим. Все это требует оперативного внесения и отслеживания изменений в план проекта. Но, как правило, этим перестают заниматься.
Перед началом использования системы управления проектом в компании должна быть определенная методика управления проектами. Каждый член команды должен постоянно следить за процессом выполнения своей работы и поддерживать в актуальном состоянии информацию о своих задачах в системе управления проектами. Таким образом, необходима соответствующая культура ведения проекта. [52, 53]
Методика управления проектами представляет собой набор процедур и определяющих их внутренних нормативных документов, а также совокупность инструментов и методов управления проектами, которые обеспечивают реализацию всех проектов компании по единым правилам и стандартам. [7, 35] Методика определяет как процедуры управления (принятия решений по проектам) на разных фазах жизненного цикла, так и требования к проектам в разных функциональных областях: финансы, кадры, сроки, ресурсы, риски, качество, договора и поставки. [16]
Причинами разработки системной методики управления проектом являются:
отсутствие системной, единой концепции управления проектом, надлежащим образом структурирующей знания, функции, процессы, процедуры и т.д.;
необходимость определения технологической взаимосвязи и последовательности решения задач управления проектом.
Рассмотрим основные методологии управления проектом, которые существуют и применяются в настоящее время. Для обеспечения выполнения проекта в соответствии с требованиями Заказчика в рамках запланированного бюджета и в установленные сроки в качестве базовых используются следующие методологии [16]:
RUP (Rational Unified Process), разработана компанией Rational Software;
MSF (Microsoft Solution Framework), предлагается компанией Microsoft;
PMBOK (Project Management Body of Knowledge), разработана Project Management Institute;
P2M (Project and Program Management), поддерживается Ассоциацией проектных менеджеров Японии;
Необходимо также отметить, что вышеуказанные методологии применяются, как правило, в информационных технологиях при разработке информационных систем.
1) Rational Unified Process (RUP) — методология разработки программного обеспечения, созданная компанией Rational Software.
В основе RUP лежат следующие принципы [108]:
Ранняя идентификация и непрерывное устранение основных рисков;
Концентрация на выполнении требований заказчиков к исполняемой программе;
Ожидание изменений в требованиях, проектных решениях и реализации в процессе разработки;
Компонентная архитектура, реализуемая и тестируемая на ранних стадиях проекта; Постоянное обеспечение качества на всех этапах разработки проекта (продукта);
Работа над проектом в сплочённой команде, ключевая роль в которой принадлежит архитекторам.
RUP использует итеративную модель разработки. В конце каждой итерации проектная команда должна достичь запланированных на данную итерацию целей, создать или доработать проектные артефакты и получить промежуточную, но функциональную версию конечного продукта. Итеративная разработка позволяет быстро реагировать на меняющиеся требования, обнаруживать и устранять риски на ранних стадиях проекта, а также эффективно контролировать качество создаваемого продукта. [108]
Полный жизненный цикл разработки продукта состоит из четырех фаз, каждая из которых включает в себя одну или несколько итераций [71]:
Фаза 1 - Начало
Формирование видения и границ проекта;
Создание экономического обоснование;
Определение основных требований, ограничений и ключевых функций продукта;
Создание базовой версии модели прецедентов;
Оценка рисков.
При завершении начальной фазы оценивается достижение вехи целей жизненного цикла, которое предполагает соглашение заинтересованных сторон о продолжении проекта.
Фаза 2 - Уточнение
Документирование требований;
Обновление экономического обоснования и более точных оценок сроков и стоимости;
Снижение основных рисков. Успешное выполнение фазы разработки означает достижение вехи архитектуры жизненного цикла.
Фаза 3 - Построение
В фазе «Построение» происходит реализация большей части функциональности продукта. Фаза завершается первым внешним релизом системы и вехой начальной функциональной готовности.
Фаза 4 - Внедрение
В фазе «Внедрение» создается финальная версия продукта и передается от разработчика к заказчику. В случае, если качество не соответствует ожиданиям пользователей или критериям, установленным в фазе Начало, фаза Внедрение повторяется снова. Выполнение всех целей означает достижение вехи готового продукта и завершение полного цикла разработки.
RUP имеет в своем составе тщательно разработанную структуру процесса разработки сложных систем, обеспечивающую технологическую полноту работ от формулирования требований до внедрения системы. RUP совместим со стандартами качества ISO 9001.
2) Microsoft Solutions Framework - это набор взаимосвязанных моделей, позволяющих подобрать необходимые ресурсы, персонал и методы. Эти модели помогают надлежащим образом организовать все стадии — планирования, создания и управления, составляющие разработку и реализацию программного обеспечения. [66]
Создание бизнес-решения в рамках отведенных времени и бюджета требует наличия испытанной методологической основы. MSF предлагает проверенные методики для планирования, проектирования, разработки и внедрения. Благодаря своей гибкости, масштабируемости и отсутствию жестких инструкций MSF способен удовлетворить нужды организации или проектной группы любого размера.
Описание общего алгоритма работы системы управления строительством магистрального нефтепровода
Во время работы системы все вышеуказанные модели взаимодействуют друг с другом. Последовательность действий, которые выполняет система показана на рисунке 3.15.
После создания проекта пользователем и ввода проектных данных и данных об имеющихся ресурсах система определяет необходимый объем ресурсов исходя из сроков проекта, объема работ и трудозатрат (чел/час). Распределение же существующих ресурсов происходит непосредственно на месте производства работ ответственным за производство (прорабом). По мере реализации проекта пользователь программы заносит в нее данные по всем видам работ, а также числе информацию о материальных и технических ресурсах, если они были изменены. После ввода новых данных система выполняет мониторинг, т.е. проверку на соответствие проекта контрактному графику выполнения работ. Если отклонения от план-графика не было зафиксировано, то система не предпринимает никаких действий и пользователь может работ дальше – просмотреть статистику по проекту, сформировать отчеты и т.д.
При отклонении любого вида работ от контрактных сроков система выдает соответствующее сообщение, в котором указан вид работ, плановый и фактический объемы работ. После чего пользователь системы решает: стоит ли ему посмотреть рекомендации системы для восполнения сложившегося отставания или пропустить это действие оставив при этом проект без изменений.
Пользователь системы имеет возможность получения статистики по всем видам работ и по всем работникам.
Ниже на рисунке 3.16 показан алгоритм выбора режима прогнозирования. Пользователь программы (мастер, прораб) в зависимости от текущей ситуации должен решить ряд вопросов:
Есть ли дополнительная рабочая сила для усиления (временного) строительных бригад;
Возможно ли сдвинуть проектные сроки;
Возможно ли согласовать изменение сроков с Заказчиком и т.д.
Ответив на которые он выбирает тот или иной режим
В данной главе была описана общая структура разработанной методики, которая содержит следующие модели: управление проектом; управление задачами; управление ресурсами; управление сроками; управление качеством; управление рисками; управление персоналом. Данная методика управляет набором прецедентов, компонентов, требований, задач и исполнителей в едином информационном пространстве, с наложением на шкалу времени, с учетом занятости сотрудников и зависимостей между задачами.
Для анализа, моделирования и прогнозирования процессов строительства нефтепровода применяется метод прямого построения моделей по данным наблюдений. Задачи прогнозирования в исследуемой области решены с помощью адаптации Метода Группового Учета Аргументов (МГУА) применительно к области строительства нефтепровода. В данном разделе приведено подробное описание данного метода. В работе показано применение календарного планирования как метода управления ресурсами во время строительства нефтепровода. В качестве метода управления сроками процессов в области строительства нефтепровода наиболее предпочтительным является метод оценки длительности по трем точкам. В работе приведено описание данного метода с примером. После подробного описания всех методов разработанной методики показан общий алгоритм работы системы в виде блок-схемы с последовательностью действий, которые выполняет программа и пользователь.
Апробация и внедрение системы «СтройНефть»
Автоматизированная система «СтройНефть» может быть использована в компаниях, которые работают в области строительства и эксплуатации нефтепроводов. После разработки программы она была внедрена для опробования в Волгоградское районное нефтепроводное управление ОАО «Приволжскнефтепровод». Проверка работоспособности системы проводилась на проекте «Строительство МН «Куйбышев-Тихорецк» участок 622-632км». Апробация проходила как в области мониторинга и отчетности, так и в области прогнозирования и распределения. Программа показала себя эффективным автоматизированным средством управления проектом, позволила сотрудникам компании автоматизировать процесс управления, выполнить непрерывный мониторинг хода выполнения проекта и своевременное реагирование и прогнозирование проекта. Также программа дает возможность избавиться от ряда бумажных сводок и отчетов. Пользователи отметили удобство при работе с программой. АС «СтройНефть» выполнила все стоящие перед ней задачи.
Результаты апробации показали, что разработанная автоматизированная система «СтройНефть» является полностью работоспособной и практически применимой.
После успешной апробации программа была внедрена для использование в Волгоградское РНУ. В приложении Б представлен акт внедрения программы.
Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013660070 «Автоматизированная система «Управление строительством нефтепровода «СтройНефть» (представлено в приложении А).
В дальнейшем планируется развивать систему для соответствия потребностям пользователей.
В данной главе были сформулированы основные требования, предъявляемые к разрабатываемой АС «СтройНефть», выбраны средства реализации. Разработана общая архитектура и функциональная структура системы. Реализована автоматизированная система «СтройНефть». В работе дано описание основных модулей системы и всей программы вцелом.
Приведена информация по апробации и внедрению системы. Результаты апробации показали, что разработанная автоматизированная система «СтройНефть» является полностью работоспособной и практически применимой.
В результате выполнения работы по разработке методических аспектов и инструментария для автоматизации управления строительства магистрального нефтепровода достигнуты следующие результаты:
1. Выявлены характерные особенности реализации строительства магистрального нефтепровода, как комплексного и разнородного по методам управления процесса. Проведен формализованный анализ современного состояния процесса строительства магистрального нефтепровода. Исследованы схемы управления строительными проектами. Выполнен анализ процесса управления строительством магистрального нефтепровода. Обоснована необходимость автоматизации управления данного процесса.
2. Проанализированы существующие модели и методы управления строительством. Проведен анализ автоматизированных систем управления проектом. На основе полученных данных и специфики строительства в исследуемой области определены требования к методике управления проектом строительства магистрального нефтепровода.
3. Разработана комплексная методика для управления проектом строительства нефтепровода, которая включает в себя 7 базовых моделей для управления проектом, задачами, ресурсами, сроками, качеством, рисками и персоналом. Каждая модель является отдельной частью методики. В то же время, модели взаимосвязаны между собой для функционирования методики вцелом. Определены входные и выходные параметры системы. Разработанная методика позволяет на основе имитационного моделирования генерировать сценарии развития проекта для достижения целей проекта в рамках установленного времени, бюджета и качества.
4. Сформулированы основные требования, предъявляемые к разрабатываемой АС «СтройНефть», выбраны средства реализации.
5. Разработаны алгоритмы и архитектура автоматизированной системы управления «СтройНефть», реализующая разработанные методы.
6. Реализована АС «СтройНефть». В работе дано описание основных модулей системы и общего алгоритма работы. Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013660070 «Автоматизированная система «Управление строительством нефтепровода «СтройНефть»
7. В работе приведены данные по апробации системы и внедрению системы. Результаты апробации показали, что разработанная автоматизированная система «СтройНефть» является полностью работоспособной и практически применимой. После успешной апробации программа была внедрена для использование в Волгоградское районное нефтепроводное управление
