Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблемы управления производством СБИС двойного назначения 12
1.1 Направления развития изделий микроэлектроники для специализированной аппаратуры двойного назначения 12
1.2 Проблемы развития отечественной электронной промышленностью в переходной период 17
1.3 Современная методология автоматизации проектирования и производства СБИС двойного назначения 25
1.4 Информационная поддержка жизненного цикла современных изделий микроэлектроники двойного назначения. Постановка задач исследования 29
Выводы 37
Глава 2 Обоснование архитектуры информационной системы и структуры инструментальных средств управления кремниевой мастерской, моделирование системы управления 38
2.1. Целевые задачи автоматизации управления кремниевой мастерской 38
2.2 Обоснование принципов построения информационной системы управления кремниевой мастерской 43
2.3 Структура инструментальных средств управления кремниевой мастерской .49
2.4 Математическое моделирование системы управления кремниевой мастерской 54
2.4.1 Принципы моделирования системы управления кремниевой мастерской. 54
Выводы 66
Глава 3 Математическое, алгоритмическое и информационное обеспечение управления проектами кремниевой мастерской 67
3.1 Структурная модель управления уровнями проектов кремниевой мастерской. 67
3.2 Операционно-ситуационное моделирование систем управления проектами кремниевой мастерской 73
3.3 Информационно-логические модели и алгоритмы анализа организационного управления реализацией проектов 86
3.3.1 Информационно-логическая ситуационная модель и алгоритм определения функционального назначения и синтеза функций 87
3.3.2. Информационно-логическая модель и алгоритм анализа структуры проекта 91
3.3.3 Информационно-логические модели и алгоритмы компоновки и организации проекта 95
3.3.4 Информационно-логическая модель и алгоритм выбора и анализа ресурсов 98
3.3.5 Информационно-логическая модель и алгоритм учёта мотивации и оперативного управления 100
3.4 Технология формирования и реализации лингвистического и информационного обеспечения инструментальных средств управления кремниевой мастерской 105
Выводы 113
Глава 4. Развитие современной промышленной базы производства СБИС двойного назначения, особенности реализации инструментальных средств управления кремниевой мастерской 115
4.1. Развитие современной промышленной базы производства СБИС двойного назначения 115
4.2. Архитектура и особенности реализации ИСУ КМ и инструментальных средств комплексной автоматизации управления 118
4.3 Методические особенности внедрения ИСУ КМ и некоторые итоги её применения 128
Выводы 132
Заключение 133
Библиографический список 136
Приложение
- Проблемы развития отечественной электронной промышленностью в переходной период
- Обоснование принципов построения информационной системы управления кремниевой мастерской
- Операционно-ситуационное моделирование систем управления проектами кремниевой мастерской
- Архитектура и особенности реализации ИСУ КМ и инструментальных средств комплексной автоматизации управления
Введение к работе
Актуальность работы. Распад СССР оказал самое негативное влияние на развитие экономики страны. В условиях перехода России к рыночным отношениям из-за негативных явлений перестройки всех уровней управления и приватизации государственной собственности даже важнейшие отрасли промышленности, решающие задачи разработки и производства вооружений и военной техники попали в глубокий экономический кризис. В условиях целенаправленного разрушения предприятий ВПК практически перед государством стояла задача сохранения и развитии важнейших предприятий промышленности, решающих задачи обеспечения достаточного уровня обороноспособности. К ним, в первую очередь, относятся предприятия электронной промышленности (ЭП). Ситуация усугублялась тем, что в последнее десятилетие в ведущих капиталистических странах продолжалось интенсивное развитие микроэлектроники, вычислительной и радиоэлектронной аппаратуры (Ви-РЭА), которые фактически определяют уровень развития наукоёмких технологий во всех отраслях хозяйства.
Коренным образом^ изменилась методология автоматизации проектирования и производства изделий микроэлектроники. Многие компании, которые проектировали и изготавливали собственные СБИС, пришли к выводу, что дешевле сделать собственную разработку, а часть или все изготовление передать по контракту специализированным производственным компаниям (от изготовления заготовок на пластинах, до сборки, проверки параметров и сдачи продукции заказчику), которые получили название Кремневые фабрики или мастерские (КМ).
Организация контрактного (заказного) производства стала возможной благодаря тому, что современное полупроводниковое производство достигло высокого уровня компьютеризации, стабильности и повторяемости технологических процессов, малую зависимость производства от человеческого фактора. Это позволило предложить широкому кругу заказчиков стандартизированные спецификации-для проектирования СБИС.
Затраты на строительство и развитие современного микроэлектронного производства значительны. Например, завод по производству СБИС с проектными нор-
мами 0,18-0,25 мкм. имеет стоимость более тридцати миллиардов рублей. Концентрируя производство для многих заказчиков в одном месте, компании - КМ могут аккумулировать необходимые инвестиции. Применение технологии разделения функций по проектированию и производству микросхем между специализированными предприятиями коренным образом изменило структуру бизнеса в полупроводниковой промышленности. В частности, многие компании, которые ранее занимались только проектированием (получивших название в нашей стране - «Дизайн центры (ДЦ)») и не имели производственных мощностей, с появлением КМ существенно увеличили свои возможности. В настоящее время они имеют большое количество заказов, которые, по мнению ведущих специалистов, будут наращиваться ускоренными темпами, что в свою очередь приведёт к росту производства продукции.
Государство, имеющее развитую сеть ДЦ и КМ, помимо доходов от продажи высокооплачиваемого интеллектуального труда, обретает независимость в создании самой современной ВиРЭА в интересах развития всех отраслей хозяйства, в том числе, и оборонной промышленности и прочные позиции в мире.
По оценкам ведущих разработчиков вычислительных устройств и систем связи только одна программа замещения импортной элементной базы требует разработки и производства нескольких сотен СБИС в год. Таким образом, в стране имеются как потребность, так и все предпосылки для создания национальной сети ДЦ и КМ по проектированию и производству СБИС на базе предприятий микроэлектроники и электронных кафедр ВУЗов.
Создание КМ является очень сложной и дорогостоящей проблемой требующей аккумулирования больших финансовых средств и должна решаться как задача обеспечения государственной экономической безопасности страны с выделением соответствующих бюджетных ассигнований.
Кремниевые мастерские должны быть оснащены современной вычислительной техникой и технологическим оборудованием.
Важнейшей задачей является создание инструментальных средств информационной системы управления (ИСУ) КМ, которая по существу относится к классу гибких автоматизированных систем. Эффективность работы КМ однозначно зави-
сит от уровня развития инструментальных средств управления. Поэтому в рамках данной работы поставлена задача создания унифицированных инструментальных средств на основе современных информационных технологий (ИТ).
Диссертация выполнена по программам важнейших работ Министерства образования и науки РФ. По планам НИР и ОКР Интеграция-М, Очаково-ПЭ, Разводчик-1, Натюрморт-А-ИТТ и др. А также в соответствии с межвузовской научно-технической программой И.Т.601 «Перспективные информационные технологии в высшей школе» и научному направлению ВГЛТА - «Разработка средств автоматизации управления и проектирования (в промышленности)».
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка унифицированных инструментальных средств управления современным производством СБИС двойного назначения на основе ИТ, их внедрение и оценка эффективности.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
проанализировать состояние, определить направления и реализовать задачу развития современного производства универсальных и специализированных СБИС двойного назначения для построения ВиРЭА, работающей в жёстких условиях, применения;
определить целевые задачи, принципы построения и обосновать архитектуру информационной системы и структуру унифицированного инструментального комплекса управления КМ;
- разработать математические модели организационного управления КМ и
реализации проектов производства изделий микроэлектроники и развития предпри
ятия;
создать алгоритмическую основу инструментальных средств управления;
разработать методику формирования и реализовать лингвистическое и информационное обеспечение системы управления КМ;
провести программную реализацию математического обеспечения;
- внедрить разработанную систему управления, провести оценку её эффективности и разработать методическое обеспечение.
Методы исследования основываются на теории систем управления, анализа и синтеза вычислительных машин и систем, оптимизации; аппарате вычислительной математики, прикладной статистики; теории построения программ; методах модульного, структурного и объектно-ориентированного программирования; имитационном, структурном, и параметрическом моделировании; экспертных оценках, на вычислительных экспериментах.
Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:
- принципы построения, архитектура, методика комплексирования типовой инфор
мационной системы, структура унифицированного инструментального комплекса
управления КМ, обеспечивших унификацию технических, математических и про
граммных средств и их интеграцию в единую отраслевую сеть ДЦ и КМ, а также
значительное сокращение сроков и трудоёмкости их создания;
метод и структурная модель организационного управления КМ позволили построить её как двухуровневую нормативно-ценностную систему, которая, в отличие от известных, помимо описательной части , содержит также и нормативную составляющую, задаваемой в виде значимой (для КМ в целом и подсистем в отдельности) совокупности норм и ценностей, формируемых на всем пространстве информационно-предметной среды;
концептуальная модель реализации проектов КМ, фокусирующаяся на аспектах процессов тотального управления качеством, формирующей управленческий и инженерный фундамент для количественного контроля над производственным процессом, усовершенствование которого производиться в контексте бизнес-целей и стратегических планов КМ, его организационной структуры, используемых технологий, социальной культуры и системы управления;
структурная модель управления проектами КМ, которая отражает основные особенности их реализации, характеризуя при этом последовательность этапов осуществления данного процесса, позволяющая настраивать её в рамках проекта на реше-
ние различных задач, разной степени сложности и функционирующих на различных уровнях иерархии организации и условиях;
операционно-ситуационные средства моделирования, обеспечивающие построение обобщённой структуры системы управления проектами. Их отличительной особенностью является возможность описания необходимых и достаточных этапов ситуационного моделирования и функциональных компонентов их информационной поддержки;
информационно-логические модели и алгоритмы, обеспечивающие единый методологический подход их построения, который заключается в декомпозиции процесса моделирования на этапы ЖЦ процесса организационного управления проектами. Для каждого из них синтезированы обобщённые и частные совокупности аналитических и диагностических задач ситуационного моделирования, образующих процедуры суждений лица принимающего решения (ЛПР);
методика формирования и особенности реализации лингвистических и информационных средств системы управления КМ, обеспечивающих единство методологии сбора, обработки, хранения, представления и обмена данными в рамках отрасли, соответствующих базовым принципам систем информационной поддержки (ИЛИ) создания новых изделий микроэлектроники и PDM-технологий;
алгоритмическая основа информационной системы управления КМ, закладывающая базу унификации математического обеспечения инструментальных средств управления КМ и ДЦ в рамках отрасли и их интеграцию в систему Интернет.
методика и особенности развития научной и промышленной инфраструктуры автоматизации управления производства универсальных и специализированных СБИС двойного назначения;
методическое обеспечение, разработанных средств.
Практическая значимость и результаты внедрения. Основным практическим результатом работы является разработка информационной системы и инструментальных средств управления КМ и её внедрение в промышленности, которое подтвердило высокую эффективность предложенных решений.
Существенно развита научная и промышленная база автоматизации производства универсальных и специализированных СБИС двойного назначения, которая является важным вкладом в решение проблемы создания современных отечественных наукоёмких технологий.
Научные и практические результаты работы положены в основу создания и внедрения обучающих электронных систем в высших учебных заведениях для проведения лекционных курсов, лабораторных работ, курсового и дипломного проектирования, подготовки аспирантов и докторантов по специальным дисциплинам.
Результаты диссертационной работы внедрены на базовых предприятиях и в учебный процесс ряда ВУЗов РФ с большой экономической эффективностью.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на: коллегиях ряда Министерств РФ, семинарах и совещаниях Научного Совета «Федеральные проблемы создания элементной базы информационно-вычислительных и управляющих систем». Результаты работы докладывались на: международной научной конференции «Математические методы в технике и технологии - ММТТ-18» (Казань, 2005); российской научно-технической конференции «Информационные технологии (ИТ-2005)» (Воронеж,2005); IV международной научно-практической конференции «Проблемы регионального управления, экономики, права и инновационных процессов в образовании» (Таганрог, 2005); всероссийских конференциях «Интеллектуализации управления в социальных и экономических системах» (Воронеж, 2005,2006); VI, VIII международных конференциях «Кибернетика и технологии XXI века» (Воронеж, 2005, 2006). А также на всероссийских научно-технических конференциях «Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического моделирования» (Тамбов, 2005); международных научно-технических конференциях «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий» (Сочи, 2005). На IV,V -международных практических конференциях «Влияние внешних воздействующих факторов на элементную базу аппаратуры авиационной и космической техники» (Королев, 2005, 2006); российских конференциях «Радиационная стойкость электронных систем. Стойкость» (Москва, 2005)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 29 работы, в том числе в изданиях рекомендованных ВАК, монография. В работах опубликованных в соавторстве, личное участие автора заключается в определении цели и задач работы, в выполнении научно-технических исследований и анализе эффективности их результатов, в разработке основных элементов инструментальных средств управления КМ и их внедрения в промышленности.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Материалы диссертации изложены на 151 странице.
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель, научная новизна, практическая значимость результатов.
В первой главе рассмотрены направления развития изделий микроэлектроники для построения специализированной аппаратуры двойного назначения, современная методология их проектирования и производства, информационная поддержка на всех этапах жизненного цикла (ЖЦ), проблемы управления КМ и проведена постановка задач исследования.
Вторая глава посвящена описанию выбора целевых задач автоматизации управления современным производством СБИС двойного назначения, обоснованию принципов построения ИСУ КМ, структуры прикладного программного обеспечения, предложенных средств математического моделирования системы управления КМ.
В третьей главе описано разработанное математическое обеспечение управления проектами, технология формирования и особенности реализации лингвистических и информационных средств системы управления КМ.
В четвёртой главе рассмотрены результаты развития производства СБИС двойного назначения, особенности разработки инструментальных средств ИСУ КМ, а также их внедрения.
В заключении описаны основные результаты работы.
В приложении приведены акты внедрения работы.
Диссертация написана на основе исследований, проведённых в рамках большого количества научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, про-
ведённых под руководством и с участием автора, и положенных в основу создания ИСУ КМ и инструментальных средств. Основные результаты диссертации опубликованы в научных статьях и материалах конференций различного уровня и монографии [6-13,68-70,118-134,137-141].
Проблемы развития отечественной электронной промышленностью в переходной период
Электронная промышленность (ЭП) является базовой отраслью, определяющей научно-технический прогресс в ведущих отраслях промышленности и, в первую очередь, связанных с производством вооружений и военной техники.
Определяющим фактором высокой эффективности работы ЭП является применение современных средств автоматизации, передовых технологических приемов работы, высокопроизводительной техники - автоматизированных технологических участков, линий, цехов, информационных технологий.
Важнейшими элементами стабильной работы и развития ЭП является: научно-обоснованная государственная политика управления, ведения налогового, таможенного и нормативно-правового законодательства, создание условий здоровых методов конкуренции, защита отечественного производителя на внутреннем и внешнем рынке.
Данные элементы государственной политики должны быть направлены на долгосрочное, рациональное использование интеллектуального потенциала, применение наукоёмких технологий с учетом решения социально-экономических проблем.
В последние годы в экономике страны осуществляется коренная перестройка всех уровней производственных отношений и управления.
Постепенно в России набирают силу цивилизованные рыночные отношения, хотя не удалось избежать издержек приватизации, чрезмерных аппетитов естественных монополий, клановых интересов, коррумпированности законодательной и исполнительной власти.
Поэтому в настоящее время еще не стабилизировалась система государственного управления ЭП. Не сформулировано четкой государственной политики ведения налогового законодательства. На «самотек» пущены многие вопросы государственной стратегии ведения и регулирования хозяйственной деятельности в ЭП.
Особую роль в углублении кризиса в ЭП имеют грабительские тарифы на электроэнергию. В переходный период многие предприятия потеряли оборотные средства, а недоступность банковских кредитов из-за роста ставок за их использование привело к невозможности обновления основных производственных фондов. В условиях социалистических плановых способов производства, отсутствия конкуренции Россия на многие десятилетия отстала от капиталистических государств по уровню применяемых технологий, основных параметров автоматизированных технологических систем, комплексов контроля и измерения, информационных технологий и т.д. К тому же, в последние десятилетия в ведущих зарубежных странах ЭП интенсивно развивалась по всем направлениям. Созданы современные полностью автоматизированные средства проектирования и производства универсальных и специализированных СБИС различного назначения, в том числе и целых систем на кристалле.
Стоимость данных средств составляет десятки миллиардов рублей, что делает невозможным их приобретение даже крупными предприятиями. Одним из способов решения проблемы приобретения дорогостоящей техники является внедрение механизма лизинга, однако к настоящему времени в России не разработана нормативная база для лизинга и нет четкой государственной политики её развития в нашей стране. В тоже время, особо критическое положение в ЭП нашей страны сложилось по состоянию оборудования из-за его высокого износа, морального и физического старения. А отечественная машиностроительная промышленность выпускает только простейшее технологическое оборудование и не может удовлетворять потребности для развития ЭП. До настоящего времени не разработана система государственного регулирования импорта наукоёмкого технологического оборудования, в результате чего ЭП России не в состоянии обеспечить необходимых темпов развития.
Необходимость реформирования в области микроэлектроники военного и специального назначения полностью соответствует целям и задачам Федеральных целевых программ "Развитие электронной техники в России" и "Национальная технологическая база", а также целевой программы "Электронная промышленность Москвы - России XXI века". Они отражают взгляды специалистов различных оборонных отраслей и учитывают экономические реалии страны на момент подготовки программ. В каждой из них микроэлектроника отнесена к числу базовых, критически важных технологий, обеспечивающих национальную безопасность и процветание национальной экономики.
Концептуальные направления развития в области микроэлектроники предполагают: прорыв в субмикронной микроэлектронике за счет создания производственных линий и мини фабрик; внедрения комплекса мер по обеспечению управляемости технологических процессов через аттестацию систем качества с учетом необходимости выпуска надёжных и радиационно-стойких СБИС; внедрение технологического, контрольно-измерительного и испытательного оборудования, обеспечивающего технологический контроль изделий на соответствие заданным требованиям, включая радиационную стойкость; совершенствование правил проектирования и ведения производства, в части: создания единых (базовых) библиотек и баз данных типовых функциональных элементов; внедрение методов и средств контроля радиационной стойкости на всех этапах жизненного цикла изделий, преимущественно по результатам имитационных испытаний и физико-технической экспертизы; повышение качества используемых материалов, в том числе, специальных радиационно-стойких - карбида кремния и арсенида галлия, технологических процессов - "кремний на изоляторе" и др.; совершенствование способов конструктивного исполнения, в части: алюминий нитридной и карбид кремниевой керамики, защитных покрытий корпусов (RAD-PAK технология), полимеров и композитов; объемно-планарного монтажа многокомпонентных модулей и гибридных схем с высокой плотностью компоновки. развитие прорывных технологий - микро механотроники, нано электроники и нейронных систем, однородных вычислительных сред и др.
Перечисленные перспективные задачи неотделимы от необходимости дальнейшего совершенствования технологических процессов "традиционной" (более 1 мкм) и "силовой" микроэлектроники специального и военного назначения.
Однако современное состояние элементной базы и относительно слабое финансирование производства электронной промышленности со стороны государства привело к тому, что отечественные разработчики ВиРЭА вынуждены использовать в качестве комплектации в своих разработках и даже при создании опытных образцов изделий оборонного назначения импортную элементную базу. Одновременно они требуют воспроизведения на предприятиях отечественной электроники широкой номенклатуры зарубежных аналогов - передовых изделий интегральной микроэлектроники, разработанных ведущими зарубежными фирмами, для более массового их использования в разработках и производстве высококачественных отечественных электронных систем.
Решение проблемы выхода отечественной электроники из кризиса можно обеспечить, более широко используя методологию проектирования и изготовления СБИС с заказными функциями в сочетании с новыми конструктивно-технологическими и топологическими решениями.
В настоящее время реализуется программа «Стойкость» по созданию радиа-ционно-стойких изделий микроэлектроники военного и специального назначения, разработанного в соответствии с решением комиссии Правительства Российской Федерации по военно-промышленным вопросам от 17 ноября 1999 года. Предусмотрено создание изделий микроэлектроники для перспективных образцов ВиРЭА для систем «Тополь-М», "Булава". "Синева" и др., в том числе, и сверхбольших интегральных микросхем, обладающих необходимой радиационной и электромагнитной стойкостью.
Важнейшим направлением, практически определяющим научно-технический прогресс в любой отрасли, является применение ИТ в области создания новых изделий. В СССР на промышленной основе были созданы САПР и системы управления производством (АСУ) изделий микроэлектроники на базе различных ЭВМ.
Обоснование принципов построения информационной системы управления кремниевой мастерской
Как показал проведенный анализ, важнейшим инструментом повышения эффективности работы КМ является применение современных ИТ для решения задач управления всеми процессами научной и производственной деятельности. В соответствии с новой структурой управления ЭП России и, исходя из анализа опыта построения современных крупных корпоративных ИС, определены основные принципы построения ИСУ КМ [ 13,70,118,120-124,133]: - соответствие архитектуры функциональной структуре управления ЭП; - ориентация на комплексную автоматизацию решения задач управления всех этапов ЖЦ новых изделий микроэлектроники; - обеспечение внешней и внутренней интеграции аппаратной, системной и проблемно-ориентированной прикладной платформ; - унификация архитектуры, простота развития, освоения и использования непосредственно на рабочих местах.
Под внешней интеграцией понимается обеспечение простоты интеграции создаваемой ИСУ КМ с системами федерального и регионального уровня и мировой системой РІНТЕРНЕТ. Она должна соответствовать федеральной и региональной структуре управления и иметь необходимые вертикальные и горизонтальные связи для интеграции в единые ИС регионов, страны и сеть Интернет. В условиях мирового разделения рынка труда в ЭП и взаимодействия организационно-экономических структур хозяйственной деятельности необходимо обеспечить предоставление информационных потоков (данных) по запросам в рамках единого информационного пространства страны и мира.
Единое информационное пространство ЭП регионов и страны позволит осуществлять совместную реализацию задач. Например, проектирование и производство новых изделий микроэлектроники, их экспорта-импорта, организацию межрегиональных связей и т.д. Взаимодействие создаваемой системы с федеральными и региональными органами управления обеспечит оперативность принятия управленческих решений, ведения базы данных о достижениях научно-технического прогресса в ЭП, законодательных и организационно-правовых актов, совершенствования нормативно-законодательной базы и т.д.
Взаимодействие с мировой ИС позволит использовать передовой мировой опыт по различным направлениям деятельности в ЭП. Системная интеграция аппаратной и базовых программной и информационных платформ должна базироваться на унификации архитектуры основных звеньев ИСУ КМ, использования однородной аппаратной и системной платформ массового распространения, обеспечения внутренней и внешней программно-аппаратной преемственности и совместимости. А также наращивания производительности за счет объединения технических средств в локальные вычислительные сети (ЛВС), выделения файл-серверов для более эффективного использования ЭВМ пользователей за счет распределенного ведения баз данных на разных уровнях создаваемой сети.
В последние годы все большое распространение в ИС находят ПЭВМ благодаря компактности, простоте обслуживания и небольшой стоимости. Именно ПЭВМ могут с успехом обеспечить реализацию многих из вышеперечисленных принципов.
Внутренняя и внешняя интеграция объектно-ориентированного программного обеспечения заключается в использовании небольшого количества унифицированных программ с выделением инвариантной и сменной частями для построения больших комплексов программ.
Основными её структурными единицами являются ДЦ, КМ и другие предприятия с различным направлением производственной деятельности с государственной и частной формой собственности. Управление и координация хозяйственной деятельностью предприятий осуществляется департаментом ЭП, входящим в состав министерства промышленности (МП), на региональном уровне руководством федеральных округов. В свою очередь МП подчиняется Правительству РФ.
Информационная система управления КМ должна строиться в соответствии с организационной структурой управления ЭП как многоуровневая система. Её верхний уровень представляется ИСУ МП и федеральных округов.
Второй уровень системы должен представлять собственно ИСУ КМ, которая, как правило, создаётся на базе центра информационных технологий (ЦИТ) и ЛВС, входящих в ее состав структур.
Операционно-ситуационное моделирование систем управления проектами кремниевой мастерской
Ситуационное моделирование в рамках операционного подхода (операционно-ситуационное моделирование - ОСМ) имеет целью выделение функций организационного управления (ОУ), их анализ, формулировку методов и алгоритмов функциональных ситуаций (специфических функциональных задач в рамках производственных процессов, например, управление конфигурацией и т.п.). Известно [42, 81, 85, 107], что место и роль функций организационного управления позволяет выявить кибернетический подход, который, в свою очередь, требует выделить в качестве объекта управления - собственно процессы функционирования в КМ, в качестве системы управления - организационную структуру, а также определить содержание функций и технологий управления .
Анализ работ [16,20,48, 54,58,85, 86,95,96,111,112,116] показывает, что в теории и практике используются разнообразные подходы к классификации функций управления. Содержание классических (наиболее общих и часто приме няемых в теории и практике) функций управления, а именно таких, как планирование, организация и контроль, приводит к следующим выводам.
Во-первых, своим содержанием во многом эти функции смыкаются и даже пересекаются друг с другом. Поэтому проблематично провести четкую грань между ними, кроме того, управление не следует рассматривать как последовательно выполняемый комплекс обязанностей, а скорее управление - это системная сеть [54] функциональных действий управляющего, вооруженного достаточным багажом управленческих знаний.
Следовательно, важно не столько определиться с жесткой классификацией функций управления, сколько с составом и содержанием управленческих знаний, позволяющих организовать процесс ОУ.
Во-вторых, процедура принятия управленческих решений входит неотъемлемым компонентом в содержание всех функций управления и базируется в первую очередь на информационном обеспечении (информационная поддержка ОУ).
В-третьих, модели ОУ в операционно-ситуационном представлении, на наш взгляд, недостаточно проработаны как в теоретическом, так и в практическом аспектах, что требует дополнительных исследований в этой предметной области.
Эти выводы подтверждают, например, тот факт, что во многих организациях имеет место развитая информационная инфраструктура, однако ее содержательное наполнение, как правило, не обеспечивает эффективных коммуникаций между субъектами взаимосвязи функций ОУ (планирования, организации и контроля).
Основываясь на теории системного анализа и синтеза ОУ [32, 48, 54, 93], а также на методологии САПР [111, 112], предлагается операционно-ситуационная модель автоматизации ОУ (рисунок 3.6) [118, 132]. В данном случае моделирование трактуется как формирование информационного контекста, обеспечивающего поддержку принятия управленческих решений на базе компьютерной телекоммуникационной среды КМ.
Приведенная модель, с одной стороны, задает необходимые и достаточные этапы (факторы) моделирования ОУ проектом для некоторой функциональной за дачи, позволяющие определить: функциональное назначение (ФН); состав функций (Ф) или процедур, необходимых для полного решения задачи; состав структуры (С), компоновка и организация (К и О), необходимые ресурсы (Р) для данной задачи; факторы мотивации (М) субъектов КМ; элементы оперативного управления.
Предлагаемая модель, с другой стороны, отражает функциональные и структурные компоненты системы информационной поддержки, совпадающие, по существу, с элементами управленческой деятельности. При этом планирование и организация трактуется как частные функции - ФН, Ф, С, К и О, Р. Отдельными функциями выделены мотивация М и оперативного управления проектами.
Фигурными стрелками на рисунке 3.6 показаны формы представления моделей соответствующих функций ОУ. Сущность и содержание этих моделей будут рассмотрены ниже.
Таким образом, такой подход позволил выделить значимые, на наш взгляд, функции управления проектами (ФН, Ф, С, К и О, Р , М и оперативное управление) и определить возможности ситуационного моделирования ОУ как механизмы формирования информационного контекста (автоматизации) этого управления.
Проведем теперь формализацию функций ОУ проектами. Частные функции управления ФН и С по своей сущности представляют собой целепологание и декомпозицию функциональных задач для различных уровней (рангов) иерархической структуры организации.
Известно [S6], что в иерархической системе сама система целей носит иерархический характер вследствие того, что общая (стратегическая) цель функционирования достигается не иначе, как выполнением иерархической совокупности частных функциональных задач различных рангов. Поэтому граф целей тождественных графу функциональных задач, где вершинам поставлены в соответствие функциональные задачи и цели различных рангов, а дугам - отношения между этими задачами и соответственно их целями, т.е. G = (X,R), где X = {XV), v = \,m - кортеж, состоящий из множества функциональных задач (соответственно - целей) различных рангов графа G; R = {/,}, при O v w-l;O 0 0 ,l v 0", - множество дуг графа; т - номер младшего ранга графа; v- номер текущего ранга; 0 - номер вершины v-ro ранга, из которой выходит соответствующая дуга; v - номер вершины (v+TJ-ro ранга, в который входит соответствующая дуга; 0м- максимальный номер вершины заданного ранга. Другими словами, в таком графе цели старшего ранга (нижнего уровня) могут рассматриваться как задачи, решение которых приводит к достижению целей младшего ранга (верхнего уровня). Кроме того, в иерархической организационной системе для рангов с номером v 1 имеют место перекрестные связи, которые указывают на взаимозависимость достижения целей v ro ранга от решения задачи на (v + 1)-м ранге. Дугам rv можно поставить в соответствие числа qv&v (весовые коэффициенты), причем & qlv 1, а также qvev=l, которые в v=l свою очередь будут характеризовать отношение значимости (вклада, важности) решений УЧИ задачи (И-1)-го ранга [86]. В [86] отмечается также еще одно важное свойство организационных иерархических систем: иерархический граф целей и задач должен совпадать с графом организационной системы. В противном случае будут задачи, которые некому решать и структурные подразделения (или должностные лица), которым нечего делать.
Архитектура и особенности реализации ИСУ КМ и инструментальных средств комплексной автоматизации управления
Проведены работы по комплексированию, запуску и освоению ИСУ КМ. Система реализована в соответствии с предложенными принципами на базе однотипных локальных вычислительных подсистем (ЛВП) на ПЭВМ Пентиум с единой операционной и информационной платформой WINDOWS NT и СУБД ЛРІНТЕР соответственно. Подсистема включает сервер и несколько ПЭВМ (от 2-х до 8 шт. в зависимости от количества решаемых задач), которые объединены через стандартный концентратор и интегрированы в единую систему с помощью физической магистрали (подсистемы ЦИТ КМ и учебные) или через среду ИНТЕРНЕТ.
Внедрение ИСУ потребовало перестройки всей системы управлении КМ - введения в его структуру новой службы внедрения информационных технологий, а также разработки и внедрения обучающего центра (ОЦ).
Технические и другие виды обеспечения ОЦ реализованы по тем же принципам, как учебные программно-аппаратные комплексы (УПАК), которые интегрированы в ИСУ КМ с использованием физической магистрали и аналогичной информационной среды.
Созданный ОЦ является базой распространения и внедрения современных информационных технологий. Он используется как для подготовки сотрудников собственного предприятия, так и для оказания данных услуг сторонним организациям, в том числе с использованием технологии дистанционного обучения.
Разработано программное обеспечение инструментальных средств управления КМ на основе предложенных методов, математических моделей и алгоритмов, рассмотренных в главах 2 и 3. К основным программным модулям относятся: интерфейс пользователя - IPSU1, организационного управления и развития КМ -OOU2, структурного и операционно-ситуационного моделирования управление проектами - OSM3 , информационно-логического моделирования производственной программы - ILM4, информационной поддержки организации технологических операций и обеспечения качества - IPONOiOK5, управления планово-экономической службой, включая и бухгалтерию - UPP6, электронные обучающие средства - EOS 7.
В основу создания всех основных программных модулей положен единый методологический подход, который подробно рассмотрен в предыдущих главах. Интерфейс пользователя реализован на основе графической оболочки ОС WINDOWS, не требует специальных знаний и практических навыков. Взаимодействие пользователя с системой осуществляется по подсказке ПЭВМ.
Пользователю необходимо правильно отвечать на вопросы. В случае затруднений система предоставляет услуги обучающих средств. Кроме основных, в состав прикладного обеспечения включены программные модули планово-экономических расчётов и бухгалтерской отчётности - UPP6. Данный программный модуль реализован по классической схеме на основе известного отечественного программного комплекса «1С: Предприятие». Проведена его адаптация к особенностям работы в составе инструментальных средств управления КМ и интеграция в состав системы. По аналогичной технологии реализован программный модуль ведения кадров.
К дополнительным, относятся программные блоки ведения и анализа состояния новых разработок в ЭП, законодательно-нормативных данных и средств электронной торговли.
Первый программный модуль обеспечивает ведение и поддержку в актуальном состоянии базы данных о разработках в области архитектурных, структурно-логических, конструкторских и технологических решений при проектировании новых изделий микроэлектроники и технологического оборудования их производства и испытания. А также ведения законодательных и нормативно-правовых актов всех уровней управления (федерального и субъектов федерации) и другой нормативно-справочной информации, которые являются необходимым условием успешного функционирования ЭП. База данных доступна по линиям связи всем подсистемам ИСУ КМ.
Подсистема реализована как экспертная, построенная на основе теории искусственного интеллекта [4, 90, 118]. Обычно она определяется как программа ЭВМ, моделирующая действия эксперта при решении задач в предметной области: составления базы знаний и их накопления. Выполняемая экспертом обработка знаний строится на базе огромных запасов информации, представленных в самой различной форме. При этом часть информации может быть не полной.
В общем виде семантическую сеть данных можно представить в виде множества вершин, каждая из которых соответствует определенному понятию, факту или явлению. Между вершинами заданы различные отношения, изображенные дугами. Дуги снабжены именами, описаниями, задающими семантику отношений. Вершины также помечены именами, содержащими нужную для понимания семантики информацию (рисунок 4.4).
