Концепция управления наукоемким производством Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

КОНЦЕПЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ НАУКОЕМКИМ ПРОИЗВОДСТВОМ Д.В. Щербаков, канд. экон. наук, экономист 1 категории ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ", г. Саров

В статье рассмотрены системные проблемы наукоемкого производства в России. Автором представлены основные положения по формированию и реализации корпоративной системы управления наукоемким производством, включающие принципы и структуру системы управления, а также порядок оптимизации модели системы наукоемкого производства.

Введение

Наукоемкое производство в настоящее время характеризуется масштабной компьютеризацией работ по решению задач планирования, технологической подготовки, автоматизации конструкторских работ и производственных процессов, материально-

технического обеспечения, бухгалтерского учета в ходе производства приборов и изделий различного назначения. Этому способствовало массовое внедрение в систему управления научно-промышленной организацией (НПО) современных информационных технологий (ИТ) и передовых вычислительных комплексов для выполнения указанных работ.

Мировая практика свидетельствует, что именно ИТ позволяют существенно повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции со значительным сокращением сроков постановки на опытное и серийное производство приборов и изделий, отвечающих требованиям заказчика [2].

В тоже время, возрастание объемом обрабатываемой информации привели к проблеме эффективного использования информационных ресурсов наукоемкого производства, взаимодействия их с информационными системами конструкторских бюро, институтов, подразделений управления и обеспечения жизнедеятельности, дальнейшего развития ИТ.

При этом стало очевидным, что частичная, фрагментарная компьютеризация отдельных видов производственной деятельности, будучи делом дорогостоящим, не оправдывает в полной мере возлагающихся на нее надежд, поскольку первые реализации ИТ представляли собой попытки внедрения качественно новых средств в традиционную организационную и технологическую среду. В результате такие попытки либо полностью отторгались, либо «адаптировались» к существующей среде. Эффект от их использования был значительным при решении отдельной задачи и невелик в масштабах НПО в целом.

Перечисленные средства создавались на различных вычислительных платформах, языках програм -мирования и, как правило, имели несовместимые между собой интерфейсы, что предопределяло необходимость многократной подготовки одной и той же по содержанию информации для ввода ее в ту или иную систему. Помимо резкого возрастания объемов рутинного труда, это приводило к ошибкам и, как следствие, к снижению эффективности применения средств автоматизации.

В свою очередь, это является сдерживающим фактором для НПО в решении следующих проблем:

• проектирования сквозных циклов «планирование - исследование конструирование - технологическая подготовка - испытание - серийное производство», обеспечивающих эффективное взаимодействие наукоемкого производства с конструкторскими бюро, институтами, подразделениями управления и жизнедеятельности на основе современных ИТ;

• интеграции сквозных циклов управления с другими подразделениями НПО в комплексную систему информационной поддержки жизненного цикла разработки новых изделий;

• эффективного информационного обеспечения комплексного управления ресурсами в условиях разнородного по номенклатуре производства;

• разработки информационного обеспечения системы управления качеством продукции в соответствии с требованиями отраслевых стандартов.

Отечественный опыт создания, разработки и эксплуатации автономных систем показал необходимость интеграции систем, реализующих разные типы ИТ, в единый комплекс, работающий на базе интегрированной информационной среды, охватывающей все основные этапы жизненного цикла продукции.

Именно идея информационной интеграции стадий жизненного цикла разработки изделий стала базовой при выработке подхода, получившего название CALM-технологии (Computer Aided Lean Management

- информационная поддержка управления бережливым производством). В западных странах, высокопродуктивные и масштабируемые CALM-технологии активно используются предприятиями самых раз -ных отраслей промышленности для повышения конкурентоспособности на мировых рынках [1].

Из коллективной монографии академиков РАН «Промышленная политика. Инновации. Массовые информационные технологии» [4] становится очевидным, что в условиях трансформации базовых компонентов производительных сил на основе суперЭВМ особое значение приобретает создание инфраструктуры, обеспечивающей максимальный эффект от использования перспективных технологий управления. К таким технологиям относится «бережливое производство», обеспечивающее непрерывный поток новых изделий, которые попадают к потребителю быстрее и по меньшей цене, чем у конкурентов. В контексте планируемых организационных пре-образований в отечественной промышленности

интересна точка зрения О.Г. Туровца, который определяет бережливое производство как современную концепцию организации производства, ориентированную на снижение потерь, упрощение производственных процедур и ускорение выпуска продукции [5].

Концепция CALM-технологий базируется на использовании единого информационного пространства в процессах, выполняемых от момента выявления потребностей в изделии до его реализации. Основой для этого служат компьютерные технологии создания, обмена и использования всеми участниками жизненного цикла упорядоченной и стандартизованной информации об изделии в электронном виде.

CALM интегрирует в единую систему планирование, проектирование, разработку конструкторской документации, технологическую подготовку производства, материально-техническое снабжение, производство, реализацию изделий, а также систему управления качеством продукции.

Это позволяет создать на базе CALM-технологий корпоративную систему управления наукоемким производством (КСУНП), реализующую эффективную интеграцию разнородной производственной и управленческой деятельности для достижения стратегических целей, стоящих сегодня перед инновационными отраслями отечественной промышленности.

1. Системные проблемы наукоемкого производства в России

Сегодня в российской системе наукоемкого производства существует ряд проблем, затрудняющих повышение ее экономической эффективности без реорганизации на основе перспективных методов управления:

1. Тематика НПО предъявляет ряд требований к наукоемкому производству, как системообразующему этапу жизненного цикла разработки нового изделия:

• обеспечение функций разных типов производств;

• выпуск разнородной продукции электронного, электромеханического, механического и специального приборостроения, специальных изделий и установок;

• элемент «быстрого реагирования» на этапах НИОКР и стабильного поддержания параметров серийного производства;

• сочетание всех стратегий поддержки отношений с потребителями наукоемкой продукции (удержание, расширение, внедрение, диверсификация).

2. Наукоемкое производство, фактически, является системным интегратором ряда этапов жизненного цикла разработки изделия (технологическая подготовка - испытание - серийное производство)

предприятия. Все это предполагает синхронное и скоординированное управление:

• технологической подготовкой производства;

• материально-техническим обеспечением;

• циклами производства.

3. Наукоемкое производство, аккумулирует на себе значительную часть ошибок (потерь) проводимых на предприятии НИОКР. Это дестабилизирует систему планирования работ по изготовлению материальной части для проведения НИОКР.

4. Квартальные производственные планы отличаются от конечного результата, что существенно осложняет цеховое планирование и планирование материально-технического обеспечения.

5. Отсутствие взаимоувязанного по целям НПО информационного обеспечения всего цикла наукоемкого изделия. Это одна из причин, которая не позволяет системе наукоемкого производства быть «системой быстрого реагирования», что необходимо в условиях кризиса и скачкообразного изменения спроса.

6. Современная система наукоемкого производства «настраивается» на управление процессами для достижения запланированных целей. Структура же большинства НПО России спроектирована для выполнения набора определенных функций. И перепроектировать структуру производственной системы с процедур управления функциями на процедуры управления процессами без внедрения современных информационных технологий невозможно.

7. Менталитет менеджеров наукоемких компаний в России, который заключается в следующем:

• отрицание современных методов менеджмента;

• направленность на организацию процесса, а не результат;

• недоверие к системным и предпочтение к ситуативным методам решения задач управления производством;

• недооценка возможностей современных информационных технологий применительно к практической производственной деятельности;

• безграничная вера в силу отдельной личности;

• стремление выстроить личные взаимоотношения по вертикали и по горизонтали. Перечисленные системные проблемы отечественного наукоемкого производства могут быть решены только системными методами. Думается, что наиболее эффективные решения лежат в области интегрированных информационных систем, выполняющих в режиме реального времени жестко регламентированные процедуры.

2. Предпосылки внедрения КСУНП

В настоящее время производственная деятельность НПО определяется текущей и перспективной тематикой. Эта тематика выдвигает определенные

требования к материально-технической базе жизненного цикла наукоемкой продукции:

• обеспечение выполнения всех этапов жизненного цикла договоров и контрактов, заключаемых НПО;

• освоение новых наукоемких технологий по обеспечению технических требований к разрабатываемым приборам и изделиям;

• эффективное сочетание функций разных типов производств;

• обеспечение выпуска разнородной продукции (электронного, электромеханического, механического и специального приборостроения, специальных изделий и установок);

• способность к гибкому изменению производств под выпуск продукции гражданского и двойного назначения;

• обеспечение высокого качества выпускаемой продукции;

• функционирование наукоемкого производства, как элемента «быстрого реагирования» на этапе НИОКР и элемента стабильного поддержания параметров серии;

• эффективные взаимоотношения с разнородными поставщиками и потребителями;

• экономическая эффективность использования всех видов ресурсов.

В последние годы негативные результаты организации наукоемкой производственной деятельности с использованием автоматизированных систем в задачах управления указывают на необходимость изменений в принципах и подходах к внедрению информационных систем в производственную среду предприятия. Наиболее эффективным инструментарием изменений производственной среды в условиях современного рынка являются интегрированные информационные системы на базе CALM-технологий.

3. Цели, задачи и принципы внедрения КСУНП

Целью создания эффективной системы управления опытно-серийным производством изделий и их компонентов является интеграция цикла «планирование -исследование - конструирование -

технологическая подготовка - испытание - серииное производство» в корпоративную систему управления наукоемким производством (КСУНП) на базе CALM- технологий.

Для достижения поставленной цели следует решить ряд задач:

• инжиниринг жизненных циклов разработки новых изделий и их компонентов на базе CALM-технологий;

• реинжиниринг бизнес-процессов современного наукоемкого производства;

• разработка и внедрение корпоративной системы управления наукоемким производством, позволяющей управлять бизнес-процессами в реальном масштабе времени и эффективно адаптировать опытное производство к изменению планов, тематики и содержания НИОКР;

• модернизация рабочих мест специалистов и управленческого аппарата, работающих в интегрированной информационной среде.

Основными принципам внедрения КСУНП являются:

• переход от локальной автоматизации к интегрированным информационным технологиям;

• создание интегрированной информационной среды наукоемкого производства;

• внедрение систем управления проектами, конструкторского и технологического проектирования, изготовления и логистической поддержки наукоемкой продукции;

• создание системы корпоративного управления ресурсами в режиме реального времени, удовлетворяющей современным требованиям к производственной базе предприятия;

• проведение реинжиниринга бизнес-процессов в соответствии организационными особенностями внедряемых интегрированных информационных технологий.

4. Структура КСУНП

В основу корпоративной системы управления наукоемким производством положен принцип Ч. Филипса и Р. Харбора для замкнутых систем с обратной связью [6] Рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема функционирования системы наукоемкого производства в реальном масштаба

времени

Эта схема отражает основную идею функционирования системы управления наукоемким производством, которая включает:

• вход системы (совокупность и параметры основных целей);

• регулятор (совокупность и параметры текущего состояния производственно- технологической среды);

• объект управления (производственно-

технологическая среда);

• датчик (измерение рассогласования ме-жду параметрами целей и текущего состояния);

• выход системы (готовая продукция).

Основываясь на вышеуказанном принципе

можно дать определение КСУНП: корпоративная система управления наукоемким производством - это система жестко регламентированных информационных потоков обеспечивающих в реальном масштабе времени контроль состояния бизнес-процессов, оценку их на соответствие целям организации и выработку корпоративных решений для эффективного управления разнородной производственнохозяйственной деятельностью исходя из задач НИОКР.

Основные требования к КСУНП сводятся к наличию:

• адекватных целей управления (производственных, технологических, экономических, социальных);

• сочетания оперативного и стратегического видов управления производственно - технологической средой;

• интегрированных баз данных, обеспечивающих санкционированный доступ всех видов инструментальных средств, обслуживающих процессы производства и управления;

• средств интеграции программных комплексов, обеспечивающих совместное взаимодействие в цикле управления производственными программами (проектами) и ресурсами;

• электронного документооборота;

• четко определенных центров ответственности за информационные потоки;

• контрольных процедур бизнес-процессов в режиме реального времени;

• протоколирования всех действий в интегрированной информационной среде;

• актуализируемых процедур информационной безопасности.

Базовые требования определяют структуру КСУНП (Рис. 2.).

Целеполагание

т

Оперативный Стратегический

контроллинг контроллинг

£

Система оптимизации КСУНП Система мониторинга

производства —► производства

і 1 L

і і г і г

Интегрированные базы Электронный Интегрированные

данных документооборот программные

комплексы

Производственная система

Рис. 2. Структура КСУНП

КСУНП - это система следующих взаимосвязанных компонентов:

Целеполагание - процесс выбора целей управления с установлением допустимых отклонений параметров производственной системы.

Интегрированные базы данных - система управления базами данных об изделиях и параметрах деталей.

Интегрированные программные комплексы -программные комплексы управления, в реальном масштабе времени, циклами разработки новых изделий «планирование -исследование - конструирование

- технологическая подготовка производства»

(PMB OK\CAD\CAM\CAE) и ресурсами

(ERP\MRP\RP), основанные на принципах CALM.

Электронный документооборот - средства управления электронной конструкторской документацией (ЭКД), электронной технической документацией (ЭТД) и электронной цифровой подписью.

Оперативный контроллинг - интегрированные методы планирования, измерения, дизайна, анализа, совершенствования и контроля бизнес-процессов в режиме реального времени для выполнения проектов;

Стратегический контроллинг - интегрированные методы планирования, измерения, дизайна, анализа, совершенствования и контроля ресурсов для обеспечения развития производственно - технологической базы, исходя из перспективных НИОКР и текущего состояния производственно - технологической среды.

Система мониторинга - непрерывный сбор данных по бизнес-процессам и сравнение этих данных с набором контрольных показателей, отра-

жающих динамику изменения текущего состояния процесса. На основании информации об изменениях параметров результата принимаются управленческие решения по оптимальной настройке процесса на снижение затрат.

Система оптимизации производства - непрерывное совершенствование бизнес-процессов наукоемкой производственной системы. Критический анализ существующих методик оптимизации процедур планирования и контроля производства [3] позволил предложить ряд последовательных этапов совершенствования системы управления НПО:

1. определение стратегического плана и оценка рисков;

2. дизайн системы измерения адекватной перспективным целям развития НИОКР: производственным; технологическим; маркетинговым; социальным; политическим;

3. моделирование целевого состояния системы

наукоемкого производства (структура, бизнес-

процессы; информационные потоки; конъюнктура) на основе тематики будущего периода;

4. анализ производственной перспективы, исходя из прогнозов развития науки, техники и ситуации на рынках;

5. совершенствование целевой модели системы наукоемкого производства по схеме Рис. 3.

6. контроль реализации корпоративной стратегии трансформации производственной системы на основе оптимальных операционных моделей.

Рис. 3. Схема оптимизации модели системы наукоемкого производства

5. Циклы управления ресурсами и производ- На Рис. 4. приведена схема цикла управления

ства наукоемкой продукции ресурсами наукоемкой производственной системы.

Рис. 4. Схема цикла управления ресурсами наукоемкой производственной системы

Эффективное управление ресурсами является одним из условий безусловного выполнения программы деятельности современной научнопромышленной организации. Полный цикл ресурсного менеджмента включает в себя все этапы от тематического планирования и формирования параметров бюджета, исходя из сценарных условий, макропараметров и целевых ориентиров, до выпуска готового изделия.

Схема цикла производства наукоемкой продукции представлена на Рис. 5.

На схеме Рис. 5. следует обратить внимание на ряд особенностей наукоемкого производственного цикла:

• процедуры обмена ЭКД и 6-Б моделей транслируются через архивы баз данных изделий;

• сквозной цикл проектирования позволяет организовать на завершающих этапах отработки КД коллаборативный конструкторско-технологический дизайн. Таким образом, повышается качество КД и ТД, сокращаются сроки технологической подготов-

ки, планов МТО, технически обоснованных норм изготовления продукции, повышается производительность, как на этапах изготовления деталей, так и сборочных операций;

• использование ЭКД и 6-Б моделей в контрольных операциях существенно сокращает сроки проведения этапов цикла производства.

Процесс взаимодействия циклов производства наукоемкой продукции и управления ресурсами представлен на Рис. 6.

Положительными результатами взаимодействия циклов производства и управления ресурсами являются:

• разработка ЭКД и 6-Б моделей и управление проектами осуществляются через системы САБ\САМ\САЕ во взаимодействии с базой данных изделий;

• планирование и управление ресурсами наукоемкого производства основывается на данных, содержащихся в базе данных ресурсов

Проект

Нормировочный

контроль

База данных ЭКД, óD-моделей

Нормировочный

контроль

І

Разработка ЭКД, óD-моделей

1 г

Передача-прием ЭКД, óD-моделей

1 Г

Разработка ЭТД

База данных ЭТД

База данных ресурсов

Изготовление и сборка Числовое программное

деталей управление операциями

М 1 1 ►

Формирование маршрутных карт

Разработка операционных карт

Контрольно-измерительные испытания

Изделие

Рис. S. Схема цикла производства наукоемкой продукции

• скоординированное управление проектами и ресурсами по срокам, производственным мощностям, финансовым ресурсам, МТО реализуется через тематический план и внутрифирменные процедуры управления;

• информационное взаимодействие двух систем управления осуществляется через базы данных изделий (спецификация, маршрутные карты, конст-рукторско- технологические классификаторы, ЭКД и 6-0 модели и т.п.), а также регламентированными процедурами передачи данных между инструментальными средствами управления проектами и ресурсами.

По итогам разработки концепции управления наукоемким производством можно сделать вывод, что объективное усложнение инфраструктуры управления современными производственными системами требует использования информационных систем отраслевой направленности на базе CALM-технологий адекватных целям научнопромышленной организации. К созданию подобных программных комплексов, позволяющих в реальном масштабе времени отслеживать параметры производства, надо стремиться во всех отечественных системах управления.

Рис. 6. Схема взаимодействия циклов производства наукоемкой продукции и управления ресурсами

Литература

1. Anderson R., Boulanger A., Johnson J., Kressner A. Computer-Aided Lean Management for the energy industry. - Oklahoma, OK: PennWell Books, 2008. - 245 p.

2. Enterprise Value: Governance of IT Investments - The Val IT Framework 2.0. - Illinois, IL: Isaca. 2008. - 118 p.

3. Onwubolu G.C. Emerging optimization techniques in production planning and control. - London: Imperial College Press, 2002. - 632 p.

4. Велихов Е.П. Промышленная политика. Инновации. Массовые информационные технологии. Отечественные системообразующие компании / Е.П. Велихов, В.Б. Бетелин, А.Г. Кушниренко. М.: Энер-гоиздат, 2007. 99 с.

5. Туровец О.Г. Реинжиниринг производственных процессов с использованием инструментов концепции «бережливого производства» / О.Г. Туровец, И.В. Маслова // Организатор производства. -2006. - № 4. - С. 5-9.

6. Филипс Ч. Системы управления с обратной связью / Ч. Филипс, Р. Харбор. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. 616 с.

7. Чейз Р. Производственный и операционный менеджмент / Р. Чейз, Р. Джейкобз, Н. Аквилано. М.: Вильяме, 2008. 1184 С.

Ключевые слова: наукоемкое производство,

управление производством, интегрированная информационная система, контроллинг, мониторинг, оптимизация производства