Применение метода имитационного моделирования при анализе процессов управления основным производством проектных организаций

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

диссертации на соискание ученой степени

Специальность: 05.02.22 - Организация производства (строительство)

Москва - 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете (ГОУ ВПО МГСУ).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Беляев Игорь Петрович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Киевский Леонид Владимирович;

кандидат технических наук Гуров Вадим Валентинович.

Ведущая организация: Открытое акционерное общество (ОАО) "Моспроект".

Защита состоится 25 июня 2009 года в 16.00 на заседании диссертационного совета Д 212.138.01 при ГОУ ВПО Московском государственном строительном университете по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, ауд. 326 (УЛК).

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного строительного университета.

Автореферат разослан 25 мая 2009 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Куликова Е.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Процесс управления проектированием объектов строительства является творческим процессом, требующим значительных усилий управленческого аппарата предприятия. Множество одновременно выполняющихся проектов (до нескольких сотен), сложная координация работы сотрудников различных специальностей, высокие требования к качеству и срокам выпуска проектной документации - таковы факторы, которые определяют специфику управления производством в проектных организациях сегодня. От эффективности и ритмичности выполнения процессов управления зависят производственные показатели, а, значит, и конкурентоспособность всего предприятия в рыночных условиях.

С другой стороны, многообразие возможных способов повышения эффективности процессов управления (от внедрения корпоративных информационных систем (КИС) до полного перепроектирования процессов) увеличивает риск принятия руководством необоснованных решений. Проведение экспериментов на действующем предприятии невозможно, поскольку нарушение нормального функционирования процессов управления может привести к снижению и даже к остановке производства.

Наблюдаемая в последнее время тенденция перехода проектных организаций в управлении основным производством от функционального подхода к процессно-ориентированному, что диктуется одним из восьми принципов создания системы менеджмента качества, позволила по-новому взглянуть на проблему совершенствования процессов управления. Из существующих методов анализа только метод имитационного моделирования позволяет заменить реальный объект исследования его компьютерной моделью и оперативно оценить последствия принимаемых решений.

Однако, несмотря на большое количество научных работ, посвященных общим вопросам имитационного моделирования, остается недостаточно разработанной проблема анализа процессов управления применительно к предприятиям строительной отрасли и проектным организациям, в частности. Существующие на текущий день научные методы не в полной мере учитывают специфику деятельности проектных организаций, поэтому актуальной задачей является разработка методики анализа и повышения эффективности процессов управления основным производством проектных организаций, основанной на методе имитационного моделирования.

Цель диссертационного исследования состоит в разработке методики анализа и повышения эффективности процессов управления основным производством проектных организаций.

Достижение указанной цели требует решения следующих задач:

1. Исследовать деятельность проектных организаций, выделить и формализовать типовые процессы управления основным производством; выявить факторы, влияющие на организацию таких процессов;

2. Проанализировать существующие методы анализа процессов управления предприятия; обосновать применение метода имитационного моделирования при анализе процессов управления проектных организаций;

3. Разработать методику анализа и повышения эффективности процессов управления основным производством проектных организаций;

4. Разработать имитационную модель исследуемых процессов управления и план проведения экспериментов;

5. Провести апробацию полученной методики на примере ОАО "Проектный институт №2" (г. Москва).

Объектом исследования являются процессы управления основным производством проектных организаций.

Предметом исследования являются методы анализа и повышения эффективности процессов управления основным производством проектных организаций.

Теоретической и методологической основой исследования являются труды отечественных и зарубежных авторов в области системного анализа, теории систем, теории организаций и теории управления. При решении конкретных задач использовался аппарат теории массового обслуживания, теории планирования эксперимента, математической статистики, теории вероятности, элементы перечислительной комбинаторики, теории графов.

Научная новизна полученных результатов.

1. Выявлены и формализованы типовые процессы управления основным производством проектных организаций;

2. Разработан метод описания мероприятий по совершенствованию процессов управления проектных организаций с помощью визуальной модели;

3. Разработан метод формирования конечного множества вариантов организации исследуемых процессов управления на основе таблицы мероприятий;

4. Разработана имитационная модель исследуемых процессов управления на основе ее теоретико-множественного описания и показана возможность ее применения для совершенствования процессов управления существующих проектных организаций.

Теоретическая значимость диссертационной работы заключается в том, она расширяет сферу применения метода имитационного моделирования и распространяет ее влияние на методологию анализа и оптимизации процессов управления проектной деятельностью.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в том, полученные с помощью разработанных методик конкретные рекомендации могут быть использованы руководством проектных организаций в принятии стратегических решений в области совершенствования процессов управления предприятием. Разработанное программное средство графического моделирования процессов управления "ФОРПОСТ" может быть использовано системными аналитиками при обследовании организаций. Практическая значимость подтверждается внедрением полученных результатов.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования докладывались на:

- Четвертой международной (IX межвузовская) научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов "Строительство - формирование среды жизнедеятельности" (г. Москва, 2006 г);

- 29-ом Межрегиональном Семинаре "Информационные технологии в проектировании объектов промышленного и гражданского назначения" (ЗАО "АСПО", г. Санкт-Петербург, 2007 г.);

- научно-практических семинарах "Современные методы управления проектированием объектов строительства" (г. Москва, 2006-2008г.);

- Юбилейной Десятой Международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов "Строительство - формирование среды жизнедеятельности" (г. Москва, 2007 г.)

- 30-ом Межрегиональном Семинаре "САПР - СЕГОДНЯ, ЗАВТРА: итоги и перспективы" (ЗАО "АСПО", г. Санкт-Петербург, 2007 г.);

- Одиннадцатой Международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов "Строительство - формирование среды жизнедеятельности" (г. Москва, 2008 г.);

- заседаниях кафедры информационных системы и технологий управления в строительстве Московского государственного строительного университета (г. Москва, 2006-2009гг.).

Публикации. По проблемам, рассматриваемым в диссертационном исследовании, автором опубликовано 7 научных работ. Из них 2 работы опубликованы в научных журналах из списка, утвержденного ВАК России.

Внедрение. Разработанное программное средство "ФОРПОСТ" было успешно внедрено в рабочий процесс в ОАО "Проектный институт №2", а также применялось в программе совершенствования системы управления ГУП "ГОРМОСТ". управление производство проектная имитационная

Содержание диссертации соответствует п.п. 1,3,4 Паспорта специальности 05.02.22 - Организация производства (строительство).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности работы, цель работы и задачи, подлежащие решению для достижения поставленной цели. Приводятся основные результаты, выносимые на защиту.

В первой главе проводится анализ деятельности проектных организаций. Данный анализ показал, во-первых, что, как правило, проектные организации имеют один из следующих типов организационных структур: функциональная структура, комплексная структура (структура мастерских) или смешанная структура. Во-вторых, были классифицированы основные участники проектной деятельности и указаны типовые наборы функций, выполняемые каждым из участников. Выявлена и обоснована тенденция перехода проектных организаций от функционального подхода к управлению к процессно-ориентированному. Причины данного перехода лежат в недостаточной гибкости производства, отсутствии ориентации на конечного потребителя проектной продукции, большого количества согласований между участниками производственного процесса.

Рассмотрены концепции совершенствования процессов управления, свойственные процессному подходу: традиционная концепция (эволюционный подход) и реинжиниринг процессов управления (революционный подход). Высокие риски, вызванные кардинальными изменениями, сильно ограничивают применение реинжиниринга процессов управления на практике. Рассмотрены методы анализа и оптимизации процессов управления, характерные для традиционной концепции. В качестве наиболее перспективного метода был выбран метод имитационного моделирования, один из немногих методов количественной оценки процессов.

Однако существующие сегодня подходы к имитационному моделированию процессов управления содержат только общие рекомендации. Между тем, необходимы научно-обоснованные методики, учитывающие специфику деятельности проектных организаций: множество одновременно выполняющихся проектов, сложная организация работы специалистов различных специальностей, высокие требования к качеству и срокам выпуска проектной документации, различные типы организационных структур проектных организаций, характер проектируемых объектов, применяемая система оплаты труда сотрудников производственных подразделений.

Во второй главе на этапе обследования объекта исследования были выделены типовые процессы управления основным производством проектных организаций (рис. 1):

- процесс управления разработкой проектной документации по одному объекту (процесс A);

- процесс управления проектными работами (процессы B и C).

Рис. 1. Процесс управления проектирование объектов строительства

Процесс разработки проектной документации согласно теории управления проектами является проектом, т.к. данный вид деятельности направлен на достижение вполне конкретных уникальных результатов (создание проектно-сметной документации), требует выполнения многочисленных, взаимосвязанных действия исполнителей (производственных подразделений, субподрядных организаций) и ограничен во времени выполнения (сроки разработки проектной документации) и в бюджете (стоимость договора на разработку проектной документации). Из этого следует, что управление процессом разработки проектной документации объекта строительства является управление проектом.

Процесс разработки проектной документации, как и любой проект, включает основные стадии жизненного цикла проекта: инициализации (разработка смет на проектные работы, формирование комплекта договорной документации, сбор исходно-разрешительной документации), планирования (разбивка стоимости работ между исполнителями, разработка сетевых графиков производства проектных работ), исполнения (разработка проектной документации), контроля (фиксация выполненных событий графика производства проектных работ, формирование отчетности о ходе выполнения проектных работ) и завершения (размножение и передача заказчику комплектов проектной документации, формирование актов выполненных работ, фиксация оплаты).

Второй процесс, в свою очередь, делится на два подпроцесса: процесс планирования проектных работ (процесс B) и процесс формирования отчетности (процесс C). На рис. 1 схематически показаны перечисленные процессы управления на временной оси.

Данные процессы были формализованы с помощью методологии визуального моделировании процессов управления - ПОСТ-нотации. В результате получена визуальная модель процессов управления основным производством проектных организаций.

При создании данной модели использовалась специально разработанная библиотека "ФОРПОСТ", которая позволяет автоматизировать рутинные процедуры разработчика визуальной модели: нумерация фигур, формирование отчетов и т.д. Кроме визуализации процессов с помощью данной библиотеки был реализован метод синтеза моделей и сетевых графиков производства проектных работ. Он позволяет синтезировать из визуальной модели сетевого графика его математическое представление (в виде ориентированного графа) и экспортировать полученную структуру в системы управления проектами.

Процессы и операции должны быть организованы оптимальным образом для производства продукта. Понимание того, в чем заключаются потери, тесно связано с созданием ценности. Если все те действия, которые добавляют ценность, не являются потерями, то таковыми следует считать любые другие действия, т.е. потери - это действия, которые требуют временных и иных затрат, но при этом не добавляют ценности продукту. Поскольку основной ресурс проектных организаций - человеческий труд ее сотрудников (архитекторов, проектировщиков, конструкторов), в качестве меры измерения потерь в проектных организациях, на наш взгляд, целесообразно выбрать человеческие трудозатраты, выраженные в человеко-часах (чел. -ч.). Экспертные оценки показывают универсальность такого выбора.

Для снижения потерь в процессах управления проводятся различные мероприятия по совершенствованию деятельности. К таким мероприятиям относят автоматизацию процедур процессов управления, повышение квалификации исполнительских кадров, механизацию труда и т.д. Обозначим произвольное мероприятие по оптимизации процедур процессов управления проектной организации через . Тогда для его описания используем следующие характеристики:

1. множество

,

представляющее список изменяемых в рамках мероприятия процедур процессов управления;

2. множество

,

представляющее изменение трудоемкости в процедурах множества ;

3. стоимость реализации мероприятия (руб.).

Большинство мероприятий по совершенствованию деятельности необходимо рассматривать комплексно, т.к. в процессе их реализации обычно затрагивается весь процесс, а иногда и несколько процессов управления сразу, поэтому к описанию любого мероприятия необходимо дать возможность привязать не одну, а множество процедур ().

Множество представляет собой изменение трудоемкости процедур множества в ходе реализации мероприятия . Отсюда следует, что размерность множества эквивалентна размерности множества . В некоторых случаях успешное внедрение мероприятия требует дополнительных, постоянных действий, без которых невозможно в будущем достигнуть поставленных задач оптимизации. Например, применение любой корпоративной информационной системы (КИС), работающей с базой данных (БД), требует дополнительных трудозатрат сотрудников проектной организации по добавлению и своевременному обновлению информации в БД, администрированию (сопровождению) БД и т.д. Перечисленные действия повышают трудоемкость ряда процедур исследуемых процессов управления, поэтому при анализе таких мероприятий их тоже необходимо учитывать.

Стоимость реализации мероприятия обозначим через (руб.). Важно хотя бы приблизительно численно определить стоимость реализации каждого мероприятия, чтобы при анализе результатов имитационного моделирования опираться не только на эффективность мероприятия. Оптимальным будет считаться результат, лучший по соотношению стоимость реализации/достигнутый эффект. Определение стоимости мероприятия необходимо проводить на весь период прогона имитационной модели (в данной работе 3 года), поэтому, если мероприятие состоит, допустим, во внедрении КИС, то стоимость мероприятия должна включать не только стоимость покупки программного обеспечения, но также и стоимость внедрения, сопровождения, обновления программы в течение всего срока эксплуатации КИС.

На рис. 2 схематически показан принцип описания мероприятия по совершенствованию процесса управления A1.1 "Формирование и подписание комплекта договорной документации" стоимостью с привязкой к процедурам визуальной модели процесса управления. В рамках этого мероприятия затрагиваются процедуры (p₁, p₂,…, p_i), у которых изменяется трудоемкость на фиксированные величины (L₁,L₂,…,L_i).

Рис. 2. Описание мероприятия

При анализе деятельности конкретной проектной организации фиксируются потенциальные мероприятия по совершенствованию процессов, рассчитываются приблизительная стоимость и оценка затрагиваемых процедур каждого из мероприятий. Результатом данной работы должна стать таблица потенциальных мероприятий по совершенствованию деятельности предприятия. Каждое мероприятие в этой таблице привязано к визуальной модели процессов управления, а каждое изменение трудоемкости - к конкретной процедуре процесса управления. В табл. 1 приведен пример заполнения таблицы мероприятий по совершенствованию деятельности действующей проектной организации - ОАО "Проектного института №2" г. Москва (ПИ-2).

В третьей главе разработана методика формирования конечного множества вариантов организации процессов управления основным производством проектных организаций . На основе таблицы потенциальных мероприятий сформируем множество возможных вариантов организации исследуемых процессов управления. Пусть - конечное множество вариантов организации процессов управления проектной организации:

(1).

Таблица 1. Таблица мероприятия ПИ-2

(2),

где - количество мероприятий.

Каждый вариант организации процессов управления характеризуется двумя параметрами: стоимость варианта и эффективность функционирования варианта .

Стоимость варианта (руб.) рассчитывается как суммарная стоимость реализации всех мероприятий, которые составляют данный вариант организации процессов управления :

(3).

Очевидно, что руб., т.к. никаких мероприятий не будет реализовано.

Таким образом, каждый вариант организации исследуемых процессов управления проектной организации можно представить в виде пары координат:

.

Для расчета эффективности функционирования варианта применим систему имитационного моделирования общего назначений GPSS WORLD. За основу расчета коэффициента эффективности возьмем результативность модели, в частности, среднее время нахождения транзакта в прогоне имитационной модели, т.е. среднее время выполнения одного договора на разработку проектной документации за три календарных года (). Поскольку оптимизация предполагает снижение среднего времени нахождения транзакта в модели (), то коэффициент эффективности должен быть обратно пропорционален этой величине. Рассчитаем коэффициент эффективности с помощью следующей формулы:

(4).

Коэффициент эффективности показывает в процентном отношении снижение среднего времени выполнения одного договора по сравнению с текущим вариантом. В результате была создана имитационная модель процессов управления основным производством проектных организаций.

В четвертой главе проведена практическая апробация полученных методик на примере ПИ-2. На первом этапе было выполнено обследование процессов управления основным производством, результатом данной работы стала адаптация типовой визуальной модели исследуемых процессов управления под специфику конкретной проектной организации. На ней были отражены исполнители ПИ-2 и отличия в логике исследуемых процессов управления.

На втором этапе экспертная группа зафиксировала потенциальные мероприятия по совершенствованию исследуемых процессов управления. Были выявлены, описаны и оценены четыре мероприятия, которые приведены в таблице 1, что позволило сформировать множество вариантов организации процессов управления:

.

Для перехода от визуальной модели к имитационной модели процессы A, B и C были описаны с помощью теоретико-множественного подхода. Были сформулированы следующие множества:

1. точки генерации входящих задач для каждого процесса;

2. точки выхода задач из модели для каждого процесса;

3. объекты, циркулирующие между процедурами процессов управления;

4. процедуры процессов управления;

5. входные объекты процедур процессов управления ;

6. выходные объекты процедур процессов управления .

Для создания имитационной модели были получены с помощью метода экспертных оценок числовые характеристики объектов GPSS: частоты генерации входящих задач, емкости устройств обслуживания транзактов, трудоемкости процедур процессов управления, вероятности всех возможных положений переключателей. Для расчета количественного показателя эффективности функционирования каждого из вариантов был проведен эксперимент на имитационной модели. Результаты имитационного моделирования были обработаны статистическими методами и представлены в таблице ниже.

Нанесем точки, соответствующие вариантам организации процессов управления, на график. Стоимость реализации мероприятий вариантов (, руб.) отложим по оси абсцисс, а среднее время выполнения одного договора (, ч.) - по оси ординат.

Анализ итоговых результатов моделирования позволил сформулировать конкретные рекомендации для руководства ПИ-2 в области совершенствования процессов управления производством. В первую очередь, необходимо оптимизировать процедуры договорной группы планово-производственного отдела (ДГ ППО) и службы архива, нагрузка которых является критической. Данный вывод подтверждает рис. 4, на котором показаны нагрузки исполнителей процедур текущего варианта ().

Таблица 2. Результаты имитационного моделирования

2. Анализ деятельности проектных организаций позволил выделить типовые процессы управления основным производством. Это процесс управления разработкой проектной документации по одному объекту и процесс управления проектными работами, который, в свою очередь, делится на два подпроцесса: процесс планирования проектных работ и процесс формирования отчетности. Данные процессы управления с небольшими отклонениями характерны для большинства современных проектных организаций.

3. Выявлены факторы, влияющие на организацию данных процессов управления: тип организационной структуры проектной организации (структура функциональных отделов, структура мастерских, смешанная структура), системы оплаты труда сотрудников производственных подразделений (оплата по объему, по проектной продукции или реализации). Основными участниками, вовлеченными в процесс управления проектированием объектов строительства, являются руководство предприятия, ГИПы, планово-производственный отдел, диспетчерская группа, производственные отделы, служба архива и отдел выпуска.

4. Разработан метод синтеза моделей и сетевых графиков производства проектных работ путем визуализации структуры модели (графика) с помощью ПОСТ-нотации и экспорта полученной структуры в виде математического представления графика в базу данных системы управления проектами.

5. Разработанная методика анализа процессов управления основным производством проектных организаций с помощью метода имитационного моделирования дает возможность проводить сравнительный анализ потенциальных мероприятий по совершенствованию процедур процессов управления по количественным параметрам. Данный инструмент может быть использован руководством проектных организаций, сотрудниками отделов АСУ и САПР. Проведенное моделирование показывает возможность применения полученной методики для анализа деятельности существующих проектных организаций. В результате применения разработанной методики могут быть получены конкретные рекомендации для обоснованного принятия стратегических решений в вопросах совершенствования деятельности предприятия.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бучацкий, И.В. Анализ типовых бизнес-процессов проектных организаций методом имитационного моделирования [Текст]/ И.В. Бучацкий // Журнал "Естественные и технические науки". - 2008. №1. - с. 350-351. - ISSN 1684-2626.

2. *Бучацкий, И.В. Разработка графиков выполнения проектных работ с использованием средств визуализации [Текст]/ И.В. Бучацкий // Журнал "Промышленное и гражданское строительство". - 2008. №3. - с. 50-51. - ISSN 0869-7019.

3. *Бучацкий, И.В. Оптимизация процессов управления и производственных процессов в проектных организациях [Текст]/ И.В. Бучацкий // Научно-технический журнал "Вестник МГСУ". - 2008. №1. - с. 344-346. - ISSN 1997-0935.

4. Бучацкий, И.В. Повышение эффективности процесса управления проектной организацией [Текст]// Четвертая международная научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и докторантов (апрель 2006 г.). Материалы конференции. - Издательство АСВ, 2006. - 348 с.

5. Бучацкий, И.В. Оптимизация основных бизнес-процессов проектных организаций [Текст]// Юбилейная Десятая международная научно-практическая конференция молодых ученых, докторантов и аспирантов (апрель 2007г.). Материалы конференции. - Издательство АСВ, 2007.

6. Бучацкий, И.В. Разработка графиков выполнения проектных работ с использование средств визуализации [Текст]// Одиннадцатая международная научно-практическая конференция молодых ученых, докторантов и аспирантов (апрель 2008 г.). Материалы конференции. - Издательство АСВ, 2008. - с. 272-274.

7. Бучацкий, И.В. Моделирование бизнес-процессов проектных организаций [Текст]// "Информационные технологии в строительстве". - №20 (27)/2006 г.

* Научные журналы из списка, утвержденного ВАК России.

Размещено на Allbest.ru