11.1.2 Управление комплексом работ по разработке автоматизированной системы управления воздуходувным хозяйством очистных сооружений с помощью сетевого графика

Большая сложность и комплексность проведения работ по созданию системы, одновременное участие многих исполнителей, необходимость параллельного выполнения работ, зависимость начала многих работ от результатов других, значительно осложняют планирование разработки.

Наиболее удобным в этих условиях являются системы сетевого планирования и управления (СПУ), основанные на применении сетевых моделей планируемых процессов, допускающих использование современной вычислительной техники, позволяющих быстро определить последствия различных вариантов управляющих воздействий и находить наилучшие из них. Они дают возможность руководителям своевременно получать достоверную информацию о состоянии дел, о возникших задержках и возможностях ускорения хода работ, концентрируют внимание руководителей на "критических" работах, определяющих продолжительность проведения разработки в целом, заставляют совершенствовать технологию и организацию работ, непосредственно влияющих на сроки проведения разработки, помогают составлять рациональные планы работ, обеспечивают согласованность действий исполнителей. Планирование НИР с применением сетевого метода ведется в следующем порядке:

1) составляется перечень событий и работ;

2) устанавливается топология сети;

3) строится сетевой график по теме;

4) определяется продолжительность работ ();

5) рассчитываются параметры сетевого графика;

6) определяется продолжительность критического пути;

7) проводится анализ и оптимизация сетевого графика.

После построения графика и сбора необходимых исходных данных рассчитывают параметры сети: сроки совершения событий, резервы времени, продолжительность критического пути. Для описания сети в "терминах событий" используются следующие понятия:

- ранний срок наступления событий () - минимальный срок, необходимый для выполнения всех работ, предшествующих данному событию, равен продолжительности наибольшего из путей, ведущих от исходного события 1 к данному.

(11.3)

- максимальный путь от исходного события 1 до завершающего называется критическим путем сети ();

- поздний срок наступления событий () - максимально допустимый срок наступления данного события, при котором сохраняется возможность соблюдения ранних сроков наступления последующих событий, равен разности между продолжительностью критического пути и наибольшего из путей, ведущих от завершающего события 1 к данному:

(11.4)

Все события в сети, не принадлежащие критическому пути, имеют резерв времени (), показывающий на какой предельный срок можно задержать наступление этого события, не увеличивая общего срока окончания работ (т.е. продолжительности критического пути).

(11.5)

При описании сети в "терминах работ" определяют:

- ранние и поздние сроки начала и окончания работ , :

- ранний срок начала:

(11.6)

- поздний срок начала:

(11.7)

- ранний срок окончания:

(11.8)

- поздний срок окончания:

(11.9)

Работы сетевой модели могут иметь два вида резервов времени: полный () и свободный ().

Полный резерв показывает, на сколько может быть увеличена продолжительность данной работы или сдвинуто её начало так, чтобы продолжительность максимального из проходящих через неё путей не превысила критического пути.

(11.10)

Результаты расчета параметров сетевого графика приведены в таблице 11.2.

Таблица 11.2 - Расчет временных параметров сетевого графика

Путь = 0-1-2-4-6-7-8-10-11-12-13-15-17-18-19-22-23-24-25-26-27-29-30-31- является критическим. Его продолжительность равна 123,8 дней. Сетевой график НИОКР приведен на плакате 2004.Д02. Д ……

Проведем анализ сетевого графика на основе рассчитанных выше временных характеристик.

Прежде всего, необходимо установить целесообразность выбора работ и степени их расчленения.

На втором этапе анализируют резерв времени работ и событий, проводят расчет коэффициентов напряженности, показывающий степень близости данного пути к критическому.

Коэффициент напряженности пути определяется по следующей формуле:

(11.11)

где t'_кр- продолжительность отрезка рассматриваемого пути, совпадающего с критическим путем.

Расчет коэффициентов напряженности позволяет проанализировать топологию сети в отношении выравнивания коэффициентов напряженности. Чем выше коэффициент напряженности, тем ближе данный путь к критическому и наоборот, чем меньше коэффициент напряженности, тем большими резервами обладает данный путь.

В зависимости от значений работы делят на зоны:

а) критическую (0,81);

б) подкритическую (0,60,8);

в) резервную (00,6).

Оптимизация сетевого графика - процесс улучшения организации выполнения комплекса работ, с учетом срока его исполнения. Она проводится с целью сокращения t_кр, коэффициентов напряженности работ, экономии ресурсов.

В пределах выделенных ресурсов оптимизация проводится, за счет сокращения продолжительности работ, находящихся на критическом пути. Это достигается перераспределением всех видов ресурсов путем их передачи с некритических путей на работы критического пути. Перераспределение ресурсов идет, как правило, из зон, менее напряженных, в зоны, объединяющие более напряженные работы. Кроме того, стремятся сократить трудоемкость или продолжительность критических работ за счет передачи части работ на другие пути, имеющие резервы времени, а также параллельного выполнения работ критического пути. В любом случае топология сети может пересматриваться или изменяться в процессе оптимизации вместе с изменением состава работ и структуры сети. Обычно с помощью ЭВМ выполняют оптимизацию методом моделирования, основанным на многократном проигрывании различных вариантов сетевого графика до получения приемлемого плана.

В процессе оптимизации может появиться новый критический путь и так продолжается до получения приемлемого результата. В идеале длина любого из полных путей равна длине критического пути, или по крайней мере, пути критической зоны. Тогда все работы ведутся с равным напряжением, а срок завершения всего комплекса работ минимален.

11.2 Оценка трудоёмкости разработки программы микропроцессорной системы управления процессом аэрации

Создание микропроцессорного модулей управления включает в себя не только разработку аппаратных средств, но и программного обеспечения на языке программирования Ассемблер.

Трудоёмкость является исходной базой для расчёта ресурсных характеристик работ, выполняемых при создании программного обеспечения. Расчет трудоёмкости программирования Т_пр представляет собой полином второй степени от числа команд программы:

Т_пр = а · Д _к + b · Д _к ²,(11.15)

где, Д _к - длина программы в командах;

a, b - постоянные коэффициенты.

При составлении программы небольшой длины затрачивается, в среднем, 1 час на команду, а большой длины от 2 до 4 часов, поэтому можно считать, что, а равно 1,2 - 4.

Влияние квадратичного члена зависимости становится заметным при сравнительно большом числе команд (десятки и сотни тысяч). Отсюда можно полагать, что коэффициент b должен иметь величину порядка 10-5 … 10-6. Следовательно, формула для оценки трудоёмкости программирования имеет вид:

Т пр = 2 · Д _к +10-5 · Д _к 2 = 2040 (часа).

Трудоёмкость программирования может быть рассчитана и с помощью нормативного метода, основанного на опытно - статистических данных, полученных при подготовке задач к решению на ЭВМ. Если известны по опыту работы или заданы по нормативам затраты труда на подготовку описания задачи То, исследование алгоритма решения задачи Ти, разработка блок - схемы алгоритма Та, программирование по готовой блок - схеме Тбс, отладку программы на ЭВМ Т_отл, подготовку документации по задаче Т_д, трудоёмкость разработки программного обеспечения решения задачи можно рассчитать по формуле:

Т = Т о + Т и + Т а + Т бс + Т к + Т отл +Тд

Слагаемые затрат труда определяются через условное количество команд в программе. Так называется предлагаемое общее число команд, которое потребуется написать программисту в процессе работы над задачей с учетом возможных уточнений в её постановках и в процессе совершенствования программы. Условное количество команд О в программе определяют по формуле:

О = о · с · ( 1 + У p ),

где, о - предполагаемое число команд;

с - коэффициент сложности программы; с=1,25, так как решаемая

задача оперативного управления;

n - 1,2.. количество коррекций программы в ходе её разработки;

р - коэффициент коррекции программы при её разработке, р=0,5.

О = 2000 · 1,25 · ( 1 + 0,5 ) = 3750 ( команд )

Будем использовать и другие коэффициенты:

- коэффициент квалификации разработчика К - степень подготовленности исполнителя к выполнению работы, он определяется в зависимости от стажа работы и составляет для работающих до 2-х лет К = 0,8; от 2-х до 3-х лет- 1,0;

- коэффициент затрат на алгоритмизацию А, для задач учёта и оперативного управления он будет равен А = 0,5;

- коэффициент увеличения затрат труда вследствие недостаточного или некачественного описания задачи В - качество описания задачи, выданной для разработки программы и в связи с тем, что задача требовала уточнения и соответствующие доработки В=1,2.

Определим затраты труда на различных этапах работы:

- затраты труда на подготовку и описание задачи до такого вида, чтобы она могла быть передана программисту, потребовалось

Т о = 1 ( чел - мес. ) = 1 · 30 = 1 · 30 · 8 ( чел - час );

- затраты труда на изучение описания задачи Т_и с учётом уточнения описания могут быть определены как:

- затраты труда на разработку алгоритма решения задачи, определяются по выражению

- затраты труда на разработку блок - схемы программы

- затраты труда на непосредственное написание программы:

- затраты труда на отладку программы на ЭВМ при комплексной отладке

Т отл = О / ( 4 … 5 ) ·к ·1,5 = 1406 ( чел - час )

- затраты труда на подготовку документации

Т дв = Т др + Т до ,

где, Тдр - затраты, труда на подготовку материалов и рукописей,

Тдо - затраты труда на редактирование, печать и оформление рукописей.

Трудоёмкость разработки программного обеспечения равна:

Т = Т о + Т и +Т а + Т бс + Т к + Т отл + Т д ;

Специфика модульного программирования и использование языков программирования различных уровней могут быть учтены при расчёте трудоемкости по следующей эмпирической зависимости:

Т пр = р ·% 0,02 · Д · С + П · В% / Л ( чел - дней ),

где Д - количество операторов в исходной программе Д=2000;

С - оценка в баллах, зависящая от сложности задачи. В нашем случае программы для обеспечения отчётности и статистки С=8;

В- оценка в баллах устройства ввода-вывода, используемого при программировании и реализации программы. В нашем случае В=15, что соответствует терминалу с клавиатурой;

П- количество устройств ввода - вывода, П=4;

Л - оценка в баллах языка программирования, на котором пишется исходная программа, в нашем случае Ассемблер, Л = 6;

р - коэффициент, отвечающий квалификации программиста, участвующего в программировании р = 4, что соответствует обучающемуся программисту.

Т _пр = 8 · %0,02 · 4 · + 4 · 15 % / 6 = 248 ( чел - дней )

Учтем затраты времени на корректировку и документирование программы.

Для учёта этих затрат вводится поправочный коэффициент, равный 1,25, и тогда трудоёмкость разработки программы составит:

Т пр = 1,25 · 248 = 310 ( чел - дней ) = 2480 ( чел - час )

В таблице представлены данные, характеризующие трудоёмкость этапов разработки программы.

Таблица 11.3 - Трудоемкость этапов разработки программы

Из результатов проделанных вычислений вытекает, что второй метод, основанный на опытно - статистических данных, является наиболее точным и учитывающим наиболее полно все этапы создания программ.

11.3 Расчет цены НИОКР по разработке модулей управления процессом аэрации

В статью “Дополнительная заработная плата НПП” включаются выплаты, предусмотренные российским законодательством за непроработанное время: оплата очередных и дополнительных отпусков; оплата времени, связанного с выполнением государственных и общественных обязанностей; выплаты вознаграждений за выслугу лет и др.

Размер дополнительной заработной платы разработчиков, непосредственно выполняющих данную НИОКР, обычно определяется в процентах от их основной зарплаты. Эту величину принимаем равной 10% от основной заработной платы.

В статью “Отчисления на социальные нужды” включаются:

на социальное страхование -4,0 %;

в Пенсионный фонд РФ - 28 %;

на обязательное медицинское страхование - 3,6 %;

отчисления на страхование от несчастных случаев - 0,2%.

Приведенные проценты берутся от суммы основной и дополнительной заработной платы.

На статью “Расходы на научные и производственные командировки” относятся расходы на все виды служебных командировок работников, выполняющих задания по данной НИОКР. В ходе НИОКР необходимости в командировках не возникало, поэтому эта статья не учитывается.

На статью “Затраты по работам, выполняемым сторонними организациями и предприятиями” относятся затраты по оплате всех видов работ, в том числе по изготовлению опытных образцов и макетов, выполняемых непосредственно для данной НИОКР сторонними организациями и предприятиями, а также подчиненными ЮРГТУ (НПИ) опытными производствами, состоящими на самостоятельном балансе. В ходе НИОКР работы сторонними организациями и предприятиями не выполнялись, поэтому эта статья не учитывается.

На статью “Прочие прямые расходы” относятся работы на приобретение и подготовку материалов специальной научно-технической информации, по оплате консультаций, анализов, экспериментов, экспертиз и др., необходимые при проведении данной НИОКР, которые могут быть отнесены на нее по прямому признаку, но не входят ни в одну из вышеперечисленных статей. Величину расходов по данной статье принимаем в размере 10 % от суммы основной и дополнительной заработной платы.

В статью “Накладные расходы” включаются расходы на управление и хозяйственное обслуживание и другие расходы, общие для всего учреждения. Так, по этой статье учитывается заработная плата аппарата управления и общехозяйственных служб, затраты на содержание и текущий ремонт зданий, сооружений, оборудования, расходы по охране труда, изобретательству и так далее. Величина накладных расходов при выполнении данной НИОКР равна 200 % от суммы основной и дополнительной заработной платы.

На основании полученных данных по отдельным статьям затрат составим калькуляцию плановой себестоимости в целом по НИОКР, представленную в таблице.

Плановая прибыль по теме НИОКР рассчитывается по формуле :

П = Ц_ниокр - С_ниокр,(11.13)

где П - плановая прибыль по теме, руб;

Ц_ниокр - цена НИОКР (без НДС) по теме, руб;

С_ниокр - плановая себестоимость темы, руб.

Таблица 11.6 - Калькуляция себестоимости и цены НИОКР по разработке автоматизированной системы управления воздуходувным хозяйством очистных сооружений

Окончательно цена НИОКР рассчитывается по формуле:

Ц_ниокрS=Ц_ниокр+НДС.(11.14)

Цена НИОКР по разработке составит примерно 23,05 тыс. руб.

11.4 Экономические преимущества эксплуатации микропроцессорной системы управления процессом аэрации