Основы системного проектирования

1. Понятие проектирования

И руководителю предприятия, и всем его сотрудникам в процессе выполнения своей работы приходится решать разного рода задачи. Эти задачи могут быть сложными и ответственными, требовать оригинальное решение. А могут быть простыми, уже имеющими решение в виде инструкций и алгоритмов. Но любая задача, поставленная перед человеком, является творческой, поскольку никогда заранее не известны все ее условия, абсолютно четко не определены цели, что приводит к появлению ряда решений и необходимости выбора одного из них. Поэтому от того, насколько грамотно мы сумеем решать задачи (в т.ч. производственные), будет зависеть эффективность результатов нашей деятельности.

Поиск оригинальных решений и идей в настоящее время ведется посредством применения эвристических методов (методов изобретательного творчества). Однако в случае производственной деятельности решение таких задач также включает подготовительные стадии, оформление и утверждение результатов, оценку эффективности и другие виды работ. Весь этот цикл взаимосвязанных и взаимообусловленных работ составляет проектирование.

Проектирование объединяет с творчеством направленность на создание качественно нового (слово «проектирование» происходит от лат. projectus, что буквально означает брошенный вперед), но это более общее понятие.

Существует много определений термина «проектирование». Но чаще всего под «проектированием» подразумевают практическую деятельность, направленную на удовлетворение новых потребностей людей. Конечным итогом проектной деятельности является проект, т.е. комплект документации, предназначенной для создания определенного объекта, его эксплуатации, ремонта и ликвидации, а также для проверки или воспроизведения промежуточных и конечных решений, на основе которых был разработан данный объект. Объектом проектирования может быть материальный предмет, выполнение работы, оказание услуги.

Слово «проект» еще применяется в значении «программа», «план действий».

Проектирование связано не только с техническими объектами. Так, имеется социальное проектирование, проектирование программного обеспечения и другие. Отличительной особенностью проектирования является его практическая направленность (обязательное наличие практических результатов, иначе это будет «прожект», «маниловщина», творчество ради творчества) и персональная ответственность за полученные и переданные заказчику результаты.

Внутри процесса проектирования, наряду с расчетными этапами и экспериментальными исследованиями, часто выделяют процесс конструирования. Конструирование — деятельность по созданию материального образа разрабатываемого объекта, ему свойственна работа с физическими моделями и их графическими изображениями. Эти модели и изображения, а также некоторые виды изделий называют конструкциями.

Современному уровню развития техники стали присущи не только сложность проектируемых объектов, но и их интенсивное воздействие на общество и окружающую среду, тяжкость последствий аварий из-за ошибок разработки и эксплуатации, высокие требования к качеству и цене, сокращению сроков выпуска новой продукции. При создании подобных объектов их уже необходимо рассматривать в виде систем, т.е. комплекса взаимосвязанных внутренних элементов с определенной структурой, широким набором свойств и разнообразными внутренними и внешними связями. В тоже время, как показывает опыт преуспевающих предприятий, высокая эффективность результатов разработок достигается лишь на основе совместного практического использования знаний фундаментальных, технических и социально-экономических наук, подчинение всей деятельности удовлетворению интересов, прежде всего, человека (покупателя, производителя, разработчика).

Жизненная необходимость учета этих обстоятельств, а также необходимость рассмотрения разрабатываемых объектов в виде систем, постепенно заставляла вносить изменения в традиционный характер и методологию проектной деятельности. К настоящему времени сформировалась новая проектная идеология, получившая название системного проектирования.

Системное проектирование комплексно решает поставленные задачи, принимает во внимание взаимодействие и взаимосвязь отдельных объектов-систем и их частей как между собой, так и с внешней средой, учитывает социально-экономические и экологические последствия их функционирования. Системные заказы на проектирование основывается на тщательном совместном рассмотрении объекта проектирования и процесса проектирования, которые в свою очередь включают еще ряд важных частей, показанных на рис.1.


Рис. 1. Основные части проектирования

Очевидно, что в настоящее время проектирование все более и более становится системным. Поэтому словосочетание «системное проектирование» ниже будет использоваться только в случаях, если потребуется подчеркнуть важность системности разработки.

Проектирование — это один из видов работ, результатом которых является комплект проектной документации на материальный объект, или выполнение работы, или оказание услуги. Поэтому участников этих работ можно разделить на потребителей (заказчиков проектных работ) и поставщиков (исполнителей этих работ). Исполнителя-специалиста по разработке проекта обобщенно называют проектировщиком или разработчиком. Если продукция создается для собственного потребления, то возможно соединение в одном лице заказчика и исполнителя.

Поставщиком, как и потребителем продукции, может быть организация (юридическое лицо) или конкретный человек (физическое лицо). Работы по созданию такой продукции в соответствии с Гражданским кодексом относятся к подрядным. В этой ситуации исполнитель называется подрядчиком, т.е. стороной по договору подряда, которая обязуется выполнить по заданию другой стороны (заказчика) определенную работу и сдать ее результат заказчику, а заказчик обязуется принять результат работы и оплатить его. Подрядчик рассматривается как первая сторона в коммерческой деятельности. Субподрядчик — организация, представляющая продукцию поставщику.

Существует еще один участник этих работ — государство, которым создана система мер по защите потребителя посредством контроля, лицензирования, выпуска нормативной документации.

Таким образом, проектирование — сложная многоплановая деятельность, в которой участвует группа людей. Следовательно, достижение эффективных результатов невозможно без учета особенностей человека, умения создать коллектив исполнителей и управлять его деятельностью. Поэтому проектирование, как часть производственного процесса, должно рассматриваться в широком смысле, включающем и поиск оригинального решения, и организацию проектных работ. Т.е. стоит говорить об управлении проектированием.

Управление проектированием — это такая организация процесса разработки нового объекта, которая в рамках условий поставленной задачи наилучшим образом позволяет получить эффективное решение в виде соответствующего комплекта документации. Управление проектированием является составной частью менеджмента.

Менеджмент включает планирование, организацию и контроль людей, денег, материалов и времени для достижения целей проекта. В качестве менеджера может выступать не только специальное должностное лицо, но и руководитель работ или проекта. На менеджере лежит ответственность за принятие окончательных решений на отдельных этапах и по всей работе в целом. Он подбирает и расставляет кадры, ответственен за распределение средств. Общепризнанно, что успех проектной работы в значительной степени зависит от эффективности управления и профессиональных качеств менеджера.

Производственная деятельность требует решения комплекса взаимосвязанных задач. По этой причине в систему менеджмента входят управление проектами, производством, персоналом, финансами, качеством и т.д. Отметим, что управление проектированием, не смотря на схожесть в названии, отличается от управления проектом, которое связано с организацией деятельности по выполнению программы или плана (проекта), прежде всего административными методами, например, управлением людьми, документооборотом.

С целью эффективного использования ресурсов организации и соблюдения договорных обязательств перед заказчиком управление проектированием должно дополняться остальными элементами системы менеджмента. С другой стороны, поскольку задачи проектирования существуют при решении разных задач управления, то знание методологии проектирования является залогом успешной деятельности в этих областях.

Сет Годин, автор книг по маркетингу, в книге «Фиолетовая корова» пишет:

«… дизайнерам и проектировщикам новой продукции принадлежит не просто важная, но главная роль в этом процессе (обсуждение общих концепций будущих автомобилей, а также перспективы их рекламы и возможные доходы).

Человек, который действительно может повлиять на успех своей продукции, должен продумывать все детали еще тогда, когда сеются первые семена его будущего детища.

Если вы профессионально занимаетесь маркетингом, но не умеете создавать, изобретать, ничего не понимаете в дизайне, не можете влиять на свой продукт, изменять его и, в конце концов, отказываться от него, то вам больше нельзя заниматься маркетингом. Вы свое уже отработали».

Ниже приведено систематизированное (рис.1) описание основ проектирования и управления этим процессом с позиции, что должен знать каждый руководитель или инициативный исполнитель, ведущий разработки.

Обращаем внимание, что приводимые сведения не являются исчерпывающе полными и единственно правильными. Они отражают результаты длительных исследований и наблюдений автора, анализа известных ему работ и точек зрения. И более того, они соответствуют определенному этапу развития науки и общества.

2. Структура проектирования

Проектирование, как осознанная целенаправленная деятельность, обладает определенной структурой, т.е. последовательностью и составом стадий и этапов разработки проекта, совокупностью процедур и привлекаемых технических средств, взаимодействием участников процесса.

У каждого из нас на основе личного опыта выработалось свое представление о структуре проектной (творческой) деятельности. Однако за длительный период существования человечества сформировались и общепринятые, проверенные практикой подходы к проектированию и его структура.

В настоящее время существуют два представления структуры проектирования, подобные по форме, но различные по целям и подходам к деятельности. Это — структура в виде стадий разработки проектной документации (стадий проектирования) и структура процесса проектирования.

2.1. Стадии проектирования

Соответствующая им структура регламентирована стандартом (ГОСТ 2.103, 15.201) и используется при официальных взаимоотношениях между заказчиком и исполнителем или между соисполнителями работ.

Данная структура устанавливает стадии разработки конструкторской документации изделий всех отраслей промышленности и этапы выполнения работ. Эта документация необходима для отчета перед заказчиком о проделанной работе, возможности проверки или повторения разработок другими исполнителями, подготовки производства и обслуживания изделия в период эксплуатации. Основные стадии (этапы) структуры представлены на рис.2.


Рис.2. Стадии разработки проектной документации

Техническое задание (ТЗ) устанавливает основное назначение, технические и тактикотехнические характеристики, показатели качества и технико-экономические требования к разрабатываемому объекту, предписание по выполнению необходимых стадий создания документации и ее состав, а также специальные требования к изделию.

Техническое предложение (ПТ) — совокупность документов, содержащих техническое и технико-экономическое обоснование (ТЭО) целесообразности разработки проекта. Такое заключение дается на основании анализа ТЗ заказчика и различных вариантов возможных решений, их сравнительной оценки с учетом особенностей разрабатываемого и существующих изделий, а также патентных материалов.

Согласованное и утвержденное в установленном (на предприятии, в министерстве и т.п.) порядке ПТ является основанием для разработки эскизного проекта.

Эскизный проект (ЭП) — совокупность документов, содержащих принципиальные решения и дающих общее представление об устройстве и принципе работы разрабатываемого объекта, а также данные, определяющие его назначение, основные параметры и габаритные размеры. В случае большой сложности объекта этому этапу может предшествовать аванпроект (предпроектное исследование), обычно содержащий теоретические исследования, предназначенные для обоснования принципиальной возможности и целесообразности создания данного объекта.

При необходимости на стадии ЭП проводят изготовление и испытание макетов разрабатываемого объекта.

Технический проект (ТП) — совокупность документов, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве проектируемого объекта, исходные данные для разработки рабочей документации.

На стадии рабочего проекта (РП) сначала разрабатывают подробную документацию для изготовления опытного образца и последующего его испытания. Испытания проводят в ряд этапов (от заводских до приемо-сдаточных), по результатам которых корректируют проектные документы. Далее разрабатывают рабочую документацию для изготовления установочной серии, ее испытания, оснащения производственного процесса основных составных частей изделия. По результатам этого этапа снова корректируют проектные документы и разрабатывают рабочую документацию для изготовления и испытания головной (контрольной) серии. На основе документов окончательно отработанных и проверенных в производстве изделий, изготовленных по зафиксированному и полностью оснащенному технологическому процессу, затем разрабатывается завершающая рабочая документация установившегося производства.

В процессе разработки проектной документации (рис.2) в зависимости от сложности решаемой задачи допускается объединять между собой ряд этапов. Этапы постановки ТЗ и технического проектирования могут входить в цикл научно-исследовательских работ (НИР), а этапы технического предложения и эскизного проектирования — образовывать цикл опытно-конструкторских работ (ОКР).

Завершает цикл работ этап, подводящий итог проектной деятельности — сертификация. Ее назначение — определение уровня качества созданного изделия и подтверждение его соответствия требованиям тех стран, где предполагается его последующая реализация. Необходимость выделения этого этапа в виде самостоятельного вызвана тем, что в настоящее время экспорт продукции или ее реализация внутри страны во многих случаях недопустимы без наличия у нее сертификата качества.

Сертификацию осуществляют специальные организации (органы по сертификации), зарегистрированные в Госстандарте России. На основе анализа протоколов испытаний и состояния производства продукции и других факторов орган по сертификации дает оценку соответствия продукции установленным требованиям, оформляет и регистрирует сертификат. В течение всего срока действия сертификата за сертифицированной продукцией ведется инспекционный контроль.

Сертификация может быть обязательной или добровольной. Обязательной сертификации подлежат товары, на которые законами или стандартами установлены требования, обеспечивающие безопасность жизни и здоровья потребителей, охрану окружающей среды, предотвращение причинения вреда имуществу потребителя. Добровольная сертификация проводится по инициативе предприятий. Обычно это делается с целью официального подтверждения характеристик продукции, изготавливаемой предприятием, и, как следствие, повышения доверия к ней у потребителей.