Планирование проектов научно-технического характера (НИОКР)
Проектами научно-технического характера являются научно-исследовательские, опытно-конструкторские и опытно-технологические работы [32].
Научные исследования (научно-исследовательские работы) (НИР): Творческая деятельность, направленная на получение новых знаний и способов их применения. Научные исследования могут быть фундаментальными и прикладными.
Опытно-конструкторские работы (ОКР) – комплекс работ, выполняемых при создании или модернизации продукции: разработка конструкторской и технологической документации на опытные образцы (опытную партию), изготовление и испытания опытных образцов (опытной партии).
Опытно-технологические работы (ОТР) – Комплекс работ по созданию новых веществ, материалов и (или) технологических процессов и по изготовлению технической документации на них.
К проектам научно-технического характера относятся темы, являющиеся частью исследований [12]:
· фундаментальных, выполняемых с целью получения новых знаний, выявления закономерностей развития объективных явлений, систематизации и углубления знаний в определенной области;
· поисковых, направленных на установление возможностей и направлений практического использования новых знаний (новой информации) для получения новых образцов средств и предметов труда, технологических процессов, информационных систем, способов организации производства и труда и т.п.;
· прикладных, связанных с обоснованием результатов опытно-конструкторских (опытно-технологических) разработок для целей освоения промышленного производства новых изделий;
· опытно-конструкторских (опытно-технологических), осуществляемых с целью повышения уровня научно-методического обеспечения аудиторных занятий по дисциплинам учебного плана (разработка и создание лабораторных макетов, программное обеспечение и разработка электронных пособий и др.).
Конкретное содержание плана работ научно-технического характера зависит от специфики темы и задания на проектирование.
Прежде всего, следует отражать актуальность темы, кратко изложить цели, основные задачи и особенности выполняемого исследования, отметить возможные сферы и границы использования полученных результатов. На основании этого обосновывается научно-технический характер проекта.
При планировании проектов научно-технического характера выделяются следующие обязательные пункты:
1) определение перечня, трудоемкости и длительности научно-исследовательских (опытно-конструкторских или опытно-технологических) работ, состава исполнителей;
2) построение сетевого графика выполнения предусмотренных работ;
3) расчет себестоимости и договорной цены научно-технической продукции по данной НИОКР;
4) расчет комплексного научно-технического уровня (качества) полученных результатов.
Перечень основных этапов и их содержание определяется в соответствии с темой и техническим заданием на проектирование. При этом этапы необходимо максимально детализировать: чем подробнее перечислены работы по этапам, тем с большей достоверностью будут обоснованы объемы работ, сроки и стоимость разработки.
Целесообразно выявлять возможности параллельного выполнения отдельных видов работ, что позволит существенно сократить общий срок выполнения НИРОКР. По каждому виду работ следует определить также количество и состав исполнителей (должность и квалификационный уровень).
План научно-исследовательской работы (опытно-конструкторской разработки, изготовления лабораторного макета и др.) рекомендуется составлять в виде таблицы (табл. 7.1).
Таблица 7. 1 – План проведения научно-исследовательской работы
| № п/п | Наименование этапов и видов работ | Исполнитель (должность, квалификация) | Количество исполнителей | Трудоемкость, человеко-дни, месяцы, tож |
| Всего |
При заполнении таблицы необходимо руководствоваться типовым перечнем этапов и видов работ, выполняемых при проведении НИР и ОКР (см. Приложения 2, 3).
В зависимости от характера и сложности проекта исключаются или дополняются этапы или виды работ, уточняется их содержание, разделение или совмещение. Если вид работы выполняется исполнителями разной должности и квалификации или несколькими исполнителями одинаковой квалификации, он должен делиться на ряд параллельно выполняемых конкретных работ каждой категорией исполнителей. Исполнителями проекта являются: научный руководитель, ответственный исполнитель, исполнители.
Наиболее сложной и ответственной частью составления плана НИОКР является расчет трудоемкости этапов и работ.
Основными методами определения трудоемкости являются система аналогов, метод прямого счета и метод экспертных оценок. Примерные соотношения трудоемкости этапов и работ НИР и ОКР даны в прил. 3 - 5.
При прямом счете трудоемкость обосновывается руководителем совместно разработчиками. Поскольку трудоемкость этапов и видов работ носит вероятностный характер, то более предпочтительным является метод экспертных оценок. При этом методе для каждой работы экспертным путем предварительно устанавливаются три оценки трудоемкости:
а) минимально возможная или оптимистическая оценка (tmin), т.е. минимально необходимое время (соответствует благоприятным условиям) выполнения работы;
б) наиболее вероятная оценка (tН.В.), т.е. время выполнения работы при типичных условиях для данного вида работ;
в) максимально возможная или пессимистическая оценка (tmax), т.е. максимально необходимое время (соответствует неблагоприятным условиям) выполнения работы.
По этим оценкам определяется ожидаемое время (tОЖ) выполнения работы по формуле
.
Для характеристики степени неопределенности выполнения работы за оптимальное время (tОЖ) целесообразно определить дисперсию (D) и среднеквадратичное отклонение (σ) оценок трудоемкости работы по формулам
Если наиболее вероятную оценку (tн.в) выполнения работы затруднительно обосновать, то можно ограничиться использованием двух оценок времени выполнения работы (tmin и tmax). В этом случае ожидаемое время (tож) определяется по этим двум оценкам трудоемкости по формуле
дисперсия вычисляется по формуле
.
Важной характеристикой трудоемкости является коэффициент вариации, который показывает, на сколько процентов возможно отклонение трудоемкости от ожидаемой величины, и определяется по формуле
Если дисперсия и коэффициент вариации незначительны по величине, то степень достоверности выполнения работы в ожидаемый срок велика. Если дисперсия и коэффициент вариации велики, то вероятность выполнения работы в ожидаемое время мала. В этом случае необходимо провести тщательный анализ содержания, места и роли данной работы во всем комплексе работ по НИОКР и уточнить оценки tmax, tmin.
Расчет трудоемкости работ методом экспертных оценок (округленные до целых чисел) целесообразно представлять в табличной форме (табл. 7.2).
Таблица 7. 2 – Оценка трудоемкости отдельных видов работ
| Вид работы | Оценки трудоемкости | Расчетные величины | ||||
| tmin | tн.в | tmax | tож | D | Кв | |
| 1. |
При определении трудоемкости работ при проведении НИР и ОКР надо руководствоваться Примерными соотношениями трудоемкости этапов
НИР и ОКР (см. Приложения 4-6).
Уже на этапе технико-экономического обоснования необходимо весь комплекс работ разделить на отдельные части, закрепленные за отдельными исполнителями. При этом строго учитывать, что каждая последующая работа может быть начата после окончания предшествующей работы как по времени, так и по исполнителям.
7.2. Построение сетевого графика проекта и расчет его параметров
Важным плановым документом в системе управления выполнением научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ является сетевой график (сетевая модель), представляющий предусмотренный комплекс работ в виде направленного графика (графа).
В сетевом графике выделяются два основных элемента – работа и событие. Работами называются любые процессы, действия, приводящие к достижению определенных результатов. События – это начало и окончание выполненных работ. Одним событием могут начинаться или заканчиваться несколько работ.
В сетевом графике событие обычно изображается кружком с указанием внутри него номера события, а работа – стрелкой (дугой со стрелкой).
Событие i, за которым начинается данная работа, называется начальным для данной работы. Событие j, которому непосредственно предшествует данная работа, называется конечным для этой работы.
Между событиями i и j непосредственно может выполняться только одна работа, изображаемая на сетевом графике, которая кодируется номерами (шифрами) ее начального и конечного события (i, j), при этом i<j.
Продолжительность работы (i, j) обозначается t(i, j) и ставится над стрелкой обозначающей данную работу.
Продолжительность работы измеряется в рабочих днях (месяцах). Любое событие не может наступить до тех пор, пока не выполнены все работы в него входящие. Использующие данный результат работы не могут начаться до получения данного результата (свершения данного события). Таким образом, события в сетевом графике являются связующими звеньями между работами.
Первоначальное событие в сети, отражающее начало выполнения всего комплекса робот по теме проекта (работы) называется исходным. Событие, которое не имеет последующих событий и отражает конечную цель НИОКР, называется завершающим.
Кроме действительных работ, т.е. требующих затрат времени, в сети могут быть предусмотрены фиктивные работы (информационные связи и зависимости). Для отображения на графике фиктивных работ используются пунктирные стрелки (дуги), продолжительность фиктивных работ равна нулю t(i, j) = 0.
Любая последовательность работ в сетевом графике, в которой конечные события одной работы совпадают с начальным событием следующей за ней работы, называется путем.
При выполнении следующих друг за другом работ каждая последующая работа может быть начата только после получения результатов предшествующих работ, т.е. после наступления соответствующего события.
При построении сетевого графика необходимо руководствоваться следующими правилами:
1. В сети должно быть только одно начальное событие, в которое не входит ни одной работы.
2. В сети должно быть только одно завершающее событие, из которых не выходит ни одна работа. Наличие нескольких конечных событий указывает на ошибку при построении сетевого графика. Необходимо исключить из сети данные события и работы, непосредственно предшествующие этому событию, или необходимо включить в график реальные или фиктивные работы, следующие за данным событием.
3. Всем событиям сетевого графика присваиваются порядковые номера. Начальное событие (i) любой работы имеет меньший номер, чем номер конечного события работы (j), т.е. i < j. На сетевом графике события располагаются по возрастанию номеров слева направо и сверху вниз с учетом последовательности выполнения работ и взаимосвязей между ними.
4. В сети не должно быть замкнутых контуров (циклов), т.е. путей, соединяющих некоторое событие с ним же самим.
5. Если какие-либо работы в сети могут быть начаты до полного окончания непосредственно предшествующей им работы, то последняя должна быть представлена как сумма таких последовательно выполняемых работ, результаты которых необходимы и достаточны для начала следующих за ними работ.
При технико-экономическом обосновании проектов целесообразно подобные комплексные работы уже в перечне работ представить как последовательность самостоятельных более простых работ и включить в процесс общего кодирования.
6. Если для выполнения одной из работ необходимы результаты всех работ, входящих в начальное для нее событие, а для другой работы только результат одной из этих работ, то в сеть вводится новое событие, отражающее результат только данной работы и фиктивная работа, связывающая новое событие с прежним.
7. Нельзя допускать разные работы с общим начальным и конечным событиями. Такая ситуация возникает при параллельном выполнении нескольких работ, выходящих из одного предшествующего события и входящих в одно и то же последующее событие. В таких случаях вводятся фиктивные события и фиктивные работы (рис. 7.1).
а
б
в
Рисунок 7.1 – Правило построения сетевого графика при наличии параллельных работ между событиями
8. В сетевом графике должна соблюдаться последовательность нумерации событий, начиная от исходного события и заканчивая завершающим событием. Не допускается обозначение разных событий одинаковыми номерами. Соответственно работы сетевого графика не должны иметь одинакового кода.
9. При построении сетевого графика целесообразно строго выдерживать ориентацию стрелки так, чтобы исходное (начальное) событие располагалось в сети слева, а завершающее (конечное) — справа.
После построения сетевого графика, отвечающего всем правилам, над стрелками (работами) проставляется соответствующее им ожидаемое время t(i, j)=tож. Для фиктивных работ проставляется ноль или время не указывается.
Сетевой график как модель любого сложного процесса (явления) имеет свои характеристики. К ним относятся: полные пути, критический путь, ранний и поздний сроки наступления события, сроки начала и свершения работ, резервы времени событий, работ и путей.
Путь – это любая последовательность работ сетевого графика, в которой конечное событие одной работы совпадает с начальным событием следующей за ней работы. Принято различать:
1) полный путь – это путь от исходного до завершающего события сетевого графика, условное обозначение Lпол;
2) путь, предшествующий данному событию i, – путь от исходного (первого) события до данного (L(1,i));
3) путь, следующий за данным событием i, – путь от данного события до завершающего (последующего) n-го события (L(i,n)).
Продолжительность любого пути равна сумме продолжительностей (toж) составляющих его работ.
Из полных путей особая роль в сетевом графике принадлежит критическому пути.
Критический путь (Lкр) – это полный путь максимальной продолжительности. Продолжительность критического пути (называется критическим временем) равна сроку выполнения проекта. Критический путь на сетевом графике выделяется жирной (или двойной) линией. В сетевом графике может быть не один, а несколько критических путей, имеющих одинаковую продолжительность.
Критические работы – работы, лежащие на критическом пути. Если завершение какой-либо работы, находящейся на критическом пути, будет задержано по времени, то на тот же срок задержится и выполнения всего проекта. Поэтому контроль за критическими работами необходим для соблюдения срока выполнения всего проекта.
Если критическое время больше планового срока, то сокращение срока выполнения проекта необходимо начинать с сокращения продолжительности критических работ, лежащих на критическом пути.
Для определения критического пути используются следующие расчеты:
1. Определение раннего срока событий. Расчет выполняется от начального события к конечному событию по формулам
Тp(1) =0; Тp(j) = max íТp(i) + t(i,j)ý.
Максимум берется по всем входящим работам.
Ранний срок наступления события tpi – это минимально возможный срок, необходимый для выполнения всех работ, предшествующих данному событию i.
Продолжительность критического пути равна раннему сроку последнего события Тp(n).
2. Определение позднего срока событий. Расчет выполняется от конечного событья к начальному событию по формулам
Тп (n) = Тp(n); Тп(j) = min íТп(j) + t(i,j)ý.
Минимум берется по всем выходящим работам.
Поздний срок наступления события tni – это максимально допустимое время, превышение которого вызывает аналогичную задержку наступления завершающего события. Определяется как разность между продолжительностью критического пути и максимального из последующих за данным событием путей.
3. Определение резерва времени события i осуществляется по формуле
R(i) = Tn(i) – Tp(i).
где i – начало работы; j – завершение работы; i < j; i и j номера событий.
Полные пути, кроме критического, имеют резервы времени.
События, лежащие на критическом пути, не имеют резерва времени, для них R(i) = 0.
Резерв времени полного пути R(Lпол) определяется как разность между продолжительностью критического пути t(Lкр) и продолжительностью любого данного полного пути t(Lпол) по формуле
R(Lпол) = t (Lкр) – t (Lпол).
Резерв времени полного пути показывает, насколько может быть задержано выполнение работ на этом пути без нарушения срока выполнения завершающего события, т.е. всего комплекса работ по теме. Зная резервы времени полных путей, можно провести оптимизацию сетевого графика, т.е. разработать мероприятия по сокращению продолжительности работ, лежащих на критическом пути.
Результаты расчета временных параметров событий целесообразно представлять в табличной форме (табл. 7.3).
Таблица 7.3 – Временные параметры событий, в днях
| Номер события, (i) | Ранний срок свершения события, (tpi) | Поздний срок свершения события, (tni) | Резерв времени события, (Ri) |
Критический путь можно определить по резервам времени событий. Полные пути, соединяющие события с нулевым резервом времени, являются критическими, при этом их продолжительность должна быть равна Тp(n).
Определяются также следующие характеристики работ сетевого графика.
Ранний срок начала любой работы tрн(i, j) равен раннему сроку наступления начального события i этой работы, т.е. tрн(i, j) =tpi.
Поздний срок начала любой работы tпн(i, j) равен позднему сроку свершения конечного события j этой работы за вычетом продолжительности самой работы t(i, j):
tnн(i, j) = tni – t(i, j).
Ранний срок окончания любой работы tро(i, j) равен сумме раннего срока наступления начального события i и продолжительности самой работы (i, j):
tро(i, j)= tni + t(i, j).
Поздний срок окончания любой работы tпо(i, j) равен позднему сроку свершения конечного события j, т.е. tnо(i, j) = tnj.
Для всех работ сетевого графика определяются полный и свободный резервы времени.
Полный резерв времени работы Rn(i, j) равен разности между поздним сроком наступления конечного события j (или поздним сроком окончания данной работы) и ранним сроком наступления начального события i (или ранним сроком начала работы) за исключением (вычетом) продолжительности самой работы t(i,j), т.е.
Rn(i, j) = tnj – tni – t (i, j) = tno(i, j) – tpn(i, j) – t (i, j).
Свободный резерв времени работы Rc(i,j) – это максимальное время, на которое можно увеличить продолжительность отдельной работы или отсрочить ее начало, не меняя ранних сроков начала последующих работ, при условии, что непосредственно предшествующее событие наступило в свой срок. Определяется по формуле
Rc(i, j) = tpj – tpi – t (i, j).
Благодаря свободному резерву времени работы ответственный исполнитель темы НИОКР может маневрировать в его пределах сроками начала последующих работ.
Результаты расчетов временных параметров работ целесообразно представлять в табличной форме (табл. 7.4).
Таблица 7.4 – Временные параметры работ, в днях
| Шифр работы (i, j) | Продолжительность работы t(i, j) | Ранний срок | Поздний срок | Резерв времени | |||
| начала работы, tрн (i, j) | окончания работы, tро (i, j) | начала работы, tnн(i, j) | окончания работы, tnо(i, j) | полный Rn(i,) | свободный Rс(i, j) | ||
После расчета основных параметров вычерчивается окончательный вариант сетевого графика. При этом временные параметры событий, как правило, приводятся на графике. Для этого каждый кружок, содержащий событие, делится на четыре сектора. Верхний сектор отводится для номера события, левый сектор — для раннего срока свершения события, правый — для позднего срока свершения события и нижний сектор — для резерва времени события (рис. 7.2).
Рисунок 7.2 – Графическое изображение события
При технико-экономическом обосновании инновационных проектов надо проводить оптимизацию сетевого графика. При определении трудоемкости этапов и затем работ, как правило, учитывают директивный срок и некоторый запас времени. Поэтому в худшем случае продолжительность критического пути совпадает с директивным сроком.
Таким образом, условие выполнения комплекса работ по теме НИОКР заведомо соблюдается. Тем не менее, необходимо провести сопоставление продолжительности критического пути и директивного срока (пусть и достаточно произвольного) и дать оценку полученного результата: есть ли запас времени и какова вероятность выполнения НИОКР в предусмотренные директивные сроки.
После расчетов сетевого графика строятся график, диаграмма и таблица Ганта (англ. Gantt chart, также ленточная диаграмма) – это популярный тип диаграмм, который используется для иллюстрации планов-графиков работ по проектам. Первый формат диаграммы был разработан инженером Генри Л. Гантом в 1910 году.
График Ганта строится следующим образом: на оси у-ов откладываются работы (i,j), а на оси х-ов время начала и окончания работ. Затем для каждой работы на графике строится отрезок продолжительности t(i,j), который начинается из точки tp(i) раннего срока начального события работы (рис. 7.4).
На графике Ганта вертикальными линиями ограничены периоды времени, например дни, недели. Выполнение конкретных работ отмечаются горизонтальными линиями.
График Ганта используется в качестве инструмента планирования и оперативного управления проектами на всех его этапах: выдаче заданий на работу, контроле сроков выполнения работ, оперативном управлении. В сложных случаях, при большом количестве работ, применяют компьютерную версию графика.
При построении сетевых графиковинновационных проектов (НИР и ОКР) надо руководствоваться типовым перечнем этапов и видов работ и примерными соотношениями трудоемкости этапов
НИР и ОКР (см. Приложения 3-6).
Пример 7.1. Определить временные параметры сетевого графика проекта на рисунке 7.3.
 |  |
 |  |
Рисунок 7.3 – Сетевой график проекта
Решение:
1) Расчет раннего срока событий (табл. 7.5) выполнятся по формуле
Tp (1) = 0, tp(j) = max ítp(i) + t(i;j)ý.
tp(2) = max ítp(1) + t(1,2)ý = 0+4 = 4,
tp(3) = max ítp(2) + t(2,3); tp(1) + t(1,3)ý = 4+3; 0+5 = 7,
tp(4) = max ítp(1) + t(1,4)ý = 0+4 = 4,
tp(5) = max ítp(2) + t(2,5); tp(3) + t(3,5)ý = max í4+7; 7+4ý = 11,
tp(6) = max ítp(5) + t(5,6); tp(4) + t(4,6)ý = max í11+1; 4+2ý = 12,
tp(7) = max ítp(2) + t(2,7); tp(6) + t(6,7)ý = max í4+8; 12+4ý = 16,
2) Расчет позднего срока событий выполнятся по формуле
Tп (N) = Tp (N), Tп (i) = min ítп(j) – t(i,j)ý.
Tп (7) = min ítп(7)ý = 16,
Tп (6) = min ítп(7) – t(6,7)ý = 16-4 = 12,
Tп (5) = min ítп(6) – t(5,6)ý = 12-1 = 11,
Tп (4) = min ítп(6) – t(4,6)ý = 12-2 = 10,
Tп (3) = min ítп(5) – t(3,5)ý = 11-4 = 7,
Tп (2) = min ítп(7) – t(2,7);tп(5) – t(2,5);tп(3) – t(2,3); ý = min í16-8; 11-7; 16-3ý= 4
Tп (1) = min ítп(2) – t(1,2);tп(3) – t(1,3);tп(4) – t(1,4); ý = min í4-4; 7-5; 10-4ý = 0
3) Определения резерва времени выполнятся по формуле R(i) = Tn(i) – Tp(i)
Таблица 7.5 – Характеристика событий
| Событие, i | Ранний срок события, Tp(i) | Поздний срок события, Tn(i) | Резерв времени события, R(i) |
Таким образом, продолжительность критического пути равна
tp(7) =tп(7) = 16.
События, у которых резерв равен 0 лежат на критическом пути. Список критических путей: {1-2-5-6-7}, {1-2-3-5-6-7}, длина каждого из них равна 16 дней, это и есть срок выполнения проекта.
На рис. 7.4 и табл.7.5 показаны график Ганта и календарный план проекта.
Рисунок 7.4 – График Ганта проекта
Таблица 7.6 – Календарный план выполнения работ
| N | Работы | Дни | начало | продолжительность | |||||||||||||||
| (1,2) | |||||||||||||||||||
| (1,3) | |||||||||||||||||||
| (1,4) | |||||||||||||||||||
| (2,3) | |||||||||||||||||||
| (2,5) | |||||||||||||||||||
| (2,7) | |||||||||||||||||||
| (3,5) | |||||||||||||||||||
| (4,6) | |||||||||||||||||||
| (5,6) | |||||||||||||||||||
| (6,7) |
В таблице 7.6 критические работы выделены красным цветом. Для построения и расчета сетевых графиков проектов в настоящее время используются различные компьютерные программы, например Prodject Expert, Microsoft Project, Projects Profiler и др. Это настольные приложения, реализующие аналитический инструментарий для планирования проектов.
