Раздел 3. Методологии, применяемые в системной инженерии

Тема 4. Методологии, применяемые в системной инженерии

План лекции

4.1. Методология MRP

4.1.1 История появления и развития MRP-систем

4.1.2 Принцип работы MRP II

4.2 ERP-системы

4.3 Функции ERP-систем

4.4 Выбор ERP-системы

4.4.1 Достоинства

4.4.2 Недостатки

4.5 Методология RUP

4.5.1 Общие сведения

4.5.2 Отличительные черты RUP

4.5.3 Итерации

4.5.4 Принципы RUP

4.5.5 Жизненный цикл разработки

4.5.6 Стадии итеративной разработки по RUP

4.5.6.1 Начальная стадия (Inception)

4.5.6.2 Уточнение (Elaboration)

4.5.6.3 Построение (Construction)

4.5.6.4 Внедрение (Transition)

4.5.6.5 RUP – процесс, основанный на архитектуре

4.5.6.6 Технологические процессы в RUP

 

Методология MRP

Планирование потребности в материалах (Material Requirements Planning, MRP) – методология, используемая в управлении производством и обеспечивающая разработку планов и графиков поставки материалов и комплектующих для обеспечения заданной программы производства.

MRP-система – программное обеспечение, реализующее регламентированный MRP-методологией алгоритм и формирующее результаты материального аспекта производства на основе входных данных.

 

История появления и развития MRP-систем

В докомпьютерную эпоху все задачи по контролю за наличием материалов и комплектующих выполнялись персоналом предприятия вручную. С этой целью применялись карточки складского учёта, в которых указывалась информация о поступлении и расходовании материала. Такая система действовала медленно, зачастую давала сбои в результате неизбежных ошибок и неточностей, вызванных человеческим фактором. В результате её использования возникали периоды, в течение которых производство простаивало из-за отсутствия материала. На некоторых предприятиях карточки складского учёта применяются и по сей день.

С началом повсеместной автоматизации в шестидесятые годы прошлого века программисты нашли применение вычислительным системам в планировании деятельности предприятия (в частности, производственных процессов). Разработанный ими метод получил название MRP и приобрёл широкое распространение во всём мире. Основным отличием новой методологии от предшествующей ей мануальной системы стала ориентация на будущие потребности и пренебрежение данными о потреблении в прошлом. Фактически, с появлением MRP-систем заказы на пополнение складов стали формироваться по мере необходимости и в нужном объёме.

В конце семидесятых годов прошлого века возможности MRP-систем были расширены за счёт реализации идеи воспроизведения замкнутого цикла. В частности, были добавлены следующие функции:

- контроль соответствия количества произведённой продукции количеству используемой продукции;

- составление регулярных отчётов о задержках заказов, объёмах и динамике продаж и поставщиках.

Дальнейшее усовершенствование системы вызвало преобразование системы MRP с замкнутым циклом в расширенную модификацию, которую впоследствии назвали MRP II (Manufactory Resource Planning). Эта система была создана для эффективного планирования всех (в том числе, финансовых и кадровых) ресурсов производственного предприятия.

Системы планирования производства развиваются постоянно, стараясь успеть за всеми инновациями производственного процесса.

Система планирования материальных потребностей рассчитывает план закупок необходимых компонентов и план производства на основании спецификации изделия, прогнозируемого спроса и технологических нюансов производства. MRP-система также может самостоятельно рассчитывать сроки исполнения и план производства.

Цикл работы MRP-системы состоит из следующих этапов:

- определение оптимального графика производства на планируемый период на основании анализа принятой программы производства;

- учёт материалов, не включённых в производственную программу, но присутствующих в заказах;

- расчёт полной потребности в каждом материале в соответствии с составом конечного продукта;

- расчёт чистой потребности в каждом материале и составление заказов на материал;

- внесение корректив в сформированные заказы с целью предотвращения несвоевременных поставок.

В результате система выдаёт план заказов с оперативными изменениями и ряд служебных отчётов. Классическая MRP-система выдает на выходе следующие результаты:

- План Заказов. Он определяет, какое количество каждого материала должно быть заказано в каждый рассматриваемый период времени в течение срока планирования. План заказов является руководством для дальнейшей работы с поставщиками и, в частности, определяет производственную программу для внутреннего производства комплектующих, при наличии такового.

- Изменения к плану заказов. Они являются модификациями к ранее спланированным заказам. Ряд заказов могут быть отменены, изменены или задержаны, а также перенесены на другой период.

- В принципе, MRP-система может снабжать пользователя и другими дополнительными результатами, которые представляются в форме отчетов. Наиболее показательными могут быть:

- Отчет о прогнозах. Информация для анализа и долгосрочного планирования.

- Исполнительный отчет. Индикатор корректности выполнения всех операций. Здесь пользователь может отследить, правильно ли выполнялись все указания, не было ли сбоя в работе системы.

- Отчет о задержках. Данные о наиболее проблемных заказах, времени исполнения определенных функций и прочих моментах, которые могут повлиять в дальнейшем на эффективность работы.

В MRP-системе можно выделить такую составляющую, как подсистема планирования производственных мощностей (Capacity Requirements Planning, CRP). CRP-модуль применется с целью проверки пробной программы производства, созданной на основании прогнозов спроса на продукцию, на возможность её реализации посредством имеющихся в наличии производственных ресурсов.

Если программа производства выдерживает цикл работы CRP-модуля, то она начинает взаимодействие с MRP-системой, иначе в программу вносятся коррективы, и она подвергается повторному тестированию посредством подсистемы планирования производственных мощностей.

 

Принцип работы MRP II

Планирование производственных ресурсов (Manufacturing Resource Planning, MRP II) — метод, основанный на использовании планирования потребности в материалах, включающий в себя функции управления складами, снабжением, продажами и производством. Также допускает включение в единую систему функций учёта и управления финансами.

Принцип работы MRP II опирается на три базовых принципа: иерархичность, интерактивность и интегрированность.

Иерархичность означает, что каждому звену производственной цепи присваивается свой уровень, совокупность которых образует иерархическую лестницу. Планирование деятельности предприятия осуществляется с высших ступеней; одновременно с этим функционирует надёжный механизм обратной связи.

Интерактивность MRP II-системы обеспечивается заложенным в неё блоком моделирования. Суть интерактивности заключается в возможности анализа и прогнозирования развития событий.

Интегрированность заключается в объединении множества сторон деятельности организации, среди которых планирование производства, снабжение производства, сбыт продукции, исполнение плана производства, учёт затрат и другие функции предприятия.

Система планирования производственных ресурсов состоит из множества модулей, в результате работы которых пользователь получает широкий спектр возможностей.

- Планирование продаж и операций обеспечивает связь между стратегическим и детальным планированием, а также установка норм для остальных планов и графиков.

- Управление спросом реализует связь между прогнозированием спроса, работой с заказами покупателей, дистрибуцией, движением материалов и сборочных единиц между производственными площадками компании.

- Главный календарный план производства фиксирует план производства, исходя из номенклатурных позиций независимого спроса, определяя объём и сроки производства.

- Планирование потребности в материалах.

- Подсистема спецификаций содержит нормативно-справочную информацию, необходимую для корректного планирования.

- Подсистема операций с запасами поддерживает в актуальном состоянии данные о запасах номенклатурных позиций.

- Подсистема запланированных поступлений по открытым заказам используется для работы с заказами, изготовление и закупка которых ещё не завершены.

- Оперативное управление производством назначает способ расстановки приоритетов между руководящей и исполняющей сторонами.

- Планирование потребности в мощностях.

- Управление входным/выходным материальным потоком контролирует исполнение плана использования производственных мощностей.

- Управление снабжением контролирует выполнение плана закупок и преобразует заявки в заказы на закупку.

- Планирование ресурсов распределения обеспечивает планирования в случае, когда предприятие имеет территориально распределённую структуру с несколькими удалёнными друг от друга площадками.

- Закупки (Purchasing).

- Интерфейс с финансовым планированием.

- Оценка результатов деятельности (Performance Measurement.

- Моделирование (Simulation).

Рисунок 4.1 – Модули MRP

Одной из основных причин того, что MRP была с готовностью воспринята как методология управления производством, является ее обращение к возможностям вычислительной техники в области хранения и обработки больших массивов данных и предоставления доступа к ним в целях эффективного управления предприятием. Она помогает координировать деятельность различных подразделений предприятия по исполнению свойственных им функций. Поэтому привлекательность MRP состоит не только в поддержке принятия решений, но и, что более важно, в ее интеграционной роли для производственных предприятий.

ERP-системы

ERP-система (Enterprise Resource Planning System – Система планирования ресурсов предприятия) – корпоративная информационная система, предназначенная для автоматизации учёта и управления. Как правило, ERP-системы строятся по модульному принципу, и в той или иной степени охватывают все ключевые процессы деятельности компании.

ERP- система – это финансово ориентированная информационная система для определения и планирования ресурсов предприятия, необходимых для получения, изготовления, отгрузки и учета заказов потребителей. Система ERP отличается от типичной системы MRP II техническими характеристиками, такими как:

- графический интерфейс пользователя,

- реляционная база данных,

- использование языков четвертого поколения,

- программный инструментарий для разработки,

- архитектура клиент-сервер, построенная на принципах открытых систем.

На отечественном рынке представлены ERP-системы большинства ведущих международных разработчиков, а также решения отечественных компаний.

Решения для крупного и среднего бизнеса:

- IFS Applications - компании IFS;

- Alfa ERP - компании Информконтакт;

- CBOSSmis - компании CBOSS;

- Infor ERP LN - компании Infor;

- NetSuite OneWorld - компании NetSuite;

- Oracle E-Business Suite;

- SAP ERP - компании SAP;

- Галактика ERP;

- Капитал CSE - компании Геликон Про;

- НОРДИС/2 - компании Алекта.

Решения для среднего бизнеса:

- IFS Applications - компании IFS;

- 1С:Управление производственным предприятием 8 - компании 1С;

- Alfa ERP Express - компании Информконтакт;

- Epicor 9 - компании Epicor;

- Exact Globe Enterprise - компании Exact Software;

- Dynamics NAV - компании Microsoft;

- Галактика ERP;

- Dynamics AX;

- NetSuite ERP - компании NetSuite;

- SAP Business All-in-One - компании SAP;

- НОРДИС/2 - компании Алекта;

- AVA ERP - компании AVASystems;

- Infor ERP SyteLine - компании Infor;

- Компас - компании Компас;

- Solaris ERP - компании ИТеЯ.

Решения для среднего и малого бизнеса:

- Галактика Прогресс, Галактика Старт;

- Comtec for Business - компании Комтех-системы для бизнеса;

- OrganicERP - компании Фаст Финанс;

- SAP Business One - компании SAP;

- Solaris ERP - компании ИТеЯ.

Open Source решения для малого и среднего бизнеса:

- ERP5;

- Openbravo ERP;

- Compiere;

- OpenERP;

- Галактика Экспресс;

- Solaris ERP - компании ИТеЯ.

Исторически концепция ERP стала развитием более простых концепций MRP (Material Requirement Planning – Планирование материальных потребностей) и MRP II (Manufacturing Resource Planning –Планирование производственных ресурсов). Используемый в ERP-системах программный инструментарий позволяет проводить производственное планирование, моделировать поток заказов и оценивать возможность их реализации в службах и подразделениях предприятия, увязывая его со сбытом.

Один из важных вопросов – относится или нет система к классу ERP, либо является учетной. Чтобы ответить на этот вопрос, не следует забывать, что ERP-система (как следует из названия) – это в первую очередь система планирования ресурсов. Она описывает не только ситуацию «как было» и «как есть», но и «как будет», «как должно быть». ERP-системы не просто хранят данные о происходящем на предприятии, но и имеют в своем составе модули планирования и оптимизации всех видов ресурсов (финансовых, материальных, человеческих, временных и т.п.), а большинство функций учета, реализованных в системе, направлено на поддержку функционирования этих модулей.

Для реализации функций планирования и оптимизации необходимо наличие в системе обратной связи. Т.е. на основании целей управления составляется план, затем по ходу выполнения работ проводится фиксация реальных показателей, их анализ и на основании сравнения поставленных целей и достигнутых результатов вырабатывается корректирующее воздействие. Учётная система позволяет только фиксировать результаты. Она, в отличие от ERP-системы не включает в себя функции для автоматизации планирования, и сравнения «план – факт». Иначе говоря, с помощью учетных систем можно выполнить только некоторую аналитическую часть управления, но не синтетическую. В этом принципиальное отличие ERP-системы от учетной системы.

 

Функции ERP-систем

В основе ERP-систем лежит принцип создания единого хранилища данных, содержащего всю корпоративную бизнес-информацию и обеспечивающего одновременный доступ к ней любого необходимого количества сотрудников предприятия, наделённых соответствующими полномочиями. Изменение данных производится через функции (функциональные возможности) системы. Основные функции ERP систем:

- ведение конструкторских и технологических спецификаций, определяющих состав производимых изделий, а также материальные ресурсы и операции, необходимые для их изготовления;

- формирование планов продаж и производства;

- планирование потребностей в материалах и комплектующих, сроков и объёмов поставок для выполнения плана производства продукции;

- управление запасами и закупками: ведение договоров, реализация централизованных закупок, обеспечение учёта и оптимизации складских и цеховых запасов;

- планирование производственных мощностей от укрупнённого планирования до использования отдельных станков и оборудования;

- оперативное управление финансами, включая составление финансового плана и осуществление контроля его исполнения, финансовый и управленческий учёт;

- управления проектами, включая планирование этапов и ресурсов.

Исходя из анализа публикаций по данной проблематике, ключевые признаки ERP-систем можно подразделить на технологические и функциональные. На технологическом уровне общепринятыми требованиями являются: наличие трехуровневой архитектуры системы, включающей сервер баз данных, сервер приложений и клиентскую часть, единая база данных (или распределенная с задействованным механизмом репликации данных), открытость систем, использование реляционных СУБД и средств CASE для проектирования и развития этих систем. Среди технологических требований называют также графический пользовательский интерфейс, но систем без него сегодня крайне мало.

Что касается функционального наполнения ERP-систем, то оно описано в определениях APICS (American Production and Inventory Control Society, сейчас – Association for Operations Management) и Gartner. По версии APICS в ERP-системе должны быть реализованы следующие функциональные блоки:

- автоматизации управления производственными ресурсами (Manufacturing Resource Planning – MRPII);

- автоматизации управления цепочками поставок (Supply Chain Management – SCM, в развитие Distribution Resource Planning – DRP);

- автоматизации расширенного объемно-календарного планирования (Advanced Planning and Scheduling – APS);

- автоматизации управления конструкторско-технологической документацией (Product Data Management – PDM);

- автоматизации конечного планирования ресурсов (Finite Resource Planning – FRP);

- электронной коммерции (Electronic Commerce – ЕС);

- автоматизации управления взаимоотношениями с клиентами (Customer Relationship Management – CRM, ранее – Sales Force Automation – SFA);

- бизнес-аналитики (Business Intelligence – BI);

- конфигурирования системы (Standalone Configuration Engine – SCE).

В данном списке не упоминается финансовый блок, так как он включен в MRPII (Financial Planning).

Что касается «матери» аббревиатуры ERP как таковой – компании Gartner – то, по ее версии, ERP-система должна включать следующие блоки:

- MRPII;

- поддержки всех видов производств;

- финансового учета и планирования;

- управления продажами;

- управления логистикой;

- управления закупками;

- управления персоналом.

При этом центральным блоком, связывающим между собой все остальные, здесь является финансовый, включающий и все учетные функции (в отличие от MRPII).

Из всего многообразия представленных только на российском рынке «ERP-систем» полным функциональным наполнением по требованиям APICS и Gartner обладают продукты только компаний SAP и Oracle. Решения же остальных разработчиков реализуют разные сочетания описанных выше функциональных блоков «идеальной» ERP-системы. В то же время, участники рынка относят их к классу ERP, что лишний раз подтверждает рекомендательный характер приведенных выше описаний.

Любая ERP-система, как правило, рассчитана на определенный сегмент рынка. Так, SAP чаще используют на крупных промышленных предприятиях, Microsoft Dynamics – в компаниях среднего размера и разного профиля, 1С – в компаниях небольших, а также в случае ограниченного бюджета.

Стоимость внедрения ERP, в зависимости от размера компании, сложности и выбранной системы, может составлять от 20 тыс. USD до нескольких миллионов USD. В эту сумму включаются лицензии на ПО, а также услуги по внедрению, обучению и поддержке на этапе запуска системы в эксплуатацию. Не стоит пытаться узнать точную стоимость ERP-проекта. Оценка стоимости проекта всегда дается индивидуально, с учетом бизнес-процессов компании, ее приоритетов и потребности в автоматизации, а также количества пользователей, которые будут работать с ERP. Поэтому чтобы узнать ориентировочную стоимость проекта, необходимо обратиться к консультантам и быть готовым обсуждать необходимые им детали. Кроме того, надо быть готовым к тому, что полученная оценка не является точной, и скорее всего, будет пересматриваться после подготовки технического задания на проект.

 

Выбор ERP-системы

Рост сложности ERP-систем, вызванный постоянно наращиваемыми функциональными возможностями, в связи с чем, также возрастает потенциальная возможность повышать эффективность бизнес-процессов компании за счёт внедрения ERP-систем, делает очень ответственной задачу правильного подбора ERP систем. В случае неправильного выбора компания рискует потерять существенные средства и время, поэтому для решения этого вопроса зачастую организуют, специальный проект по выбору КИС с привлечением независимого консультанта. Современные методики рекомендуют структурированное изучение бизнес-процессов компании и определение критериев для выбора и сравнения предложений, в отличие от устаревшего подхода, основанного преимущественно на сравнении функциональных и технических характеристик систем. Современный взгляд на выбор систем выработан в результате роста количества неудачных внедрений, в которых изучение бизнес-процессов целиком переносилось на этап внедрения и поручалось интегратору, который и осуществлял поставку системы.

 

Достоинства

Применение ERP системы позволяет использовать одну интегрированную программу вместо нескольких разрозненных. Единая система может управлять обработкой, логистикой, дистрибуцией, запасами, доставкой, выставлением счетов-фактур и бухгалтерским учётом.

Реализуемая в ERP-системах система разграничения доступа к информации предназначена (в комплексе с другими мерами информационной безопасности предприятия) для противодействия как внешним угрозам (например, промышленному шпионажу), так и внутренним (например, хищениям). Внедряемые в связке с CRM-системой и системой контроля качества, ERP-системы нацелены на максимальное удовлетворение потребностей компаний в средствах управления бизнесом.

 

Недостатки

Основные сложности на этапе внедрения ERP- систем возникают по следующим причинам:

- Недоверие владельцев компаний высокотехнологичным решениями, в итоге -слабая поддержка проекта с их стороны, что делает осуществление проекта труднореализуемым.

- Сопротивление департаментов в предоставлении конфиденциальной информации уменьшает эффективность системы.

Согласно результатам исследования, проведенного в 2008 году американской компанией Panorama Consulting Group, 93% ERP-проектов длятся дольше запланированного срока, и почти две трети проектов не укладываются в выделенный им бюджет. Более того, лишь 13% компаний полностью довольны результатами ERP-проектов, и только 21% компаний смогли реализовать в ходе внедрения ERP хотя бы половину запланированных задач.

Множество проблем, связанных с функционированием ERP, возникают из-за недостаточного инвестирования в обучение персонала, а также в связи с недоработанностью политики занесения и поддержки актуальности данных в ERP.

Ограничения:

- небольшие компании не могут позволить себе инвестировать достаточно денег в ERP и адекватно обучить всех сотрудников;

- внедрение является достаточно дорогим;

- Система может страдать от проблемы «слабого звена» – эффективность всей системы может быть нарушена одним департаментом или партнёром;

- проблема совместимости с прежними системами.

Существует заблуждение, что иногда ERP сложно или невозможно адаптировать под документооборот компании и её специфические бизнес-процессы. В действительности, любому внедрению ERP-системы предшествует этап описания бизнес-процессов компании.

 

Методология RUP

 

Общие сведения

Rational Unified Process (RUP) – методология разработки программного обеспечения, созданная компанией Rational Software.

Методологией будем называть совокупность механизмов, применяемых при разработке программных систем и объединенных единым философским подходом. Методом будем называть совокупность, включающую концептуальные понятия, базовую нотацию, описывающую графическое представление этих понятий и правила построения моделей, а также описание процесса проектирования и разработки. Наконец, термином «методика» мы будем пользоваться для обозначения достаточно подробного описания последовательности шагов, выполняемых при разработке проекта системы на основе определенного метода. Методика обычно предполагает использование одного или нескольких инструментальных средств.

Отличительные черты RUP

- RUP – это итеративный процесс (Controlled Interactive);

- Предполагает сквозное применение аппарата Use Cases (Use Case Driven);

- Особое внимание уделяется разработке архитектуры (Architecture Centric);

- Включает управление требованиями и изменениями (Requirements Configuration and Change Management);

- Опирается на компонентную концепцию разработки ПС (Component Based Development).

- Базируется на визуальном моделировании (Visual Modeling Techniques).

 

Итерации

Классический водопадный жизненный цикл включает этапы анализа требований, проектирования, разработки, сборки и тестирования ПС, выполняемые последовательно. Главный недостаток такого подхода заключается в том, что любое внесение изменений в требования к ПС обходится достаточно дорого. Это происходит потому, что необходимость внесения изменений обнаруживается при таком подходе обычно к концу разработки, поэтому требуется править модель всей системы и вносить изменения в программный код большого объема. Такой подход хорош для маленьких проектов и в тех случаях, когда требования к ПС строго определены и гарантированно не будут изменяться. К сожалению, таких проектов в реальной жизни немного.

RUP предлагает итеративный подход к проектированию и разработке ПС, основанный на спиральном жизненном цикле. Весь жизненный цикл включает четыре фазы – вхождение в проект (исследование), развитие (уточнение плана), конструирование и развертывание. Каждая фаза складывается из последовательности итераций, число которых может быть любым. В каждой итерации, перечисленные выше технологические процессы, последовательно применяются к разработке небольшой части ПС. При этом допустимо предъявление результата заказчику. Он имеет возможность оценить выполненную реализацию, выдать свои замечания, которые могут привести к изменению и уточнению требований к ПС. Следующая итерация предполагает расширение уже разработанной части путем реализации и интеграции очередной порции требований и учета изменения требований в соответствии с замечаниями заказчика. Такая организация процесса имеет целый ряд преимуществ:

- Изменения и уточнения требований выявляются уже в ранний период разработки, когда объем программного кода сравнительно небольшой, поэтому трудоемкость внесения изменений существенно ниже.

- Уже на ранней стадии процесса разработки имеется возможность привлечения специалистов заказчика для оценки промежуточных версий (прототипов) ПС. Как результат – значительно более высокая вероятность того, что конечный продукт будет делать именно то, чего ждет от него заказчик, то есть, гарантируется высокое качество ПС.

- Снижаются архитектурные и интеграционные риски. При итеративном подходе создается устойчивая архитектура, которая прорабатывается на стадиях исследования, а затем проверяется и уточняется в нескольких начальных итерациях. Каждая итерация предполагает интеграцию новых элементов в систему, то есть, количество интегрируемых элементов в каждой итерации невелико и легче прослеживается, чем при глобальной интеграции всех разработанных элементов ПС.

- Итеративный подход способствует более полному повторному использованию программных элементов. Анализ результатов каждой итерации позволяет архитекторам ПС выделить фрагменты, потенциально подлежащие повторному использованию, а в следующей итерации оформить их как повторно используемые коды. Это свойство очень хорошо сочетается с идеями ОО и компонентного проектирования.

 

Принципы RUP

В основе RUP лежат следующие принципы:

- Ранняя идентификация и непрерывное (до окончания проекта) устранение основных рисков.

- Концентрация на выполнении требований заказчиков к исполняемой программе (анализ и построение модели прецедентов (вариантов использования)).

- Ожидание изменений в требованиях, проектных решениях и реализации в процессе разработки.

- Компонентная архитектура, реализуемая и тестируемая на ранних стадиях проекта.

- Постоянное обеспечение качества на всех этапах разработки проекта (продукта).

- Работа над проектом в сплочённой команде, ключевая роль в которой принадлежит архитекторам.

 

Жизненный цикл разработки

RUP использует итеративную модель разработки. В конце каждой итерации (в идеале продолжающейся от 2 до 6 недель) проектная команда должна достичь запланированных на данную итерацию целей, создать или доработать проектные артефакты и получить промежуточную, но функциональную версию конечного продукта. Итеративная разработка позволяет быстро реагировать на меняющиеся требования, обнаруживать и устранять риски на ранних стадиях проекта, а также эффективно контролировать качество создаваемого продукта.

Полный жизненный цикл разработки продукта состоит из четырех фаз (рисунок 4.2), каждая из которых включает в себя одну или несколько итераций:

Рисунок 4.2 – Графическое представление процесса разработки по RUP