Методология проектирования. Каноническое проектирование. Проектирование

Методологии проектирования

При применении CASE-средств используются методологии структурного проектирования и объектно-ориентированного проектирования. Структурное проектирование основано на алгоритмической декомпозиции, а объектно-ориентированное проектирование основано на объектно-ориентированной декомпозиции.

Разделение по алгоритмам концентрирует внимание на порядке происходящих событий, а разделение по объектам придает особое внимание объектам или субъектам действия.

CASE-средства, поддерживающие объектно-ориентированное проектирование используют методологию RUP (Rational Unified Process) и нотации языка UML.

RUP – методология разработки ПО, в основе которой лежат 6 принципов:

1. Компонентная архитектура (реализуется и тестируется на ранних стадиях проекта).

2. Работа над проектом в сплоченной команде, ключевая роль в которой принадлежит архитекторам.

3. Ранняя идентификация и непрерывное устранение возможных рисков

4. Концентрация на выполнении требований заказчика.

5. Ожидание изменения в требованиях, проектных решениях и реализации в процессе разработки.

6. Постоянное обеспечение качества на всех этапах разработки проекта.

Представление системы на языке UML.

1. Представление использования – основная часть модели описания системы.

2. Логическое представление – описание функциональных возможностей системы.

3. Компонентное представление – описание структуры и взаимосвязей модулей системы.

4. Представление взаимодействия процессов– описание согласованных действий модулей системы.

5. Представление распределения – описание физической архитектуры системы.

Каждое представление состоит из диаграмм, которые строятся из своих нотаций. Для структурного подхода используется методология SADT (Structured Analysis and Design Technique). Главным разработчиком методологии был Дуглас Росс. Он разработал язык структурного анализа, используемый для описания исследуемого объекта. Этот язык лег в основу стандартов семейства IDEF . В настоящее время семейство IDEF включают следующие стандарты:

IDEF0 – стандарт функционального моделирования

IDEF1Х – стандарт моделирования потоков данных

IDEF2 – стандарт динамического моделирования систем

IDEF3 – стандарт документирования процессов

IDEF4 – стандарт построения объектно-ориентированных систем

IDEF5 – стандарт онтологического (принципиального, структурного) исследования систем.

Лекция 8. Язык UML

Диаграммы UML

Описание языка UML состоит из двух взаимодействующих частей:

1) семантики языка UML (это мета-модели, определяющие синтаксис и семантику понятий объектного моделирования на языке UML);

2) нотаций языка UML (графические нотации для визуального представления семантики языка).

Семантика определяется для двух видов объектной модели:

1) структурных моделей (они же статические модели), которые описывают структуру сущностей или компонентов системы;

2) модели поведения (они же динамические модели), которые описывают поведение или функционирование объектов системы.

В рамках языка UML все представления о модели сложной системы фиксируются в виде специальных графических конструкций, получивших название диаграмм.

В терминах языка UML определены следующие виды диаграмм:

1) диаграмма вариантов использования;

2) диаграмма классов (будет напоминать структуру БД);

3) диаграммы поведения (включают три вида диаграмм – диаграммы состояний, диаграммы деятельности, диаграммы взаимодействия, которые включают два вида диаграмм – диаграмма последовательности, диаграмма коопераций);

4) диаграммы реализации (включают два вида диаграмм – диаграммы компонентов и диаграммы развертывания).

Моделирование проводится как спуск от концептуальной модели к логической, а затем к физической модели программы системы.

Концептуальная модель выражается в виде диаграммы вариантов использования. Концептуальная модель является исходной для построения всех остальных диаграмм.

Диаграмма классов является логической моделью. Диаграмма поведения это также логическая модель, которая отражает динамические аспекты функционирования системы.

Диаграмма реализации – физическая модель.

Диаграмма вариантов использования. Диаграмма вариантов использования описывает функциональное назначение системы или то, что система должна делать. Разработка диаграммы преследует следующие цели:

1) определение общих границ и контекста моделируемой предметной области;

2) формулирование общих требований к функциональному поведению проектируемой системы;

3) разработка концептуальной модели системы для ее последующей реализации в форме логических и физических моделей;

4) подготовка исходной документации для взаимодействия разработчиков системы с ее заказчиками и пользователями.

Суть диаграммы: проектируемая система представляется в виде множества сущностей или актеров, взаимодействующих с системой с помощью вариантов использования.

Основные элементы диаграммы:

1) действующее лицо – актер или сущность;

Действующее лицо (актер) представляет собой внешнюю по отношению к моделируемой системе сущность, которая взаимодействует с системой и использует ее функциональные возможности для достижения определенной цели. На данной диаграмме внутренняя структура актера никак не определяется. Действующему лицу ставится в соответствие множество логически связанных ролей, исполняемых при взаимодействии с системой. Под ролью понимается поведение сущности, участвующей в конкретном контексте. Изображение этого элемента на диаграмме - человечек.

Действующие лица взаимодействуют с системой посредством передачи и приема сообщений от вариантов использования. Примеры актеров – клиент, менеджер, автомобиль, станция сотовой связи, таежническое устройство и т. д.

2) вариант использования;

Вариант использования представляет собой внешнюю спецификацию последовательности действий, которые система или другая сущность могут выполнять в процессе взаимодействия с действующими лицами. Варианты использования предназначены для определения функциональных требований к системе. Они служат для описания сервисов, которые система …. Каждый вариант использования определяет конечный набор действий, совершаемых системой при диалоге с актером, а также описывает реакции сущностей системы на получение отдельных сообщений от действующих лиц и восприятие этих сообщений за пределами сущностей. На диаграмме обозначается эллипсом. Примеры: оформить договор, запросить получение услуги и т. д.

3) отношения;

Отношение. Отношение – вариант использования представляет собой внешнюю спецификацию последовательности действий.

Здесь возможны следующие иды отношения: ассоциации, расширения, включение, обобщение.

Отношение ассоциации представляет собой структурное отношением, показывающие, что объекты …

В ассоциации могут связываться два и более объектов. Графическое обозначение – сплошная линия. Ассоциации может быть присвоено имя, ассоциация имеет кратность, характеризующую общее количество конкретных экземпляров данного компонента, которые могут выступать в качестве элементов данной ассоциации.

Отношение расширения (<>) определяет взаимосвязь базового варианты использования с другим вариантом использования, функциональное поведение которого задействуется базовым не всегда, а только при выполнении дополнительных условий. Отношение расширения является отношением зависимости, то есть связью между объектами системы, при которой изменение спецификации одного объекта может повлиять на поведение другого объекта. Зависимость изображается прерывистой линией со стрелкой, направленной к объекту, от которого имеется зависимость.

Отношение включения (<>) также является разновидностью отношения зависимости, оно устанавливается только между двумя вариантами использования и указывает на то, что заданное поведение для одного варианта использования включается в качестве составного фрагмента в последовательность поведения другого варианта использования. Это также пунктирная линия со стрелкой, направления от базового варианта использования к включаемому варианту использования.

Отношение обобщения представляет собой связь между общей сущностью, называемой родителем и более специализированной разновидностью этой сущности называемой потомком. Потомок наследует все свойства и поведение своего родителя, но при этом потомок может иметь собственное поведение и свойства. Графически – сплошная линия со стрелкой.

4) примечания.

Примечание. Предназначено для включение в модель произвольной текстовой информации, имеющей отношение к проекту. Графически обозначаются.

Введение

Процесс проектирования организационных систем основан на совместном применении взаимодополняющих методов. Одной из важнейших задач управления на современном этапе является исследование и совершенствование методологии проектирования организационных систем в соответствии с изменяющимися условиями.

Научно обоснованное проектирование организационных систем – актуальная задача современного этапа адаптации хозяйствующих субъектов к рыночной экономике. В новых условиях необходимо широко использовать принципы и методы проектирования организации на основе системного подхода.

Без развития методов проектирования организационных систем будет затруднено дальнейшее совершенствование управления и повышение эффективности производства. В новых условиях в целом ряде случаев нельзя оперировать старыми организационными формами, которые не удовлетворяют требованиям рыночных отношений, создают опасность деформации самих задач управления. Создание структуры должно опираться не только на опыт, аналогию, привычные схемы и интуицию, но и на научные методы организационного проектирования.

1. Методология проектирования организационных систем

Процесс организационного проектирования состоит в последовательности приближения к модели рациональной структуры управления, в котором методы проектирования играют вспомогательную роль при рассмотрении, оценки и принятия к практической реализации наиболее эффективных вариантов организационных решений.

Проектирование организационных систем – сложный процесс. Специфика подобного проектирования заключается в том, что нет однозначного критерия оптимальности. Как всякая многокритериальная проблема, она для своего решения требует сочетания различных методов.

Методы проектирования организационных систем:

· Системный подход;

· Метод аналогий (метод функционального моделирования);

· Нормативный метод (или экспертно-аналитический метод);

· Метод структуризации целей;

· Метод организационного моделирования.

Системный подход основан на представлении о системе как о чём-то целостном, обладающем новыми свойствами по сравнению со свойствами составляющих её элементов. Новые свойства при этом понимаются очень широко. Они могут выражаться, в частности, в способности решать новые проблемы или достигать новых целей. Для этого требуется определить границы системы, выделив её из окружающего мира, и затем соответствующим образом изменить и преобразовать.

Основные принципы системного подхода:

· Целостность, позволяющая рассматривать одновременно систему как единое целое и в то же время как подсистему для вышестоящих уровней.

· Иерархичность строения, то есть наличие множества (по крайней мере, двух) элементов, расположенных на основе подчинения элементов низшего уровня элементам высшего уровня. Реализация этого принципа хорошо видна на примере любой конкретной организации. Любая организация представляет собой взаимодействие двух подсистем: управляющей и управляемой. Одна, как правило, подчиняется другой.

· Структуризация, позволяющая анализировать элементы системы и их взаимосвязи в рамках конкретной организационной структуры. Как правило, процесс функционирования системы обусловлен не столько свойствами её отдельных элементов, сколько свойствами самой структуры.

· Множественность, позволяющая использовать множество кибернетических, экономических и математических моделей для описания отдельных элементов и системы в целом.

Системный подход - это подход, при котором любая система рассматривается как совокупность взаимосвязанных элементов (компонентов), имеющая выход (цель), вход (ресурсы), связь с внешней средой, обратную связь. Это наиболее сложный подход.

Развернутое определение системного подхода включает также обязательность изучения и практического использования следующих восьми его аспектов:

1. системно-элементного или системно-комплексного, состоящего в выявлении элементов, составляющих данную систему. Во всех социальных системах можно обнаружить вещные компоненты (средства производства и предметы потребления), процессы (экономические, социальные, политические, духовные и т. д.) и идеи, научно-осознанные интересы людей и их общностей;

2. системно-структурного, который заключается в выяснении внутренних связей и зависимостей между элементами данной системы и позволяет получить представление о внутренней организации (строении) исследуемой системы;

3. системно-функционального. Предполагает выявление функций, для выполнения которых созданы и существуют соответствующие системы;

4. системно-целевого, означающего необходимость научного определения целей и подцелей системы, их взаимной увязки между собой;

5. системно-ресурсного. Заключается в тщательном выявлении ресурсов, требующихся для функционирования системы, для решения системой той или иной проблемы;

6. системно-интеграционного, состоящего в определении совокупности качественных свойств системы, обеспечивающих её целостность и особенность;

7. системно-коммуникационного, означающего необходимость выявления внешних связей данной системы с другими, то есть, её связей с окружающей средой;

8. системно-исторического, позволяющего выяснить условия во времени возникновения исследуемой системы, пройденные ею этапы, современное состояние, а также возможные перспективы развития.

Практически все современные науки построены по системному принципу. Важным аспектом системного подхода является выработка нового принципа его использования - создание нового, единого и более оптимального подхода (общей методологии) к познанию.

Метод аналогий (метод функционального моделирования) заключается в использовании организационных форм управления, которые оправдали себя в организациях со схожими характеристиками. Здесь происходит выработка типовых структур управления и определение условий их применения.

Применение метода аналогий основано на двух подходах.

· Первый из них заключается в том, что выявляются главные организационные характеристики и соответствующие им организационные формы, которые эффективны для определенного набора исходных условий.

· Второй подход представляет, по сути, типизацию наиболее общих принципиальных решений построения и функционирования организаций. Типизация решений является средством повышения общего уровня организации управления. Однако типовые решения не должны быть однозначными и их необходимо регулярно корректироваться и допускать отклонения по ряду параметров.

Нормативный метод (экспертно-аналитический метод) заключается в аналитическом изучении и исследовании организации, проводимыми квалифицированными специалистами с привлечением руководства организации.

Данный метод имеет многообразные формы реализации:

1. Диагностический анализ проблем и «узких мест» в управлении;

2. Проведение экспертных опросов;

3. Применение научных принципов формирования организационных систем;

4. Разработка графических и табличных описаний процессов управления и организационных структур.

Метод структуризации целей предусматривает выработку целей организации и оценку организационных систем с точки зрения соответствия их системе целей.

Использование этого метода предусматривает выполнение следующих этапов:

1. Разработка дерева целей исходя из конечных результатов;

2. Экспертный анализ предлагаемых вариантов организационных систем с точки зрения обеспечения целей;

3. Составления карт прав и ответственности за достижение целей.

Метод организационного (параметрического) моделирования представляет собой разработку формализованных математико-кибернетических, графо-аналитических, математико-статистических и натуральных моделей организационных структур. С помощью данного метода происходит синтез организационных систем на основе анализа и исследования сложившихся соотношений между характеристиками организации управления и систем управления.

Процесс проектирования основан на совместном применении вышеперечисленных методов. Выбор определенного метода зависит от характеристики организации, от возможностей проведения исследований, квалификации разработчиков.

Методология проектирования организационных систем должна быть организована в соответствии с общими для любой практической деятельности закономерностями, то есть должна иметь свои фазы, стадии и этапы, свою логическую и временную структуру, а так же свои характеристики. (Рис. 1.1. отражает специфику таких этапов)

Рис. 1.1. Логика постановки и решения задачи

В основании методологии проектирования лежит культура управления качеством и непрерывных улучшений. Ее использование позволило по-новому подойти к вопросам разработки стратегии, процессов и подсистем управления. Модель организационного проектирования состоит из четырех основных этапов. (Рис. 1.2.)

Рис. 1.2. Цикл организационного проектирования систем

Этапы взаимосвязаны и образуют замкнутый цикл, в котором оценка результатов внедрения является материалом для дальнейшего моделирования изменений и улучшений действующей модели.(Рис. 1.3.)

Рис. 1.3. Этапы цикла

Для модели основа - не бюрократический способ управления, свойственный большинству крупных организаций, а менеджмент качества и культура постоянных совершенствований.

Одним из подходов к управлению крупными организациями является менеджмент качества. В основе теории менеджмента качества (МК) - фундаментальный вопрос: как обеспечить производство и продажу качественной продукции экономически эффективным образом? Основой управленческой системы становится непрерывное совершенствование всех типов производственных и организационно-управленческих процессов. Главным в моделировании организационной деятельности становится процессный подход, позволяющий с единых методологических позиций проектировать, анализировать и осуществлять поиск резервов повышения качества и эффективности процессов различной природы. Под качеством стоит понимать уровень гармонизации производственных и организационных процессов, соответствия их выходов требованиям внутренних и внешних потребителей, общесистемным целям. Полное использование резервов повышения качества и эффективности возможно только в том случае, если система организационных механизмов стимулирует коллективные действия, обеспечивает мобилизацию интеллектуального потенциала работников, осуществляющих процессы. Для этого в крупных компаниях, использующих такой стиль управления, создается система организационных политик и стандартов, стимулирующих приверженность работников корпоративным целям, взаимодействие в команде и единую корпоративную культуру.

В широком смысле, проектирование - это составление первичного описания, которое позволяет создавать ещё не существующий объект для определённых заданных условий. С латинского языка слово «projectus» и переводится как «брошенный вперёд». Для описания, которое можно в будущем воплотить в виде реального объекта, используют текстовые записи, расчёты, чертежи таблицы, а для выражения условной последовательности действий применяют алгоритмы. В целом, после проведённой детализации, расчётов, дополнений и оптимизации описание объекта становится основой для воплощения идеи в жизнь.

Работа с объектом, который до его создания ещё не имеет материального выражения (не существует), принципиально отличает проектирование от моделирования. С точки зрения этапности, проектирование может быть как финальной фазой стадии исследования, так и начальной фазой стадии производства (строительства). Но современное проектирование - процесс многообразный и многоплановый, имеющий свою специфику и правила в каждой отдельной отрасли: начиная с проектирования систем управления и заканчивая проектированием в строительстве. И, поскольку развитие отраслей меняет условия рабочих процессов, правила проектной деятельности тоже со временем претерпевают изменения.

Проектирование как основа формирования любой деятельности

Всякое инженерное проектирование берёт начало в выраженной общественной потребности, направленной на необходимость возникновения тех или иных технических объектов. К таким объектам относятся результаты строительной деятельности промышленные изделия, программное обеспечение, процессы и др. И первым этапом любого проектирования становится выражение этой потребности в виде технического задания или разработки технического предложения.

Чаще всего техническое задание фигурирует в виде документа (или документов), представляя собой исходное первичное описание объекта. На выходе авторы получают итоговый комплект документации, в котором содержатся сведения, достаточные для изготовления объекта в тех или иных условиях. В узком смысле слова, такую документацию, представляющую собой окончательное описание, и называют проектом. Поэтому часто современное проектирование и описывают как процесс перехода исходного описания объекта в итоговое путём выполнения комплекса исследовательских, расчётных и конструкторских работ.

Такой процесс преобразования обуславливает возникновение ряда промежуточных описаний, каждое из которых подводит некие итоги решения этапных задач. В некоторых моделях проектирования (например, при итерационных подходах) такие промежуточные итоги зачастую становятся основой при обсуждении вопросов о необходимости продолжения проектирования и о направлениях развития процесса в случае одобрения промежуточных результатов. В других моделях (например, в классической поэтапной модели проектирования в строительстве) промежуточные описания (эскизных проект, инженерные изыскания и др.) становятся обязательной вехой в создании полного пакета документации.

Как часть инженерной деятельности современное проектирование имеет ряд особенностей, которые отражают содержание этого процесса.

По тому, используется или не используется в процессе осуществления проектной деятельности специализированное программное обеспечение и ручной труд, выделяют:

• автоматизированное проектирование, основанное на взаимодействии ЭВМ и человека,
• автоматическое проектирование, выполняемое на промежуточных этапах без участия человека,
• ручное.

Подавляющее большинство проектов пока осуществляется по автоматизированному типу, а автоматическое проектирование применимо к относительно несложным объектам. Но и в этом соотношении доля участия компьютера постоянно растёт.

Подходы к проектированию

Основные принципы и идеи проектирования выражены в системном подходе, для которого характерно рассмотрение частей сложной системы или явления в условиях их взаимодействия. Для этого выявляется структура объектной системы, типизируются связи, определяются атрибуты и анализируется влияние внешней среды. Решение этих задач в рамках воплощения системного подхода выливается в создание дисциплин различного уровня обобщения. Так, «Теория систем», например, исследует проектирование сложных и чаще слабоструктурированных экономических, социальных систем.

В технике сложные технические системы исследуются в рамках дисциплины «Системотехники», которая аналогична теории систем. Помимо процесса создания и эксплуатации технической системы, дисциплина изучает принципы и методы её проектирования. Для этого важно чётко сформулировать системные цели и с этой точки зрения организовать рассмотрение системы. Это позволяет отказаться при проектировании от малозначимых элементов и частей, сосредоточившись на оптимизационных задачах.

Конкретизация и интерпретация исходных идей системного подхода находит своё отражение в других производных подходах к проектированию:

• Структурный подход . Он предполагает синтез вариантов системы из блоков-компонентов. При частичном переборе компонентов можно предварительно спрогнозировать их характеристики.
• Блочно-иерархический подход . Сущность такого подхода к проектированию в том, что на первой стадии объект рассматривается как закрытый «чёрный ящик», внутренняя структура которого неизвестна. Затем постепенно, уровень за уровнем, начиная с первого, объект детализируется, устанавливается связь между блоками. Первыми, соответственно, детализируются блоки 1-го уровня, после чего появляются и детализируются блоки уровня № 2 и так – вплоть до получения блоков нижнего уровня с достаточно простой и прозрачной структурой. При таком подходе различные специалисты могут занимать работой над отдельными блоками, но сложность в том, что последующая стыковка решений может создать затруднения (в том числе – и из-за виртуальной природы проектируемых объектов). В целом подход предполагает декомпозицию сложных описаний.
• Объектно-ориентированный подход . При этом подходе вносится большая структурная определённость, связанная с распределением данных между классами объектов. Кроме того, благодаря иерархии и отношениям наследования уменьшается объём спецификаций и снижается вероятность искажения данных.

В социальном проектировании все подходы к процессу принято разделять по критерию их ориентированности на 3 типа:

• с ориентацией на объект (объектно-ориентированные),
• с ориентацией на субъект (субъектно-ориентированные, или тезариусные),
• с ориентацией на проблему (проблемно-ориентированные).

Необходимость увеличивать скорость реализации проектной стадии работ обуславливает появление новых подходов к проектированию.

Методы проектирования

Для многих областей деятельности трудно адекватно представить проблему проектирования в качестве задачи формального выбора лучшего и наиболее эффективного варианта как однозначного математического выражения оптимальности. Поэтому разнообразные методы проектирования выбираются в зависимости от конкретных условий и дополняют друг друга, приобретая специфические черты в различных областях деятельности.

• Графический метод .

К нему применимы законы начертательной геометрии, согласно которым объект изображается на плоскости. Все мысли, идеи, образы и сравнения, анализ и изучение задания на проектирование, детальная техническая разработка сопровождаются графическим изложением в виде схем, таблиц, эскизов, чертежей, графиков, текстов. На каждой ступени процесса преобладают свои специфические приёмы.

Достоинства метода в том, что он отвечает условиям процесса проектирования всех элементов различных объектов, не требует сложного инструмента и оборудования, легко справляется с разным масштабом и детализацией, а результаты проектирования графическим методом одинаково понятны любому технически подготовленному грамотному специалисту. Это и сделало данный метод международным языком проектной деятельности. Другие методы тоже не обходятся без графических изображений, поэтому данный метод считается опорным или основным.

В основе метода лежит процедура компоновки объёмных моделей и их элементов непосредственно в пространстве. При наличии набора унифицированных условных модельных элементов, а также моделей оборудования и конструкций можно рассмотреть множество вариантов компоновок, чтобы выбрать лучшую. Применение метода ограничено разнообразием составляющих макетотики, которая есть в распоряжении проектировщика, но в серьёзных проектных организациях разнообразие элементов постоянно растёт, а при наличии 3- принтеров внедрение метода в повсеместную проектную практику – вопрос скорого времени. Практическая ценность и важность этого метода состоит ещё и в том, что идея моделирования как основы научного эксперимента становится при создании модели частью проектирования.

• Макетно-графический метод .

Как способ сочетания композиционного мышления, графического мастерства и масштабного моделирования объёмов этот комплексный метод в наибольшей степени отвечает существу процесса проектирования, особенно когда речь идёт об архитектурном проектировании промышленных предприятий. В его помощью проектирование осуществляется на всех ступенях, начиная с идеи сооружения и заканчивая созданием рабочих макетов генеральных планов.

Макетно-графический метод и сам активно развивается как универсальный метод, и служит основой для отдельных ответвлений в проектировании – например, фото- и кинопроектирования. С помощью современной техники с многочисленных реальных точек зрения имитируется натурное движение людей в пространстве будущего объекта. При грамотном применении это позволяет создавать наиболее совершенные композиции, что, в свою очередь, снижает вероятность композиционных ошибок, допускаемых при переходе проекта к натуре.

• Автоматизированный метод (с применением электронной техники) .

Метод позволяет справляться со всем объёмом информации, который нужно безошибочно и быстро переработать во время проектирования. Предыдущие методы, основанные в первую очередь на труде человека, имеют объективные ограничения, которые помогает преодолеть применение автоматизированной и электронной техники.

Проекты, созданные с применение этого метода, отличаются оптимизацией в задаче синтезирования строительных, технических, социальных, эстетических, научных сторон проекта. Пока наиболее проблемным этапом в применении данного метода становится этап поиска идеи как художественно-инженерного и эмоционально-философского высказывания.

При всей технической сложности в обеспечении автоматизированного метода он и макетно-графический метод относятся к двум самым быстроразвивающимся методам проектирования.

Структура проектирования

Проектирование делится на процедуры, этапы и стадии. Проектирование сложных объектов включает стадии:

• научно-исследовательских работ,
• опытно-конструкторских работ,
• технического проекта,
• рабочего проекта,
• стадию испытания опытного образца.

Первая стадия зачастую делится на стадии предпроектных исследований, технического предложения и технического задания. Содержание деятельности на этих стадиях сводится к:

• последовательному изучению потребности общества в новых изделиях с заданным целевым назначением,
• исследованиям физических, конструктивных, технологических и информационных принципов создания изделий,
• прогнозированию возможных характеристик объектов и их параметров.

Результатом научно-исследовательских работ становится техническое задание на разработку будущего объекта. На стадии опытно-конструкторских работ создаётся эскизный проект изделия, а также конкретизируются, проверяются и корректируются принципы, установленные на предыдущей стадии. Стадии технического проекта «отвечает» за детальные технические решения. А стадия рабочего проекта – за полный (достаточный для изготовления) комплект конструкторской и технологической документации. На завершающей стадии испытания опытного образца по результатам испытания выявляются ошибки проекта и принимаются меры по устранению недоработок.

Как правило, за проектирование отвечают специализированные проектные организации. Так в строительстве классической считается модель, при которой заказчик обращается к проектной компании и та, после согласования с заказчиком общего концепта и получения технического задания с исходными данными, вступает в многоэтапный проектный процесс.

При некоторых видах договора подряда функцию взаимодействия с проектными организациями берёт на себя генеральный подрядчик. Международные стандарты инжиниринга предусматривают несколько вариантов, среди которых самые распространённые соглашения – это договоры в стандарте EPC (Engineering Procurement Construction) и в стандарте EPCM (+Management). В первом случае контрактор предоставляет заказчику услуги по проектированию (а также по закупке оборудования и строительству) «под ключ». Во втором случае, контрактор занимается менеджментом этих процессов (в том числе, и менеджментом проектирования).

Различают нисходящее проектирование (сверху вниз), при котором задачи более высоких иерархических уровней решаются первыми, и восходящее проектирование (снизу вверх), при котором наблюдается обратная последовательность – от задач нижестоящих в иерархии структур. В сложных системах функциональное проектирование чаще всего носит нисходящий характер, а конструкторское проектирование – восходящий.

Функциональный метод проектирования Мэтчетта – комплексный эвристический метод технического творчества, в котором одновременно используются следующие "режимы мышления".

Мышление стратегическими схемами (выработка стратегии и соблюдение
стратегии).

Мышление в параллельных плоскостях (проектировщик, с одной стороны, думает,
а с другой – наблюдает процесс мышления).

Мышление с нескольких точек зрения (часто оно осуществляется с помощью
контрольных вопросов, данных ниже).

Мышление "образами" (образы могут быть как идеальными, так и реальными: в виде
схем, загадочных, заманчивых рисунков, т. к. в методе особое внимание обращается на
положительное влияние эмоции в процессе проектирования.

Мышление с использованием основных элементов. Основные элементы – это
слова, которые используются в процессе решения каждой задачи. Мэтчетт назвал их
течтэмами, прочитав свою фамилию справа налево.

Течтэмы объединены в семь групп:

1. Варианты решений – определить потребность, определить необходимый элемент, представить себе решение, принять временное решение, принять окончательное решение, отменить решение;
2. Варианты суждений – предположить, взвесить, взвесить и сравнить, экстраполировать, оставить без изменения, предсказать;
3. Варианты стратегий – продолжать в том же направлении, продолжать и расширить, изменить направление, сопоставить с прошлым, сопоставить с будущим, внимательно рассмотреть, разрешить конфликт, продолжать более интенсивно, прекратить;
4. Варианты тактик – оценить риск, проверить последствия, развить, сравнить с другими решениями, разделить действие, приспособить другое решение, сосредоточиться на малом участке, разложить на компоненты, проверить возможную причину, обдумать возможность нового решения, заменить решение на противоположное, проверить другие варианты;
5. Варианты отношений – хранить решение в памяти, выявить зависимость, отсрочить принятие решения, сообщить о решении, соотнести с ранее принятым решением, проверить на избыточность, проверить на несоответствие;
6. Варианты понятий – использовать новое понятие, изменить плоскость абстракции, использовать схему стратегии, изменить точку зрения, сравнить с существующей системой, сравнить с получающейся системой, применить первичное кольцо (см. группу 5 и перечень вопросов, данный ниже), применить вторичное кольцо (см. группу 6 и перечень вопросов, данный ниже);
7. Варианты препятствий – обойти препятствие, разрушить препятствие, устранить препятствие, начать новое действие с нуля, начать новое действие с принятого решения, действовать в одном, двух, трех или многих измерениях.

"Режимы мышления" предназначены для осознания, контроля и приспособления образа мышления к задачам проектирования. Методом Мэтчетта используется перечень контрольных вопросов:

1. Какие потребности являются: жизненно важными, очень важными, важными, желательными?
2. Каковы потребности: функциональной системы, потребителя, фирмы, внешнего мира?
3. Каковы потребности на каждом из перечисленных ниже 10 этапов существования изделия: проектирование и деталировка, отработка, изготовление деталей, сборка, испытание и отладка, окончательная отделка и упаковка, сбыт, монтаж, эксплуатация и использование, тех. обслуживание и уход?
4. Какие сведения можно получить, если задать 6 основных вопросов анализа трудовых операций: что нужно сделать (потребности), почему это нужно сделать (причина), когда это нужно сделать (время), где это нужно сделать (место), кем или с помощью чего это должно быть сделано (средства), как это сделать (метод)?
5. Каким образом каждую часть проекта можно: исключить, объединить с другими частями, унифицировать, перенести, модифицировать, упростить?
6. Какие эффекты, потребности, ограничения вызовет каждая деталь комплекса в отношении любой др. детали этого комплекса?

Очень большое внимание Мэтчетт уделил вопросам самоконтроля и самонастройки на всех этапах процесса проектирования, а также использованию логосинтеза (синтез с помощью разговора). Метод Мэтчетта можно представить как сбалансированную смесь опыта, искусства, психоанализа, "групповой динамики", самовнушения, внушения и некоторой доли мистики.

Как известно, каждый проект – это уникальное мероприятие, не поддающееся стандартизации. Однако процессы управления проектами поддаются стандартизации и документы, которые формализуют эти процессы, получили название методологий управления проектами. Причем некоторые методологии управления проектами применимы для всех типов проектов в разных областях. Другие же, напротив, подходят только для управления конкретными типами проекта. Так, для сферы дорожного строительства наиболее подходящей будет одна проектная методология, в то время как для проекта по разработке программного обеспечения – другая. Рассмотрим ниже наиболее часто применяемые методологии управления проектами.

Традиционная (Каскадная) методология управления проектами

Традиционная методология управления проектами может быть использована во всех отраслях, но наиболее распространена в строительстве. Она также носит название каскадной или водопадной модели, вследствие того, что предлагаемая ею последовательность фаз напоминает поток. Методология выделяет семь последовательных этапов проектного управления:

1. Определение требований
2. Проектирование
3. Реализация (строительство, производство…)
4. Внедрение
5. Тестирование и отладка
6. Установка
7. Эксплуатация и сопровождение

Переход к следующей фазе проекта возможен только в том случае, если предыдущий этап завершён и принят заказчиком. Применение данной методологии наиболее предпочтительно в проектах, результатом выполнения которых является материальный продукт (например, строительные проекты, установка оборудования и пр.) и для реализации которых требуется конкретная последовательность действий. Кроме того, разработанные планы возможно использовать повторно для аналогичных проектов в будущем.

Однако с другой стороны, каскадная модель управления проектом требует инвестиций в планирование. Обычно первые две фазы занимают от 20 до 40% от всего времени выполнения проекта по данной методологии. Вследствие структурированного подхода, внесение изменений в содержание работ происходит медленно, что делает методологию не гибкой и не подходящей в случаях, если клиент не уверен, какой результат он хочет получить.

Методология управления проектами PRINCE 2

PRINCE2 (Projects in Controlled Environments) так же является структурированной методологией к проектному управлению. Это одна из самых популярных методологий управления проектами, широко используемая в Великобритании в управлении как в бизнесе, так в органах власти. PRINCE2 – это процессно-ориентированная проектная методология, которая фокусируется на процессах верхнего уровня (управление, организация, контроль), а не на низших задачах (декомпозиция работ, разработка графиков). Методология PRINCE2 базируется на семи принципах, семи темах и семи процессах. Принципы являются центральным элементом методологии: если хотя бы один из них не выполняется, то нельзя говорить о том, что проект выполняется в рамках PRINCE2.

Принципы методологии PRINCE2:

1. Постоянная оценка экономической необходимости — остается ли неизменной экономическая выгода от проекта на протяжении всего жизненного цикла проекта
2. Обучение на опыте – команда проекта должна постоянно искать и изучать опыт предыдущих проектов
3. Определение ролевой модели – команда проекта должна иметь ясную организационную структуру и вовлекать подходящих людей для решения нужных задач
4. Управление по этапам – необходимо, чтобы проекты были спланированы, а также подвергались мониторингу и контролю на каждом этапе выполнения;
5. Управление по отклонениям – следует четко обозначить допустимые границы отклонений в проекте, чтобы установить границы ответственности
6. Фокус на продуктах – необходимо концентрироваться на определении и достижении качества продуктов (результатах проекта)
7. Адаптация к проектной среде – следует адаптировать процессы и инструменты управления проектом к требованиям проектной среды, а также к масштабу работ, их сложности, важности, квалификационным требованиям и степени риска

Аспекты представляют собой направления проектного управления, на которые следует обращать внимание в течение длительности всего проекта.

Аспекты методологии управления проектами PRINCE2 :

1. Обоснование проекта: какую ценность проект принесёт организации?
2. Организация : каким образом необходимо распределить роли и ответственность между членами проектной команды для того, чтобы эффективно управлять проектом
3. Качество : какие имеются требования и критерии к качеству и каким образом можно их обеспечить
4. Планы : шаги, требуемые для разработки плана, и инструменты PRINCE2, необходимые к использованию
5. Риски : каким образом менеджмент проекта будет разрешать проблему наличия неопределённостей в плане проекта и во внешней среде
6. Изменение : как руководство проекта будет оценивать влияние непредвиденных задач и изменений и реагировать на них
7. Прогресс : реализуемость проекта, выполнение планов и дальнейшее развитие проекта

Наконец, семь процессов разбивают жизненный цикл проекта на различные фазы, для каждой из которой имеются свои рекомендуемые к принятию действия, получаемые продукты и зоны ответственности.

PRINCE2 подразумевает следующие процессы управления проектом:

1. запуск проекта
2. руководство проектом
3. инициация проекта
4. контроль этапов
5. управление созданием продукта
6. управление границами этапов
7. закрытие проекта

PRINCE2 позволяет стандартизировать процедуры управления проектами, улучшить координацию деятельности, а также помогает понять, каким образом следует планировать проект и осуществлять мониторинг его выполнения, что следует делать, если план проекта не выполняется. Однако методология PRINCE2 не является лучшим выбором для проектов небольшого масштаба или для проектов с большей степенью вероятности изменений объема работ и требований к ним.

Гибкая методология управления проектом (Agile Project Management)

Гибкое управление проектом представляет собой поступательную и итеративную проектную методологию. Ее главной особенностью является то, что в начале выполнения проекта точно неизвестно, каким должен быть конечный продукт и каким будет жизненный цикл проекта. Вместо этого, проектная деятельность разбивается на несколько итеративных фаз, называемых «спринтами». Каждый спринт состоит из множества задач и имеет свой конечный продукт и результат. Методология Agile позволяет менеджерам проектов постоянно получать обратную связь и улучшать продукт после каждой итерации.

В соответствии с данной методологией управления проектами, ответственность за результат делится между тремя ролями:

• Владелец продукта – определяет проектные цели, разрабатывает оптимальный график при заданных проектных параметрах, адаптирует процесс выполнения проекта к изменившимся требованиям и устанавливает приоритеты в характеристиках продукта
• Scrum мастер – устанавливает приоритеты в выполнении задач командой проекта и устраняет возникающие затруднения, препятствующие этому
• Члены команды – выполняют большинство поставленных задач, осуществляют ежедневный менеджмент, создают отчеты о ходе выполнения проекта, контролируют качество продукта

Методология Agile является гибкой и позволяет легко изменить параметры проекта, что является значимым для таких сервисно-ориентированных проектов, как разработка программного обеспечения или графический дизайн. Но это методология не подходит для проектов со строго заданными параметрами и требованиями.

Методология быстрой разработки приложений (Rapid Application Development — RAD)

Быстрая разработка приложений (RAD) – это проектная методология, чаще всего используемая в проектах по разработке ПО, основной целью которых является быстрое и качественное создание приложения. Данная методология управления проектами выделяет 4 стадии проекта:

• Планирование
• Пользовательское проектирование
• Быстрое конструирование
• Переключение

Методология быстрой разработки приложений, с одной стороны, помогает улучшить показатели результативности проекта и повысить качество риск-менеджмента. Но с другой стороны, данная метрология не подходит для масштабных IT проектов, может привести к низкому качеству кода и требует постоянного вовлечение клиента в процесс исполнения всего проекта

• Не существует универсальной «наилучшей» методологии управления проектом – выбор определяется типом проекта и спецификой окружающей среды
• Если вы работаете над проектом с возможными небольшими изменениями содержания работ, например, в области строительства, выбирайте каскадную модель
• Для разработки программного обеспечения, графического дизайна и других сервисно-ориентированных проектов выбирайте Agile методологию
• Используйте методологию быстрой разработки приложений для небольших IT проектов с сжатыми сроками
• Если вам необходимо минимизировать риски и требуются структурированный подход в исполнении крупного или среднего масштаба проекта, выбирайте PRINCE2
• Не бойтесь использовать другие, менее популярные методологии, если они в большей степени подходят к вашему проекту