Библиотека сайта

Карта сайта

Главная страница сайта

Региональные подразделения РФО

Подразделения РФО по направлениям исследований

 

Начало книги. Введение. Содержание.

Часть I. 

Владимир ШКУНДЕНКОВ Черное озеро

(Зарисовки из студенческой жизни конца 1950-х годов)

Часть I. 

Владимир ШКУНДЕНКОВ

Зачем физики строят ускорители? Антропокосмическая модель Вселенной

Часть II.  Владимир АРШИНОВ

На пути к коммуника-тивной Вселенной солидарности и альтруизма

Часть III.  Николас КУЛЬБЕРГ

ЦЕРН  и  институты  России

Часть IV. 

Джеймс ПУРВИС

Англия, Испания, Америка и Россия  (Рассказ о моей жизни)

К вопросу о простоте и элегантнос-ти информационных решений

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

(Как пример применения комплекса AIS)

РАЗРАБОТКА  И  ПРАКТИЧЕСКИЙ  ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ  ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ  ДЛЯ  УПРАВЛЕНИЯ  БОЛЬШИМИ ФИЗИЧЕСКИМИ  ПРОЕКТАМИ

(Статья в российском журнале «Инженерная физика. М., №5, 2007)

 

Джон Маклиш ФЕРГЮСОН

 

В течение девяти последних лет в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН, Женева, Швейцария) были разработаны системы для слежения за ходом работ и управления процессом создания двух больших физических проектов: большого адронного коллайдера (БАК) и детектора ATLAS (A Toroidal LHC ApparatusТороидальный детектор БАК). Эти системы были с большим успехом использованы в ходе строительства упомянутых устройств, входящего в настоящее время в завершающую стадию.

Эксперимент в области физики частиц ATLAS предназначен для исследования фундаментальных основ материи и основных сил, сформировавших нашу Вселенную. Объединяя 1800 физиков из более чем 150 университетов 34 стран мира и имея бюджет более 600 миллионов швейцарских франков (около 500 миллионов долларов США), строительство детектора ATLAS представляет собой самый большой из когда-либо предпринятых совместный проект в области физических исследований. В 1998 году по заказу руководителей проекта ATLAS была разработана первая версия системы контроля работ по проектам (PPT – Project Progress Tracking), предназначенная для решения проблем и нужд, возникающих в процессе управления сложными проектами [1]; [2]; [3]. Руководство коллаборации ATLAS имело насущную потребность в свободно доступном (внутри сообщества институтов физики высоких энергий) программном средстве для управления проектами, позволяющем выработать единую структуру разбиения задачи на рабочие единицы, идентифицировать все подлежащие исполнению задачи в едином централизованно контроллируемом формате, получать и консолидировать все данные о ходе проекта путем сбора регулярных отчетов от большого числа удаленных географически участников проекта с помощью легкого в использовании интерфейса через электронную почту или веб-браузер. Дополнительными требованиями являлись необходимость контроля расходов, хода работ и истории изменений, а также проверка целостности и правильности данных. Поскольку коммерческих программных продуктов с заданными требованиями найдено не было, было принято решение разработать необходимую систему силами ЦЕРН     и в сжатые сроки внедрить ее в эксплуатацию для проекта ATLAS. Разработанная система PPT представляет собой веб-приложение, построенное на платформе Java 2 Enterprise Edition с центральной базой данных Oracle 9i. Система PPT реализует коллаборативный подход к управлению проектами, при котором лица, играющие разные роли в проекте, находясь в широко распределенной географически среде, получают доступ к необходимой им информации в соответствии с требуемым уровнем доступа (контроль промежуточных этапов разработки). Структура проекта декомпозируется и представляется в виде дерева задач. Элементы декомпозиции проекта обозначаются иерархически (аналогично нумерации параграфов в научных статьях). Декомпозиция проекта используется системой для логической организации проекта и представляет собой основной способ просмотра задач, включенных в проект. Лица, контролирующие проект, и технические координаторы имеют поуровневый доступ, в отличие от лиц, ответственных за отдельные задачи.  В том случае, если для какого-либо узла декомпозиции не определено лицо, непосредственно контролирующее данный узел, то система обеспечивает движение вверх по иерархическому дереву до тех пор, пока не будет найдено лицо, которое может контролировать данный узел дерева, исходя из иерархии. Задачи могут определяться в виде промежуточных этапов проекта либо в виде комплекса работ, имеющего дату начала и окончания. В задачу включается информация    о его стоимости, финансировании, институте-подрядчике и ссылка на соответствующий меморандум о намерениях. Промежуточный этап проекта представляет собой задачу с единственной меняющейся во времени величиной; дата окончания задачи может изменяться в процессе получения новых отчетов. Задачи типа «Комплекс работ» могут включать в себя внутренние промежуточные  этапы, обозначающие подзадачи внутри комплекса работ. Система организовывает проекты в виде вложенного дерева задач, включающего в себя как официальные задачи, формально поставленные оргкомитетами БАК или советом директоров эксперимента ATLAS, так и системные задачи, ставящиеся на более низком уровне (например, промежуточные этапы, определенные разработчиками для отслеживания своих результатов работы). Меняющиеся во времени величины (оценки сроков выполнения, степень выполнения работы и т.д.) задач изменяются в процессе диалога между лицом, контролирующим проект (менеджером задач данного уровня), и лицом, ответственным за задачу (контролирующим ход исполнения задачи лично либо путем руководства командой исполнителей). Возможен также диалог между лицом, контролирующим проект, и техническим координатором, осуществляющим руководство проектом на более высоком уровне. Технический координатор может требовать получения отчетов для отдельных задач, ход которых требуется контролировать. Для реализации механизмов сбора отчетов от лиц, ответственных за комплекс работ, извещения координаторов рабочих площадок о всех изменениях в ходе выполнения комплекса работ на вверенных им участках, оповещения координаторов ресурсов о всех затратах на подчиненных им кодах затрат и информировании руководителей проектов о всех событиях, приводящих к задержкам на критическом пути хода проекта, была разработана система отчетов с управлением по событиям. Отдельные лица могут оформить подписку на отчеты об интересующих их аспектах работы. Разработанная система используется также в эксперименте CMS (the Compact Muon Solenoid – Компактный мюонный соленоид), представляющем собой второй по масштабу эксперимент БАК.

В ходе декомпозиции проект ATLAS был разделен на 13 основных направлений деятельности: вакуумный поток, внутренний детектор, электромагнит, калориметр жидкого аргона, калориметр теплозащитных плит, тороидальный сердечник, мюонный спектрометр, экранирование, опорные конструкции, сбор данных, вычисления в автономном режиме, техническое координирование и оборудование общего назначения.  Внедрение системы PPT было в целом хорошо принято сообществом ATLAS, хотя вначале имело место нежелание использования системы ввиду начальных временных затрат, необходимых на создание графиков хода проекта и определения групп работ. Наконец элементы проекта были разделены на 2667 задач – 868 групп работ и 1799 промежуточных этапов проекта. Использование системы PPT оказалось важнейшим необходимым фактором эффективного управления проектом, позволяя получать подробные отчеты о ходе работ с любом уровнем детализации, от самого нижнего к самому верхнему от значительно удаленных друг от друга географически участников проекта и давая первоклассный обзор процесса строительства для центрального руководства с возможностью определения и последующего отслеживания потенциальных источников задержек, требующих немедленного вмешательства от совета директоров.

Большой адронный коллайдер (БАК) – это новый крупный ускоритель ЦЕРН, строительство которого ведется с 1996 года. В БАК будут использованы новейшие сверхпроводящие технологии для столкновения пучков протонов с энергией 14 ТэВ. Рабочая температура БАК максимально близка к абсолютному нулю и составляет – 270 oC. Имея длину окружности кольца ускорителя в 27 км, БАК будет крупнейшей сверхпроводящей установкой в мире. В начале проекта стоимость материальных затрат на создание ускорителя БАК оценивалась примерно в 2,7 млрд. швейцарских франков (около 1,8 млрд. долларов США) в ценах 1996 года. Затраты на персонал оценивались в 600 эквивалентов полной занятости в год в течение 10 лет. Через 5 лет работ, в июне 2001 года, затраты на строительство существенно превысили бюджет при одновременном отставании графика работ от запланированного. Перед руководством ЦЕРН была поставлена задача в минимальные сроки усилить степень контроля над проектом, добиться «прозрачности» расходов и обеспечить возможность идентификации отклонений от графиков затрат и хода работ. Средства управления проектами, используемые ранее, основывались на финансовых данных и не имели связи со структурой комплекса работ, входящих в проект и контролируемых инженерами, работающими на проекте. Для решения поставленной задачи генеральный директор ЦЕРН и руководитель проекта БАК потребовали оперативно внедрить в работу современную методологию управления проектами, основанную на управлении выполненной стоимостью (EVM – Earned Value Management) [4].

Методология управления выполненной стоимостью EVM [5]; [6]; [7] стала стандартной практикой управления проектами. Она объединяет средства контроля расходов и графика работ и дает возможность управляющему персоналу более точно оценивать состояние проекта. Методология управления выполненной стоимостью была разработана в 1960-х годах в рамках проектов, финансировавшихся Министерством обороны США. В то время она называлась «Критерии системы контроля по уровню издержек и срокам» (Cost/Schedule Control System Criteria, C/SCSC). В 1996 году методология была опубликована в качестве стандарта № 748 Национального института стандартизации США (ANSI) и Ассоциации (в настоящее время –Альянса) отраслей электронной промышленности США (EIA).

Существует три основных параметра, контролируемых при управлении выполненной стоимостью: плановая стоимость (Planned Value, PV), представляющая собой затраты на работы, запланированные в бюджете (также в литературе используется обозначение BCWS – Budgeted Cost of Work Scheduled), выполненная стоимость (Earned Value, EV), представляющая собой бюджетные затраты на выполненные работы (также в литературе используется обозначение BCWP – Budgeted Cost of Work Performed), и фактические расходы (Actual Cost, AC), представляющие собой реальные затраты на выполненные работы (также в литературе используется обозначение ACWP – Actual Cost of Work Performed). Плановая стоимость может быть представлена в виде графика, растущего от нуля в момент начала работы над проектом до суммы всех запланированных в бюджете затрат на выполнение всех работ проекта в момент планового завершения проекта. Данный график называется «плановым графиком работ» (Performance Measurement Baseline, PMB). Значение, которого он достигает в момент планового завершения проекта, называется «плановой стоимостью проекта» (Budget at Completion, BAC). Следует отметить, что для большинства проектов графики кумулятивных затрат имеют форму логистических кривых (S-кривых) [8]; [9]. Сравнивая на каждом этапе выполненную стоимость с плановой стоимостью, можно судить о том, выполняется ли проект в соответствии       с графиком работ, отстает от него или опережает. Для этого вычисляется разность SV = EV – PV, называемая «отклонением от графика» (Schedule Variance, SV). Если SV = 0, то проект выполнятся     в соответствии с графиком работ, если SV < 0, то работа над проектом отстает от графика (не все работы, запланированные к данному этапу, были выполнены), если SV > 0, то работа над проектом опережает график. Отметим, что степень отставания или опережения графика работ SV выражается не в единицах времени, а в единицах измерения затрат на выполнение проекта. При завершении проекта SV становится равным нулю, поскольку все запланированные работы выполнены. Фактические расходы – это кумулятивная величина, равная на каждом этапе выполнения проекта сумме реальных затрат на выполненные на данном этапе работы. Сравнивая на каждом этапе фактические расходы с выполненной стоимостью, можно судить о степени превышения расходов на выполнение проекта по сравнению с запланированными в бюджете. Для этого вычисляется разность CV = AC – EV, называемая «отклонением от бюджета» (Cost Variance, CV). Если CV = 0, то выполнение проекта идет в рамках бюджета. Если же CV > 0, то происходит превышение фактических расходов над запланированными (cost overrun).

Существует два типа превышения расходов – текущее превышение расходов (current overrun) и превышение расходов при завершении проекта (overrun at completion). Текущее превышение (current overrun) равно отклонению от бюджета и вычисляется, исходя из значений AC и PV на данном этапе. Превышение при завершении проекта (overrun at completion) – это разность между оценкой фактической стоимости всех работ проекта (Estimate at Completion, EAC)   и плановой стоимостью проекта (Budget at Completion, BAC). Отметим, что превышение при завершении является оценкой до тех пор, пока проект действительно не будет завершен. Рисунок 1 иллюстрирует рассмотренные выше термины:

                    Рис. 1. Кривые управления выполненной стоимостью.

Проведенное исследование рынка показало, что для решения поставленной задачи нет коммерческих продуктов, которые можно было бы быстро интегрировать в архитектуру информационных систем ЦЕРН. Поскольку интеграция с информационными системами ЦЕРН была существенно необходимой для получения актуальной информации о затратах, контрактах, людских ресурсах, организационной и бюджетной структуре ЦЕРН, а подходящее коммерческое решение отсутствовало, было решено разработать систему управления выполненной стоимостью самостоятельно, взяв за основу хорошо зарекомендовавшее себя в эксперименте ATLAS приложение PPT.

Разработанная система PPT/EVM, как и предыдущая система PPT, была создана на платформе Java 2 Enterprise Edition с центральной базой данных Oracle 9i. При проектировании был применен модульный подход. Базовыми  компонентами системы являются центральное хранилище данных и транзакции, запускающие на исполнение отчеты о ходе работ и регистрацию изменений в единицах проделанной работы. Все транзакции сохраняются в системе, благодаря чему любые изменения могут быть прослежены во времени и при необходимости отменены. Ведется контроль влияния транзакций  на затраты и график работ, по результатам которого выдаются обычные и внеочередные отчеты. Для быстрого доступа к суммарным данным и их дальнейшего детального многомерного анализа был разработан автоматизированный модуль сбора суммарных данных. Учитывая большой объем данных, вводимых в систему на начальном этапе, был разработан дополнительный модуль, позволяющий загружать данные о единицах проделанной работы из файлов таблиц Microsoft Excel, а не через обычный веб-интерфейс.

После исчерпывающих приготовлений, при поддержке и во взаимодействии с руководителем и инженерами проекта БАК, была проведена декомпозиция проекта и определены группы работ. По каждой из этих групп были собраны данные и определены конечные результаты и соответствующие ресурсы. Всего для проекта БАК было выделено 12 445 групп работ. Была определен процесс, согласно которому 300 инженеров проекта ежемесячно рапортуют о ходе работ по 2000 единицам работ, активных в каждый момент времени. 

Внедрение подобной системы в середине сложного процесса строительства повлекло за собой  изменение культуры работы всего инженерно-технического персонала, занятого на строительстве БАК, точно так же, как ранее автоматизация административных информационных систем ЦЕРН повлекла за собой изменение в культуре работе с компьютерами у административного персонала ЦЕРН [10]. Критически важным фактором, позволившим произвести такое изменение, стала твердая поддержка со стороны руководителя проекта БАК и генерального директора ЦЕРН. Тем не менее имел место относительно болезненный начальный этап, на котором необходимо было обеспечить тесное сотрудничество между службой информационной поддержки и инженерами, работающими в проекте БАК. По мере оценки преимуществ системы инженерным сообществом система получила широкое распространение; новая функциональность добавлялась в процессе эксплуатации системы по просьбам пользовательского сообщества. Информация о группах работ добавлялась ответственными инженерами постоянно, а отчеты, генерируемые системой, регулярно использовались руководством проекта. Руководитель проекта БАК ежедневно использовал систему для контроля потенциальных отклонений от запланированных затрат и графика. Это позволило значительно улучшить понимание расходов и графика на инженерном уровне. Отчеты системы представлялись на ежемесячных совещаниях совета директоров ЦЕРН, на ежеквартальных заседаниях делегаций стран-участниц на финансовом комитете ЦЕРН и на собираемых дважды в год совещаниях группы международных экспертов, входящих в комитет оценки затрат и хода проекта БАК. Все перечисленные инстанции оценили внедрение         и использование системы как выдающийся успех.

В процессе успешной эксплуатации системы PPT в эксперименте ATLAS был накоплен большой опыт. Разработанное позднее приложение PPT/EVM было тесно интегрировано в информационную архитектуру ЦЕРН и оказалось критически важным для организации высокоэффективной рабочей среды для инженеров проекта БАК, обеспечив полную прозрачность расходов и графика работ проекта БАК и предоставив руководству возможность быстро реагировать на потенциальные проблемы. В итоге было принято решение, что приложение PPT/EVM должно применяться в будущем для всех важных проектов ЦЕРН, следуя повсеместно принятой в настоящее время практике управления проектами.

 

Копировать книгу целиком

 

 



[1] Йонге Ю. де, Бонналь П., Фергюсон Дж., Матиесон Д., Пурвис Дж., Титов Р. Система управления выполненной стоимостью  для проекта Большой адронный коллайдер // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2005. № 10, стр. 60-65.

[2] Йонге Ю. де, Фергюсон Дж. Создание системы управления выполненной стоимостью для большого адронного коллайдера ЦЕРН // Научная сессия МИФИ-2006, сборник научных трудов, т. 10, Телекоммуникации и новые информационные технологии в образовании, стр. 19-20. ISBN 5-7262-0633-9.

 

[3] . Bonnal P., Jonghe J. de, Ferguson J. A Deliverable -Oriented EVM System suited to a Large-Scale Project,The Project Management Journal March 2005, 25 страниц.

 

[4] Ferguson J., Kissler K.H. Earned Value Management – CERN Report, AS-2002-010, May 2002, 8 страниц.

 

[5] Performance Measurement for Selected Acquisitions. United States Department of Defense, Instruction DOD 7000.2 / Encl. 1 Wash. D.C., 1967.

 

[6]Cost/Schedule Systems  Compendium., National Security Industrial Association Wash. D.C.,1980.

 

[7] Fleming Quentin W.  Koppelman  Joel M. Earned Value Project Management, 2nd Ed. Project Management Institute, 2000.

 

[8] . Christensen David S. 1999. Value Cost Management Report To Evaluate The Contractor's Estimate At Completion. Acquisition Review Quarterly, 6/22/99.

 

[9] . Christensen David S. Is the Cumulative SCI-based EAC an Upper Bound to the Final Cost of Post-A12 Defense Contracts? Journal of Cost Analysis and Management (Winter 2004): 1-10.

 

[10] Фергюсон Дж. М. Развитие административных информационных систем в Европейской организации ядерных исследований // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика.- 2005. № 7, стр. 1-9.