Система управления проектами дизайн-центра микроэлектроники

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Воронежская государственная лесотехническая академия»

Т.П. Новикова

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТАМИ

ДИЗАЙН-ЦЕНТРА МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

Монография

Воронеж 2014

УДК 621.3.049.77+004
ББК 32.85

Н73

Печатается по решению научно-технического совета
ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 6 от 12 ноября 2013 г.)

Рецензенты: кафедра естественнонаучных дисциплин

филиала ФГБОУ ВПО «Московский государственный
социальный университет» в г. Воронеже;
зам. генерального директора по науке, главный инженер
ОАО «НИИЭТ», д-р техн. наук В.Н. Ачкасов

Научный редактор д-р техн. наук, проф. В.К. Зольников

Новикова, Т. П.

Н73 Система управления проектами дизайн-центра микроэлектроники [Текст] : 
монография / Т. П. Новикова ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО 
«ВГЛТА». – Воронеж, 2014. – 135 с.

ISBN 978-5-7994-0633-2 (в пер.)

В 
монографии 
рассмотрена 
система 
управления 
проектами 
дизайн-центра 

микроэлектроники с точки зрения единой информационной системы управления, 
функционирующей на базе интегрированной информационной среды, всесторонне и 
комплексно рассматривающей вопросы формирования планов совокупности проектов, с 
учетом их перспективности и возможности учесть результаты в рамках других проектов; 
реализации проектов в современных условиях рыночной экономики с неопределенностью 
финансирования.

Монография 
предназначена 
для 
работников 
конструкторских 
и 
проектных 

организаций, а также студентов и аспирантов, изучающих дисциплины, связанные с 
автоматизацией проектирования и управления в социальных и экономических системах.

УДК 621.3.049.77+004
ББК 32.85

 Новикова Т. П., 2014

ISBN 978-5-7994-0633-2
 ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная

 лесотехническая академия», 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………...........4
1. СОСТОЯНИЕ И ЗАДАЧИ РАЗВИТИЯ ИНТЕГРИРОВАННОЙ
ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЫ ПРЕДПРИЯТИЯ................................................6
1.1. Управление предприятием на основе современных ИПИ-технологий
как средство повышения эффективности производственных процессов .............6
1.2. Анализ предприятия как объекта управления и создание интегрированной
среды для управления производственными процессами на основе
ИПИ-технологий ....................................................................................................20
1.3. Анализ современных средств ИПИ-технологий и обоснование их развития
для повышения эффективности производственных процессов предприятий ....30
2. ЦЕЛЕВЫЕ ЗАДАЧИ, АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
И ОЦЕНКА ПРОЕКТОВ .......................................................................................39
2.1. Целевые задачи дизайн-центра микроэлектроники ......................................39
2.2. Архитектура системы управления и структура программного
обеспечения............................................................................................................45
2.3. Методика оценки достаточности и реализуемости требований
проектов микроэлектроники..................................................................................49
3. ПЛАНИРОВАНИЕ ПРОЕКТОВ СОЗДАНИЯ ИЗДЕЛИЙ
МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ И АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ РИСКА
ИХ РЕАЛИЗАЦИИ ................................................................................................60
3.1. Постановка задачи распределения работ по исполнителям
в дизайн-центрах микроэлектроники....................................................................60
3.2. Учет специфики формирования и реализации проектов
дизайн-центрами микроэлектроники ....................................................................71
3.3. Алгоритм управлениями рисками проектов..................................................77
4. ВНЕДРЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ В УПРАВЛЕНИЕ
ФОРМИРОВАНИЕМ И РЕАЛИЗАЦИЕЙ ПРОЕКТОВ ДИЗАЙН-ЦЕНТРА
МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ.......................................................................................88
4.1. Особенности реализации программного комплекса управления
взаимодействием предприятий электронной промышленности .........................88
4.2. Внедрение системы управления и разработка
методического обеспечения ................................................................................103
4.3. Управленческие процедуры в рамках реализации проектов
дизайн-центра микроэлектроники.......................................................................111
Библиографический список.................................................................................119

ВВЕДЕНИЕ

Уровень 
развития 
электронной 
промышленности 
любой 
страны 

определяет научно-технический прогресс в ведущих отраслях экономики, среди 

которых 
микроэлектроника 
имеет 
наиболее 
динамичное 
опережающее 

развитие. Она обеспечивает технологическую независимость государства и его 

обороноспособность, 
поэтому 
развитие 
электронной 
промышленности 

относится к приоритетному направлению технической политики любого 

государства, в том числе и РФ. 

В настоящее время в микроэлектронике произошли изменения, связанные 

с проектированием и производством современной электронной компонентной 

базы (ЭКБ) – это переход на глубоко субмикронные проектные нормы, 

внедрение новых технологий, переход к широкому использованию готовых 

библиотек, включая библиотечные элементы большой сложности. Изменение 

методологии 
автоматизации 
проектирования 
и 
производства 
изделий 

микроэлектроники потребовало преобразования организационной структуры 

предприятий электронной промышленности – создания сети дизайн-центров 

(ДЦ) проектирования сверхбольших интегральных схем (СБИС) и кремниевых 

мастерских (КМ) по их производству. Полученная развитая сеть ДЦ и КМ 

имеет громадные прибыли от продажи продуктов высокооплачиваемого 

интеллектуального труда: ЭКБ и отдельных программных продуктов. 

Касаясь работы ДЦ, можно констатировать, что только глубоко 

проработанная и выверенная технология бездефектного проектирования 

(определяется наличием современных технических и программных средств, а 

также высокой квалификацией персонала) в сочетании со всесторонним 

анализом проектов (с точки зрения их перспективности, оценки дальнейшего 

использования интеллектуальных результатов, вероятности экономических 

рисков) и оптимальным управлением их реализации может обеспечить 

нормальное конкурентоспособное развитие ДЦ. 

Инструментом для проведения всех подобных работ могут служить 

ИПИ-технологии, позволяющие создать информационную систему управления, 

функционирующую на базе интегрированной информационной среды. Этими 

вопросами занимались ученые организаций Зеленограда, Москвы, Минска и др. 

Однако вопросы комплексного управления проектами с учетом перспектив 

развития в полной мере не были рассмотрены. Отметим достаточно 

проработанные материалы «22 Центрального научно-исследовательского 

испытательного 
института» 
и 
«Управления 
развитием 
электронной 

компонентной базой». Однако эти разработки рассматривали фактически 

отраслевые вопросы управления. 

Если рассматривать зарубежные средства автоматизации управления ДЦ, 

то по ряду параметров они не подходят для непосредственного использования, 

так как не учитывают отечественной специфики развития, очень дороги и их 

внедрение не будет способствовать обеспечению отечественной доктрины

национальной независимости нашей экономики. 

В силу того, что микроэлектроника – наиболее наукоемкая отрасль, в ней, 

как ни в одной другой, цена даже одной ошибки чрезвычайно высока. И 

предприятие может разориться в течение считанных месяцев только по причине 

неоптимального управления. 

Поэтому возникла необходимость создания единой информационной 

системы управления проектами ДЦ микроэлектроники, функционирующей на 

базе интегрированной информационной среды, которая всесторонне и 

комплексно рассматривает вопросы формирования планов совокупности 

проектов с различными сроками начала и окончания, с учетом их 

перспективности, 
возможности 
учесть 
результаты 
одной 
совокупности 

проектов в рамках других и их реализацию в современных условиях рыночной 

экономики с неопределенностью финансирования и реализации.

1. СОСТОЯНИЕ И ЗАДАЧИ РАЗВИТИЯ ИНТЕГРИРОВАННОЙ 

ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЫ ПРЕДПРИЯТИЯ

1.1. 
Управление 
предприятием 
на 
основе 
современных 

ИПИ-технологий 
как 
средство 
повышения 
эффективности 

производственных процессов

В условиях рыночной экономики, с быстро изменяющейся конъюнктурой 

рынка и растущей конкуренцией, важной задачей становится эффективное 

управление предприятием, которое невозможно без применения современных 

информационных 
технологий 
(ИТ). 
Современный 
уровень 
развития 

компьютерной техники и ИТ позволяет, наряду с инновационной техникой и

технологиями 
производства,
повысить 
качество 
продукции, 
увеличить 

производительность труда, при этом сокращая длительность сроков разработки 

и выхода продукции на рынок. 

Глобальные процессы информатизации и компьютеризации открыли 

широкие возможности для повышения эффективности промышленного 

производства на базе параллельного проектирования, широкомасштабной 

кооперации и рациональной специализации, унификации и стандартизации 

проектной, производственной и эксплуатационной документации [12]. Все это 

нашло свое отражение в развивающейся совокупности методов и средств, 

получивших название CALS-технологий (Continuous Acquisition and Life cycle

Support – непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного 

цикла [2,3,12,13,22]), представленных в серии международных стандартов

STEP, PLIB, MANDATE и др. [1,3,6,12,13,22,24].

Русскоязычный аналог CALS – ИПИ-технологии (информационная 

поддержка процессов жизненного цикла изделий) –  это современный подход к 

проектированию 
и 
производству 
высокотехнологичной 
и 
наукоёмкой 

продукции, 
который 
заключается 
в 
создании 
интегрированной 

информационной среды на всех стадиях жизненного цикла изделия,

обеспечивающей 
единообразные 
способы 
управления 
процессами 
и 

взаимодействие 
всех 
участников 
этого 
цикла: 
заказчиков 
продукции, 

поставщиков (производителей) продукции, эксплуатационного и ремонтного 

персонала,
с 
использованием 
компьютерной 
техники 
и 
современных 

информационных технологий, реализованной в соответствии с требованиями 

системы международных стандартов.

Основное 
содержание 
ИПИ-технологий 
составляют 
инвариантные 

понятия, реализуемые полностью или частично в течение жизненного цикла 

изделия. Эти инвариантные понятия условно делят на две группы [3]: 

– основные ИПИ-принципы;

– базовые ИПИ-технологии.

Основные принципы ИПИ [3,4,10]:

– стандартизация и унификация информационного описания объектов 

управления;

– информационная поддержка всех этапов жизненного цикла изделия 

(ЖЦИ) на основе использования интегрированной информационной среды;

–
безбумажное 
представление 
информации, 
электронный 

документооборот с использованием электронно-цифровой подписи (Digital

signature);

– непрерывное совершенствование бизнес-процессов (Business-process

reengineering);

– параллельный инжиниринг(Concurrent Engineering);

– доступность информации для всех участников ЖЦИ в любое время и в 

любом 
месте, 
что 
обуславливает 
применение 
современных 

телекоммуникационных технологий.

Базовые управленческие технологии [9,23]:

– управление проектами и заданиями (Project Management/ Workflow 

Management);

– управление ресурсами (Manufacturing Resource Planning);

– управление качеством (Quality Management);

– управление конфигурацией изделия (Configuration Management);

– интегрированная логистическая поддержка (Integrated Logistic Support).

Неотъемлемым свойством ИПИ-технологии является информационная 

интеграция всех процессов жизненного цикла изделия, поэтому в её основу 

положена система единых международных стандартов. 

Стандарты первого поколения – в основном, это стандарты и 

руководящие документы Министерства обороны США MIL-STD-1388  и 

Министерства обороны Великобритании DEF STAN 00-60. Модификации 

некоторых стандартов применяются и сегодня. Например, стандарт ISO 8879

(SGML, Standard Generalized MarkUp Language), определяющий «обобщенный 

стандартный язык разметки» текста [3,22], введенный в действие в 1986 г.

Сегодня
на
смену
стандартам
первого
поколения
пришли
новые

современные стандарты: ISO 10303 STEP, ISO 13584 PLIB, ISO 15531 

MANDATE [3,6,12,13,22]. Они охватывают основные направления [19,25,27]:

– стандарты по обмену данными о моделях изделия (STEP – Standard for

the Exchange of Product model data) – 220 стандартов; 

– библиотека деталей (PLIB – Parts Library) – 8 стандартов; 

– данные об управлении промышленным производством (MANDATE –

Industrial manufacturing Management data) – 2 стандарта; 

– структура интегрированных прикладных открытых систем (Open

systems application integration framework) – 4 стандарта. 

ISO 10303 STEP
–
международный стандарт для компьютерного 

представления и обмена данными о продукте с целью нейтрального механизма

описания данных о продукте на всех стадиях его ЖЦ, не зависящий от 

конкретной системы. Это делает его подходящим как для нейтрального 

файлообмена, так и в качестве базиса для реализации и распространения баз 

данных о продукте, а также для архивирования.

ISO 13584 PLIB
– это серия международных стандартов для 

представления и обмена доступными для компьютерной интерпретации 

данными о поставляемых компонентах и комплектующих изделиях (узлах, 

деталях). В отличие от стандарта ISO 10303 STEP, предназначенного для 

описания конкретного экземпляра продукта, стандарт PLIB позволяет 

описывать классы продуктов (компонентов и комплектующих):

–
стандартные 
детали, 
определенные 
международными 
или 

национальными стандартами;

– библиотеки (базы) данных о деталях конкретного поставщика.

Стандарт ISO 15531 MANDATE регламентирует некоторые вопросы 

представления производственных данных. Областью стандартизации являются 

форма представления и методы использования информации о производстве и 

используемых производственных ресурсах, их характеристиках и ограничениях 

с точки зрения управления производством.

В России разработка национальных CALS-стандартов проводится под 

эгидой Госстандарта РФ. Приказом Госстандарта РФ № 515 от 01.12.99 создан 

Технический комитет ТК431 «CALS-технологии», силами которого разработан 

ряд стандартов серии ГОСТ Р ИСО 10303, являющихся адекватными 

переводами соответствующих международных стандартов. 

В настоящее время введено в действие 27 национальных стандартов,

идентичных международным стандартам комплекса ИСО 10303, и действует 

6 рекомендаций по стандартизации.

Стандарты, технологии и программно-технические средства ИПИ 

обеспечивают следующие выгоды для предприятия: 

– интегрированную информационную среду. Сокращаются материальные 

и временные затраты на проектирование и изготовление изделий, благодаря 

совместному и многократному использованию одних и тех же данных. 

Описания ранее выполненных разработок хранятся в базах данных сетевых 

серверов, 
которые 
доступны 
любому 
пользователю 
ИПИ-технологий. 

Снижаются затраты на эксплуатацию, обслуживание и ремонт изделий. Доля 

вспомогательных процессов и операций достаточно велика (в наукоемкой 

продукции часто превышает стоимость самой покупки), поэтому сокращение

затрат времени и средств, связанных с ними, является существенным фактором 

экономии;

– переход к прямому безбумажному обмену данными. Сегодня основной 

формой представления результатов интеллектуальной деятельности людей и 

инструментом их информационного взаимодействия является бумажный 

документ. Даже при использовании компьютерных систем (САПР) для 

изготовления 
чертежей, 
спецификаций, 
технологической 
документации; 

системы автоматизированного управления производством (АСУП) – для 

создания планов производства и отчетов о его ходе; офисных систем, служащих 

для подготовки текстовых и табличных документов конечный результат 

интеллектуальной деятельности формируется в виде бумажного документа. 

Поэтому переход от бумажного документооборота к электронному позволяет 

обеспечить параллельность обсуждения, контроля и утверждения результатов 

работы, существенно сократить длительность процессов;

– 
компьютерную 
автоматизацию, 
позволяющую 
повысить 

производительность основных процессов и операций создания информации [3].

Перечисленные 
аспекты 
являются 
определяющим 
фактором 

эффективности внедрения ИПИ-технологий на предприятии. На экономические 

показатели предприятий непосредственно влияют [1,3,27]:

– сокращение затрат и трудоемкости процессов технической подготовки 

и освоения производства новых изделий;

– сокращение календарных сроков вывода новых конкурентоспособных 

изделий на рынок;

– сокращение доли брака и затрат, связанных с внесением изменений в 

конструкцию;

– увеличение объемов продаж изделий, снабженных электронной 

технической документацией (в частности, эксплуатационной), в соответствии с 

требованиями международных стандартов;

– сокращение затрат на эксплуатацию, обслуживание и ремонт изделий 

(«затрат на владение»).

Количественная оценка эффективности применения ИПИ-технологий на 

основе данных клиентов компании SAP (американского лидера в этой области 

во всем мире, в том числе и в России) [25]:

– сокращение стоимости эксплуатации сложной техники на 20-25 %;

– сокращение времени на разработку и производство изделия на 

20 – 30 %;

– сокращение сроков вывода на рынок новейших образцов техники на 

60 – 70 %;

– сокращение доли брака и объема конструктивных изменений от 23 до 

73 %.

Влияние внедрения ИПИ-технологий на ключевые показатели:

1) Операционные показатели:

– сокращение производственного цикла и времени на разработку 

продукции минимум на 5 месяцев;

– ускорение обработки заказа клиента в 12 раз;

– управление бизнесом на основе отчетности, получаемой в режиме 

реального времени, – 100 %;

– уменьшение дублирования данных в 8 раз;

– увеличение количества обрабатываемых заказов при том же количестве 

работников на 50 %.

2) Финансовые показатели:

– 
уменьшение 
запасов 
(готовой 
продукции, 
материалов 
и 

комплектующих) на 28 %;

– уменьшение уровня неликвидов на 70 %;