Информационно-аналитическая модель процесса разработки наукоемкого программного обеспечения и концептуальная схема базы данных проектной документации научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ

Введение

В послание Президента Федеральному Собранию [12] В. В. Путин заявил: «в стране нужно достичь технологического суверенитета в сферах, которые обеспечивают устойчивость всей экономики страны. Это средства производства и станки, робототехника, все виды транспорта, беспилотные авиационные, морские и другие системы, экономика данных, новые материалы и химия. С учётом демографических вызовов, с которыми мы столкнулись, высокой потребности, а если говорить прямо, дефицита кадров для нас критически важно кардинально повысить производительность труда – это одна из ключевых задач.»

Это означает внедрение цифровых технологий в управление, сквозную модернизацию промышленных мощностей, их роботизацию и автоматизацию. В современных условиях повышение эффективности всех сфер производительности труда неразрывно связано с цифровизацией, с использованием технологий искусственного интеллекта. Такие решения дают возможность создавать цифровые платформы, которые позволяют оптимально выстроить взаимодействие граждан, бизнеса и государства между собой.

Известно, что для эффективной реализации научно-технического проекта необходимо гармонично сочетать ряд интеллектуальных, материальных и экономических факторов. Такими факторами являются: идея (концепция) научно-технического или научно-образовательного произведения, инициатива (мотивация) участников проекта, инвестиции (финансовые и мат.-тех. ресурсы) и квалификация исполнителей и руководителей проекта. Указанные факторы в значительной степени определяют успешное развитие научно-технического проекта.

Для технологического стартапа, как развивающегося наукоемкого венчурного предприятия, обычно характерно неформальное распределение обязанностей членов команды, ограниченные финансовые возможности и часто сумбурная организация планирования, учета и контроля работ по проекту, а также недостаточно рациональное документирование административной и научно-технической деятельности. Вопросам организации и сопровождения административной и научно-технической документации обычно уделяется недостаточно внимания, а структура проектной документации часто формируется без учета требований информационной архитектуры, т. е. сочетания удобной для использования (useable) структуры, стиля, именования, навигации и поиска, реализованных в базе данных документации проекта. Отметим также, что целесообразная организация документооборота является одним из важных факторов успешного развития проекта и представляет неотъемлемую часть процесса разработки.

В настоящей статье рассматривается и развивается организационно-методическая модель наукоемкого венчурного предприятия (технологического стартапа), которая включает модель процесса разработки наукоемкого программного обеспечения (далее – ПО). Описывается концептуальная схема базы данных проектной документации по разработке наукоемких программных систем.

Типовая организация наукоемкого венчурного предприятия (технологического стартапа)

Инновационная деятельность является локомотивом прогрессивного развития общества. Базовыми элементами инновационной деятельности являются наукоемкие венчурные предприятия или технологические стартапы в которых осуществляются процессы конверсионных научно-технических преобразований типа «проблема — исследование — технология — инновационный продукт/услуга — внедрение» (рис.1). Результатом деятельности наукоемкого венчурного предприятия является новый продукт, услуга или технология, иначе, научно-техническое или научно-образовательное произведение (далее – НТП/НОП), которое затем вводится в общественно-экономический оборот. С целью масштабирования инновации, НТП/НОП может быть передано индустриальному партнеру. Плодотворность деятельности наукоемкого венчурного предприятия на практике оценивается по результатам внедрения/коммерциализации инновации.

Рис.1. Базовыми элементами инновационной деятельности являются наукоемкие венчурные предприятия (технологические стартапы)

Источник: составлено авторами.

Типовые аспекты деятельности любого предприятия — юридический, финансовый, информационно-коммуникационный, материально-технический и другие, охватывают функции, которые выполняются сотрудниками предприятия или привлеченными субподрядными организациями. Различные аспекты деятельности наукоемкого венчурного предприятия представлены на иллюстрации, показанной на рис. 2.

Рис.2. Различные аспекты деятельности наукоемкого венчурного предприятия Источник: [15].

Типовая схема организации наукоемкого венчурного предприятия показана на иллюстрации (рис.3). Данная схема отражает связь подразделений предприятия выполняющих различные аспекты предпринимательской деятельности. Так например, топ-менеджмент (руководство) представляет высшее звено бизнес-уровня венчурного предприятия, которое отвечает за организацию, управление, развитие и результат работы предприятия.

Функцией топ-менеджмента предприятия является формулировка стратегии развития предприятия, координация и согласование задач, которые решают подразделения предприятия [2; 6; 13]. Руководство отвечает перед заказчиками научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (далее – НИОКР/ОКР), в роли которых также могут выступать сами руководители, они же учредители венчурного предприятия.

Рис.3. Типовая организация наукоемкого венчурного предприятия (технологического стартапа)

Источник: [16].

Бизнес-уровень наукоемкого венчурного предприятия рассмотрен в работах [14; 16]. Автор (руководитель) проекта формулирует идею НТП/НОП, согласовывает цели проекта с заинтересованными лицами и привлекает инвестиции, подготавливает и заключает соответствующие договора с инвесторами, подбирает команду исполнителей проекта и организует работу по созданию, сопровождению и, в будущем, продвижению и внедрению (монетизации) созданного НТП/НОП (продукта, услуги или технологии). После начала работ по проекту руководитель (автор) вместе с командой планирует задачи проекта, согласовывает и контролирует ход работ по выполнению проекта.

Администрация предприятия (рис.3) представляет подразделение которое обеспечивает учет расходов и доходов, состояние и контроль активов предприятия. Функцией администрации является кадровое, финансовое, материально-техническое, информационно-коммуникационное обеспечение и сопровождение деятельности предприятия. С технической позиции административный уровень предприятия можно представить как финансово-экономическую оболочку научно-технического проекта.

Заметим, что технологический стартап обычно представляет «развивающееся» наукоемкое венчурное предприятие с формально ещё не окончательно сформированной организационно-штатной структурой и, в связи с этим, сотрудники предприятия часто выполняют различные функции. Следует также отметить, что источником инноваций могут являться научные подразделения крупных высокотехнологичных компаний и научно-производственных объединений (НПО). Рассмотренная выше часть административных функций наукоемкого венчурного предприятия в этом случае реализуется соответствующими службами высокотехнологичной компании.

Подразделение НИОКР/ОКР наукоемкого венчурного предприятия занимается непосредственно проектной («производственной») деятельностью, в частности, разработкой ПО или, в общем случае, разработкой НТП/НОП. Функцией подразделения «Сервис и маркетинг» венчурного предприятия является монетизация результатов интеллектуальной деятельности (РИД), проще говоря, продвижение и внедрение/коммерциализация созданной продукции (НТП/НОП).

Общая схема жизненного цикла (ЖЦ) наукоемкого венчурного предприятия (технологического стартапа) показана на иллюстрации (рис.4). ЖЦ предприятия можно разбить на крупные этапы или стадии, которые соответствуют различным видам деятельности, а именно:

· организация наукоемкого венчурного предприятия (технологического стартапа),

· НИОКР/ОКР или разработка НТП/НОП (продукта, услуги или технологи),

· внедрение/монетизация результата интеллектуальной деятельности, т.е. НТП/НОП.

Рис.4. Типовая схема жизненного цикла наукоемкого венчурного предприятия (технологического стартапа)

а). Бизнес-уровень предприятия,

б). Уровень НИОКР/ОКР

Источник: составлено авторами.

На данной иллюстрации также приводится общая схема жизненного цикла НИОКР/ОКР или схема ЖЦ процесса разработки НТП/НОП, который также можно разделить на три взаимосвязанных процесса — эскизный проект, детальный (технический) проект и проект апробации или оценки качества/адекватности (ОК/А) разработанного продукта (НТП/НОП).

Модель процесса разработки наукоемких программных систем

Рис.5. Основные факторы успешной реализации проекта

Источник: [14].

На практике успешное развитие проекта обусловлено рациональной организацией и управлением процессом создания/разработки научно-технического или научно-образовательного произведения, неотъемлемой частью которого также является документирование артефактов НТП/НОП. Первоначальный пакет документов научно-технического проекта можно специфицировать как комплект документов содержащий:

· видение (идея/концепция) целевого продукта;

· перечень необходимых ресурсов для создания продукта (кадровых, финансовых, материально-технических);

· оценка необходимого времени (срок) выполнения проекта.

К этому комплекту документов обычно прилагается маркетинговое обоснование и деловое предложение (бриф). Указанного комплекта документов часто вполне достаточно для начала инициативной деятельности по привлечению заинтересованных лиц к реализации научно-технического проекта. Данная инициативная деятельность представляет не что иное, как процесс поиска и кооперации деловых партнеров с целью организации наукоемкого венчурного предприятия (технологического стартапа).

Процесс управления проектом состоит из процесса управления разработкой артефактов проекта и процесса управления проектной документацией, которая состоит из создаваемой в процессе работы технической документации НТП/НОП и административной документации (нормативной, кадровой, финансовой, материально-технической и др.), связанной с проектом (рис.6).

Рис.6. Артефакты научно-технического проекта

Источник: составлено авторами.

Результат интеллектуальной деятельности (РИД) наукоемкого венчурного предприятия (технологического стартапа) обычно представляет экземпляр или прототип технической системы/изделия и руководства/произведения («know-how») содержащего технологическую и эксплуатационную документацию разрабатываемой системы/изделия. Важно отметить, что технологическая документация часто имеет значительно большую интеллектуальную и финансовую ценность, чем непосредственно сам экземпляр или прототип технического изделия или программной системы.

Как было отмечено выше, процесс разработки НТП/НОП обычно разделяют на три крупные стадии (рис. 7):

· эскизный проект (проектирование архитектуры системы),

· детальный/технический проект (проектирование, реализация и тестирование компонент/модулей и сборка текущих реализаций системы/изделия),

· апробация системы — проект испытаний или оценки качества/адекватности (ОК/А) системы, также включает создание эксплуатационной документации и выпуск системы/изделия во внешнюю среду.

Рис.7. Типовая схема ЖЦ итеративного процесса разработки НТП/НОП Источник: составлено авторами.

На стадии эскизного проектирования системы, творческий замысел автора, представленный ранее в виде идеи или концепции будущей системы, преобразуется аналитиками и архитекторами в документ описывающий конкретную архитектуру системы [5; 8; 10]. Архитектура программной системы включает описание общей/фундаментальной структуры программного обеспечения, модели обработки и хранения данных и модель функционирования и управления системой. Фундаментальная структура системы представляет описание функций компонентов программного обеспечения высокого уровня, а также их характеристики. Кроме перечня функциональных требований к будущей программной системе также формулируется набор не функциональных (дополнительных) требований. Архитектура программной системы представляет часть проектной документации, в которой формулируется целостное представление о разрабатываемой системе и, таким образом, определяются задачи, которые должны быть выполнены командой разработчиков на последующих этапах разработки системы.

На стадии детального проектирования (рис. 7) команда разработчиков (проектировщиков и программистов) творчески развивает и преобразует архитектурную спецификацию системы, разработанную на предыдущей стадии, в набор технических спецификаций и программных реализаций компонент/модулей системы (технологическую документацию). Задача детального проектирования – декомпозиция определенных в эскизном проекте высокоуровневых компонентов системы на более мелкие, минимально связанные между собой составные части – компоненты и модули. Для этого формируется иерархическая структура работ (work breakdown structure) – сокращенно ИСР (WBS). ИСР – ориентированная на результат иерархическая декомпозиция работ, выполняемых командой проекта, где каждый следующий более низкий уровень иерархии отражает всё более конкретное/детальное определение проектируемых компонент системы.

В процессе разработки системы в её состав добавляются как самостоятельно разработанные, так и сторонние лицензированные компоненты/модули. Типовая схема иерархического процесса детального проектирования компонент/модулей целевой системы и схема рабочей документации проекта приведена на рис. 8. Сборка системы представляет процесс программирования, интеграции и тестирования компонент/модулей программной системы.

Рис.8. Типовая схема процесса детального проектирования компонент/модулей целевой системы

Источник: составлено авторами.

Следует заметить, что во многих случаях при разработке прорывных технологий или наукоемких решений часто отсутствуют стандартные средства оценки качества/адекватности (ОК/А) создаваемой целевой системы. В этом случае параллельно с разработкой целевой системы также требуется разработать систему ОК/А целевой системы [14; 16]. В итоге процесс разработки наукоемкой программной системы усложняется и может быть представлен схемой, показанной на рис. 9.

Рис.9. Типовая схема ЖЦ итеративного процесса разработки наукоемкой

программной системы

Источник: [14].

На стадии апробации проводятся независимые испытания разработанной системы, а также создание эксплуатационной документации (рис.10). В отличие от «заводского» или внутреннего тестирования системы, проводимого на стадии детального/технического проекта, в процессе апробации проводятся «полевые» испытания системы/изделия независимыми экспертами. Целью испытаний является оценка качества/адекватности (ОК/А) системы, т. е. оценка соответствия реальной системы замыслу автора или заказчика, т.е. концепции системы, а также устранение дефектов и исправление недостатков. Параллельно подготавливается эксплуатационная документация, в частности, инструкции пользователя и обучающие материалы. Стадия апробации системы завершается выпуском системы (изделия) в эксплуатацию для использования внешними потребителями (пользователями).

Рис.10. Схема апробации НТП/НОП

Источник: составлено авторами.

Концептуальная схема базы данных проектной документации НИОКР

· техническое задание (ТЗ),

· календарный план работ (КПР) по проектированию/разработке компонента/модуля системы в табеле учета работ (ТУР-КПР),

· спецификации разрабатываемых компонент и/или ссылки на используемые компоненты и терминальные модули,

· спецификации разрабатываемых модульных, интеграционных и системных тестов и/или ссылки на используемые модульные, интеграционные и системные тесты,

· отчет, т.е. фактический учет и контроль (ФУК) работ по проектированию/разработке компонента/модуля системы в табеле учета работ (ТУР-ФУК).

На иллюстрации (рис. 11) приведена схема рабочего цикла процесса детального/технического проектирования НТП/НОП. Кроме технической документации, т. е. пакета технических артефактов (спецификаций и реализаций) компонентов/модулей системы, документация проекта также содержит административную документацию в виде иерархической структуры «ТЗ-ТУР» включающей технические задания на разработку компонент/модулей и ряд соответствующих таблиц табеля учета работ (ТУР), а именно:

· название технического задания/работы по разработке компонента/модуля системы (ТЗ: имя компонента/модуля системы и краткий комментарий),

· календарный план работы (ТУР-КПР) – оценка рабочего времени на разработку компонента/модуля системы,

· рабочий отчет (ТУР-ФУК), т. е. фактический учет и контроль выполненной работы («факт»).

База данных/пакет артефактов «ТЗ-ТУР» содержит информацию по выполняемым работам и может включать ответы на следующие вопросы:

· «ЧТО?» - формулировка/постановка задачи,

· «КТО?» - состав участников (исполнителей) решения задачи,

· «КОГДА?» - время/срок исполнения работы, распределение подзадач по исполнителям (график),

· «СКОЛЬКО?» - оценка стоимости решения поставленной задачи (смета),

· «ЧЕМ?» - необходимый инструментарий решения задачи.

Рис.11. Типовая схема рабочего цикла детального/технического проекта Источник: составлено авторами.

База данных/пакет артефактов рабочей документации детального/технического проекта имеет иерархическую структуру и содержит много разных однотипных артефактов [1; 7]. В соответствии с методологическим принципом «Бритвы Оккама» и практической рекомендацией YAGNI («You aren't gonna need it» – «Вам это не понадобится»), необходимо избегать излишней бюрократизации процесса разработки и не плодить в проекте бесполезные сущности/артефакты [11;, 17]. В частности, для простых тестов, например, проверки корректности работы программы при граничных значениях параметров, вместо отдельных документов представляющих простые тестовые сценарии, вполне достаточно написать краткий комментарий непосредственно в самих программах реализации модульных тестов.

Полная документация наукоемкого предприятия содержит существенно различные виды документов [1; 7]. Это, во-первых, документы, относящиеся к предпринимательской или экономической сфере деятельности предприятия и, во-вторых, документы, относящиеся к научно-технической или производственной сфере деятельности. Подготовка плана производственной деятельности предприятия является важной частью общего предпринимательского процесса и обусловлена кадровыми и бюджетными ограничениями.

Базу данных/документов наукоемкого предприятия можно представить в виде структуры, где документы разделены по типам на документы, относящиеся к административной деятельности предприятия и документы, относящиеся непосредственно к производственной деятельности, т. е. НИОКР/ОКР. Один из вариантов концептуальной схемы базы данных (архива пакетов документов) наукоемкого венчурного предприятия приведен на рисунке 12.

Рис.12. Вариант конфигурации базы данных/документов наукоемкого венчурного предприятия

Источник: составлено авторами.

Заключение

Целью данной работы является рассмотрение способа повышения эффективности экономической и творческой деятельности команды наукоемкого венчурного предприятия (технологического стартапа) или, конкретнее, рассмотрение способа сокращения административных издержек при планировании, организации и выполнении проектных работ, а также сокращение издержек связанных с недостаточно рациональным документированием артефактов проекта и сопровождением проектной документации.

В работе изложена и развивается организационно-методическая модель наукоемкого венчурного предприятия (технологического стартапа) и двухуровневая модель управления проектом создания НТП/НОП. Рассматривается жизненный (рабочий) цикл наукоемкого венчурного предприятия, который представляет иерархию конкретных итеративных процессов, соответствующих абстрактной модели жизненного цикла Деминга-Шухарта (принятие решения — план — исполнение — оценка — [принятие решения]). Описывается концептуальная схема базы данных/пакета документации НИОКР/ОКР, которая связывает между собой технологические и административные артефакты проекта.

Авторами разработана первоначальная версия (MVP) простого HTML-фреймворка документации, который позволяет обычным пользователям легко объединять отдельные документы в удобный для использования пакет связанных документов иерархической структуры, который по сути может представлять гипертекстовую базу знаний проекта. Для коммуникации сотрудников в процессе работы над проектом может быть использован практически любой корпоративный мессенджер, например, бесплатный для небольших рабочих групп мессенджер управления проектами и задачами «IconTeam» фирмы «IconSoft» (https://iconsoft.ru). Рассмотренная в статье организационно-методическая модель разработки наукоемких программных систем развивает и дополняет известные практики разработки ПО [9].