Применение принципов Wbs для проектов проектирования механических систем

Сложность проектирования современных механических систем требует структурированного подхода к управлению проектами. Без четкого разложения команды рискуют ползти, упущенными сроками и перерасходами бюджета. Структура разбивки работ (WBS) - иерархическое разложение общей проектной работы - была краеугольным камнем эффективного управления проектами. При применении к проектам механического проектирования принципы WBS превращают хаотичные, многодисциплинарные усилия в управляемые, подотчетные и предсказуемые рабочие процессы. В этой статье объясняется, как применять принципы WBS на протяжении всего жизненного цикла механической системы, от первоначальной концепции до производства.

Что такое структура разбивки работ?

Структура разбивки работ представляет собой ориентированную на результат группировку элементов проекта, которая организует и определяет общий объем работы. Каждый нисходящий уровень WBS представляет собой все более подробное определение работы, необходимой для завершения результатов проекта. Для механических систем WBS часто отражает физическую архитектуру системы (например, подсистемы, сборки, компоненты) или фазы жизненного цикла проектирования и разработки. Самый высокий уровень представляет конечный результат - полностью проверенную механическую систему - в то время как более низкие уровни разбивают этот результат на дискретные рабочие пакеты, которые можно оценить, запланировать и назначить.

Концепция WBS была формализована Министерством обороны США в 1960-х годах и позже принята Институтом управления проектами (PMI) в руководстве PMBOK. Для инженеров-механиков понимание WBS - это не просто вопрос административной дисциплины; это технический инструмент для обеспечения того, чтобы каждая необходимая часть анализа, проектирования, закупок, изготовления, испытаний и интеграции была захвачена и обеспечена ресурсами.

Внешний ресурс: PMI — структура разбивки работ Объяснена

Механические системы проектируют жизненный цикл

Проекты механического проектирования обычно следуют структурированному процессу: концептуальный дизайн, вариант осуществления (предварительный) дизайн, детальный дизайн, прототипирование, тестирование и полномасштабное производство. Кроме того, соответствие нормативным требованиям, инженерия надежности и производственная инженерия часто работают параллельно. Хорошо построенный WBS захватывает каждую фазу и результаты, произведенные на каждом выходе.

Например, проект по разработке высокоэффективного теплообменника может включать в свой WBS следующие этапы:

Каждый из этих этапов можно подразделить на несколько этапов, пока рабочие пакеты не станут достаточно маленькими (обычно 8-80 часов усилий), чтобы управлять ими один человек или небольшая команда.

Пошаговое применение WBS в проектах механического проектирования

1.Определить масштаб проекта

Определение сферы применения является основой любой WBS. Для механической системы область применения включает все функциональные требования (например, диапазон рабочих температур, грузоподъемность, стандарты безопасности), физические ограничения (размер, вес, материалы) и ограничения проекта (бюджет, график, нормативные утверждения). Заявление о сфере применения должно быть однозначным; каждый элемент, позже включенный в WBS, должен непосредственно поддерживать эти требования. Упущения на этом этапе приводят к переработке и перерасходу средств. Документ области применения, в котором четко перечислены результаты - такие как «проверенная сборка САПР», «отчет о тестировании прототипа», «инструмент для корпуса с инжекторной формовкой» - обеспечивает структуру сверху вниз для WBS.

2.Определить основные этапы или архитектуру системы

Разложение может быть выполнено фазой жизненного цикла или физическим разрушением. Для сложной системы, такой как промышленный робот, вы можете начать с основных подсистем: сборка рук, приводной поезд, система управления, конечный эффектор, защитные ограждения. Альтернативно, проектно-фазовый подход хорошо работает для небольших систем или когда ожидаются множественные итерации дизайна. Большинство механических проектов выигрывают от гибрида: два верхних уровня следуют за жизненным циклом, в то время как более низкие уровни следуют за физическим разрушением системы. Ключ заключается в том, чтобы гарантировать, что ни одна работа не осталась в стороне (правило 100% WBS: сумма работы на уровне ребенка равна работе родителя).

3.Разбивайте на рабочие пакеты

Рабочие пакеты являются самым низким уровнем WBS. Они должны быть конкретными, измеримыми и назначаемыми. Например, в фазе «Detail Engineering» для рабочего колеса насоса рабочие пакеты могут включать:

Каждый пакет работ должен иметь определенный результат (доставляемый), ответственного человека или команду, предполагаемые усилия (часы или стоимость) и дату начала / окончания. Эта детальность позволяет точно оценивать и отслеживать прогресс.

4. Назначать обязанности

Используя матрицу распределения ответственности (RAM) - часто диаграмму RACI - сопоставьте каждый рабочий пакет с отдельными лицами или подразделениями, ответственными за механические проектные проекты, кросс-функциональные команды являются общими: инженеры-механики, инженеры-производители, инженеры по качеству, закупки и внешние поставщики. Четко определенное владение предотвращает попадание задач через трещины. Например, рабочий пакет «Выбрать материал и указать термическую обработку» может принадлежать инженеру по материалам, с входом от термического аналитика и инженера-производителя.

5. установить временные рамки и зависимости

Рабочие пакеты секвенированы на основе технической логики. Например, FEA не может начаться до утверждения геометрии САПР; изготовление прототипа не может начаться до тех пор, пока не будут заказаны материалы. Используйте сетевую диаграмму (например, активность на узле) для определения критического пути. WBS обеспечивает основу для графика проекта: каждый рабочий пакет становится деятельностью с продолжительностью и зависимостями. Программные инструменты, такие как Microsoft Project или Primavera, интегрируют WBS с планированием и выравниванием ресурсов. Для механических систем зависимости часто включают в себя элементы с длинными литьями, закупки двигателей, которые должны быть идентифицированы на ранней стадии WBS.

6. Расчетные расходы

Оценка снизу вверх из рабочих пакетов дает более точные бюджеты, чем догадки сверху вниз. Каждому рабочему пакету присваиваются рабочие часы, материальные затраты, использование оборудования и накладные расходы. Для механического проектирования затраты включают инженерный труд, лицензии на программное обеспечение (CAD, FEA, CFD), прототипные материалы, время обработки, испытательное оборудование и сторонние сертификаты (например, ASME, ISO). Совокупность затрат от рабочих пакетов до иерархии WBS дает реалистичный общий бюджет проекта и помогает определить основные факторы затрат.

7. Определение результатов и краеугольных камней

Типичные вехи в механическом проектном проекте включают «Концептуальный обзор дизайна завершен», «Заморожена модель CAD», «Прототип завершен», «Одобренный протокол испытаний» и «Выпущенный дизайн продукта». Каждая веха должна соответствовать завершению набора связанных пакетов работ.

Преимущества применения WBS в механическом дизайне

Практическое преимущество хорошо построенного WBS состоит в том, что он имеет множество преимуществ и напрямую влияет на результаты проекта:

Внешний ресурс: Руководство по структуре разбивки работ NASA (применяется к сложным аппаратным системам)

Вызовы и лучшие практики

Хотя преимущества являются убедительными, внедрение WBS в механическом дизайне сопряжено с проблемами. Ниже приведены общие подводные камни и способы их избежать.

Сверхгранулярность или подгранулярность

WBS со слишком большим количеством уровней становится обузой для поддержания; один со слишком малым уровнем не может обеспечить контроль. Правило большого пальца: наименьший рабочий пакет должен требовать не более 80 часов усилий (около двух недель работы) и должен быть назначен одному человеку или дисциплине. Для механического дизайна избегайте разбиения задач ниже уровня отдельных чертежей или простых анализов - одна задача САПР для небольшой сборки в порядке; разбивка на «создать часть 1», «создать часть 2» и т. Д., Может быть ненужной, если детали просты.

Непоследовательная декомпозиция

Используйте последовательный принцип разложения на протяжении всего WBS. Не смешивайте фазы жизненного цикла на уровне 2 с физическими компонентами на уровне 2. Обычная ошибка: уровень 2 содержит «Дизайн», «Прототип», «Тест» (жизненный цикл), в то время как другая ветвь содержит «Электроника», «Хасис», «Охлаждение» (физический). Эта непоследовательность путает сбор затрат и отчетность о состоянии. Либо разлагается сначала по фазе, а затем по компоненту в каждой фазе, либо по компоненту сначала и затем по фазе для каждого компонента. Гибридный подход работает — но документирует правило.

Игнорирование неинженерных работ

Проекты по разработке механических устройств часто включают закупки, обеспечение качества, соблюдение нормативных требований, документацию и само управление проектами. Эти неинженерные виды деятельности должны быть включены в WBS. Например, пакет работ для «Подготовить технический отчет для сертификации СЕ» так же важен, как и «Бег FEA». Исключение из них создает слепые пятна в графике и бюджете.

Не использовать словарь WBS

Словарь WBS описывает каждый элемент: объем работы, результаты, предположения, ограничения и ответственную сторону. Для механических проектов включают ссылки на стандарты (например, ISO 9001, ASME Y14.5), требуемые результаты (рисунки PDF, файлы STEP, отчеты об испытаниях) и зависимости (например, «требует завершенного анализа CFD»). Словарь является единственным источником истины и помогает новым членам команды набирать скорость.

Лучшая практика: вовлекайте команду

Создание WBS должно быть совместным усилием. Ведущие инженеры-механики, инженеры-производители и инженеры-испытатели должны участвовать в разложении. Они знают, какая работа требуется, и могут определить скрытые задачи, которые руководство может пропустить. Используйте липкие заметки в мастерской или цифровой доске; акт совместного создания иерархии строит бай-ин и повышает точность.

Интеграция WBS с другими инструментами управления проектами

WBS не является изолированным артефактом. Он вписывается в график проекта, бюджет, реестр рисков и базовый уровень измерения производительности. В конструкции механических систем интеграция особенно ценна для:

Внешний ресурс: Ассоциация по управлению проектами — руководство WBS

Пример из реального мира: WBS для автоматизированной системы паллетизации

Рассмотрим проект по проектированию и созданию автоматизированной системы паллетизации для завода по упаковке пищевых продуктов.

  1. Управление проектами
  2. Системный дизайн
    • Концепт проектирования (функциональные спецификации, геометрия компоновки)
    • Детальная механическая конструкция (рама, захват, конвейер, предохранители)
    • Интеграция контроля
  3. Закупки
    • Долгосрочные изделия (моторы, коробки передач, датчики)
    • Изготовленные компоненты (стальная рама, алюминиевые скобки)
    • Стандартные детали (фастенеры, подшипники, пневматические компоненты)
  4. Производство и сборка
    • Изготовление каркаса (разрезание, сварка, покраска)
    • Подсборка захвата и конвейера
    • Заключительная сборка и проводка
  5. Тестирование и ввод в эксплуатацию
    • Тестирование в сухом цикле
    • Тестирование нагрузки с продуктом
    • Проверка системы безопасности
    • Установка и приемочное испытание площадки
  6. Документация и обучение
    • Руководство по эксплуатации
    • Расписание технического обслуживания
    • Обучение операторов

Каждый рабочий пакет (например, «Изготовление каркаса») далее разбит на задачи: создание списка резки, программирование с ЧПУ, детали машины, сборка сварных швов, проверка сварных швов, применение грунтовки и краски. Этот уровень детализации позволяет менеджеру проекта отслеживать прогресс еженедельно и контролировать затраты.

Заключение

Применение принципов структуры разбивки работ к проектам проектирования механических систем не является дополнительным административным упражнением - это техническая необходимость. Разбивая сложные механические работы на дискретные, измеримые и назначаемые пакеты работ, инженерные команды получают ясность, улучшают координацию и достигают большей предсказуемости. Хорошо продуманный WBS выравнивает масштаб проекта, график и бюджет и служит основой для управления рисками и измерения производительности. Независимо от того, разрабатываете ли вы простой прибор или многомиллионную автоматизированную систему, начиная со строгой WBS сэкономит время, деньги и разочарование. Инвестируйте в усилия по разложению на ранней стадии; остальная часть проекта будет работать более плавно в результате.

Внешний ресурс: iSixSigma — WBS в инженерных проектах