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1、系统工程在航空项目管理中的应用研究2009年第11期科技管理研究ScienceandTechnologyManagementResearch2009No.11文章编号:10007695(2009)11041703系统工程在航空项目管理中的应用研究卫圈虎,杨钢,屈重君(西北工业大学自动化学院,陕西西安710072)摘要:在系统工程最新相关理论的基础上提出了项目管理三维结构,构建了航空项目管理决策支持系统模型,使用系统动力学分析了项目管理的主要影响因素,并以某研究所航空项目管理实践为案例进行了比照研究.关键词:系统工程;项目管理;三维结构;决策支持系统;系统动力学中图分类号:F203:N945文献
2、标识码:A1978年,钱学森,许国志,王寿云合着论文组织管理的技术系统工程,揭开了国内系统工程学科的研究序幕.可以说,系统工程从进入中国的第一刻起,就与管理科学建立了不解之缘.项目管理始终贯穿于项目的整个生命周期,对项目的整个过程进行管理.项目管理素有”三角难题”一说,解决好进度,成本和效果三要素的关系,是项目得以顺利完成的重要保证.航空工程项目涉及政府,用户,承制方,配套方,处于一个关系复杂大环境之中,无论是内部或外部的体制和机制,还是人的观念,态度,管理和技术水平对于项目的成败都起着至关重要的作用.从这个意义上说,航空系统的成功研制必定要得到更大范围开放复杂系统工程方法的支持.系统工程方法
3、应当成为政府,采购方,承制方在航空项目管理上的共同理念,成为制定管理政策,法规,发布指令的科学基础.l项目管理的三维结构1969年,霍尔提出了系统工程的三维结构,分为知识维,时间维和逻辑维.本文在借鉴了霍尔的思想的基础上,提出了项目管理的三维结构(图1).逻辑维知识维短期中期长期时间维项目项目项目管理管理管理图1项目管理的三维结构1.1知识维包括项目专业知识和管理学,心理学,决策科学,数学(主要是运筹学)等相关学科知识,这些学科的知识共同构成了项目管理系统工程的理论基础.1.2逻辑维首先制定项目管理的目标,在此基础上形成管理计划,然后随着项目的进行完成管理计划的实施,在得到各方面对实施效果的评
4、价反馈后,对于项目管理的目标和计划进行修正.从控制沦上,这形成了一条负反馈的回路,以保证项目管理的内容不断得到优化.1.3时间维按照时间长短分为短期项目管理,中期项目管理和长期项目管理.短期项目管理多是针对一两个项目的管理,中期项目管理是在一定时间内对一系列项目的管理,长期项目管理则是企业在若干年内形成的一整套管理方法实践.短期,中期和长期的项目管理行为在内涵上不是割裂的,短期项目管理是中长期项目管理的基础,中期项目管理是短期和长期项目管理的中问环节,长期项目管理是企业项目管理的核心内容,是企业形成有特色,先进的管理经验的承载形式,三者缺一不可.2决策支持系统在航空项目管理中的应用一些复杂的航
5、空项目,武器系统从立项,论证,预研开发到生产,投入运行全过程,贯穿着十分复杂的决策过程,涉及诸多因素与管理部门.这些因素中有的是确定的,有规律可循的,而有的则是不可预测的,难以定量或用结构模型描述的因素,这些复杂的决策问题仅依靠目前所规划开发的管理信息系统已不能适应.管理信息系统只能为管理人员提供历史的或当前状态的信息,不能预测或预估将来的状态,而项目的重大决策问题常常需要预估一下当前的不同决定对将来的影响.因此,在航空项目管理中引入决策支持系统(DSS)就显得十分必要和迫切.决策支持系统是一种能够帮助决策者利用数据和模型解决半结构化问题的以计算机为基础的交互作用系统.一般来说,半结构化问题指
6、的是目标在一定程度上明确和可操作,在一定程度上可以预测决策者采取的措施对于决策效益的影响和决策效益变化的原因,对于决策者采取的措施也具有一定的可预测性;非结构化问题则是完全不明确和不可预测的.传统的决策支持系统存在着三大缺陷:(1)使用静态模型,对于相关知识要求高,因而系统在决策支持中的作用是被动的;(2)在决策者的主导下采用模型求解,对于普遍存在的非结构化问题无法解决;(3)以数学模型为基础,对决策中常见的定性问题和不确定性问题缺乏相应的支持手段.收稿日期:20090320,修回日期:20090618基金项目:航空基金资助项目”航空惯性天文组合导航系统技术研究”(20070818007)制价
7、施划标控评实计目理理理理理管管管管管目目目目目项项项项项哮,经/4l8卫圈虎等:系统工程在航空项目管理中的应用研究随着技术的发展,智能决策支持系统(IDSS)出现了,它结合了DSS定量模型求解和人工智能(AI)技术定性分析及不确定推理的优势,充分运用人类在问题求解中的经验和知识,通过人机对话的方式,为解决半结构化或非结构化问题提供决策支持.上世纪90年代后期,智能决策支持系统出现了与数据仓库和联机分析处理(OLAP)技术结合的趋势,将决策支持系统的应用从桌面系统发展到整个企业范围,从单一业务的专家知识支持发展到对企业战略决策和战术决策的综合集成支持.由于航空项目不可预测和不可描述因素多,经常需
8、要处理非结构化问题,需要将定性与定量分析有机结合.同时,对于很多航空科研单位来说,同时进行多型号的研制和生产十分普遍,这就需要一个能够高效处理海量信息和提供多种动态分析模型的项目管理系统.图2是本文在决策支持系统理论基础上构建的航空项目管理决策支持系统模型.该模型将智能决策支持系统和数据仓库有机结合在一起,分为一个人机交互系统和四个库(模型库,数据库,方法库,知识库).图2航空项目管理决策支持系统模型人机交互系统:决策者只需通过计算机操作就可完成项目管理的过程,这可以有效解决航空型号研制中并行项目多,需要多点同步跟踪的难题.数据库:由以数据仓库为基础,数据挖掘及OLAP为分析工具对数据进行处理
9、的系统代替了传统DSS的数据库管理系统,大大提高了数据分析对决策者的支持力度.模型库:包括的主要模型有进度与资源分配模型(帮助项目管理者制定项目的初始进度),关键任务预算,计划与跟踪模型(帮助实现关键任务的计划,预算与跟踪),风险评估方法模型(为管理者同时提供进度,成本,效果3种参数的风险信息)等.方法库:类似于程序库,包含面向多种应用的程序包或功能程序.知识库:专家系统的引入,使原来需要大量定性分析的决策过程部分或大部分由知识库系统完成,极大地提高了系统的智能.在知识库系统中,专家知识库和运筹/管理知识库的内容是一个关键,也是定性决策的源泉,需要在项目管理中高度重视.该系统主要实现的功能有:
10、项目影响分析,项目状态监视,功能支持系统,辅助管理工具及对项目管理人员行政服务性的支持.3系统动力学在航空项目管理中的具体运用3.1基于系统动力学的项目管理影响因素分析系统动力学(SystemDynamics)由美国麻省理工学院福瑞斯特教授在1956年创立,提供了因果关系及流位流率系的反馈结构建模方法.全世界一直在有效地用系统动力学进行系统研究.项目执行过程中,项目系统内各种要素相互作用,形成复杂的系统行为.系统动力学尤其是其中的因果关系图为定性分析复杂的项目系统提供了一种好的解决方法.对于项目实施的影响因素,已有众多的文献进行相关探讨.项目管理有三,四,五,六要素之说,但关键是解决好进度,成
11、本和效果的”三角难题”.本文运用系统动力学思想,建立了项目管理的因果关系图,如图3所示.图3项目管理的因果关系图(1)进度:项目进度的影响因素包括项目活动方案,员工素质,劳动生产率和外界干扰.当劳动生产率和员工素质越高,项目活动方案越合理时,进度的管理成效越好,而外界干扰则会影响良好的进度管理.劳动生产率将受到设备先进与否,工艺水平高低,员工素质高低,项目活动方案效果和工作环境好坏的影响.这里的工作环境既包括实际的工作环境,也包括组织环境.(2)成本:项t71成本的影响因素包括材料,设备,资金投入和人力成本.材料选择越恰当,资金投入越合理,将有助于降低项目成本.当然,更为先进的设备和更好的员工
12、素质将会在一定程度上提高成本,一个成功的项目管理要让设备和员工对劳动生产率的提升作用大于对成本提高的影响.(3)效果:项目效果的衡量一方面看项目质量,一方面看项目效益.项目质量受到员工素质高低,设备先进与否和工艺水平高低的影响.效益则不仅包括经济效益,也包括社会效益,如果成本过高,将对效益产生不利影响.劳动生产率的提升将会带来更好的效益.(4)项目管理者:分析了项目三要素的影响因素,我们发现,关键的影响因素都取决于项目管理者,因而项目管理者对于项目是否能够成功实施具有举足轻重的作用.作为一名优秀的项目管理者,应该根据产品的要求选择合适的材料,并改进材料的采购,运输,收发,保管等方面的工作,减少
13、各个环节的损耗,节约采购费用;统筹项目的整个进程,制定合理的资金投入计划和项目活动方案;在保质保量的基础上尽量控制设备的成本;能够在员工素质和人力成本间获得卫圈虎等:系统工程在航空项目管理中的应用研究4l9好的平衡点;通过严格管理和把关提高产品质量;同时建立良好的生产工作环境和劳动组织环境,加强劳动纪律,减少窝工浪费,实行合理的奖惩制度;还要尽量减少外界干扰,保证项目的顺利实施.3.2案例:某研究所的项目管理改革实践某研究所系我国研制和生产各类飞行器导航/制导/控制产品的重要单位,”十?五”以来,采用系统科学的思想,以解决实际业务管理问题为出发点,大力推进研发,生产,采购,服务以及行政管理的改
14、革,取得了良好的效果,受到上级单位的肯定和嘉奖.陀螺仪是研究所的主要产品之一,在过去几年,其生产管理改革取得了巨大成功.具体的改革措施可以用图3的系统动力学模型进行解释.陀螺作为高精密的航空仪表,其原材料需要在一定时期内保持相对的稳定,资金的投入仍然以上级审批为主.项目管理者主要在项目活动方案,生产设备,产品质量,人力成本和工作环境五方面进行了大刀阔斧的革新.项目活动方案的改进:进行了业务流程改造,充分运用运筹学的思想,对工作流程进行了部分改变.利用信息化的手段随时掌握陀螺生产进度,对于陀螺生产中的问题进行及时统计,建立陀螺网站,为设计及工艺方法的改进提供依据.实施了”项目策划”的管理手段,按
15、策划书要求,定期召开生产例会,全年共召开例会28次,随时解决生产中的问题;同时对任务进行分解,陀螺部件按周考核,总装调试按天考核,从而保证了生产节点按计划完成.生产设备的改进:由过去的单人从头干到尾改为目前的流水线作业,所有的陀螺鉴定试验已采用多陀螺测试系统,使鉴定效率提高了近2倍.产品质量的提升:通过团队攻关,对产品质量持续改进,如陀螺挠性头采用UKF头,陀螺的绝缘子由原来的胶粘改为激光焊,等等.大力推进精益生产,建立由陀螺需求看板为主导的一系列生产现场看板.人力成本的控制:在任务量连年增长的情况下,并没有增加相应人员,而是通过”一专多能”人员的大力培养解决了人手的不足,通过培训学习,使拥有
16、第二专长的人员占比由原20%提高到80%;人员,设备最大化使用,由原来的两人负担一个试验摊位提升为人均负担1.5个摊位.在提高员工素质的同时,使员工更多地获得能力上的提升和满足感,从而较好地控制了人力成本的支出.工作环境的改善:为提高陀螺的长期稳定性,延长陀螺的寿命,陀螺调试大厅工作环境经过改造达到万级,操作台上方可达到千级.在奖惩机制方面,陀螺生产线严格执行绩效考核及工时考核制度,陀螺工时计算以入库为准,形成了竞争压力下的良性竞争,提高了生产效率.通过上述一系列的改革,大大提高了劳动生产率和整个项目的效益,产生了良好的效果,如表1所示.表l某研究所陀螺生产管理改革前后考核对比发展建议:(1)
17、在研究所下一步的项目管理改革中,应注重对管理系统的开发和提升,由目前的管理信息系统逐渐向智能决策系统转变,一方面加强对海量信息数据的处理能力,另一方面积极发挥专家学者的作用,注重专家知识库的积累和运用,同时研发或引进更先进的模型处理软件,提高多线程处理能力.(2)进一步加强对于短,中期项目管理的经验积累和提炼,建立该课题的专项负责人制度,使得研究所长期形成的管理隐性知识更好地传承和发挥作用.(3)始终将项目管理人的素质提升和学识积累作为重要任务来抓,使其拥有更宽广的学科基础,提高应变各种突发事件的能力;同时,在全所上下要形成以人为本的良好风气,努力创造健康积极的工作环境.4结论在项目的生命周期
18、中,充满了不确定性因素,为了防范风险,全面认识项目系统的复杂性和动态性就显得尤为重要.在我国的大型项目中,采用系统工程管理方法由来已久.随着时代的发展,系统工程技术在项目管理中的运用也应该与时俱进.本文基于霍尔的三维理论描述了项目管理的三维结构,从体系上进一步厘清了项目管理这一概念,然后利用近十年兴起的智能决策支持系统构建了航空项目管理决策支持系统模型,最后使用系统动力学的因果关系回路定性分析了项目管理的影响因素,并就某研究所的生产项目管理改革实践进行了比照研究.结果表明:该模型比较正确地描述了项目实施的实际影响因素及相互关系,而以某研究所为代表的一批中国优秀企事业单位已经或正在运用系统工程方
19、法进行项目管理改革的实践与探索,并取得了不错的成绩,但未来还存在进一步创新提升的空间.参考文献:1钱学森.论系统工程M.长沙:湖南科技出版社,1982.2骆殉.项目管理教程M.北京:机械工业出版社,2004.3乔凯,钱卫.项目管理的三角难题与解法J.科技资讯,2008(16):140140.4翟丽,宋学明,辛燕飞.系统动力学在软件项目管理中的应用:对解决问题各备选方案的评价J.软科学,2008(1):5962.5薛惠锋,张洪才.资源环境信息化工程M.西安:陕西科学技术出版社,2001.6汪应洛.系统工程理论,方法与应用M.第二版.北京:高等教育出版社,1998.7杨善林.智能决策方法与智能决策
20、支持系统M.北京:科学出版社,2005.8贾仁安,丁荣华.系统动力学反馈动态性复杂分析M.北京:高等教育出版社,2002.9李桃.工程项目成本影响因素的灰色关联分析J.企业家天地(理论版),2007(9):236238.1O聂淑平,高建民.项目进度管理在国防科研项目管理中的应用探析J.国防技术基础,2008(7):5156.11曹兴,栗亮亮.基于项目负责人制的科研项目管理研究J.科学学与科学技术管理,2006(1O):1722.12高华,朱俊文.科技革命与现代项目管理范式的创新J.科技管理研究,2008(6):258264.作者简介:卫圈虎(1971一),男,汉,陕西蓝田人,高级工程师,西北工业大学自动化学院博士,研究方向为管理系统工程.杨钢(1982一),男,汉,河南开封人,西北工业大学自动化学院硕士,研究方向为控制理论,系统工程.屈重君(1983一),男,汉,陕西蒲城人,工程师,硕士,研究方向为导航制导与控制.(本文责编:陈夏】
