（技术经济及管理专业论文）基于关键链的动态多项目资源配置优化研究——以研发项目为例.pdf

摘要 基于关键链的动态多项目资源配置优化研究 以研发项目为例 摘要 近年来随着社会的快速发展，研发项目的重要性愈加凸显出来，很多 企业都在研发项目开展中投入大量人力、物力。但在很多情况下，尽管企 业投入了很多资源，研发项目的效率却并未提高，这是因为多数研发项目 处于一种动态多项目环境下，资源在多个研发项目间共享，项目资源冲突 比较严重，资源未得到有效的配置。关键链作为一种新的项目管理技术， 应用到实际中能有效的缩短工期、减少资源冲突以及降低项目计划实施的 不确定性，所以，本文将关键链方法引入到动态多项目管理中，通过建立 动态多项目计划模型和应用关键链方法对项目进行计划和资源配置优化。 本文首先对实际中研发项目环境进行分析，得出研发项目环境的动态 性和流程的不确定性。然后，对研发项目中的约束加以总结，将关键链引 入到研发类动态多项目动态资源配置中，建立了动态多项目计划模型，并 对所建立的模型进行算法的详述。最后，选用具体的项目案例，将本文的 算法应用到其中，并运用模拟仿真技术将案例算法结果进行仿真，对模拟 结果加以分析。通过本文的研究，对缓冲区大小的确定方法做了进一步的 改善，并通过案例详述了动态多项目资源配置的过程。 关键词：研发项目，关键链，资源配置，动态多项目 北京化t 火学硕上学位论文 r e s o u r c e sa l l o c a t i o no p t i m i z a t i o na b o u t d y n a m i cm u l 月i p r o j e c t sb a s e do nc i u t i c a lc h a i n t a k er & dp r o j e c t sa se x a m p l e a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h er 印i dd e v e l o p m e n to fs o c i e t y ，t h er 0 1 eo fr & d p r o j e c t si sb e c o m i n gi n c r e a s i n g l yi m p o r t a n t ，a n dm a n ye n t e 印r i s e si n v e s t e da1 0 t o fh u m a nr e s o u r c e sa n dm a t e r i a lr e s o u r c e si n t ot h er & d p r o je c t s s o m e t i m e s ， d e s p i t ee n t e 印r i s e si n v e s t e da l o to fr e s o u i e sa n dt h ee m c i e n c yo fr j & d p r o j e c t sh a v en o ti m p r o v e d t h i si sb e c a u s eo ft h em 旬o r i t yo fr dp r 巧e c t si na d y n a m i cm u l t i - p r o j e c te n v i r o n m e n t i nt h a te n v i r o n m e n t ，m er e s o u r c e so ft h o s e p r o j e c t sw e r es h a r e db ym u l t i - r dp r o j e c t sa n dr e s o u r c ec o n f l i c t se x i s t b e t w e e np r o je c t s ，t h e r e f o r e ，t h er e s o u r c e so fp r o je c th a v en o tb e e ne f f e c t i v e a l l o c a t i o n a san e wp r o j e c tm a n a g e m e n tt e c l u l i q u e s ，c r i t i c a lc h a i nm e t h o dc a j l e f r e c t i v ei ns h o r t e n i n gt h ei n l p l e m e n t a t i o nt i m eo fp r o j e c ta n de f r e c t i v e l ye a s e t h ec o n f l i c ta n du n c e r t a i n 妙t h e r e f o r e ，t h i sa n i c l ew i l li n t r o d u c ec r i t i c a lc h a i n m e t h o dt o d y n a m i cm u l t i p r o j e c tm a n a g e m e n t t h r o u g hc r e a t e dad y n a m i c n l u l t i p r i 町e c tm o d e la n da p p l i e do fc r i t i c a lc h a i nm e t h o dt op l a np r i o i j e c t sa n d o p t i m i z er e s o u r c e sa l l o c a t i o n t h r o u g ha n a l y s i st h ee n v i r o n m e n to fr & dp r o j e c t s ，t h i sp a p e rh a v ea c o n c l u s i o nt h a tt h er & dp r o j e c t si si na d y n a m i ce n v i r o n m e n ta n dt h e i i 摘要 p r o c e s s e s o fh a v eu n c e r t a i n t y t h e n ， t h i sa n i c l ee s t a b l i s h e da d y n a m i c m u l t i p r o j e c tm a n a g e m e n tm o d e l a n di n t r o d u c e dt h ed e t a i l e d a l g o r i t h mo f m o d e l f i n a u y t h ea l g o r i t h mw a s 印p l i e dt os p e c i f i cp r o j e c t sc a s e ，a n du s ea s i m u l a t i o nt e c h n 0 1 0 9 yt os i m u l a t et h er e s u l t so fc a s ea l g o r i t h m t h r o u g ht h i s s t u d y t h em e t h o do fd e t e m l i n i n gt h es i z eo ft h eb u f f e rz o n ew a s 凡n h e r i m p r o v e d ， a n dt h ed y n a m i cm u l t i p r o j e c tr e s o u r c ea l l o c a t i o n p r o c e s sw a s d e s c d b e dt h r o u g ht h ec a s e k e yw o r d s ：r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n tp r o j e c t ，c r i t i c a lc h a i n ，r e s o u r c e a l l o c a t i o n ，d y n 锄i cm u l t i p r o je c t s 北京化工大学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者签名：銎阿轴日期：塑昂：! 垒：堕 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文 的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北 京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编 学位论文。 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在上年解密后适用 本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授 权书。 作者签名：坚坠 导师签名：丝! 孳 日期：鲨墨：! 巨：堕 日期：垄! 乡巨：号 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 随着社会的发展、企业追求财富的需要，研发项目在社会中的作用越来越重要。基 础研究项目是人类知识的重要来源，产品开发类研发项目是企业竞争力的源泉，工艺改 造类研发项目是企业创造价值的重要源泉，总之，人们越来越意识到，研发项目的成功 无论是对企业还是对大学和科研院校都将起到非常重要的作用n 1 。 由于意识到研发项目的重要性，很多企业都对研发项目的发展投入了大量的人力、 物力、财力以实现其发展。尤其在国外的企业界，他们都非常重视研发项目在企业发展 中的作用，甚至认为研发经费支出占企业产品销售额1 以内的企业难以生存，达到2 才可以维持。世界5 0 0 强企业的技术开发费用占产品销售收入一般都在5 2 0 ，那些 高新技术企业则更高口1 。但在有些情况下，虽然这些企业对研发项目的投入不断加大， 研发项目的效率却并未提高，导致这种的后果的原因有很多，其中最主要的是研发项目 的资源没有得到很好的配置。 按照经济学的观点，资源总是稀缺的。在一定时期，无论是企业实际能投入到项目 的资源数量，还是资源本身的能力，大多都会受到许多不同的限制和约束。尤其在多个 项目同时进行时，不同项目之间由于利益差别，存在着资源竞争、共享以及冲突等关系， 资源的紧张性就更加明显。s u v ie l o n e n 对多项目管理环境下存在的问题进行了调查分 析，发现各种因素对多项目管理影响的重要程度中“资源短缺与不合理的配置”这一因 素占2 4 ，排到了第二的位置。”。由此可见，资源在多项目管理中是一个不容忽视的重 要因素，资源配置的合理性对项目有着非常重要的意义。 而就研发项目来讲，在实际中，其多数并不是孤立存在的，而是分成若干子项目或 与其他研发项目同时进行，并且研发项目的组合也往往随时间变化，即多数研发项目处 于多项目环境之下，而且是一种动态多项目环境。所谓动态多项目，也就是说，多项目 管理过程是一个连续的，随机的过程项目随着它的完工而退出项目管理系统，同时 新的项目也随机的进入项目管理系统。在这种复杂的环境下，不仅项目的进行有着很大 的不确定性，而且由于资源在项目问共享，项目的资源冲突也更加明显。当项目进行的 不确定性增加和资源的冲突愈加明显时，项目的完工可能性就随之减小，进而导致企业 信誉率的降低和客户群的丧失，而众所周知，只有拥有更多的客户、占领更多的市场， 企业才能获得更大的盈利，为社会创造更大的价值。所以，如何有效的配置动态环境下 研发项目的资源是一个亟待解决的实际问题。 目前，对于多项目环境下研发项目的资源协调研究主要是研究静态多项目组合情况 下的资源分配问题、项目的进度控制问题，很少涉及如何解决动态情况下的资源配置问 题，而静态环境下的资源配置方法对于项目间产生的资源冲突和项目的不确定性未能有 北京化t 人学坝l j 学位论义 效的解决，并且静态环境下的资源配置方法在动态情况下是否适用有待进一步的研究和 实践验证，毕竟两者的前提假设有着很大的不同。相比较静态资源配置方法而言，动态 资源配置方法较真实地描述了组织的运行方式，但目前有关这一问题的研究大多是通过 建立数学规划模型的方法进行资源配置，而数学规划模型的求解，甚至是否存在可行解 的求证都是非常困难的，所以该方法也有着自身的局限性。 关键链作为约束理论在项目管理中的应用，起步较晚，但却可以有效地解决实际问 题，是现有项目管理技术的有效补充。相关学者对关键链研究发现，关键链以项目执行 过程中人的行为和行为心理假定为前提，将关键链而非关键线路作为项目约束，使非关 键链工序的安排服从资源约束的要求，尽量避免多重任务资源分配，从而可以有效缓解 项目中的资源冲突。同时，在寻找到项目关键链后，在项目中设置项目缓冲、汇入缓冲 和资源缓冲，并对缓冲区进行监控管理，应用到实际中能有效的缩短工期、降低项目计 划实施的不确定性。这对于解决动态多项目环境下，项目间资源冲突和项目计划实施不 确定性的问题有着较强的适用性，所以，本文将关键链引入到研发项目的动态多项目管 理中，通过建立动态多项目管理模型，以期研发类动态多项目进行中资源冲突和计划实 施不确定性的问题。 1 2 国内外研究现状 目前，有关研发项目以及动态多项目资源配置问题的研究，前人已经形成了很多成 果，而就关键链技术也有很多学者进行了较深入地研究，下面本文将对各方面研究成果 逐一进行介绍，首先对研发项目领域资源配置的研究成果加以阐述。 刘天湖、陈新、陈新度、何波、曾伟燕把研发项目的任务规划概括为分解方法、解 耦方法及分解工具的研究等3 个方向n 1 ，但其实际涉及的是设计任务的规划问题，对整 个研发项目任务的规划并不完全适用。另外，该论文中提到任务的多种属性都是随时间 而动态变化的，可用资源也具有动态性的特点，所以，很多设计任务的实际分配过程是 动态的，但其实质还是单项目中具体任务的分解，对多项目的间的关联及资源配置并未 涉及。 方炜、欧立雄在其发表的论文中，针对多项目环境下新产品研发项目的资源分配问 题进行了研究崎1 。该论文的核心是提出了新产品研发多项目资源分配的仿真模型，该模 型有模拟动态行为系统时间的能力，对于动态多项目的特点进行了考虑，但其实质还是 运用基于传统项目管理方法下的初始配置来进行建模。而传统的项目管理方法在资源上 的规划能力不强，不适用于执行环境普遍存在资源冲突和不确定因素的多项目管理。 章文杰根据研究丌发型企业项目进程和项目管理环境不断变化的特点，提出了多项 目动态管理模型，在这个模型的基础之上制作出任务与研究开发部门关系状态表，为研 发企业的多项目动态管理提供了信息支持，为项目管理人员实现多项目动态管理提供依 据伸1 。但该论文在考虑多项日的资源时，以研发部门为考虑的唯一对象，没有考虑到不 2 第一章绪论 同的组织结构其获得资源的途径是不同的。 由前面的相关研究成果，可以了解到研发项目管理的环境是不断变化的，突然性项 目的到来，意外事件的发生等等，都使得项目管理具有动态性，它要经过不断的调整以 应变环境的变化。因此，研究研发项目的资源配置实质是对动态多项目资源配置问题的 研究。所以，有必要对动态多项目资源配置的研究情况进行回顾。 d u m o n d a n dm a b e r t ( 1 9 8 8 ) 研究了在动态( 有些项目有可能在将来不可预知的时间加 入到现有的进度安排中，同现有的项目竞争资源) 的多项目环境中，如何选择优先级规 则，为所有的项目较准确地预测完工日期的问题订1 。w i l l i a me a u s t ( 1 9 9 9 ) 研究了在动态的 多项目环境中，如何用遗传算法来解决项目资源问题，达到最优配置，使总的成本最小 化引。 陆虎进在其论文中通过对现有多项目资源配置方法和方法应用环境的研究，提出一 个比较通用的动态多项目资源配置方法，并针对所提出方法中的缺陷，提出了一个对其 修正的方法一1 。该论文对动态多项目有关概念的总结以及研究得出的动态多项目资源配 置方法应用环境有可借鉴之处，但论文研究得出的动态多项目资源配置方法对多项目间 的级联效应以及多项目的不确定因素未加以考虑。 总的来说，针对研发项目的多项目资源配置以及动态多项目资源配置问题的研究， 已经有了一定的研究成果，但这些研究多数没有对从项目角度来讨论多研发项目之间的 关联及不确定性问题进行系统的分析。而在前文研究背景中可知，关键链方法对多个研 发项目进行的不确性和资源冲突问题能较好的解决，所以有必要对关键链方法的前人研 究成果加以总结。 王雪青，郭留洋，符桃针对c p m p e r t 存在的弊端，提出了多资源约束下的进度规 划模型0 。通过对关键链的确定方法进行举例说明，使关键链的确定从理论化层面向技 术化层面有了进一步的进展，同时，对缓冲区的设置提出了新的改进方法，为确定出更 有效、合理的缓冲区提供了参考。万伟，蔡晨在其论文中对在资源约束下，当寻找关键 链没有多项式算法时，运用相应的启发式算法寻找关键链的过程，为运用关键链技术寻 找项目的关键链提供了可借鉴的方法1 。除此之外，还有很多学者在其论文中对关键链 方法进行了系统的介绍。赵道致、廖华、刘一骝在其论文中详细介绍了关键链法的基本 思想，使用步骤，并对现有缓冲区的确定方法进行了系统的总结、介绍n2 1 。刘士新、宋 健海、唐加福在简单介绍t o c 的基础上，对比分析了关键链方法与传统的p e i 刑c p m 方法的特别，并对关键链方法进行了系统的介绍n 3 1 。c h i n c h iw e i 等人对资源约束下的 关键链管理进行了较深入研究4 。1 引。 随着社会发展，越来越多的企业面临多项目管理的挑战。相关学者将关键链的应用 扩展到多项目管理中去。万伟、蔡晨在其论文中，对t o c 在多项目环境中的应用进行 了论述n7 1 ，但该论文只是将约束理论的思想介绍到多项目管理中，对于关键链的确定、 缓冲区的设置未展开讨论。杨雪松、胡昊口踟在分析了传统项目管理中存在问题的基础上， 将关键连管理中的关键链调度机制、同步化机制、缓冲管理机制9 。州应用到多项目管理 3 北京化t 人学坝i ! 学位论文 中，建立了关键链多项目管理方法，该方法对于关键链在多项目管理中应用有着很大的 实际意义。 而就关键链在动态多项目管理中的应用，有关学者也进行了研究。宋丽红在其论文 中建立了基于启发式算法的多项目关键链项目计划模型，根据软件组织的实际情况，分 为静态和动态环境下两种情况乜1 。该算法解决了资源冲突的问题，保护优先级较高的项 目优先得到资源，以保证其顺利完成，并尽可能让其他优先级较低的项目活动利用闲置 时间，以缩短多个项目总工期，提高资源的利用率和组织整体绩效。该论文将软件组织 分为静态和动态两种情况并对各项目排出优先级顺序，具有一定的合理性和借鉴意义， 但其主要从总体上研究软件组织的协同管理方法，对于软件组织的资源类型及资源配置 方法未进行深入探讨。 1 3 本文研究内容及框架 本文主要在学习和研究杨雪松、胡昊论文中多项目管理步骤7 3 和宋丽红的论文中关 于软件组织多项目协同管理口的基础上，对动态多项目资源优化配置这一具有重要实际 意义的问题展开研究。论文以提出问题、分析问题、解决问题为主线，首先对研发项目 的特点和实际开展情况等进行描述和分析，得出多数研发项目处于动态多项目环境下， 而动态多项目环境下资源配置存在较大不确定性和资源冲突严重问题，明确了本文的研 究目的和意义。然后，本文总结了国内外学者对研发项目以及动态多项目资源配置问题 和关键链方法的研究成果，并对研究结果进行了分析，得出关键链方法可有效的缓解资 源冲突和减少项目不确定性。接下来，论文对动态多项目管理以及研发项目管理的理论 知识加以阐述，对现有多项目资源配置方法进行总结，并将各类方法的适用性及特点加 以分析，得出这些方法对于解决动态多项目环境中的资源配置问题存在缺陷，由此引出 本文所运用的关键链项目管理技术，对关键连方法的隐含假设、基本原理、三大机制进 行了详细的介绍。进而在相关的理论和方法基础上，建立基于关键链的动态多项目管理 模型，并对该模型的算法进行详细描述，其中包括确定动态多项目的优先级、识别项目 的关键链、关键链的缓冲区大小确定及设置等。最后通过具体的项目数据对该方法进行 模拟仿真，并对模拟结果分析以验证该方法的有效性。 通过对上述内容的研究，本课题试图取得以下两个方面的突破与创新： 1 在前人对缓冲区大小确定方法的研究基础上，借鉴其关于影响缓冲区大小的因 素分析，分析出影响项目工序不确定性的两个主要因素是任务在项目中所处的位置和工 序完成的风险性，并对缓冲区大小的确定方法做进一步改善。 2 在借鉴前人研究的基于关键链的动态多项目计划的理论模型基础上，通过具体 的案例分析，使得这一理论模型得以具体应用，从而实现了解决动态环境下的研发项目资 源配置问题从理论研究向实际应用的迈进。 论文根据上述研究内容对文章的章节进行了安排。全文共分5 章。各章内容如下： 4 第一葶绪论 第一章：绪论 介绍本文研究背景、意义、国内外研究现状，提出论文的技术路线、研究内容及章 节安排。 第二章：研发类动态多项目的理论依据 首先简述了动态多项目管理的概念和管理过程，然后介绍了研发项目的相关概念、 分类以及研发项目的资源类型，在此基础上，对研发项目和动态多项目的关系进行分析， 总结出多数研发项目处于动态多项目环境下，多数的研发项目资源配置问题其实就是一 种动态多项目资源配置问题。最后，分析、总结现有的项目资源配置方法，对关键链项 目管理方法进行系统介绍。 第三章：基于关键链的动态多项目资源配置 在分析了研发项目中的资源约束的基础上，建立了基于关键链的动态多项目计划模 型，对模型中项目优先权的排序、单项目关键链和缓冲区的确定、浮动时差的利用以及 通过缓冲区管理控制项目的实施进行了详述。 第四章：模型验证 在这一章中，通过列举实际的研发项目，运用第三章中介绍的动态多项目计划模型 和关键链方法，按步骤确定出项目的关键链和缓冲区的大小，安排项目计划，然后利用 蒙特卡洛法对项目计划进行仿真，获得仿真结果，得出关键链方法能有效缩短工期，缓 解资源冲突。 第五章：结论和展望 通过本文内容的研究，对动态环境下研发项目的资源配置提供了可借鉴的方法，对 关键链的项目缓冲区的大小确定提出了不同的方法，形成了一定的研究成果。但同时也 提出了不足之处，关于本文提出的动态多项目计划模型是否可以在研发项目之外的其他 项目应用是未来的一个研究方向。 5 第一：幸研发类动态多项日管理的理论皋础 第二章研发类动态多项目管理的理论基础 2 1 动态多项目管理 2 1 1 动态多项目管理概念 动态多项目管理就是指针对组织中进行的多个项目进行全寿命管理，对组织中项目 的实施过程进行全程管理。动态多项目管理是一种思考、沟通和工作的方式，是一种以 企业高层领导者的眼光组织整个企业的资源，整合企业的任务、战略的管理视角。它是 伴随着项目管理方法在企业或政府部门等长期性组织中的广泛运用而逐步形成的一种 以长期性组织为对象的管理模式瞳2 i 。动态多项目管理是一种系统的管理方法，它将组织 的前景、任务和目标看做为一系列的项目，通过对整体项目的管理实现多个项目总体最 优，其核心思想就是管理整个企业内的项目。 2 1 2 动态多项目管理过程 在f r i c k e 和s h e n h a r 的研究中，他们发现，大多数经理都认为两个或者三个项目同 时进行，效率更高乜4 1 。传统的项目管理是为管理单一项目而设计的，面对的是特定的项 目，而动态多项目管理是基于整个企业范围的目的和任务；对于单一项目，争取更多的 资源和时间是非常重要的，对于动态多项目管理来讲，沟通和理解是成功的首要条件； 单一项目只为该项目提供所需的资源内容，动态多项目管理的文化和系统可以为企业高 层领导团队提供明确的和可描述的资源，资金和时间来制定相关的战略目标。 在动态多项目管理的过程中，企业高层领导团队制定战略方案，而这个方案在实施 中被转化为具体的项目总计划，项目计划是一系列项目的总和，它包含了各个项目所需 要占用的企业资源和完成时间以及优先级等等各项内容，最后，根据总的项目计划，每 个项目被赋予启动的时间优先级和资源。 动态多项目管理框架定义了四个基本的分工层次：高层领导团队，项目总的负责人， 计划制定部门，项目团队阳3 。高层领导团队负责制定组织的远景、任务和目的。项目总 负责人负责将这些远景、任务和目的转译成切实的目标以便由若干项目实现，也就是对 企业内部与外部的各个项目进行选择。计划部门与项目团队合作，将若干分离的计划和 日程安排调整形成一个综合的全面的方案，展示给高层领导团队和项目总负责人，也就 是将企业中到来的各个项目制定一个可行的项目进度计划和资源配置方案。项目团队则 代表职能部门和技术资源，他们负责按照组织编制的计划和所得资源执行行动，完成所 分配的项目。合起来，这四个基本的层次协同动作，定义和实施总的项目目标。 7 北京化t 人学颂l ：学位论义 2 2 研发项目管理 2 2 1 研发的概念 研究与开发通常被简称为研发，包括所有科研与技术发展工作。研究是针对某个 主题的科学知识进行大量的、系统的、反复的探索，通过对事物现象的周密调查与反复 思索来揭示事物的本质，是一个重要的科学调查、实验与分析过程。发展则是运用科学 知识对基本思想、基本原理作进一步的发展，以产生一种新的物质形态。研究旨在探索 未知，而发展则要从潜在的或基本的因素中创造出某种具体的物质形态。发展项目一般 包括：新产品开发与工艺改造两大类。研究与发展活动不同于一般的生产劳动，它是一 类特殊的生产劳动。研究与发展具有探索性、创造性、不确定性、继承性的特点。 根据研究与开发活动的不同类型，可以将研发项目划分为三种类型：基础研究项目， 产品开发项目和工艺改造项目三类。本文将没有特定的、直接的商业目的，只是增加新 的科学知识的项目和新产品开发、工艺改造的项目统称为研发项目。 基础研究：其目的在于认识世界，为推进科技进步而进行初步的探索。这种研究没 有特定的商业目的，其研究成果一般是广泛的真理，普遍的原则、理论或定律。然而对 于企业的基础研究来说，或多或少地关系到其当前或未来的经营范围，因而企业的基础 研究往往是一种定向的基础研究。 产品开发：根据基础研究的成果以及市场的需要，运用新材料、采用新设计开发创 造满足市场与顾客需求的新产品，其本质是为满足需求创造新的可应用的新产品、新药 剂、新软件等等。 工艺改造：为了降低生产制造成本，采用新的知识与技术，追求用经济的方法来改 进现有产品的生产与制造工艺，从而降低生产制造成本的研究。 2 2 2 研发项目的资源类型 按照资源利用是否具有连续性进行分类，研发项目的资源可分为可重复使用的资源 和不可重复使用的资源心1 。可重复使用的资源是指那些暂时应用于某项活动，在完成任 务后还可以继续应用于另一项活动的资源。可重复使用的资源是否可被利用与时间有 关。一段时间内无法得到的资源可以在其他时间段内得到，因此只要调整它们被利用的 时间段，变动资源利用策略，就能够满足不同任务的资源需求。不可重复使用的资源是 指一旦被利用便会耗尽，不能被再次利用的资源。项目对于一次性资源的需求是固定的， 如果没有足够的这类资源，或者不能由其他资源替代使用，无法满足资源需求将导致任 务中断，这种缺乏如果严重的话会导致项目的失败。而按照资源在项目中的应用类型可 分为以下几种： 1 人力资源 对于研发组织来说，训练有素、有能力、对工作积极主动的研发人员足必备的条件。 r 笙三里坐茎鲞些查兰! ! 堕笪些塑些堡苎些 本文根据研发组织所需的，能够促进创新的人才类型，对人力资源可分为辅助人员、技 术人员、研究人员三种类型心5 。辅助人员包括从事财务管理、合同管理、技术资料编辑、 文献归档、打字和其他文书等人员。技术人员包括实验室技师、实验模型的制造人员、 计算机操作人员，以及实验室和露天实验基地的辅助人员。要使研发项目取得成功，就 需要有辅助人员、技术人员和研究人员的并肩作战。 2 设备资源 要取得成功的研发项目，设备齐全的实验室也是必备条件之一。没有了实验室设备， 企业产品的研发就无从谈起，再优秀的研发人员再体现不出自身的想法，无法施展自己 的才能，更不必说实现研发项目的目标了。如果说研发人员是研发项目成功实现的灵魂 的话，那么相应的设备就是这个项目实现的载体，没有载体的灵魂是空的，是任何事情 也做不了的。 3 材料 与设备相同，研发项目进行中所需的材料也是取得成功研发项目的必备条件。同样， 没有研发项目进行所必须的材料，比如：相关的软件、专利技术、书籍等，项目根本就 无法正常开展或者项目的丌展速度大大减缓，更不用说成功的按时实现项目目标。 4 资金 足够的资金对于研发项目很重要，没有充足的资金就吸引不到有才能的研发人员， 就不能拥有先进的实验设施，所以，研发项目的顺利实施需要有源源不断的资金支持。 但如果项目有足够的资金而没有得到合理分配，就会造成光花经费而不能交付项目，甚 至会直接导致项目的失败。 2 2 3 研发项目与动态多项目的关系 在实际的研发项目管理中，处理一个项目的情况往往是比较少见的。同时管理多个 项目，协调多个项目之间的进程和资源才是常见的情况，也只有这样才能够更好的完成 所有的项目。管理多个项目的时候，计划和实施多个项目，处理好项目之间存在的各种 各样的关系就变成一项非常复杂而且具有艺术性的工作，因为项目中的某些任务会依赖 于另一项目中的任务，它们之间错综复杂的关系和研发项目的资源有限性和研究开发工 作进度的不确定性使得项目的进程管理复杂化。 研发项目管理的环境是不断变化的。多项目计划制定的时候，总是会有一个初始计 划。在制定的时候，项目计划的制定者保证在当前和将来时间，项目的资源在项目内部 以及项目问不会发生冲突，因此这个初始计划在制定的时候是一个较为合理的多项目进 度与分配计划。但是研发项目面临的管理环境是不断变化的，一个新的紧迫的研发项目 丁能会突然抵达，一个老的研究项目可能因为所在技术领域内的替代项目方案的出现而 终止，一些新的国家政策调整使得某些正在进行项目的重要性突然提高，或者研究开发 部门的研发设备故障使得研发能力突然降低等等，这些不断变化的项目管理环境因素使 9 北京化i i 人学坝i j 学位论义 得项目初始计划不再是一个合理的项目进度与分配计划，只有不断的分配资源才可适应 多变的项目管理外界环境。这些突然性项目的到来，意外事件的发生等等，使得项目管 理就具有动态性，它要经过不断的调整以应变环境的变化，才可以做到多项目管理在项 目质量、项目时间和项目成本三个方面的综合最优化。 研发项目的流程的确定本身就是一个探索过程，在研发项目没有开工之前，项目管 理者制定的研发流程只是一个初步的设想，还没有既成事实。随着项目开展，原来制定 的多项目研发计划也就要在整体上做一个调整。因此，研发项目的流程是不断变化的哺1 。 研发项目管理环境的动态特点以及项目流程的不断变化都导致企业项目总计划的 不断变化，从而需要项目总的负责人将项目的变化与企业远景、任务和目的相结合，将 企业资源和项目优先级及项目完成时间重新计划、安排，最后根据调整后的项目计划对 每个项目赋予启动的时间优先级和资源。所以，处于动态环境下的多个研发项目管理就 是通过对整个企业资源的组织，按照项目优先权主动选择项目达到项目组织效率最优， 这也是动态多项目管理的目标。因此，实际中的多数研发项目管理就是一种动态的多项 目管理，其资源配置问题就是动态多项目的资源配置问题，这正是本文的研究内容。 2 - 2 4 研发类动态多项目资源配置的特点 实际中的研发项目不全都属于动态多项目，一些研发项目是处在静态的环境下，另 一些项目管理是对单个研发项目进行管理，同样，动态多项目问题不仅仅存在于研发项 目中，只要项目存在于动态的环境下都属于动态多项目管理。本文以研发类动态多项目 为研究对象，所以，下面对研发类动态多项目资源配置的特点加以总结。 1 动态性 研发类动态多项目资源配置属于动态多项目资源配置，也就是说项目的到来是随机 的，管理者面对的项目数量是不确定的，它会随着时间推移而发生动态变化，所以具有 动态性的特点。另外，研发项目的多因素性与风险也会导致多项目管理中的不确定性的 增加，从而研发类动态多项目资源配置的动态性就更凸现。 2 复杂性 由于多项目管理涉及多个项目，想比单项目管理而言，项目管理者不仅要考虑项目 与职能部门的交界管理，而且还要考虑项目之间的互动管理。除此之外，研发项目也很 复杂，研发项目工作涉及多个部门，需要多学科知识解决，而且，研发项目的流程管理 和研发项目组织的建立都很复杂。所有这些都决定了研发类动态多项目资源配置的复杂 性。 3 资源共享 在多项目环境下，多个项目同时进行，不可能一个单独的项目能独享资源，只能与 其他项目共享资源。而且，实际中的多项目环境下的研发项目也是要共享资源，无论是 研发人员、研发资金以及其他的一些研发资源。因此，研发类动态多项目资源配置具有 1 0 笙兰! ! ! ! ! 丝耋垫查兰! ! 望笪：些堕些丝苎些 资源共享性。通过资源共享可以使资源合理配置，提高资源使用效率，但是也使资源配 置更具有冲突性。 4 全局性 无论是研发项目还是动态多项目，其运行的目的都是使目标达到最优。动态多项目 运行是使组织效率达到最优，而研发项目大多处于多项目环境下，其目的也是使多个研 发项目的运行效率最优，两者都比传统的项目管理目标表现出更大的全局性。 2 3 项目管理方法 2 3 1 项目资源配置的传统方法 现在，项目管理往往会面临越来越复杂的情况，涉及的资源越来越多。为了适应市 场需要，提高随机应变能力，尽量的优化资源配置，缩短项目工期，保证项目质量，要 求项目主管部门必须按照科学的管理方法、使用有效的管理工具对项目资源进行管理， 以期达到资源的高效利用。尽管存在众多的项目资源配置方法，但是这些方法之间存在 着很大的共性。总的来说，主要有两种应用最广泛，也是最具代表性的项目资源配置方 法。它们分别是适用于单项目管理的计划审评技术( p e r t ) 关键路线法( c p m ) 以及 适用于静态多项目组合管理的数学规划方法。 2 3 1 1p e r t c p m p e r 可c p m 的网络计划技术已应用多年，取得了很大的成功，缩短了工期，降低了 成本，能较好地处理好单项目资源配置问题，但其有一个潜在的假设是项目每道工序所 需资源的无限获得性，没有考虑资源的约束和人的行为因素，在实施过程中很难克服多 任务和不确定性因素的影响，在项目的不确定性和风险管理上暴露出了很多缺陷，如工 序工期估计过长、工序合并带来项目延误等心6 。虽然多年以来项目管理从业人员以及专 家学者对网络计划技术进行了较为深入的研究并不断地改进该方法，但对于工序持续时 间的确定、资源的有效配置及工期的准确控制方面依然存在不足，经常出现某计划严重 超支。经常是管理者努力制定了项目计划并进行了优化，也遵循了关键路线办事，但项 目依然失控了，所以必须要突破p e l 刑c p m 网络计划技术的瓶颈。通过国内外专家学者 长期的不懈努力，近年来，关键链技术在国外诞生，并得到了广泛的接受和认可，其可 以将其视为p e r 剧c p m 关于关键路线及关键工序的思想的进一步丰富和发展。 2 3 1 2 数学规划方法 数学规划方法是在项目管理方法在社会及组织中得到广泛应用时发展起来的，它主 要是用来解决p e r t c r m 等早期资源配置方法所不能解决的项目资源配置问题。这些 问题主要是在静态多项目组合方面的。一个典型的数学规划方法是由w i e s t 和k v v 提出的口7 3 数学模型。 尽管两位创造者以及后来者对模型进行了很多模型的简化乜7 1 ，但是这仍是一个非常 北京化t 人学硕i ：学位论文 复杂的混合0 1 规划模型。这一模型的求解，甚至是否存在可行解的求证都是非常困 难的。虽然在其之后有众多的学者提出了各种各样的数学规划模型如两阶段法等，或各 种解决方法如遗传算法等，但是他们都对这一模型进行了不同程度的简化。 2 3 2 关键链项目管理方法 2 3 2 1 关键链概述 关键链项目管理( c r i t i c a lc h a i np r o j e c tm a n a g e m e n t ，简称c c p m ) 是以色列物理学 家g o l d r a t t 在约束理论的基础上提出的，目前己得到了很多专家学者的认可和关注，其 为项目进度管理提供了一种全新的方法啪哪3 。关键链是制约整个项目周期的一个关键的 工作序列，它强调制约项目周期的是关键链而非关键路径，以有限的资源与消除不良的 工作行为概念，通过项目缓冲、资源缓冲和接驳缓冲机制来消除项目中不确定因素对项目 计划执行的影响，保证在确定环境下编制的项目计划在动态环境下的顺利执行口引。 相比较传统的计划方法，关键链的优势主要体现在： 1 既考虑了工作问的紧前关系约束，还考虑了工作间的资源冲突； 2 标识了资源约束和资源瓶颈，有利于项目过程资源的配置，降低因资源而引起 的进度风险； 3 设置缓冲区以应对不确定性因素，为保证项目按时完成提供了有效途径： 4 在项目管理中便于抓住重点。用关键链法只需要关注那些已经延期的项目、工 作，在j 下常范围内进行的工作可以摆在管理工作中稍微次要的位置上； 5 有利于提高项目组成员的积极性。关键链计划方法考虑到人的行为因素对项目 计划执行的影响，以最短的任务时间估算方法，使得项目组成员不得不面对紧迫的工作 时间，提高了项目的绩效。 下面本文对c c p m 的隐含假设( 行为心理的假设和人的行为假设) 、基本原理和三 大机制( 主要包含关键链调度机制、同步化机制、缓冲管理机制) 进行评述。 2 3 2 2 隐含假设 1 项目计划阶段的行为心理的隐含假定b 在编制项目进度计划时，任务持续时间通常是根据具体工作量、资源情况和经验等 估计。然而众所周知，项目具有单件性、唯一性，通常面临着大量不确定因素。无论是 计划编制人员还是计划的执行者，一般都希望自己有出色的表现，所以，大部分人都会 趋向于争取具有完工保证率的任务执行时间。g o l d r a t t 和其他关键链研究者认为大多数 时间估计大致具有9 0 的保证率。然而，随着完工保证率的提高，任务时间估计将大幅 度增长，如9 0 保证率估计时问甚至可能达到5 0 保证率估计时间的2 至3 倍。此外， 现代项目管理中通常运用工作分解结构( w b s ) ，并建立与此相对应的组织分解结构 ( o b s ) 。在这种“金字塔的管理组织结构中，倘若各个上级都在其下属的基础上都 预留一定的安全储备，将导致严重的“滚雪球”效应。正是由于上述心理的大量存在， 1 2 丝三! 型垄鲞竺查兰堡旦笪些塑些堡苎! ! 现实中很多工作人员会千方百计争取完工保证率。 2 关于项目实施阶段人的行为假定 防患于未然的心理本无可厚非，然而不幸的是，这种存在于各任务中的安全储备并 未取得预期的效果，这些看似较有把握如期完工的任务在实际实施过程中却最终很少能 提前完成，有的任务甚至仍然延期。其中原因是多方面的： ( 1 ) 增加时间估算并不能影响任务完成的实际概率分布。 ( 2 ) 帕金森定律与“学生综合症”的综合影响。 行为学著名的帕金森定律指出“工作总是拖到规定的时间才能完成，从来不会提前 完成”，所以“越忙越节省时间 。许多研究者指出，时差的滥用是导致项目延期的重要 原因。所以，我们应将时差作为一种应对估计错误或导致项目延期的不可预见问题的安 全储备。项目进行过程中，某道工序的提前一般不会被很好的利用，而是被该工序的后 序t 序给延误了。g o i d r a t t 把这种现象称为“学生综合症，意为学生们经常拖到最后一 分钟j 开始写学期报告那样。把帕金森定律和学生综合症结合起来，将导致“项目会把 延期积累下来，却绝不会提前2 | 。这就是说，实际工作中所耗费的时间几乎总是比所 必需的更长，因此提高与改进的余地也很大。 ( 3 ) 许多情况下，即使任务提前完成项目成员也会趋向于隐瞒而不上报。 不可否认，项目实施中或多或少还是有一些任务能提前完成，然而这些机会往往得 4 i 刮有效利用。其中许多原因跟企业、组织文化休戚相关，许爹隋况下提前竣工并不能 给当事人带来利益：一方面，先前提前完工的记录很可能促使管理层自动消减将来的时 问估计，当事人可能会因此承担更多的任务；对于计时工，提前完工意味着自身收入的 亢接减少；等等。此外，实施者通常须对其工作质量负责，因此，他宁可将富余的时间 川_ f ：追求质量上的精益求精，而不愿提前上报。这样，部分任务目标得到保证的同时， 却以整体效益的降低为代价。 2 3 2 3 基本原理 1 将关键链而非关键线路作为项目约束n 明 关键链将资源约束提升到与工序间逻辑依赖关系同等重要的地位，认为是各工序持 续时间、紧前关系与资源供求之间的相互作用共同决定着项目总工期。这种相互作用导 致个或更多的工序序列决定了项目最早完工时间，g o l d r a t t 将这种序列称为关键链。 关键链是制约项目工期目标的约束所在，应作为项目管理工作的关键，这是c p m p e l 玎 火注f 关键线路及关键工序的思想的进一步丰富与发展。 但在实际中，在基线进度中可能存在不止一条关键链，且关键链完全取决于基线进 度是如何产生的。对于这种情况，g o l d r a t t 认为如何选择关键序列是无关紧要的，建议 ， 诜其中一条，并假定关键序列较容易被识别。然而，其它的研究文献表明：采用不同 的资源约束项目进度计划问题的求解方法可能产生关键链迥然不同的可行进度；且关键 链的确定并非一个简单的算法问题。本文在选择关键链时，并未运用g o l d r a t t 的方法， 而是借鉴沈志刚在其论文。州中所用的方法。 1 3 北京化t 人学f 哦i j 学位论义 2 不确定性与工序持续时间估计 根据墨菲法则( m u r p h y sl a w ) ：“任何可能变坏的事情都会变坏”，用概率语言来 描述是：事情变坏的可能性大于变好的可能性。根据这种观点，关键链认为项目中工序 持续时间通常都具有右倾的概率密度分布形式