（管理科学与工程专业论文）产品设计过程的进度管理研究.pdf

摘要 激烈的市场竞争给企业带来t q c s e 多方面的压力。企业产品开发按进度完 成是形成企业赢得市场竞争的一个重要因素。进度管理是保证产品开发按计划完 成的重要手段。 论文首先概述了进度管理的内容与方法，讨论了串并行产品开发进度管理及 其区别。研究了进度管理与产品开发过程其它方面的管理如质量管理、资源管理 的集成，分析了产品开发进度推迟的原因。其次，论文对产品设计工时定额进行 了研究。论述了产品设计工时定额的作用，分析了产品设计工时定额的影响因素。 确定了产品设计工时定额的定义，提出了一种产品设计工时定额的制定方法及公 式。在分析传统生产制造过程工时定额系统的基础上提出了产品设计工时定额系 统框架。接着重点研究了并行工程环境下产品设计进度管理。分析了产品数据管 理及其与进度管理的关系。在传统产品结构树的基础上提出一种扩展的产品结构 树，基于此提出一种产品设计进度管理方法。研究了该方法的运行原理并设计了 工作框架。最后，根据产品设计工时定额和基于产品结构树的进度管理方法，采 用v i s u a lc + + 实现了一个初步的原型系统。并结合工业生产中常用的产品一车床 尾架，对所开发原型系统进行了应用研究，验证了文中提出的进度控制方案的可 行性。 关键词：进度管理产品设计工时定额产品结构树 a b s t r a c t w i t h i n c r e a s i n gm a r k e tc o m p e t i t i o n ，t i m e ，q u a l i t y ，c o s t ，s e r v i c ea n de n v i r o n m e n t i sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ei m p o r t a n t t oe n s u r et h a tp r o d u c td e v e l o p m e n ti sc a r r i e d o u to nt i m ei so n eo ft h ec r i t i c a lf a c t o r sf o re n t e r p r i s e st ow i nt h em a r k e t c o m p e t i t i o n s c h e d u l e m a n a g e m e n t i sa l l i m p o r t a n ta p p r o a c h t o g u a r a n t i n g t h e p r o d u c t d e v e l o p m e n tp l a n f i r s t l y , t h ec o n t e n t sa n d t h et e c h n i q u e so fs c h e d u l em a n a g e m e n ta l 。es u m m a r i z e d t h ed i f f e r e n c e so fs c h e d u l em a n a g e m e n tb e t w e e ns e r i a la n dc o n c u r r e n tp r o d u c t d e v e l o p m e n ta r e d i s c u s s e d t h e i n t e g r a t i o n o fs c h e d u l e m a n a g e m e n ta n do t h e r a s p e c t si np r o d u c td e v e l o p m e n ts u c h a sq u a l i t ym a n a g e m e n t ，r e s o u r c em a n a g e m e n ti s s t u d i e d t h ef a c t o r st h a tc a u s et h ed e l a yo ft h ep r o d u c td e v e l o p m e n ts c h e d u l ea r e a n a l y s e d s e c o n d l 弘t h ep a p e rc o n d u c t sr e s e a r c h e so n o n eo ft h ek e yt e c h n o l o g i e s t i m eq u o t a t h ef u n c t i o no f p r o d u c td e s i g n t i m eq u o t ai sd i s c u s s e da n dt h ei n f l u e n c i n g f a c t o r si sa n a l y s e d t h ed e f i n i t i o na n das i m p l ef o r m u l a t i o no f p r o d u c td e s i g nt i m e q u o t a i se s t a b l i s h e di nt h ep a p e r af r a m e w o r ko f c o m p u t e r - a i d e dp r o d u c td e s i g nt i m e q u o t as y s t e mi sp r o p o s e db a s e do n t h et i m eq u o t as y s t e mi nm a n u f a c t u r i n g t h i r d l y p r o d u c td e s i g ns c h e d u l em a n a g e m e n ti nt h ec o n c u r r e n te n g i n e e r i n ge n v i r o n m e n ti s s t u d i e d p r o d u c td a t am a n a g e m e n ta n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e np d ma n ds c h e d u l e m a n a g e m e n ti sa n a l y z e d b a s e do nt h et r a d i t i o n a lp r o d u c ts t r u c t u r et r e e ( p s t ) ，a n e x t e n d e dp s ti s p r o p o s e d ap r o d u c td e s i g n s c h e d u l em a n a g e m e n tt e c h n i q u ei s s t u d i e d t h em e c h a n i s ma n df r a m e w o r ki sp r o p o s e d t h ea d v a n t a g eo ft h et e c h n i q u e i sd i s c u s s e d f i n a l l y , o nt h eb a s i so ft h ep r o d u c td e s i g nt i m eq u o t aa n dt h es c h e d u l e m a n a g e m e n tb a s e do n p r o d u c ts t r u c t u r et r e e ，ap r o t o t y p es y s t e mi sa c c o m p l i s h e db y v i s u a lc + + 6 0a n di nt h ew i n d o w s 2 0 0 0e n v i r o n m e n t i ti sa p p l i e di nt h et a i l s t o c ko fa l a t h ea n dt h ef e a s i b i l i t yi st e s t e d k e y w o r d s ：s c h e d u l em a n a g e m e n t ，p r o d u c td e s i g n ，t i m eq u o t a ，p r o d u c ts t r u c t u r e t a e e a m b ( ) m c a p d m c e c p m c s c w d s m d s t g t i p t o d b c p d m p e r t p s m t q c s e v e v m w t m 英文缩写索引表 a g i l em a n u f a c t u r i n g敏捷制造 b 儿lo fm a t e r i a l物料清单 c o m p u t e ra i d e dp r o d u c td e v e l o p m e n tm a n a g e m e n t 计算机辅助产品开发管理 c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g并行工程 c r i t i c a lp a t hm e t h o d关键路线法 c o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew o r k 计算机支持的的协同工作环境 d e s i g ns t r u c t u r em a t r i x设计结构矩阵 d e s i g ns t a n d a r dt i m e设计标准时间 g r o u pt e c h n o l o g y 成组技术 i n t e g r a t e dp r o d u c t i o nt e a m 集成产品开发团队 o p e nd a t a b a s ec o n n e c t i v i t y 开放式数据库连接 p r o d u c td a t am a n a g e m e n t产品数据管理 p r o g r a me v a l u a t i o na n dr e v i e wt e c h n i q u e p r o b l e ms o l u t i o nm a t r i x t i m e ，o u a l i t y ，c o s t ，s e r v i c e ， v i r t u a le n t e r p r i s e v i r t u a lm a n u f a c t u r i n g w o r kt r a n s m i s s i o nm a t t i x i b 计划评审技术 问题求解矩阵 e n v i r o n m e n t 时间、质量、成本、服务、环境 虚拟企业 虚拟制造 工作传递矩阵 西北工业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 选题的背景和意义 2 1 世纪制造业的主要特点之一就是产品开发周期显著缩短，上市时间更快。 这是2 1 世纪市场环境和用户消费观所要求的，也是企业赢得竞争的关键所在。 这一点从美国制造业策略的变化可以看出。美国制造业的策略从2 0 世纪5 0 年代 的“规模效益第一”，经过7 0 年代和8 0 年代的“价格竞争第一”和“质量竞争 第一”，发展到9 0 年代的“市场速度第一”，时间因素被提到了首要位最。 产品开发能力差是制约我国企业持续发展的一个主要问题。另一个制约我国 企业发展的问题是缺乏由信息技术支撑的现代化管理，即利用信息技术优化企业 资源和运行的科学管理，使我国企业发展缺乏后劲。 研究、设计、开发项目是很多组织的生命线。这不仅在像大型航天或土木建 筑的项目型公司，而且对于像汽车、电子、软件这样的依靠新产品或服务的流动 保持竞争力的企业同等重要。新产品或服务的按时交货越来越决定成功与否。有 证据表明大部分项目存在超期问题，不能按进度完成。 m o r r i sa n dh o u g h ( 1 9 8 7 ) 在对3 5 0 0 个项目的总结说明“项目超期拖延一般 占原来计划的4 0 至2 0 0 ”，r o b e r t s ( 1 9 9 2 ) 通过对企业研发( r & d ) 项目的 调查发现不到一半的项目能够按期进入市场和满足预算目标。最新的项目管理技 术的进步并没有显示出很好的改进项目进度超期的状况。位于弗吉尼亚f o r t b e l v o i r 的国防系统管理大学的一项调查显示一个大型系统的工程与制造开发的 进度超出6 3 ( k a u s a l1 9 9 6 ) 。r e i c h e l ta n dl y n e i s ( 1 9 9 9 ) 对十个项目组成的 样本中，进度拖延达5 5 。项目的很多问题同样存在于非盈利领域。世界银行 针对它的项目的一项调查( 1 9 9 2 ) 发现最近的项目中只有7 0 达到满意，并且 只有三分之一完全达到预定的发展目标，但还是有平均5 0 推迟完成。 进度计划是产品开发进度控制的依据，而产品设计活动的工时定额又是制定 进度计划的基础。制定进度计划需要事先确定产品开发各活动的工时定额，生产 过程的工时定额已基本上比较成熟，而产品设计工时定额急需研究。曾有人批评 说产品设计活动是一项靠人的大脑进行的创造性活动，制定工时定额将限制产品 设计者的创造性。其实在产品开发项目中，绝大多数是属于常规设计，即只是对 已有的产品进行部分的改动，因此产品设计工时定额还是有规律可循的。所以有 必要研究产品设计工时定额，为制定进度计划进而开展有效精确的进度控制提供 西北工业大学硕士学位论文 基础。 随着先进制造系统的发展，传统串行产品开发方法己不能适应并行产品开 发的提出为企业加快产品开发速度，提高开发成功率提供了理论支持。而企业普 遍采用串行产品开发模式并由此而采用的进度管理工具等显然存在一定的不足 甚至不能满足企业需要，因此，研究并行工程环境下产品开发进度管理被提上日 程。 研究产品开发特别是产品设计的进度管理，具有广泛的应用价值，对企业保 证产品开发成功具有重要的意义。 研究进度管理能够使企业产品开发特别是产品设计按进度计划完成，进而缩 短产品开发周期。企业要想尽快的将新产品推向市场。其研发能力是一方面，而 其产品开发过程的进度管理是保证产品开发按预期完成的重要方面之一。因为大 多数产品开发项目存在进度延迟问题，因此，通过本文的研究给保证产品开发按 进度计划完成提供支持。 产品设计工时定额的制定是企业急需解决的问题之一。产品设计工时定额的 确定将大大提高企业指定产品开发进度计划的合理性。将消除传统的进度计划制 定凭经验制定的弊端。 进度管理的理论主要表现在项目管理理论。本文的研究能够满足并行工程环 境下产品开发进度管理理论发展的要求。进度管理理论主要体现在项目管理理论 里，在产品开发特别是制造业的产品开发过程中如何开展好进度管理也是我们需 要研究的一个方面。并行工程、并行设计等的提出使我们清晰的认识到产品开发 处在一个并行的集成的环境之中，在这个环境中如何开展进度管理进行研究显然 非常必要。 1 2 国内外研究现状及存在的问题分析 1 2 1 产品开发过程管理 对产品开发过程进行详细的了解是开展进度管理的基础。尽管目前关于产品 开发过程的定义有很多种”1 ，但总体而言，对过程的普遍理解是：过程是活动及 活动关系的集合。针对产品开发过程已经由过去的串行模式改为并行模式，对于 产品开发过程的管理也发生了巨大的变化。并行工程环境下产品开发过程管理是 近年来迅速发展起来的一个新的研究及应用领域。特别是近年来产品如何以最短 时间推向市场成为市场竞争的新焦点，进一步推动了有关过程管理的研究。目前 两北工业大学坝士学位论文 产品开发过程管理的两大主要研究领域是管理科学领域与工程设计领域o ”。管理 科学以m a n a g e m e n ts c i e n c e 与i e e et r a n s a c t i o no ne n g i n e e r i n gm a n a g e m e n t 两刊物和m i t 的s c h o o lo fs a l o nm a n a g e m e n t 的研究为代表，将产品开发看成 是一个： 程和管理过程。该领域注重产品开发过程分析、改进与重组的方法学研 究，注重集成过程组织形式即( i n t e g r a t e dp r o d u c t i o nt e a m ，i p t ) 的研究； 而工程没计领域以协同设计为代表，大量的研究应用实践主要集中于产品和过程 的数字化集成管理包括c a d c a m c a p p c a e 集成、产品数据管理、工作流管理等、 产品殴计技术的改进、冲突协商以及计算机支持的以过程驱动的协同工作环境 ( c o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew o r k ，c s c w ) 等，为产品及其开发过程的 数字化集成管理以及过程分析改进技术提供自动化支持。并行产品开发过程既是 技术实施的过程，也是管理实践的过程。目前对产品开发过程管理研究的大量文 献进行分类分为四个方面的内容：产品开发过程建模方法学研究；产品开发过程 改进和重组方法研究；产品开发组织形式研究；产品开发过程管理支持环境。 设计结构矩阵( d e s i g ns t r u c t u r em a t r i x ，d s m ) 的应用也是产品开发过程管 理的一个热点。设计结构矩阵可以用于解决产品设计过程中的迭代关系“1 。文献 5 指出，产品开发过程中的迭代对于过程的收敛性( 即能否获得理想的设计结果) 有重要的影响，另外，它还直接关系到过程的时间长短。文献 6 研究指出，基 于d s m 的过程管理工具还有：问题求解矩阵( p r o b l e ms o l u t i o nm a t r i x ，p s m ) 和工 作传递矩阵( w o r kt r a n s m i s s i o nm a t r i x ，w t m ) ，运用p s m 能分解和定制设计过程 成为迭代子过程：运用w t m 能预测在一个设计项目中迭代收敛快慢的增减，它还 能够预测设计项目中的那些耦合特性。其次，d s m 准确地表示了过程中存在的迭 代，而迭代直接影响过程收敛的时间( 即设计周期) 。在过程的d s m 已知的情况下， 通过对于设计活动的顺序的调整、组合，能减少迭代的次数至最少”3 。另外，文 献 6 研究指出d s m 的元素可以是简单符号，也可以是表示某种意义下的权值、 数字，这些方法的引入在_ 定程度上为通过d s m 得到过程控制特性提供了思路。 过程建模工具作为过程管理的重要技术手段，是直接为产品开发团队的管理 者、设计师所使用的。d s m 虽然具有结构上的简单性，但却具有在表示过程信息 上的完整性。通过它能综览设计活动组成的整个过程，又能显示出过程的迭代、 预发布等活动间的耦合关系。因此，d s m 成为过程管理者直接观察产品开发过程， 进而作出管理上决策的工具。同时，d s m 准确地表示了过程并行活动的模型，为 分析设计过程提供了支持。 近几年来兴起的工作流管理也是与过程密切相关的技术。从概念上讲，工作 西北工业大学硕一卜学位论立 流就是业务过程的部分或全部计算机化或自动化。工作流管理系统具有在分布式 环境中实现运行过程监控的功能，该功能主要是进行工作流检测与意外事件处理 。工作流通过把应用系统中的过程逻辑提取和抽象出来，单独进行描述和控制， 以实现过程为中心的系统集成。市场上的工作流管理系统产品每年正以2 位数的 速度增长”。有研究综合了项目管理、工作流管理和产品数据管理技术，提出了 一种集成的产品开发过程管理系统，建立了集成化的产品开发过程模型，介绍了 在系统的支持下过程运行的方法m ，。 1 2 2 产品开发进度管理 对产品设计进度管理理论研究方面主要是项目管理中的进度管理研究，即一 个产品开发项目特别是产品设计阶段对产品设计活动序列的相关研究。在项目管 理方面，著名的项目管理专家h a r o l dk e r z n e r 的项目管理著作被认为开展项目 管理培训使用的经典，他从项目管理的角度详细论述了项目的计划、进度和控制 的系统方法“。a 1 iy a s s i n e 等提出了产品开发过程中信息隐藏导致产品开发进 度推迟1 ，张思荣等引入类似于操作系统中进程( p r o c e s s ) 的概念，提供一种 对产品设计过程进行建模分析的新方法。提出基于进程的产品设计过程管理模型 分析设计过程管理中设计人员、设计数据和设计进程管理等技术。讨论设计人员 权限管理和产品设计数据分区管理的内容和方法，从进程状态转换的角度讨论设 计进程的控制和管理，提出设计进程的定义方法及其相关过程和信息的描述和表 达模型“。袁华等针对船舶产品的设计提出了基于工作流技术的产品设计过程管 理系统“。杨培林等进行了并行环境下产品设计活动序列的研究，结合电磁轴承 一转子系统建立了产品设计活动序列的网络模型及其矩阵表达。对设计过程中各 设计活动序列出现的概率、关键路径及其延续实践作了分析研究，对产品设计过 程中的设计活动进行定量分析，从而来确定影响产品设计进程的关键环节o “，葛 振明在分析项目管理进度( 时间) 控制中提出了进度控制中随机活动综合期望时 间分析法。在分析项目管理进度( 时间) 控制中，传统地以活动期望时间作为控制 依据的失误，提出了以平行活动综合期望时间为控制的分析方法。从理论上( 数 学分析) 证实了该方法的正确性。该方法对项目进度有效控制有一定的实用价值 1 剐 在进度管理过程中的信息采集方面，通过研究我们发现，在我国企业实际的 产品开发过程中进度信息的采集以及进度控制很多还是手工纸质采集及控制。进 度管理是协同设计环境中的基本子系统，它以图的方式直观地提供工程中设计的 两北_ 厂业火学硕l j 学位论文 先后次序、完成时制、人员资源分配、设计进度等信息，帮助管理人员进行调整 与审核。其两个最基本的组成是设计进度图的输入与显示。而实际工程进度信息 却需要管理人员通过到现场采集再输入，延长了及时控制的时间。管理人员采用 表格方式输入工程进度图，并通过图的显示直观全面地了解每一设计活动的要求 完成时间、实际完成时间、设计进度的评价、设计人员安排以及相关的其它设计 信息。实际设计进度及实际消耗的人工时数据通常从填写人工周卡获得，必须要 求参加项目的专业人员认真如实填写。由此可以看出在企业中产品设计进度数据 很大部分靠手工收集，项目进度管理人员必须得抽出时间在进度控制系统内输 入搜集到的进度信息。这样势必占掉管理人员进行进度控制的时间，使其针对进 度偏差制定控制措施进而进行控制延迟，造成信息流动速度慢，共享程度低且容 易造成信息滞后。 在进度管理采用的工具研究方面，主要集中在对传统甘特图和网络计划的改 进。因为甘特图的表达比较容易，对甘特图的研究中，有将产品开发过程建模与 项目管理方法的信息映射及集成。其中主要就是与项目管理中的甘特图进行信息 映射，研究指出，大量描述企业各层次过程的建模方法，均缺乏必要的性能分析 手段，往往只依赖于建模分析人员的经验和规则。而对过程的成本和时间的定量 分析，在经营过程重构中所起到的作用非常有限。以过程模型作为企业进行项目 管理时制定进度计划的基础，提高项目计划的科学性，同时也从项目管理角度分 析企业的经营过程，介绍了过程管理与项目管理的集成方法”。文献 1 7 在研究 指出：由于i d e f 3 建模方法只是对产品开发过程的时序关系和逻辑关系进行描 述，而往往企业人员非常关心产品开发过程的周期以及各个活动的时间分配此 时1 d e f 3 过程建模方法就力不从心，提出了采用项目管理中的甘特图与i d e f 3 方 法相结合来有效地解决产品开发过程模型中的时间定量与分配问题。 在网络计划的研究方面，主要表现在对网络计划的改进以及对造成进度推迟 的不确定性的研究。最新的关于同异反网络计划的研究指出：同异反网络计划方 法是一种新的网络计划技术，它能表达和处理网络计划中出现的随机、模糊、不 确知和中介等多种不确定性及突发性，比传统网络计划方法有许多优点且更加符 台实际。给出了当同异反网络计划中各个工序工时初步确定以后，在不同情况下 综合专家评审意见，形成网络计划中实际使用的工序工时计算方法，实例显示该 方法具有实际应用价值”“。网络计划要考虑各方面的约束进而要进行优化，文献 1 9 2 0 从网络计划中工期、费用和资源三者的综合优化更具有理论、现实和经 济上的崽义出发，提出了一种综合优化模型。首先进行工期费用优化，再进行资 两北工业大学硕士学位论义 源有限工期最短的优化，最后运用模糊综合评判选出最优的方案。文献 2 1 2 2 采用模糊数学的方法研究了活动时间的不确定性。网络计划模型中具体活动时间 的不确定性缘于三种不确定性( 随机性、不知性、模糊性) ，仅仅考虑其随机性是 不完全的处理这种不确定性的基本问题是利用和描述管理人员的主观估计，即 对这种客观不确定性的主观反映。 工作分解结构( w o r kb r e a k d o w ns t r u c t u r e ，w b s ) 是在制定项目训戈0 之前 将项目活动逐级进行分解，根据项目的复杂程度将项目分层。分解后的活动作为 制定项目计划中各个子活动的依据，通过查阅大量文献发现，w b s 主要应用在工 程建设项日中，目前在产品开发管理方面的应用研究并不是很多。 在实际的设计过程中，专业的估工、人工时定额、各个设计单位或个人的设 计进度计划及实际进度等是设计单位项目管理中非常重要的数据，其准确性关系 到测量基准和进度发展趋势预测的正确性。因此需要长期积累、维护，并不断补 充完善。对产品设计进行进度管理方面的研究基本上是：首先对产品设计进行工 作分解，然后针对具体工作制定进度计划，每项工作的工时定额的确定是进度计 划的基础。通过查看文献发现，比较完善的工时定额管理制度只有在生产制造环 节，即使在生产方面，长期以来，多数企业把工时定额管理当作是单纯的管理工 作，在人力、财力、物力等资源配备上严重不足，使科学管理工作只能停留在口 头上”4 。目前还没有专门针对产品设计制定工时定额，所有的工时定额研究基本 上都是围绕计算机辅助工时定额系统、工艺设计过程中制定工时定额、生产过程 中的工时定额，显然，在生产过程中，特别是机械加工的工时定额基本上是由设 备的加工时间决定的，而设备的加工时间也是固定的，因此，这种工时定额比较 容易制定。产品设计工作是一项创造性活动，主要靠设计人员的脑力劳动，而人 的大脑活动是非常活跃的，有人认为对设计活动制定工时定额是不合适的。但是 我们知道，目前产品设计大部分都是对以前已有产品的改进或延伸，那么以前设 计活动的用时肯定可以被借鉴到以后的产品设计活动中来，因此，我们认为产品 设计活动的工时定额需要进行深入研究。 1 2 3 进度管理的计算机支持环境 计算机及网络技术的发展及应用同样会体现在产品开发进度管理领域。市场 上没有专门的进度管理软件，这并不是不好的现象，因为进度管理本身不是孤立 的，它必然牵涉到其它方面的管理，如质量管理、资源管理、组织人员管理等， 只有将各个方面的管理集成起来才能保证产品开发顺利进行。 6 西北工业大学颁士学位论文 目前市场上涉及到进度管理的软件主要分为两个领域：项目管理软件和p d m 软件。关于产品开发进度管理的应用最广泛的管理软件是项目管理软件。项目管 理是一项有着较长历史的、能够被用于产品开发管理的传统技术。项目管理者根 据对项目的分析，采用特定的方法( 如c p m 、p e r t ) 制定出合理的项目计划，并通 过确定项目组人员、分配任务和资源以及在项目执行时进行进度、成果检查等手 段( 如g a n t t 图) 来保证项目的按计划完成。目前市场上有支持项目管理的软件， 基本上可以分为两类：( 1 ) 专业项目管理人士使用，功能强大，但是价格较高， 典型的有p r i m a v e r a 公司p 3 、g o r e s 技术公司a r t e m i s 、a b t 公司w o r k b e n c h 、 w e l c o m 公司o r ，e n p l a n 等；( 2 ) 一般项目管理人员使用，应用于中小型项目，典 型的有t i m e l i n e 公司t i m e l i n e 、s c i t o r 公司p r o j e c ts c h e d u l e r 、p r i m a v e r a 公司s u r e t r a k 、m i c r o s o f t 公司m i c r o s o f tp r o j e c t2 0 0 0 等。每年项目管理软 件市场估计超过1 0 亿美元( s h t u be ta 1 1 9 9 4 ) 。可是虽然在工具和技术上有 这么多的进步和实质性的努力，项目仍然执行的很差。 产品数据管理( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，p d m ) 为并行产品开发过程提供 支持环境，也在一定程度上支持进度管理。在p d m 系统的功能组成中，计划项 目管理功能是开展进度管理的功能，但此功能并不是p d m 的主要功能。p d m 主要 功能是围绕产品结构树对产品开发过程展开管理，对产品结构树的研究主要是其 在数据库中的各种实现方法及各种查询的算法研究“。 随着全球经济的一体化，在激烈竞争的市场环境下，企业仅依靠自身的资源 已不可能有效的参与竞争，对产品开发的进度管理也不可能还要停留在企业内 部，即使停留在企业内部也不能缺乏良好的计算机通信支持环境。对进度的管理 也必然涉及到产品开发过程中的各个方面如用户、供应商、销售商等。协同设计、 分布式设计等设计模式的提出要求进度管理不能再仅仅是上级管理者的工作，而 应该是参与产品开发各个层次各个方面的人的全员参与。应该是为了能保证个体 用户及供应商等纳入到企业的产品设计进度管理当中，有研究提出设计基于w e b 的系统开发模式。目前，基于w e b 的应用开发工具如j a v a 、j a v a s c r i p t 、v b s c r i p t 对数据库操作、数据传送交互等功能更加强大，如j a v a 包括了一个j d b c 或j a v a 数据库连接类，用于通过开放式数据库连接( o p e l 3d a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ，o d b c ) 打开客户机与服务器之间的连接，这允许客户应用一次登录到数据库执行多次事 务处理。这样，节约了数据库登录时间，并通过只传送要处理的数据而不是每次 事务处理开始时表单上的所有数据，减少了网络传输。可以采用3 层客户服务 器结构来实现客户端与服务器端的数据联接。3 层客户朋展务器系统包括客户浏 西北工业大学硕士学位论文 览器、主页应用服务器和数据库服务器。客户浏览器用于访问用户界面。主页应 用服务器用于公布基于用户界面和通过听取用户要求的主页，它也能完成复杂的 运算和发出s o l 命令给数据库服务器。数据库服务器能够进行诸如数据乘幂和数 据逻辑运算等”“。通过建立基于w e b 的系统开发模式为开展具有良好网络通信能 力的进度管理提供了支持。 并行工程的提出使产品开发模式由串行开发向并行开发过渡。并行开发主要 是提供一种并行的工作环境，由各领域专家组成集成产品开发团队( i p t ) ，在分 布环境下通过网络环境支持进行产品开发。并行产品开发的本质是过程重构。要 对企业现有产品开发流程进行深入地分析，找到影响产品开发顺利进展的根本原 因，重新构造一个能为有关各方所接受的新模式。并行设计是并行工程的核心。 所谓并行，是指一个以上的事件在同一时刻或同一时段内发生，多个复杂性事件 可以表示为空间的复杂和时间的复杂，并行设计的目标是尽可能减少时间，通常 是采取增加空间的复杂性来实现。从产品设计来看，并行设计环境采用每个时刻 可容纳的设计过程相应增加，使整个设计过程尽可能同时进行”。 1 2 4 存在的问题分析 通过对国内外进度管理相关领域的研究，我们发现还存在着各种各样的问 题。 产品开发过程管理研究虽然取得了不少成果，但是其中仍有一些未涉及到的 研究领域，并且还存在以下一些问题。 ( 1 ) 缺乏过程管理与进度管理结合。产品开发过程管理注重过程建模、过 程改进及优化的研究，缺乏将过程优化与进度管理结合，所有的过程建模方法能 对活动进行细粒度的划分，但缺乏时间属性的管理，而进度管理是专门针对产品 开发活动的时间属性。 ( 2 ) 并行设计迭代过程规划问题得不到彻底解决。产品开发过程中不可避 免存在活动的迭代，不仅一般的项目管理知识体系缺乏对迭代过程的深入研究和 实践，而且现有的产品全生命周期模型及其管理方法学也无法实现对迭代的有效 管理。目前针对并行设计迭代过程规划从而为制定进度计划提供参考方面的研究 尚未见有报道。这个问题如果得不到解决，必然造成进度的执行必然与计划存在 偏差。 ( 3 ) 过程管理支持环境研究不够充分。目前对过程管理支持环境的研究与 开发大多集中于过程建模工具，缺乏对过程管理工具的研究投入。 西北工业大学硕士学位论文 ( 4 ) 管理范围没有与先进设计模式同步发展。虽然提出了很多先进的设计 模式，但是在相应的应用研究方面比较缺乏。很多产品开发管理系统仅仅管理与 企业自身产品的相关信息，缺乏有效的获取用户、供应商和协作厂商等相关数据 的手段，系统的可扩展性差，难以有效地集成分布的产品开发过程。 ( 5 ) 工作流管理系统对进度管理支持不够。工作流系统能够对过程执行提 供有效的支持，它对任务的描述是细粒度的，但是工作流管理系统的过程监控只 是提供工作流检测和意外事件处理，一般不提供有效的进度监控、成果检查等手 段，项目负责人无从控制整个项目的进展。 在进度管理方面同样存在很多的问题，主要有以下几个方面： ( 1 ) 缺乏有效地过程监控。有效地过程监控可以为及时采取进度控制提供 保证。目前的过程监控普遍存在速度慢，环节多的现象，甚至会造成信息失真或 丢失。如何充分利用网络环境，加强通信技术的应用，为过程监控提供技术支持， 从而缩短从过程监控中发现问题到进度管理中解决问题的时间间隔，这方面的研 究还不够。 ( 2 ) 不确定性的研究深度和广度不够。很多研究都是指出造成产品开发进 度推迟的影响因素，并且大部分是研究网络计划上的时间不确定性。没有从深层 次上分析这些影响因素的根源在哪里，如何杜绝这些影响因素。 ( 3 ) 缺乏产品设计工时定额。产品设计工作是一项创造性活动，主要靠设 计人员的脑力劳动，这是产品设计活动与生产制造活动的的明显区别。这也是产 品设计进度不易控制的根本原因。很明显，产品设计工时定额的制定是有难度的， 但是我们相信任何事情都有一定的规律性，产品设计活动同样可以制定工时定 额。目前还没有出现关于产品设计活动工时定额的研究报道。以机械产品的设计 过程为例，典型的设计活动，譬如方案设计及子活动，其状态有待开始态、就绪 态、执行态、可结束态和结束态等状态，典型的过程流，譬如提交产品设计任务 书，其状态有不可签署态、可签署态，已迁移态等状态“1 虽然产品开发过程的 活动具有各种状态，没有研究考虑将从待开始态到结束态中间的各个状态节点之 间的时间间隔量化，从而为更具体的设计过程的进度控制提供监控依据。 ( 4 ) 在甘特图的应用方面，不能将产品开发过程建模方法与成熟的项目管 理手段完全集成。虽然有文献提出将各种建模方法与甘特图的综合。但是在甘特 图中不允许存在回路，而在过程模型中，反馈和返工是大量存在的，目前出现的 文献均不自解决这种问题。 ( 5 ) 对网络计划与其它方法的集成研究缺乏。仅仅停留在网络计划的改进、 西北工业大学硕士学位论文 优化和对网络计划中活动时间的不确定性的研究，而没有将网络计划与其它方法 如w b s 、过程建模等的紧密集成。 ( 6 ) 产品设计实际进度信息流动速度不佳。进度管理以图的方式直观地提 供工程中设计的先后次序、完成时间、人员资源分配、设计进度等信息，帮助管 理人员进行调整与审核。它的两个最基本的组成是设计进度图的输入与显示。在 此处实际工程进度信息却需要管理人员通过采集再输入，增加了进度管理的环 节，延长了及时控制的时间。 ( 7 ) 企业员工仍然没有摆脱串行产品开发模式的影响。虽然很多企业提出 集成产品开发、并行工程、协同设计等新概念，但是在应用方面受到了很大的阻 力，其中之一就是员工的思想仍然停留在传统的串行环境下，即使提供了并行工 程环境下的产品设计相关理论的培训，但是传统的串行产品开发模式的惯性仍然 影响着企业员工。 利用计算机及网络技术构造企业产品开发支持环境基本上不存在严重的技 术问题，但通过对进度管理的支持环境研究，我们发现主要还存在以下问题： ( 1 ) 过分依靠项目管理软件。在项目管理软件中，由于项目管理面向的是 项目负责人，因而它对过程的具体执行并不提供支持，这就使得它对过程的划分 是粗粒度的，项目管理中的监控数据只能来自手工输入而非通过对过程执行情况 的直接获取。虽然其功能强大，并且应用广泛，但并不代表着应用效果很好，仅 依靠项目管理技术来对产品开发过程进行管理是不够的“。 ( 2 ) 缺乏对产品开发项目管理者和产品设计人员的双向支持。现代集成产 品开发管理不仅仅是项目管理人员制定进度计划，然后采集数据进行控制，更要 求产品设计人员同样进入到进度管理当中，而现有项目管理软件缺乏对基层产品 设计人员的支持。 ( 3 ) p d m 系统的计划项目管理功能过于薄弱。计划项目管理功能在p d m 系统中是最薄弱的环节，主要提供的功能是工程变更管理，任务分配等，对制定 进度计划远远不如项目管理软件的功能。 ( 4 ) 缺乏产品结构和配置管理功能和项目管理功能的集成。产品结构与配 ：霞管理是p d m 的主要功能之一，产品结构树提供了产品开发活动涉及的所有零部 件的信息，但主要是零部件静态属性如材料、数量、设计人员等，没有进度属性 等过程属性，目前还没有专门针对产品结构树的属性扩展及应用到产品开发进度 管理方面进行研究。p d m 软件中产品结构树的节点属性有很大扩展空间，可以为 我们提供非常好的进度管理思路，但目前绝大部分对进度管理的支持是非常有限 西北_ = l _ = 业大学硕士学位论文 的。还没有研究将产品结构管理功能与进度管理功能集成起来。 ( 5 ) 并行设计有名无实。采用串行的工作流程，各项活动之间缺乏有效的 反馈，开发过程往往陷入设计、试制、修改、再试制的大反馈。 ( 6 ) 网络通信环境有待加强。随着产品开发过程的分布化，异地制造、虚 拟企业( v i r t u a le n t e r p r i s e ) 和企业联盟等新产品开发组织模式的出现，跨企业 和地域的产品设计的进度管理越来越重要。在激烈竞争的市场环境下，企业仅依 靠自身的资源已不可能有效的参与竞争，对产品开发的进度管理也不可能继续停 留在企业内部，即使停留在企业内部也不能缺乏良好的计算机通信支持环境。对 进度的管理也必然涉及到产品开发过程中的各个方面如用户、供应商、销售商等。 协同设计、分布式设计等设计模式的提出要求进度管理应该是参与产品开发各个 层次各个方面的人的全员参与。应该能保证个体用户及供应商等纳入到企业的产 品设计进度管理当中，而在研究中我们发现有研究基于w e b 环境的产品开发过程 管理，项目管理等的，还没有研究如何保证在并行、分布式、协同设计环境下， 如何保证有效地进度控制，因此必须研究跨企业、多学科的协同产品设计和分布 式产品设计进度管理。传统的局限于小范围内的进度控制方法都没有网络通信功 能，这与并行产品设计的要求不相适应，企业即使有再好的并行设计思想，没有 技术支持都是空谈。目前我国很多企业的网络支持环境建设不够完善。项目进度 管理人员必须得抽出时间在进度控制系统内输入搜集到的进度信息。造成信息流 动速度慢，共享程度低且容易造成信息滞后。 1 3 论文的研究内容与组织结构 本文主要研究内容包括： 一、产品设计活动工时定额研究。因为传统的工时定额系统均是面向生产制 造活动的，而产品设计活动却缺乏工时定额。研究产品设计工时定额，可以使其 作为制定进度计划的依据，没有工时定额资料而凭借经验制定的进度计划势必存 在缺陷及不确定性。研究产品设计活动的工时定额具有很高的应用价值。 二、产品设计进度管理方法研究。项目管理的进度控制是侧重于串行活动的 控制，并行产品开发充分利用了计算机及网络通讯技术，形成了一个并行的产品 开发环境。产品结构树是企业产品开发过程的核心，企业产品开发的所有活动都 是围绕产品结构树的构建和完善进行的。本文将并行工程环境下进度管理与产品 数据管理结合的研究作为主要内容之一。 西北工业大学硕士学位论立 三、进度管理功能原型系统的实现。基于提出的进度管理方法，通过编程工 具实现一个原型系统来证明提出的理论的可行性。 全文共分为五个部分： 第一章：分别研究产品开发过程管理、产品开发进度管理、进度管理的计算 机支持环境的国内外研究现状。同时通过研究现状分别提出并分析了存在的问 题。提出本论文的主要研究内容及结构。 第二章：首先概述了进度管理的主要内容、采取的主要方法。接着论述了串 行和并行产品开发的区别进而提出其对进度管理的要求。最后分析了造成产品开 发进度推迟的原因。为作者提出自己的产品设计工时定额和新的进度管理方法提 供理论基础和借鉴作用。 第三章：结合对生产活动的工时定额的分析，提出了产品设计工时定额概念。 概述了产品设计工时定额的作用，分析了制定产品设计活动工时定额的影响因 素，确定了产品设计活动工时定额的定义。进一步研究了产品设计活动工时定额 的制定方法。最后结合生产活动中的计算机辅助工时定额系统提出一个产品设计 活动的计算机辅助工时定额系统的工作框架。本章的研究为合理科学的制定产品 设计活动进度计划提供了支持。 第四章：主要是基于一种扩展的产品结构树的进度管理方法研究。p d m 是企 业开展并行产品开发的支持环境。根据p d m 中产品结构树的功能和内容提出一种 扩展的产品结构树，并基于此产品结构树建立产品设计