（管理科学与工程专业论文）基于免疫的工程项目族工作分解结构模型构建及仿真研究.pdf

c o n s t r u c ta n dr e s e a r c ho nw - o r kb r e a k d o w ns t r u c t u r em o d e lo fe n g i n e e r i n gp r o je c tb a s e do ni m m u n i z a t i o nz h a n gc h e n gb e ( h u n a nu n i v e r s i t y ) 2 0 0 8at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h er e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo fm a s t e ro fm a n a g e m e n tm a n a g e m e n ts c i e n c ea n de n g i n e e r i n gi n t h eg r a d u a t es c h o o lo fh u n a nu n i v e r s i t ys u p e r v i s o rp r o f e s s o rs h a nm i y u a na p r i l ，2 0 1 1，湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。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后果由本人承担。作者签名：旅氍日期：a o l l 年开月1 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于l 、保密口，在年解密后适用本授权书。2 、不保密团。( 请在以上相应方框内打“、”)作者签名：导师签名：日期：a o l l 年耳月f 日日期：扣1 1 年珥月f 日基于免疫的工程项目族工作分解结构模型构建及仿真研究摘要随着以多项目作为其主要运作模式的企业越来越多，多项目管理环境及其所面i 临的问题已发生的根本性的变化，使得项目工作分解结构在项目管理领域中显得尤为重要，由此催生了工作分解结构( w b s ：w o r kb r e a k d o w ns t r u c t u r e ) 自动生成的技术。本论文通过分析多项目管理环境的变化，提出一种动态响应客户项目需求的项目族工作分解结构，促使企业在以往项目基础上对客户需求作出快速反应；并借鉴敏捷管理原理和制造业类物料清单( g b o m ：g e n e r i cb i l lo fm a t e r i a l s ) 思想，以项目族的运作逻辑替代传统逐一定制的工作分解方式，设计一种支持企业快速动态响应顾客项目需求规范变化的w b s 快速生成法。本文首先借鉴以往g b o m 产品族模型思想，引入项目族工作分解结构( g w b s ：g e n e t i cw o r kb r e a k d o w ns t r u c t u r e ) 来描述一类项目，提出工程项目族工作分解结构模型，并且根据工作以及工作之间出现的关系，进行类的封装和调用，降低了工作分解结构数据描述文件的冗余度，实现了对项目族最终工作分解结构更加准确快速的生成。本论文还研究了生物免疫与人工免疫系统领域可供项目管理工作结构分解的优良机理，提出将免疫思想引入项目管理工作分解结构中，使得工作分解结构模型具有免疫功能，实现了模型快速动态响应顾客需求变化，其研究结果在一定程度上丰富了项目管理领域的内容，对项目计划进度、资源调度有效管理、项目成本管理均具有一定的现实指导意义。最后，根据具体实验采用v i s u a lc + + 语言编写程序，工作结构分解系统，通过输入顾客需求信息与逻辑信息，得到正确且必要的工作分解结构以及相关信息。仿真结果表明本文所提出的基于免疫的g w b s 模型实现方法，能够快速生成满足顾客需求信息的w b s 。关键词：多项目运作环境；项目族工作分解结构；客户需求；定制w b s ；免疫n硕士学位论文a b s t r a c tc o u p l e d 、j l ，i t l lm o r ea n dm o r ee n t e r p r i s e st a k i n gm u l t i p r o j e c t 嬲t h e i ro p e r a t i o n a lm o d e l ，t h ee n v i r o n m e n ta n dp r o b l e m st h a tm u l t i - p r o j e c tm a n a g e m e n tf a c e sh a v et a k e nf u n d a m e n t a lc h a n g e ，w h i c hm a k e sw b so fp r o j e c th a v eb e c o m i n gm o r ea n dm o r ei m p o r t a n ti np r o j e c tm a n a g e m e n ta n dt h et e c h n o l o g yo fg e n e r a t i n gw b sa u t o m a t i c a l l yh a v eb e i n gf o r m e d t h i sp a p e rp r o p o s e dan e wm e t h o do fw b sb a s e do ng r o u pp r o j e c tw h i c hc a l lr e s p o n dt oc u s t o m e r sn e e dd y n a m i c a l l ya f t e rt h ea n a l y s i so ft h ee n v i r o n m e n to fm u l t i - p r o j e c tm a n a g e m e n t ，i no r d e rt om a k et h ee n t e r p r i s e sr e s p o n dt oc u s t o m e r sn e e dq u i c k l yb a s e do np a s tp r o j c o t s o nt h es a m e t i m e ，a c c o r d i n gt ot h et h o u g h to fa g i l em a n u f a c t u r i n ga n dg b o mi nm a n u f a c t u r e ，an e wm e t h o do fr a p i dg e n e r a t i o no fw b ss h o u l db ed e s i g n e di no r d e rt or e s p o n dt oc u s t o m e r sp r o j e c tn e e dq u i c k l yb yo p e r a t i o n a lm o d e lb a s e do np r o j e c tg r o u pr e p l a c i n gt r a d i t i o n a lw b sm o d e ls t e pb ys t e p a c c o r d i n gt ot h et h o u g h to fg b o m ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e dg w b st od e s c r i b eo n eg r o u po fp r o j e c t ，p r o p o s e dam o d e lo fg w b s ，a n di m p l e m e n t e dp a c k a g i n ga n du s i n gt h ec l a s so nt h eb a s i so ft h er e l a t i o na m o n gw o r k a sar e s u l t ，i tc a l lr e d u c et h er e d u n d a n c yo fw b sd a t ad e s c r i p t i o na n dg e n e r a t ew b sr a p i d l ya n da c c u r a t e l y t h i sp a p e ra l s os t u d y e dt h eg o o dm e c h a n i s mo fb i o l o g i c a li n l l n u s ew h i c hc a nb eu s e di np r o j e c tm a n a g e m e n t ，p r o p o s e di n t r o d u c t i o no ft h ei m m u n i t yi nt h ep r o j e c tm a n a g e m e n tw o r kb r e a k d o w ns t r u c t u r e ，w h i c hm a d et h ew b sm o d e lr e s p o n dt oc u s t o m e r sn e e dr a p i d l y 诚t hi m m u n ef u n c t i o n t h i sr e s e a r c hr e s u l te n r i c h st h ec o n t e n to fp r o j c o tm a n a g e m e n tm o r eo rl e s s ，a n da l s og i v e ss o m ep r a c t i c a ls u g g e s t i o n si np r o j e c tp l a n n i n g ，r e s o u r c ea l l o c m i o na n dp r o j e c tc o s tm a n a g e m e n t a tl a s t , u s i n gv i s u a lc + + l a n g u a g ep r o g r a m m i n gt od e c o m p o s ew b s ，i tc a ng a i na c c u r a t ea n dn e c e r a s s yw b ss t r u c t u r ea n dr e l a t e di n f o r m a t i o nt h r o u g ht h ei n p u to fc u s t o m e r sn e e da n dl o g i ci n f o r m a t i o n t h es i m u l a t i o nr e s u l ts u g g e s t st h a tg w b sm o d e lb a s e do ni m m u s ec a ng e n e r a t ew b sr a p i d l yt os a t i s f yc u s t o m e r sn e e d s k e yw o r d s ：m u l t i p r o j e c to p e r a t i n ge n v i r o n m e n t ；g e n e r a lw o r kb r e a k d o w ns t r u c t u r e ；c u s t o m e rn e e d s ；c u s t o m i z e dw b s ；i m m u n i z a t i o n! 1 1基于免疫的工程项目族工作分解结构模型构建及仿真研究目录学位论文原创性声明i学位论文版权使用授权书i摘暑要i ia b s t r a c t i i i目录一i v插图索引v i附表索引v i i第l 章绪论11 1 研究背景与意义l1 1 1 研究背景11 1 2 研究意义31 2 文献综述41 2 1 项目领域w b s 研究综述41 2 2 生产领域b o m 研究综述61 2 3 人工免疫系统研究综述一81 3 研究对象界定81 4 研究思路与内容91 4 1 研究思路91 4 2 研究内容- 9第2 章理论基础1 12 1 现代工程项目特点1 l2 2w b s 的相关理论l l2 2 1 工作分解结构的构成1 12 2 2 几种典型的项目工作分解模型一1 22 3 项目领域w b s 与生产领域b o m 132 3 1w b s 与b o m 的相似性1 32 3 2b o m 可供借鉴的思想1 42 4 生物免疫系统与人工免疫系统152 4 1 生物免疫可供借鉴的机理1 52 4 2 人工免疫可供借鉴的研究成果。17第3 章工程项目族工作分解结构描述分析及免疫功能设计1 83 1 工程项目族工作分解结构描述分析1 83 1 1 工程项目族工作分解结构概述1 8w硕士学位论文3 1 2 工程项目族内涵1 93 1 3 工程项目族工作属性2 03 1 4 工程项目族工作关系2 13 1 5 工程项目族工作约束。2 13 2 工程项目族工作结构分解免疫功能概念2 33 3 工程项目族工作结构分解免疫功能设计2 4第4 章基于免疫的工程项目族工作分解结构模型构建2 64 1 基于免疫的g w b s 模型知识表达訾2 64 1 1 工程项目族知识字典的建立2 64 1 2 工程项目族工作知识字典的建立2 64 1 3 工程项目族类工作知识字典的建立2 74 1 4 基于免疫的g w b s 模型知识字典的映射关系2 74 2 基于免疫的g w b s 模型设计2 84 2 1 基于免疫的g w b s 概念模型设计：2 84 2 2 基于免疫的g w b s 通用模型设计2 84 3 基于免疫的g w b s 模型工作检索查询与推理3 04 3 1 基于免疫的g w b s 模型工作查询3 04 3 2 基于免疫的g w b s 模型工作查询的推理机制3 0第5 章基于免疫的工程项目族工作分解结构模型仿真3 35 1 仿真背景。3 35 2 仿真简介。3 35 3 基于免疫的g w b s 模型构建的实例3 45 3 1 工程项目族3 45 3 2 工程项目族工作分解结构。3 55 4 基于免疫的g w b s 模型实例仿真一：3 65 4 1 基于免疫的g w b s 模型实例实现3 65 4 2g w b s 实例的模型检索3 95 4 3g w b s 推理的实现4 0结论4 6参考文献4 8致谢5l附录a 攻读学位期间所发表的学术论文目录5 2附录b 部分源程序清单5 3v基于免疫的工程项目族工作分解结构模型构建及仿真研究插图索引图1 1 瀑布式的生产流程2图1 2 项目管理流程2图1 3 本文技术路线图。1o图2 1 多项目运作环境g w b s 与大规模定制环境g b o m 对比图。1 4图2 2 生物免疫系统的多层次免疫防御结构1 6图3 1 工作分解树型结构图1 8图3 2 供电工程的知识表示2 l图3 3 元素之间的约束关系：。2 2图3 4 工程项目族工作结构分解免疫功能结构2 4图4 1 工作分解结构模型( g w b s ) 映射规则2 8图4 2 w b s 的快速生成概念设计图2 8图4 3 基于类的项目族工作分解结构模型2 9图4 4 w b s 的自动生成31图4 5 遍历顺序+ 3 2图5 1 项目族工作分解结构图3 6图5 2 项目族工作分解结构办理工程开工证子图。3 6图5 3 项目族工作分解结构市政工程子图一3 7图5 4 项目族工作分解结构建安工程子图3 7图5 5 项目族工作分解结构合同运作子图3 7图5 6 项目族工作分解结构执行合同子图3 8图5 7 f u n c t i o np a r a m e t e r 的实例效果3 9图5 8 工程项目族w b s 界面l 4 0图5 9 工程项目族w b s 界面2 4 1图5 10 工程项目族w b s 界面3 4 2图5 1 1 工程项目族w b s 界面4 4 2图5 1 2 工程项目族w b s 界面5 4 3图5 13 工程项目族w b s 界面6 4 3图5 1 4 工程项目族w b s 界面7 4 4图5 15 工程项目族w b s 界面8 4 4图5 1 6 工作分解结构图4 5硕士学位论文附表索引表3 1 工程项目的划分1 9表3 2 工作分解结构中各元素的表示方法一2 0表3 3 属性取值限定约束2 1表3 4 工程项目族工作结构分解和生物免疫的映射关系2 3v i l硕士学位论文1 1 研究背景与意义第1 章绪论1 1 1 研究背景在以往典型的多项目研究中，工程项目所面临的问题是针对特定的几个项目进行优化管理，其典型范式是首先针对各个项目进行工作分解，即定制工作分解结构( w b s ：w o r kb r e a k d o w ns t r u c t u r e ) ，然后在此基础上研究计划调度等问题。然而随着以多项目作为其主要运作模式的企业越来越多，多项目管理环境及其所面临的问题已发生的根本性的变化。现代工程项目除具备传统工程项目特征外，还出现了新的特点，具体表现在“点多、线长、面广三个方面。即项目参与者众多和项目分解活动繁多、工程项目建设周期长、所覆盖的地域范围广和所涉及的知识理论体系广，反映了工程项目面临新的多项目管理环境。目前存在大量的工程企业，如中国铁道建筑总公司、中国建筑工程总公司、中国建筑技术集团有限公司等均以多项目为主要运作模式，由于公司业务和项目管理的专业化发展，所管理的工程项目之间必然存在巨大的相似性而又具有一定的差异性，其典型运作环境是进行连续的多项目管理，这种环境下客户实际上是在有限的可选工程项目原型中进行选择并对选定原型的部分工作进行定制，此时对工程项目中大量非定制工作的需求类似制造业中的间断需求i 1 1 ，对企业资源配置的要求类似制造业中的部分柔性配置【2 1 。因此，以往那种对各个工程项目逐一进行定制的w b s 生成方法以及在此基础上的计划调度及资源配置方法的高成本和低反应速度成为制约这些多项目运作工程企业发展的关键因素之一。反观制造业情形，在2 0 世纪9 0 年代，大规模定制生产( m c p ：m a s s c u s t o m i z e dp r o d u c t i o n ) 因为取代大量生产或精益生产的新生产模式，成为全球各相关领域高度关注的焦点。其目的在于以接近大规模生产的效率和低成本的方式满足客户个性化的产品需求。在这种生产方式下，每个客户被允许在企业能力范围内具体指定产品特征，即产品差异化，这导致了待制造产品的高度多样性。现在大规模定制已成为全球制造业应对定制化需求的通行技术，这反映出了客观需求与可行性间的折中，这种折中的根源是当前的技术水平不能弥合单件定制与大规模定制之间的成本差距。同样，物料清单( b o m ：b i l lo f m a t e r i a l s ) 和类物料清单( g b o m ：g e n e r i cb i l lo f m a t e r i a l s ) 也是上述折中的必然结果。在大规模定制环境中，许多企业采用如图1 1 所示的瀑布式生产流程来进行产品的定制生产，其中快速生成对应产品的b o m 是基础，后续的计划，调度与控制机制均与基于免疫的工程项目族工作分解结构模型构建及仿真研究b o m 的快速生成机制密切相关。g b o m 作为一种较好的折中方式而成为大规模定制技术中采用最多的产品族模型并称为研究的热点。障宝矗篓b i 恚畜翌1 日l 物料乇- l - 翅需求j1 日l 执霉掣造1 日i 乒鸶塞li 化产品需1 日i 应的产1 日i1 日l 产品1 日i 厂与送ii 求规范il 品b o mll ( m r p ) li ( m e s ) li 达客户l图1 i 瀑布式的生产流程类似的，在项目管理方面，工程企业项目的规模和数量越来越大，对项目管理的要求也越来越高。随着项目管理作为一种有效的管理技术和组织形式得到广泛采用，其实践和研究的重心已从单项目管理转移到多项目( m u l t i - p r o j e c 0 管理。实际上，高达9 0 的项目是在多项目环境下执行的，即在资源受限的情况下，对各个项目之间进行协调和控制。多项目管理的目的是以高效率、高质量、低成本满足企业多项目运作的需求。在多项目管理中，每个客户被允许在企业的能力范围内具体制定项目特征，即项目差异化，这导致了项目的高度多样性和复杂性。目前经典的项目管理理论体系如p m b o k 中的项目过程模型仍然是建立在w b s 基础上的。在项目群( p r o g r a m ) 和项目组合( p o r t f o l i o ) 管理逐渐成为主流之后，定制的w b s 已经越来越不能满足需要，主要反映在定制成本方面。实际的以多项目运作为主的企业，均趋向于减少项目的定制化，即尽可能沿用以往的w b s ，这在事实上形成了类似于产品族的项目族。这就需要形成一种新的客观需求与可行性间的折中，如果借鉴g b o m 的思想，则这种折中是使用类w b s 来描述项目族。圈日圈日圉日圈日圈图1 2 项目管理流程在多项目管理中，很多企业都采用如图1 2 所示的项目管理流程，采用因素分解的原理，按照一定的原则，将项目分解成任务，任务再分解成一项项工作，再把每一项工作分配到相关责任人，直到不能继续分解，即：项目一任务一工作一日程活动。工作分解结构( w b s ) 处于整个计划工作过程的中心，是制定进度计划、资源调度、成本控制、风险管理计划和采购计划等的重要基础，也是控制项目变更的重要依据。进一步从抽象层面考虑，通过生产领域与项目领域的对比可以发现物料清单与工作分解结构的诸多相似性甚至在风险分解结构、事件驱动过程链、设计结构矩阵等诸多管理工具乃至纯粹的流程图描述方式之间存在某种结构上的统一。基于以上背景及猜想，提出研究项目领域的工作分解结构并研究其在项目管理系统中的应用，即项目族工作分解结构模型( g w b s ：g e n e r i cw o r kb r e a k d o w ns t r u c t u r e ) 的构2硕士学位论文建。、1 1 2 研究意义本文在已有研究基础上，分析制造业领域和项目领域交付成果的相似性，将制造业在大规模定制环境下顾客需求与减少定制化比较好的折中方式，即g b o m 的思想引入到项目管理领域多项目运作环境尽可能沿用以往的w b s 满足顾客需求生成工作分解结构；同时分析了免疫思想在当前计算机网络安全等领域的运用，并将项目管理工作结构分解领域与其进行相似性分析和成员映射，并在构建出的项目管理工作分解结构模型的基础上对项目管理w b s 自动生成的免疫功能进行了研究。研究意义主要体现在：( 1 ) 借鉴以往g b o m 产品族模型的思想，引入项目族工作分解结构( g w b s ) 来描述一类项目，分析了主流类型b o m 各自的优缺点和适用条件，并将其融合到改进后的g w b s 模型中，使得模型具有功能互补的各类型b o m 的优点，一方面，降低了工作分解结构数据描述文件的冗余度：一方面，允许尚未定义所有可能的产品变体，所有的项目w b s 变体都能从模型中自动生成；一方面，类的封装和调用解决了大量工作结构分解而导致的w b s 结构冗余问题。新模型相对于以往的定制w b s 主要具有两方面的优势：一方面快速自动生成w b s ；一方面配置规则( 约束) 具有较强的灵活性，提高了维护的可能性和可行性。同时g w b s 模型构建的理论和方法也为工程项目计划进度研究提供了新的工具和手段，其在理论上的创新也为项目管理计划进度研究提供了新理论、新思路和新方法。( 2 ) 在项目管理工作分解结构模型中引入免疫的思想，通过增加模型的免疫功能响应多项目运作环境下顾客需求的变化。本文首先分析了生物免疫的特征和机理，并总结其在项目管理工作结构分解过程中可以借鉴的优秀研究成果，然后在此基础上提出项目管理工作分解结构免疫概念，并对此概念的相关名词和术语进行定义和阐述，借鉴数据库中概念模型的提法，设计了项目管理工作结构分解免疫概念模型，为更为深入地研究项目管理工作分解结构模型引入免疫思想提供了理论支撑。( 3 ) 改善了项目管理工作结构分解的确定方法，增强了工作分解结构的重用性，并加速了w b s 的自动生成。一方面，本文提出从项目的相似性和差异性两个角度来认识项目，既通过项目的相似性维持模型的稳定性，又通过项目的差异性实现了项目组织可以根据项目需求的变化有针对性地标识项目；另一方面，对项目进行族类划分，使得按族划分后的项目集合能够更稳定地加以标识，从而增加了项目工作分解结构模型的重用性。基于免疫的工程项目族工作分解结构模型构建及仿真研究( 4 ) 研究了项目工作分解结构模型的免疫接种和学习记忆，实现了在多项目运作环境下，通过模型自身的学习能力增强了其应对顾客需求变化的能力，使得项目实施成员能够在事前及事后对项目工作分解结构有效进行控制，从而提高了项目组织应对多项目、多变化运作环境的能力。1 2 文献综述1 2 1 项目领域w b s 研究综述w b s ( w o r kb r e a k d o w ns t r u c t u r e ) ，即项目结构分解，是把项目按照一定原理和规则分解成互相独立、互相影响、互相联系的项目单元，并以此作为项目的计划、实施、控制和信息传递及反馈等项目管理的工具和方法，以达到综合的计划和控制要求【3 1 。w b s 伴随着项目的发展不断成熟，越来越多的学者和实际项目工程都将眼光聚集于此，提出在各个工程项目中如何有效的运用该原理实现利益的最优化 4 - 7 i 。随着项目结构理论的不断发展，该方法在很多行业都得到广泛运用。甄庆堂和邢登科就如何在工程项目管硕士学位论文付物分解得到一个对应的d w b s ，最后对每个d w b s 单元，按活动分解得到一组a w b s ，以下对每一层次的w b s 进行详细说吲1 9 1 。任玉珑、吴锐、朱宁提出层次型a g e n t 的工作分解结构，将工程项目按分级结构划分，即：工程建设项目一单项工程一单位工程一分部工程一分项工程等，不同信息量的输入在反应层中使a g e n t 产生不同的反应，在逻辑层中a g e n t 的心智状态对需要推理的事件进行熟练的推理，从而计算得出不同工程的钢筋和混凝土工程量1 2 们。吴宗宁、王松江提出将工作分解结构、项目分解结构、组织分解结构和项目中的工作责任以及项目所需要的资源相结合的w b s r r 模型，从过程、目标、组织和任务的不同视角对项目进行分解，使得工程项目的各个阶段、各个环节以及资源需求的各个细节能与项目组的每个组织或个人对应起来，确保工程项目的顺利完成f 2 l 】。高华平、朱建国构建了基于工程量清单的施工项目工作分解结构，充分考虑措施项目清单和其他项目清单中的各种活动，以及空间位置和施工顺序，同时满足了项目成本、进度和质量三大控制的需要【2 2 】。杨超波、余明辉、魏祥云提出了一类集成工作分解结构，将大型工程项目中多个管理目标子系统融入到一个统一的框架中，为项目总控支持系统的实现提供底层的支持，采用数据库建模技术，把多套分解结构有机地结合【2 3 1 。关于w b s 的制定过程，曹文鹏在水泥生产线建设工程中指出首先根据项目范围说明书对项目可交付成果进行分析和分解，建立面向可交付成果的分解结构图( o b s ) ，其次根据组织的管理方式和项目实施过程对项目按过程进行分解，建立面向过程的分解结构图( p b s ) ，最后综合o b s 和p b s ，对项目进行逐层二维分解，建立项目w b s 结构图【2 4 1 。金鑫在航天型号项目中提出通过三个步骤完成w b s 的制定，首先识别产品部件，按照安装或继承导向型原则编制出“装配分解结构( a b s ) ，然后以a b s 为基础，按照开发导向型原则编制“产品分解结构( p b s ) ，最后以p b s 为基础，运用“通用步骤和“工作分解机构矩阵( w b sm a t r i x ) 等管理技术构建出项目的“w b s 【1 4 l 。皮亚风提出了基于从功能结构树到产品结构树再到w b s 的制定，首先将系统性能分解成各项功能，每项功能可再分解为子功能形成的层次结构构成功能结构树，再依据确定的功能将系统分解为依次实现该功能需要的所有硬件和软件产品形成的层次结构构成产品结构树，最后依据确定的产品结构树将工作分解为实现该产品需要的所有工作包形成的层次结构构成w b s t l 卯。从上述有关现有项目管理领域实体分解模型研究的文献分析可以看到，这些模型的研究均未涉及定制环境中的模型重用问题，即默认模型是每次重新开发( 完全定制) 或基于原有模型人工修改。而在多项目运作环境中，上述方式均不能满足快速生成项目分解结构的需要。基于免疫的工程项目族工作分解结构模型构建及仿真研究本课题在即将结题的自然科学基金资助项目研究的基础上，对支撑广义大规模定制有效实施的关键技术进行了较深入的研究，并同时开发了一种能统一的描述工程项目多项目运作环境下类似项目之工作及其分解的项目族工作分解结构( g w b s ) ，是对传统w b s 的有效拓展。同时，本论文在研究w b s 的统一描述方式和模型时，将一个项目的可交付成果看成一个产品，则w b s 记录的就是生产这个产品的所有必要的工作及其组成关系，而b o m 记录所需要的材料和零部件的构成及组成关系。所以生产领域和项目领域有很大的关联，即生产领域的产品都可以归属于项目领域的最终交付成果。而且b o m 的相关研究在国内外的研究都已经很成熟，不仅是在生产领域的广泛投入使用的技术，得到企业大力推广和认可，并且其发展历程很清晰。本论文主要通过对b o m 不同阶段的研究成果及其运用进行对比分析，总结各自的优缺点和适用条件，在w b s 的研究过程中用以参考借鉴。1 2 2 生产领域b o m 研究综述b o m ( b i l lo fm a t e r i a l s ) ，即“物料清单 ，是产品结构的技术性描述文件，是企业的基础数据和无形资产，是企业信息管理的核心1 2 5 】。它表明了产品组件、子组件、零件直到原材料之间的关系，以及每个组装件所需要的各下属部件的数量。刘明周，曹飞等人通过给出构造方法及其分解算法，构建出可定制产品数据b o m 的组织模型，实现了面向客户的产品数据b o m 的一致性管理及企业各职能域间对产品数据信息的集成与共享1 2 6 1 。同理，在生产的很多方面如面向产品的制造品质，面向大规模定制的拉链企业，b o m都有自己本身的构建方法1 2 6 1 。迄今为止，对于产品族b o m 的研究，国内外众多专家、学者基于知识描述提出许多产品族b o m ，主要包括增删b o m 、模块b o m 、生成b o m 等。其发展历程主要经经历了由传统b o m 到模块b o m 、变体b o m 和g b o m 的阶段【2 7 1 。( 1 ) 增删b o m增删b o m 假设任何产品都是标准产品的附属物或分支，使用带有附加信息的标准定义一个b o m 产品，将附加信息判断添加或删去某个组件的根据，由此生成最终产品的b o m 结构。这种b o m 的描述方式优点在于只需要定义一个b o m 产品，而不是对每个产品变量b o m 进行定义，但其定义的b o m 欠缺精确性，且会在同一条件下产生不一致的结果，使得标准产品的变更在一定程度上制约着主生产计划的制定【2 8 1 。由此可见，增删b o m 基础上构建的模型重用性不高，需要通过零部件代码和b o m 定义每个6硕士学位论文产品变量。( 2 ) 模块b o m模块b o m 的主要构件是定制模块，定制模块的不同组合形成产品个性，主要包括选项、特征、计划三个模块，其模型输入表明一个产品特征和选项，而非产品装配的关系及流程【2 9 】。其中模块b o m 的三个模块中，选项是指产品一个特性，特征是指一系列不同的可选项，计划模块是最终产品的组件，而且计划模块是在可选项确定后确定。b o m 采用定制的模块化通常比较适合物料计划，而对于装配、设计和服务并非适宜f 2 7 l ，其优点在于能够在数量上将不同最终产品的表示从2 n 减少到了2 n + l ，但是如果企业与客户需求发生变化时，模型的计划模块构件则很难适应这种需求变化所带来的最终结果的变化，例如经常会引起产品设计的变更，并由此带来模型以及模型输出结果( 计划结构) 的变化，从而使得最终的产品结果丧失了部分产品结构关系及特征。因此，模块b o m 的特点在于解决了因保护产品品种的多元化和多样性的完整而产生的b o m 结构冗余问题，但是也因为产品的标准化而丢弃的产品装配结构信息导致了在大规模定制环境下模块化b o m 的较低实施可能性。( 3 ) 变体b o m变体b o m 将b o m 关系视为产品构件之间的一种选择关系，并假设所有选择关系都有不同的子变体与相同的父变体，而且在产品层级中最高层的变体使用相互独立的参数来描述，根据参数选择的结果随即确定产品变体，而且在变体b o m 的模型中带选择关系的b o m 结构主要表现在结构的最低层。根据之前的规则，变体b o m 需要预先定义产品构件决策表及决策表规则、产品构件中的约束关系、产品变体参数及相应参数值，保证所有的产品变体都能够通过模型自动生成，也由此造成了变体b o m 存在大量的数据冗余，包括可选择的类产品构件集合以及决策表的冗余、参数、参数值及约束的冗余。( 4 ) 逻辑b o m逻辑b o m 的主要构成包括逻辑b o m 结构和产品配置约束，逻辑b o m 结构是一个由逻辑零部件及物理零部件组成的层次结构。其中物理零部件使用相互独立的若干个参数来描述，是逻辑零部件实例化的结果。产品配置约束是用来描述组成最终产品所需物理零部件之间兼容性的规则集合f 2 8 】。逻辑b o m 与客户的交互性较差，且具体产品b o m的生成速度较慢，但是允许尚未定义所有可能的产品变体，因此产品族中所有的产品变体都能从逻辑b o m 系统中地生成出来。( 5 ) g b o mg b o m 的构成主要包括产品族b o m 结构和类零部件选择树，通过对类零部件选择7基于免疫的工程项目族r t 作分解结构模型构建及仿真研究树不同分支的选择确定产品实例b o m l 3 0 1 。其中b o m 结构是一个由类零部件组成的产品通用结构，选择树是一个由变量、变量值和约束构成的选择关系树，表示产品配置的选择过程。g b o m 采用有限的数据描述大量产品的基本信息，避免了结构冗余。但是其需要对所有产品实例进行事前定义，开发与维护非常复杂，且不能通过现在的产品信息描述未来可能的产品b o m ，因此不能满足客户潜在需求。1 2 3 人工免疫系统研究综述1 9 7 4 年，美国诺贝尔奖获得者j e m e 提出免疫网络理论引起了人们的关注，为免疫计算奠定了基础。二十世纪八十年代，f a r m e r t ”1 、p e r e l s o n t 3 2 1 、b e r s i n i l 3 3 1 等人率先基于免疫网络学说提出免疫系统的动态模型，并研究了免疫系统与其它人工智能方法之间的联系。经过三十多年的发展，虽然对人工免疫系统研究做了大量工作，但是在学术界没有形成统一的界定。d ec a s t r a l n t 3 4 i 定义人工免疫系统是遵循可信的生物学范例的处理、分类、表示和推理策略系统。d a s g u p t a t 3 5 i 认为人工免疫系统是借鉴生物免疫思想用于信息处理和问题求解的智能方法的集合。t i m m i s y f 3 6 1 认为人工免疫系统是借鉴免疫系统的功能、原理和模型并用于解决复杂问题的自适应系统。综上所述，人工免疫系统是应运解决工程实际应用问题产生，借鉴生物免疫系统的各种原理和机制，是各类智能系统的总称，包括各种信息处理技术、计算机技术等。人工免疫成为近年来人工智能领域研究的热点之一，包括计算机网络安全、信息处理以及风险抵御等方面，但是很少将其应用到项目管理领域，尤其是运用到项目管理工作分解结构模型则更少，目前将项目管理领域引入免疫思想的研究主要表现为两个方面，一方面比较免疫与其所研究的某项目管理领域相关内容，从思想层面进行借鉴和应用并在理论上进行创新；一方面用免疫算法优化项目管理领域的某一问题，例如最佳应对风险措施的选择等等。但总体说来，对于项目管理领域引入免疫思想的研究都还停留在比较低的层次。但是人工免疫系统的思想在工程项目工作分解中所起到的作用的潜力是巨大且无限的，为应对外界环境的变化提出了一种全新的思维模式，本论文正是应用这种思想实现工作分解结构模型对环境和顾客需求变化的快速响应能力。1 3 研究对象界定随着项目管理作为一种有效的管理技术和组织形式得到广泛采用，w b s 的应用已经渗入到制造业、建筑业、服务业，大至2 0 0 8 年北京奥运会、摩天大楼、大型小区，8硕士学位论文小至一场会议、一场晚宴。w b s 既可以以产品( 交付物) 为导向，也可以以产品( 交付物)的实现过程为导向，将项目工作逐级分解并定义在适当的细节水平，直到项目所有工作已经得到充分的定义。由于制造业、建筑业、服务业最终提供给客户的产品有很大的差别，而制造业产品构成结构相对清晰，生产产品的过程也相对稳定，对其生成特定的w b s 很固定，企业一般用物料清单来规范产品生产，且技术已经相当成熟；服务业提供的产品既有有形的，更多则是无形的，通常和顾客的需求联系在一起，而顾客的需求又因人而异，因此很难以最终提供的服务来找出不同服务业中的共性，但是每次服务的过程却是可以用一个规范的流程和程序来控制，再根据顾客偏好对其制定特定的w b s ：建筑业既有相对稳定的产品结构，也有相对稳定的生产流程和工序，综合了制造业和服务业的优缺点。因此本文的研究对象界定在工程项目下面的大型基本建设中的建筑行业项目，并且以小区建筑构建一个实例，通过构建工作分解结构模型，为以后小区建筑自动快速生成特定的w b s 。1 4 研究思路与内容1 4 1 研究思路本论文主要通过对比生产领域和项目领域，发现物料清单和工作分解结构的诸多相似处，在分析传统对各个项目逐一定制的w b s 生成方法已经不能满足多项目环境下企业运作需要的情况下，以大规模定制环境中使用产品族代替单件定制产品描述作为参考，借鉴g b o m 的思想，在多项目运作环境下引入项目族工作分解结构来描述一类项目；同时，在分析生物免疫以及人工免疫领域可供项目管理工作结构分解借鉴机理的情况下，构建出项目工作结构分解免疫体系，增强了项目工作分解结构模型的免疫接种和学习记忆；最终实现通过项目配置从g w b s 模型中快速生成特定项目的w b s 。研究的技术路线如图1 3 所示。1 4 2 研究内容根据图1 3 ，本论文研究的主要内容包括：第1 章为绪论，首先引出本文的选题和所研究问题的背景与意义；接着从项目领域w b s 、生产领域b o m 以及人工免疫三方面对相关文献进行回顾；然后对本文的研究对象工程项目进行范围界定，最后介绍本文的研究思路及研究内容，包括技术路线图和各章节的内容安排。9基于免疫的工程项目族工作分解结构模型构建及仿真研究第2 章为理论基础与理论分析，主要针对项目工作分解结构的特性对本文要借鉴的制造领域b o m 相关内容以及要引入的免疫相关内容及其实现进行分析。同时，通过分析w b s 构成以及典型w b s ，提出b o m 以及免疫可供借鉴的相关机理。第3 章为项目工作分解结构描述分析以及免疫功能设计。首先阐述工程项目族的内涵，包括工作属性、工作关系以及工作约束；接着在此基础上描述工作分解结构；最后通过对比免疫与工作分解结构，将免疫的思想引入到快速生成w b s 过程中，设计工程项目族工作结构分解实现应对顾客需求变化，并进行项目分析、免疫接种和学习记忆的三个过程，对模型实现免疫功能的三个主要过程进行简要介绍，并对模型实现免疫功能的特点进行了分析。第4 章构建了基于免疫的工程项目族工作分解结构模型。首先对工作分解结构构成的三大主体进行知识表达，并且确定三者之间的映射关系。在此基础上，提出g w b s模型的概念设计，并引入免疫思想：最后，阐述模型的查询和推理机制。第5 章采用v i s u a lc + + 作为开发技术通过类的封装、对象调用以及模型动态更新方式实现了基于免疫的工程项目族工作分解结构模型的关键技术。研究背景及意义研究的方法论基础与理论基础需鬈燃lln - - f 供会, 淼果il 典型的b 。ml 典型的w b s可供借鉴的机理l借鉴的研究成果ll ”。“一”li ”一。生物免疫与项目w b s 管理的相似性分析工程项目族t 作结构分解免疫概念工程项目族工作结构分解免疫结构功能设计项目族工作分解结构概念基于免疫的工程项目族工作分解结构模型基于免疫的工程项目族t 作分解结构查询与检索基于免疫的工程项目族工作分解结构模型( g w b s ) f f j 仿真结论与建议图1 3 本文技术路线图1 0硕士学位论文第2 章理论基础2 1 现代工程项目特点传统的工程项目具有的特点：一是多样性，每个项目都要根据使用功能特定的要求，进行规划设计、计算工程造价和建设工期；二是固定性，每个项目建设都有固定地点和场地，三是体积庞大、资源消耗多、建设周期长、涉及单位多；四是质量要求高，必须保证基础牢固、结构安全、装饰美观，符合使用功能和环境功能；五是使用周期长，要进行定期维护和改造。现代工程项目除具备传统工程项目特征外，还出现了新的特点，具体表现在“点多、线长、面广刀三个方面。即项目参与者众多和项目分解活动繁多、工程项目建设周期长、所覆盖的地域范围广和所涉及的知识理论体系广，反映了工程项目面临新的多项目管理环境。2 2w b s 的相关理论，美国项目管理学会( p m i ) 帛i j 定的项目管理知识体系指南2 0 0 0 n ( p m b o kg u i d e ，2 0 0 0e d i t i o n ) 指出w b s 是面向项目可交付成果的、组织和定义了项目整体工作范围的成组项目元素1