（机械制造及其自动化专业论文）大物流工程项目类制造系统及其资源优化配置技术的研究.pdf

重庆大学博士学位论文 摘要 摘要 大物流工程项目类制造系统是指以工程项目为业务对象，原材料消耗量较 大，原材料成本占总成本的很大比例，并且企业物流涉及面广，控制复杂的制 造系统。研究大物流工程项目类制造系统及其资源优化配置技术，对于这类企 业调整当前结构，优化系统运行和资源配置实现制造过程的整体集成和可持 续发展具有重要的作用。 本文首先在分析工程项目类制造企业经营流程的基础上，提出了大物流工 程项目类制造系统的概念，l 指出了大物流工程项目类制造系统的物流、项目两 大主线特征：在吸收和总结国内外物流、工程项目研究成果的基础上，建立了 包括目标体系、资源体系、过程体系、内容体系和组织体系等五个组成部分的大 物流工程项目类制造系统体系结构，揭示了它的内在联系与特性：在此基础上 分析和建立了大物流工程项目类制造系统实施模式，其内容包括工程项目的 分布式并行推进过程、工程项目集成管理与控制、物流系统异地制造加工的优 化调度和管理模式。 研究了大物流工程项目制造系统工作结构的分解( w b s ) ，剖析项目资源计 划系统体系结构等问题，提出了一套解决项目资源跟踪、控制和项目更改资 源控制的方法。一舛一+ 本论文对大物流工程项目类制造系统中的多个综合资源优化配置问题进行了 深入的研究d f 提出了多项目的多维物料的综合优化分配问题和求解方法；研究 了工程项目分散组织结构下反应下层决策者自治权的资源配置问题，建立了相 应的数学模型，提出了基于神经网络的的算法；分析了工程成本一进度问题，建 立了工程项目成本与进度综合系统的数学模型：研究了劳动力资源需求及结构 优化问题，进行了劳动力需求总量的测算，在此基础上进行了人力负荷曲线的 绘制和优化分析。 最后，利用上述的研究成果，开发了一套大物流工程项目管理及资源配置 系统。 本论文的研究内容是国家8 6 3 c i m s 主题项目和目标产品的重要组成部分。 并且以国家8 6 3 c i m s 应用工程一一“深圳方大集团c i m s 应用示范工程” ( 8 6 3 5 1 1 8 1 0 0 1 2 1 ) 作为工程应用背景。本论文提出的理论、方法和开发 的大物流工程项目管理及资源配置软件系统应用在方大公司的实际工程项目运 作中，取得了较好的效益。、。，。 ，7 关键词： 盔丝速t 戛摆臻目，型! 量墨鍪疑源计划与控制资源优化配置， 重庆大学博士学位论文 a b s t r a c t t h em a n u f a c t u r i n gs y s t e mw i t hl a r g em a t e r i a lf l o we n g i n e e r i n gp r o j e c tr e f e r s t ot h em a n u f a c t u r i n gs y s t e mw i t he n g i n e e r i n gp r o j e c ta si t so b j e c t ，w i t hl a r g e c o n s u m p t i o no fr a wm a t e r i a l sw h i c ho c c u p yl a r g er a t eo ft o t a lc o s t ，w i t haw i d e r a n g e o fm a t e r i a lf l o wa n dc o m p l i c a t e dc o n t r 0 1 t h er e s e a r c ho ns u c h m a n u f a c t u r i n gs y s t e ma n dt h et e c h n o l o g i e so fi t so p t i m i z e dr e s o u r c es c h e m ei s s i g n i f i c a n tf o rs u c he n t e r p r i s e st oa d j u s tt h e i rs t r u c t u r e s ，t oo p t i m i z et h e i rs y s t e m r u n n i n ga n dr e s o u r c e ss c h e m e ，t or e a l i z et h e i ri n t e g r a t i o nd u r i n gt h em a n u f a c t u r i n g p r o c e s sa n dt oc o n t i n u a l l yd e v e l o p f i r s to fa l l ，b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h em a n a g e m e n tf l o wo fm a n u f a c t u r i n g e n t e r p r i s e ，t h i sd i s s e r t a t i o nb r i n g su pt h ec o n c e p to ft h em a n u f a c t u r i n gs y s t e mw i t h l a r g em a t e r i a lf l o w s e t sf o r t ht h et w om a i nc h a r a c t e r so fi t ：m a t e r i a lf l o wa n di t e r n w i t ht h eb a s i so ft h es u m m a r yo ft h ec u r r e n ta c h i e v e m e n t t h i sa u t h o rb u i l d su pt h e s y s t e m a t i cs t r u c t u r ei n c l u d i n gf i v ep a r t s ：t h el i f ec i r c l eo fm a n u f a c t u r es y s t e m ，t h e f l o wo ft h el a r g em a t e r i a lf l o w ，t h eo b j e c ts y s t e m ，t h er e s o u r c es y s t e ma n dt h e o r g a n i z a t i o nm o d e la n de x p l a i n si t si n n e rs t r u c t u r ea n dc h a r a c t e r s t h e nt h er e a l i z a t i o n m o d e li sa n a l y z e da n dc o n s t r u c t e dw h i c hi n c l u d e st h ee q u a l l yd i s t r i b u t i n ga d v a n c e p r o c e s s ，t h ei n t e g r a t e dm a n a g e m e n ta n dc o n t r o lo fp r o j e c ti t e m s ，a n dt h eo p t i m i z e d a t t e m p ta n dm a n a g e m e n tm o d e lf o rm a n u f a c t u r i n gi ns e p a r a t ep l a c e s a tt h es a m et i m e t h i sa u t h o rr e s e a r c h e si nt h ew b si nm a n u f a c t u r ep r o j e c t w i t hl a r g em a t e r i a lf l o w , d i s s e c t si t sc o n s t r u c t i o no fp r o j e c tr e s o u r c ep l a ns y s t e m ， b r i n g su pt h em e t h o do ft h es o l u t i o nt ot h er e s o u r c et r a c e ，c o n t r o la n dt h ec h a n g i n g r e s o u r c ec o n t r 0 1 s e v e r a lp r o b l e m so fo p t i m i z e dr e s o u r c ed i s t r i b u t i o ni ns u c has y s t e ma r e s y s t e m a t i c a l l y a n d d e e p l y d i s c u s s e d ：t h e o p t i m i z e d d i s t r i b u t i o nf o r m u l t i - d i m e n s i o nr e s o u r c ei nm o r et h a no n ei t e r n sa n di t ss o l u t i o n ；t h er e s o u r c e d i s t r i b u t i o ni ns c a t t e r i n gs t r u c t u r ea n di t sm a t h e m a t i c sm o d e l ；t h ea r i t h m e t i c b a s e do nn e u r o n e ti sb r o u g h tf o r w a r dt or e f l e c tb e t t e rt h ea u t o n o m yo f s u b o r d i n a t e s ；d i s c u s s e st h ep r o b l e mo fc o s ta n ds c h e d u l ea n da c c o r d i n g l yg e t st h e t h e o r yo fs y n t h e t i cc o n t r o lo fc o s ta n ds c h e d u l ea n di t sm a t h e m a t i c sm o d e l ；t h e l a b o rf o r c ed e m a n d sa n do p t i m i z i n gs t r u c t u r ea r es t u d i e d ，t h et o t a lq u a n t i t yo ft h e d e m a n d si sc a l c u l a t e da n da c c o r d i n g l yt h ew a yt op r o t r a c tt h el a b o rc h a r g ec u r v e i sr e s e a r c h e da n di ti so p t i m i z e dt o o i nt h ee n d ，w i t ht h ea p p l i c a t i o no f t h et h e o r i e sa n dw a y si nt h i sd i s s e r t a t i o n ，t h e p r o j e c tm a n a g e m e n ta n dr e s o u r c es c h e m es y s t e mi nl a r g em a t e r i a lf l o wp r o j e c ti s i l 重壅查堂塑主堂垡堡塞垒璺! ! ! 垒! ! d e v e l o p e d t h i sd i s s e r t a t i o ni so n ei m p o r t a n tp a r to ft h e8 6 3p l a n c i m sp r o j e c t “t h e a p p l i c a t i o np r o j e c t i n f a n g d ag r o u p ，s h e n z h e n ( t h e c o n t r a c tn u m b e r 8 6 3 5 11 8 1 0 - 0 1 2 n a n di nt h er e a la p p l i c a t i o ni nf a n g d a ，t h et h e o r i e s ，m e t h o d s a n dt h ea p p l i c a t i o ns o , w a r ef o rt h ep r o j e e tm a n a g e m e n ta n dt h er e s o u r c e ss c h e m e o f t h i ss y s t e ma r ep r o v e dt ob ee f f i c i e n ta n db e n e f i c i a l k e yw o r d ： l a r g em a t e r i a lf l o w , p r o j e c ti t e m ，m a n u f a c t u r es y s t e m ，r e s o u r c ep l a na n dc o n t r o l ， o p t i m i z e dr e s o u r c ed i s t r i b u t i o n i n 重庆大学博士学位论文 - l 绪论 1 绪论 1 1 研究课题的意义和来源 1 1 1 课题的意义 制造业是国民经济和综合国力的支柱产业，制造业的发达程度制约着其它产 业的发展。随着制造业的全球化和信息化进程，对制造系统本身和相关的先进制 造技术、管理技术的研究和应用就显得十分重要。 制造企业中有一类是以工程项目为业务对象，而且原材料消耗量较大，原材 料成本一般占总成本的很大比例，物流涉及面广，物流流程复杂。这类企业所属 的制造系统可称为大物流工程项目类制造系统。属于大物流工程项目类制造系统 的企业以建筑业( 特别是建筑金属结构行业) 为主。此外，电站机组、大型锅炉 等大中型单件项目的制造企业也属于该范畴。 大物流工程项目类制造系统的企业行为包括竞标、销售、设计、生产制造、 运输、安装、检验和相关的管理组织活动。但特殊的是这些企业行为分步式地 处于企业本身、联盟企业( 或称合作企业) 和工地等处。这些分散的企业行为 是通过“工程项目”串联起来的。这样就决定了大物流工程项目类制造系统的 企业流程的复杂性。如何根据战略决策和市场情况。有效率地进行计划、组织、 指挥、监督和调节，是大物流工程项目类制造企业成功的关键。随着我国经济 向市场经济的转轨，大物流工程项目类制造企业的经营方式正经历一个从指令 计划下的单纯生产型企业向自主竟标并组织工程项目实施的经营型企业转变 的过程。现阶段我国大物流工程项目类制造企业对项目的认识和管理水平较 低，常常导致成本超支、工期拖延、质量事故等。国内对大物流工程项目类制 造系统及其相关技术研究较少，而且往往还只是针对局部技术进行研究。因此， 对大物流工程项目类制造系统总体的体系结构及其相关技术的研究势在必行。 国内市场竞争日趋激烈。客观形势对大物流工程项目类制造企业的工程项 目管理水平提出了更高的要求。如何合理分配有限的人、财、物等资源，使工 程项目的进度、资源与费用协调、统一，是确保工程质量与工期的关键。在工 程项目建设过程中，资源作为工程实施的基本要素和必不可少的前提条件，它们 不仅是影响工程项目进度计划的主要因素，且其费用占工程总费用的大半，是 影响工程项目进度计划的主要因素。物流计划和控制的失误将造成工程项目的进 度和投资目标失控。例如，由于物资供应不及时，造成生产活动不能正常进行， 整个工程停工或不能及时开工，致使工期延误，工程成本增加，项目不能按期交 付，不能及时发挥投资效益等。工程项目的建设过程因其产品的固定性和生产的 流动性，是一个不均衡的生产过程，根据施工进度计划的安排，单位时间内对物 流的种类、用量的需求常常变化很大。所以工程项目的物流过程要求相关企业和 工地的密切配合和合理衔接。因此，对工程项目的跨企业物流过程进行优化调度 重庆大学博士学位论文 1 绪论 就成为项目成败的关键。 对大物流工程项目类制造系统及其资源优化配置技术进行研究，其意义如 下： ( 1 ) 改造企业流程，促进企业管理的科学化、信息化、系统化 研究大物流工程项目类制造系统及其资源优化配置技术，通过深入地分析 大物流工程项目类制造系统的本质和其内部功能结构、特性与运行方式，改进当 前结构，优化系统运行，从而改造企业流程，促进企业项目承包、制造、施工 等各个进程的科学化、信息化、系统化管理。 ( 2 ) 大幅度降低成本 大物流工程项目类制造企业资源成本占总成本的大半。对巨量物料和其它 资源进行优化配置，并对项目成本进行综合核算和评估，对于企业大幅度降低 成本具有重要作用。 ( 3 ) 保证工程进度 对大物流工程项目类制造系统及其资源优化配置技术进行研究，可以合理 设计项目组织结构，合理配置项目物料、资金、人员，沟通和协调各部门的工 作，有效的管理大量的信息，从而确保工程进度的按计划顺利进行。 ( 4 ) 确保施工质量。 对大物流工程项目类制造系统及其资源优化配置技术进行研究，可以及时 分析质量信息，合理进行质量控制与决策，从而确保工程质量。 ( 5 ) 加快大物流工程项目类制造企业的运作与国际接轨。 1 1 2 课题的来源 本文的工作主要是基于作者参加的三个研究项目进行的： ( 1 ) 国家8 6 3 c i m s 应用示范工程：深圳方大计算机集成制造系统工程 ( f d - c i m s ) ，合同号8 6 3 5 1 1 8 1 0 0 1 2 - 1 。 ( 2 ) 国家8 6 3 c i m s 主题项目：一类大物流制造企业c i m s 总体技术及关键技 术研究( 合同号8 6 3 - 5 1 卜9 8 4 1 0 0 3 ) 。 ( 3 ) 国家8 6 3 c i m s 目标产品：建筑金属结构行业计算机辅助设计和生产管 理集成系统( 合同号8 6 3 5 i 卜8 2 0 0 1 4 ) 。 1 2 综述 1 2 1 大物流 从广义上讲，物流泛指物质实体及其载体的场所( 或位置) 的转移和时间 占用，即指物质实体的物理流动过程。它是在生产和消费从时间和空间上被分 离并日益扩大的形势下为有机地衔接“供”和“需”，保证社会生产顺利地进 行并取得良好的经济效益而发展起来的- - n 科学“。物流所要解决的问 2 重庆大学博士学位论文绪论 题是物流活动的机械化、自动化和合理化，以实现物流系统的时间和空间效益。 物流系统是指在一定的时间和空间里，由所需输送的物料和包括有关设 备、输送工具、仓储设备、人员以及通信联系等若干相互制约的动态要素构成 的具有特定功能的有机整体”1 。随着计算机科学和自动化技术的发展，物流管 理系统也从简单的方式迅速向自动化管理演变，其主要标志是自动物流设备， 如自动导引车( a g v a u t o m a t e dg u i d e dv e h i c l e ) 、自动存储、提取系统( a s r s - a u t o m a t e d s t o r a g e r e t r i e v es y s t e m ) 、 空中单轨自动车 ( s k y r a v - r a i l a u t o m a t e dv e h i c l e ) 、堆垛机( s t a c k e rc r a n e ) 等，及物流计算机管 理与控制系统的出现”“”。 现代物流设备是在计算机科学和电子技术的基础上，结合传统的机械学科 发展来的机电一体化的设备。从物流系统的管理和控制来看，计算机网络和数 据库技术的采用是整个系统得以正常运行的前提。仿真技术的应用使物流系统 设计处于更高的水平。物流已经成为并行工程的基础和c i m s 的组成部分。”1 大物流制造企业相对于一般制造企业的最大不同是表现在原材料消耗巨 大和原材料成本在其企业经营成本中所占比例很大这两点上的。大物流流程工 业主要是建筑业，而其中以设计和生产制造建筑门窗、幕墙、采光顶等各种金 属结构( 也包括部分非金属结构) 系统的建筑金属结构行业尤为突出。举例来 说，仅一个中等建筑金属结构企业每年消耗的钢材、玻璃和铝合金型材等就达 到几千吨，甚至上万吨1 。因此大物流特性是该类企业的最重要的特征。 大物流特征还决定了该类制造企业产品的生产制造过程在整个企业过程 中的重要程度相对较小，而对物料的控制过程则在企业活动中占据非常重要的 地位。由于原材料成本在产品总成本中占大半，所以该类企业中其它生产制造 活动对产品的增殖作用相对于物料成本显得较小。把握物料的控制，就把握了 企业的整体效益。 对大物流工程项目类制造系统而言，物流的有效利用和控制包括物料的优 化设计、物流流程的优化调度以及企业物流的整体优化“”“。因此，除了在 局部单元技术上进行优化研究外，更强调的是从系统的角度，对物流的整体利 用进行研究。此外，由于该类企业的大物流特性造成的物料的巨大消耗，给环 境造成的影响也比一般企业大。因此也必须考虑制造的绿色化，这对企业的可 持续发展具有重要作用。 1 2 2 工程项目管理 工程项目管理既是一种科学的管理活动，也是一门新兴的管理学科。目前 国际上对于项目管理还没有一个统一的定义。主要因为：项目管理是一整套科 学的管理体系和方法，很难用几句话对其进行全面而精确的概括，为此只能从 3 重庆大学博士学位论文 绪论 不同的角度对其进行描述。 描述1 ：项目管理是在项目运作过程中，综合应用各种知识、技能、手 段和技术以完成项目预期的目标和满足项目有关方面的需求。1 描述2 ：项目管理是以项目为对象的一种科学的管理方式，它以系统论 的思想为指导，以现代先进的管理理论和方法为基础，通过项目管理特色的组 织形式，实现项目全过程的综合动态管理，以有效地完成项目目标。”“” 工程项目管理是以项目为中心，以合同为依据，以经营承包为基础，用项 目经理负责制的方式，通过对企业及有关社会资源( 包括人、财、物资源) 和 生产要素的优化合理配置，建立起来的以工程项目为对象的具有科学的计划、 组织、协调、控制能力的责任系统。” 从狭义上说，工程项目管理即是根据合同要求的进度目标和承包商施工进 度的安排，制订和调整工程进度计划，对施工进度、工程成本、工程质量进行 计划和控制，并按照施工工序的重要程度合理安排人、财、物资源的分配。“” 在企业大物流流程中，订单( 合同) 确定下来后，工程设计部分处于大物 流流程的开端，是物流的确定性因素：而工程项目管理在大物流地位，同时也 是大物流流程的目标所在。具体来说，大物流企业从设计开始，其中则处于收 尾控制物流都是为工程项目的施工服务的，企业物流的终点是工程现场的安装。 因此，为保证工程按期完成，工程项目管理必须协调好技术( 包括质量) 、资源、 和进度( 时间) 这相互翎约的三要素之间的关系，汇总分析企业和客户、土建 方在各个环节上的物流信息，合理制订和调节资源配置计划和安装施工计划， 并将进度情况加以控制，及时反馈信息，优化利用资源，使物流流程合理、通 畅。 1 2 3 制造系统 关于制造系统的定义，尚在发展和完善之中，至今还没有统一的定义。 英国著名学者帕纳比( p a m a b y ) 1 9 8 9 年给出的定义为：“制造系统是工艺、 机器系统、人、组织结构、信息流、控制系统和计算机的集成组合。其目的在 于取得产品制造的经济性和产品性能的国际竞争性。 国际生产工程学会( c i r p ) 于1 9 9 0 年公布的制造系统的定义是：制造系统 是制造业中形成制造生产( 简称生产) 的有机整体。在机电工程产业中，制造系 统具有设计、生产、发运和销售的一体化功能。 美国麻省理工学院( m i t ) 教授g c h r y s s o l o u r i s 于1 9 9 2 年在文献中的定 义为：制造系统是人、机器和装备以及物料流和信息流的一个组合体。 国际著名制造系统工程专家、日本京都大学人见胜人教授于1 9 9 4 年在文 重庆大学博士学位论文1 绪论 献中指出：制造系统可从三个方面来定义：( 1 ) 制造系统的结构方面：制造系统 是一个包括人员、生产设施、物料加工设备和其他附属装置等各种硬件的统一 整体；( 2 ) 制造系统的转变特性：制造系统可定义为生产要素的转变过程，特 别是将原材料以最大生产率转变成为产品；( 3 ) 制造系统的过程方面：制造系 统可定义为生产的运行过程，包括计划、实施和控制。 综合上述的几种定义，可将制造系统定义如下： 制造过程及其所涉及的硬件包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助 装置以及有关软件包括制造理论、制造技术( 制造工艺和制造方法等) 和制造信 息等组成了一个具有特定功能的有机整体，称之为制造系统。以上定义可看成 是制造系统的基本定义。根据所研究的问题的侧重面的不同，借鉴人见胜人教 授的观点，制造系统还可有以下三种特定的定义。“” ( 1 ) 制造系统的结构定义：制造系统是制造过程所涉及的硬件( 包括人员、 设备、物料流等) 及其相关软件所组成的一个统一整体。 ( 2 ) 制造系统的功能定义：制造系统是一个将制造资源( 原材料、能源 等) 转变为产品或半成品的输入输出系统。“” ( 3 ) 制造系统的过程定义：制造系统可看成是制造生产的运行全过程。包 括市场分析、产品设计、工艺规划、制造实施、检验出厂、产品销售、回收处 理等各个环节的制造全过程。” 制造系统的本质特征是资源转换过程。它通过“输入转换输出”的流程 将原材料变换成产品，实现系统的增值。制造系统包括输入、输出、控制、机 制和转换五个基本要素，转换过程则是制造系统存在的基本前提。制造系统的 输入主要有物质资源( 包括空间资源、劳动手段和设施、劳动对象) 、人员、 资金和相关知识信息；制造系统的输出则主要有产品、增值资本、知识信息。 制造系统的资源转换过程具有开放性、过程性、系统性和进化性，是一个不断 适应环境的动态过程。”“”一般由多个过程子系统组成，它们分别进行不 同的特征活动，如产品设计、工艺、加工、生产计划、质量管理等等。它们之 间相互关联、相互依赖。 近些年来，制造系统的新概念层出不穷。如精益生产、敏捷制造、智能制 造、全能制造等。尽管这些新概念的出发点和目标不一致，但他们的共同特点 是：以技术为中心向以人为中心转变：从强调分工向模糊分工转变：从金字塔 的多层次生产结构向扁平的网状结构转变：从传统的顺序工程向并行工程转 变：从固定的组织形式向动态的自主管理组织形式转变，以此提高企业的产品 质量和敏捷的市场应变能力。 5 重庆大学博士学位论文 i 绪论 1 2 4 资源优化配置 资源是人类生存和发展的条件，企业拥有的现实资源和潜在资源的数量、 构成和质量，资源优化配置和利用的程度和水平，很大程度上代表着这个企业 拥有现实和潜在的财富。因此，资源的优化配置和利用也就成为广泛关注的重 要课题“2 ”。 1 2 4 1 资源要素与资源系统 ( 1 ) 资源要素 迄今为止，一切对人类的生存、发展和繁衍可以起到正效应作用并按习惯 分类能方便区分的存在或意识称为资源要素”“，如土地、森林、矿藏、信息、 人才、知识、观念、劳动力等，都是比较重大的资源。 ( 2 ) 资源系统 按不同需要由相关资源要素所组成的资源要素集称为资源系统。资源系统 同其他系统一样，具有八大基本特征，即整体性、层次性、开放性、目的性、 突变性、稳定性、自组织性和相似性。2 “2 3 “1 。资源要素及其集合资源系统这 两个概念只是相对的。在一定的情况下，资源要素依需要可以再分，而资源系 统也可以重组。 1 2 4 2 资源优化配置 资源配置，亦称资源分配，英文为a 1 l o c a t i o no fr e s o u r c e s 。简明不列 颠百科全书认为，资源分配是指生产性资产在不同用途之间的分配”“。美国 d 格林沃尔德主编的现代经济词典认为，资源分配是指资源在不同用途和 不同使用者之间的分配”。 资源的合理配置，是制造业、建筑业等国民经济重要产业的永恒主题。以 盈利为目的的企业( 厂商) ，理论上应该追求并应该能够实现利润的最大化， 即生产资源的有效配置或理想配置。但在实际生产经营活动中，可能由于生产 技术或管理技术水平低、生产规模不合理、生产要素资源可获得量有限或获得 条件不利、以及生产信息不及时或不充分等多方面的原因，企业往往难以实现 生产资源的有效配置和利润最大化，从而使生产资源配置的低效性在一定程度 上具有普遍性。“”7 “”。正是由于生产资源低效配置的实际状态与有效配 置的理想状态的差距普遍存在，研究如何提高企业资源配置的有效性就具有十 分重要的理论意义和实际价值。怎样将有限的资源进行最优化的分配，使其发 挥最大的效能，为企业创造最好的经济效益，使投入的有限资源能得到晟丰厚 的回报，是企业决策层应充分考虑的问题。 资源优化配置是在一定条件下对于资源系统的组织、结构和功能的改进， 从而实现耗散最小而效率最高、效益最大的过程，它能促进资源系统的进步。资 源系统优化最重要的是整体性优化，而并非是某种质点式的优化”。资源系统 6 重庆大学博士学位论文 绪论 具有整体性决定了资源系统的优化只能是系统整体的优化，即作为系统整体取 得最好的组织结构和组织功能。 层次性是系统优化的一种方式，整体优化不仅要求认识系统的整体性和层 次性，也包括形成新的层次，即形成更高的反馈机制来实现系统的优化。人类 实践的历史告诉我们，资源系统整体可以通过系统之间的会聚形成新的资源系 统，并向复杂化和优化方向进一步发展“”“。 资源优化配置是资源系统发展演化的目的。既要认识和保护环境，自发地 实现的优化，也要认识和创造人们在促进系统演化过程中去实现的优化。 1 3 国内外研究现状 当今世界，市场需求日益复杂多变。各行业的全球性竞争、跨地域合作已 经成为不可阻挡的潮流。由于大物流工程项目类制造企业的企业行为是围绕工 程项目管理和大物流流程进行的，因此对于如何快速有效地配合客户要求，合 理组织和配置企业资源，以增强应变能力，成为企业在市场上生存和发展的关 键所在。 大物流工程项目类制造系统是一个全新的概念，对它的体系结构、运行模 式和资源优化技术尚无研究。国内外只是对它的一些相关的管理技术和单元技 术( 如工程项目管理、资源优化配置等) 进行了研究和应用。 1 3 1 制造系统的研究现状 在有关制造系统理论的研究中，制造系统定义和内涵一直是热点问题。在 前面已经谈到，英国学者p a r n a b y 、国际生产工程学会( c i r p ) 、美国麻省理工 学院( m i t ) 教授g c h r y s s o l o u r i s 、日本京都大学人见胜人教授等都从不同的 角度和侧面对制造系统进行了深入的描述。国内的刘飞教授、师汉民教授等也 对制造系统进行了深入研究，站在信息制造观的高度，从本质上更进一步揭示 了制造系统的内涵”“。 制造系统的体系结构是描述制造系统的一组模型的集合。当前制造系统的 体系结构研究主要集中在各种具体的制造系统模式。目前国际上较有影响的制 造系统体系结构有国际信息处理协会( i f i p ) 的w g 8 1 工作组提出的i f i p w g 8 1 体系结构、欧共体e s p r i t 计划提出的c i m o s a 体系结构、i b m 公司 提出的i b m - c i m 体系结构以及德国s a a r l a n d 大学a w s c h e e r 教授提出的集成 信息系统体系结构a r i s 等。在国内，比较有名的研究是将制造系统的体系结 构定义为由功能视图、资源视图、过程视图、信息视图和组织视图组成的有机 整体。 制造系统的模型有多种分类形式。从形式上，有制造系统的全局系统结构 模型( 如制造系统的体系结构) 、局部系统结构模型( 如f m s 等) 、产品结构 重庆大学博士学位论文 i 绪论 模型、生产计划调度模型等；从方法上看，有数学解析模型( 如状态空间模型) 、 图示概念模型( 如i d e f 模型) 、及图示解析混合模型( 如p e t r i 网模型) 等。； 从功能上看，有制造系统结构描述模型、系统分析模型、系统设计实施模型、 系统运行管理模型等”1 。应该指出的是，制造系统的任何建模方法或模型都是 针对一个或几个方面的，包罗万象的模型是不存在的。 制造系统模式是指制造系统的体制、经营、管理、生产组织和技术体系的 形态和运作的方式。在制造系统的运行管理及现代制造系统模式方面存在以 下几种模式： c i m s ( 计算机集成制造系统) ：美国的约瑟夫哈林顿博士于1 9 7 3 年 提出，上世纪8 0 年代被广泛接受并发展起来，是制造业发展的一个 重要方向。 并行工程：根据美国国防分析研究所r 3 3 8 号研究报告中得出的定 义，并行工程是对产品及其相关过程进行并行、集成设计的一种系统 化的工作模式。其本质是在信息集成的基础上实现过程的集成。 精良生产：精良生产是美国麻省理工大学在2 0 世纪9 0 年代提出的新 型生产方式。其中心思想是在工厂的各个环节中去掉一切无用的不能 增殖的东西。 敏捷制造：是美国里海大学和美国工业界主要决策人在1 9 9 1 年向美 国国会提出的“美国2 l 世纪制造企业战略”中提出的。其主要思想 是认为制造系统应尽可能具有高的柔性和快速反应能力( 即敏捷性) ， 以适应多元化和个性化的市场。 c a l s ：美国国防部于1 9 8 5 年提出，发展到目前已经具有计算机后勤 支持、计算机辅助采办与后援支持、连续采办与全生命周期支援和光 速商业这四个层次的的含义。 虚拟制造系统： 1 3 2 工程项目管理的研究和实用现状 项目管理( 包括工程项目管理在内) 是第二次世界大战后期发展起来的新 管理技术之一。虽然在此之前项目管理已广泛应用于许多事业领域，如工程建 设项目和新产品开发，但直到第二次世界大战期间以及战后，它作为管理技术 复杂的活动，或需要多学科协作的活动的一种特殊工具的价值，才完全被认识， 其结果使项目管理成为一种相对来说较新的管理方法，得到迅速发展和不断完 善。 项目管理主要是从开始和生产大型、高费用、进度要求严的复杂系统的需 要中发展起来的。美国在6 0 年代只有航空、航天、国防和建筑工业才愿意采 用项目管理。7 0 年代项目管理在新产品开发领域中扩展到了复杂性略低、变 童 重庆大学博士学位论文 1 绪论 化迅速、环境比较稳定的中型企业中。到7 0 年代后期和8 0 年代，愈来愈多的 企业也开始注目项目管理，将其灵活地运用于企业活动的管理中项目管理技 术及其方法本身也在此过程中逐步发展和完善，到8 0 年代，项目管理已经被 公认为是一种有生命力并能实现复杂的企业目标的良好方法”。“”7 “”“。 发展至今，项目管理( p r o j e c tm a n a g e m e n t ，简称pm ) 是指项目的知识 体系和实施阶段的管理“”。它涵盖的范围包括设计准备阶段、设计阶段、施 工阶段、动用前准备阶段，以及保修阶段“的管理。其工作内容包括组织协 调、投资控制、进度控制、资源配置、质量控制、合同管理、信息管理、风险 管理等。 但是，项目管理也并非万能管理，项目以及项目管理明确的范围和特点。 开始一项新的事业之前，首先需要判断是否适于使用项目管理。项目开始后， 在项目管理中的组织、计划以及控制等诸多方面也只有遵循项目管理的基本原 则以及基本方法，才有可能取得项目的成功“”。 工程项目管理的复杂性要求有合适的辅助工具来辅助项目管理人员的工 作。利用计算机对项目各方面的信息进行集成化管理显得非常重要。国外开发 了1 2 0 多种项目管理软件工具，每一种都各有所长。最有代表性的有m i c r o f o f t p r o j e c t 系列、p 3 、o p e np l a n 、p r ot r a k2 0 、p r o i e c t 2s e r i e sx r p x ) 、m i c r o m a n 等“”“”“o ”1 。在我国，m i e r o f o f tp r o j e c t 系列和p 3 软件应用得最多。 我国是从2 0 世纪8 0 年代初开始接触项目管理( 包括工程项目管理) 方法 的”“。当时一些国外专家和在国外学习过的学者曾多次在一些场合介绍工程 项目管理。从8 0 年代中期开始，国内一些大学和科研机构开始项目管理方面 的研究和教育：天津大学和复旦大学开设了项目管理课程；石油大学翻译了格 雷厄姆的项目管理与组织行为一书“7 “5 “。与此同时，在我国开始了应用 工程项目管理的实践：1 9 9 2 年，我国利用世界银行贷款建设的鲁布格水电站 引水导流工程中，日本建筑企业运用工程项目管理的方法进行了管理，收到了 很好的效果，这给当时我国的的整个项目运作领域带来了很大的冲击”“”“。 1 9 8 7 年，国家计委等有关部门联合发出通知，确定了开展项目管理的一批试 点单位”“”，1 9 9 1 年更进一步提出把试点工作转变为全面推广项目管理”“。 但是，我国工程项目管理起步较晚，研究和实用展开的范围和层次也较少。 近几年来，随着中国经济体制改革的不断深入和发展，围绕工程项目建设活动 进行了一系列相应的体制改革。并积极借鉴了一些国外项目管理成功的经验和 作法。如建设项目法人责任制、监理制、设计项目管理、施工项目经理负责制 等”“”。这对提高中国工程项目管理效果起到了十分重要的作用，对丰富和 完善项目管理理论具有十分重要的意义。但由于多种原因，目前对项目管理的 认识还不尽一致，在指导实践上也就缺乏明确的方向。严重影响了项目管理实 践效力的发挥。因此，我国的工程项目管理还应该依据国情深入研究和大力推 9 重庆大学博士学位论文 1 绪论 广。 1 3 3 资源优化配置技术的研究现状 在国外，欧美发达国家在企业资源优化配置技术的研究上一直走在前列。 国外的资源优化配置技术主要分为资源优化管理技术和资源优化配置单元技 术1 。 在资源优化管理技术上，早在1 9 5 7 年美国就建立了生产与库存控制协会 ( a p i c s ) ，传播生产与库存控制原理与技术的信息，提出了m r p ( 物料需求 计划) “7 “1 。随后在m r p 基础上提出并发展了m r p i i ( 制造资源计划) ”“， 从整体优化的角度出发。通过运用科学的方法把企业各种制造资源和产、供、 销、财各个环节实行合理有效的计划、组织、控制和调整，连续均衡地进行生 产，并根据实际情况，最大限度地降低各种物料的库存量，消除生产过程中一切 无效的劳动和制造资源，进而提高企业的管理水平和经济效益1 。与此同时， 在日本发展出了j i t ( 准时生产) 系统”“。9 0 年代初美国的著名咨询公司g a r t n e r 总结了m r p i i 的发展趋势，提出了企业资源计划e n t e r p r i s er l a n n i n g ( e r p ) 的 概念”“，更加广泛地包括了企业全部管理信息和供应链的内容。从7 0 年代起 国外以上述的概念原理为指导，与计算机技术、管理科学相结合，开发了不少 m r p 、m r p i i 、m i s 等方面的产品( 如s a p 公司的r 2 、r 3 系统、o r a c l e 公司 的o r a c l e 系统等) ”，其应用也从离散工业向流程工业扩展，至今其的 功能还在不断增强、完善与扩大。 在资源配置单元技术上，单就大物流工程项目类制造企业而言，由于其企 业活动同时兼具制造安装流程和工程项目管理两方面内容，所以对其资源优化 配置技术的研究，国外做的工作较多，也开发了不少先进的单元系统”“，例 如： ( 1 ) 资源有限网络计划 在一个工程项目中，由于企业资源有限，网络计划中工期和资源的限制是 计划安排的主要矛盾，如何在规定工期和有限资源条件下合理安排进度计划， 是工程项目管理和任何计划管理的基本目标也是项目管理人员和计划工作者 面临的最常见而又相当棘手的问题。目前，解决这一类问题的方法已经很多， 有整数规划、分枝定界等解析法；也有以最小时差、a c t i m 方法为代表的启 发式方法1 。 ( 2 ) 工期资源优化的方法 工期一一资源优化的方法分为“工期固定，资源均衡”和“资源有限 工期最短”的优化1 。 a “工期固定，资源均衡”的优化 1 9 重庆大学博士学位论文 1 绪论 在工程施工中，初始网络计划的资源需要量曲线往往波动很大，给物资供 应部门带来了很多不便。在规定的工期内，使网络计划的资源曲线波动很小， 每天的资源需求量较为均衡。这就是“工期固定，资源均衡”的资源优化所要 解决的问题。“。“工期固定，资源均衡”的优化方法是“削峰法”“，这 种方法首先寻找出资源供应量的最大部分，利用非关键线路的时差，逐步从最 高部分削低，使之趋向均衡。 b “资源有限，工期最短”的优化 根据工期目标对工程项目进行任务分解，确定各工作之间的逻辑关系( 由 施工顺序和组织关系而定) ，编制施工进度计划( 最好是网络计划) 及相应的 资源计划”5 “8 ”“。当单位时间资源需用量超过某种资源限量时，保持事 先确定的工作之间的逻辑关系不变，通过对工作时差的利用，改变某些工作的 开始时间，对原进度计划进行调整，即：“在满足资源限制性条件下，从若干 可行的调整方案中，寻求使工期增量最短的最佳方案( 最满意方案) 的过程” 【粕l 【9 n 1nl l ( 3 ) 工程项目成本估算 成本估算和优化是是项目计划中的一个重要组成部分。要实行成本控制， 首先要进行成本估算。理想的是，完成某项任务所需费用可根据历史标准估算。 但对许多工业来说，由于项目和计划变化多端，把以前的活动与现实对比几乎 是不可能的”“。