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哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 网络化制造环境下协同项目计划与控制系统 摘要 随着经济全球化趋势的迅猛蔓延，制造业面临着巨大的挑战。为了适应 这种形势，网络化制造生产模式应运而生，并且得到迅猛发展。但是，与之 相适应的项目管理理论研究和实践相比之下却十分的滞后。传统单企业的项 目管理模式和项目管理软件，不适应这种新的生产模式，需要一种适应网络 化制造环境的项目管理。本课题就是针对上述情况，通过对网络化制造环境 特点和传统项目管理理论的研究，提出一种新的项目管理模式协同项目 管理模式。 项目计划与控制伴随在整个项目的生命周期过程中，是项目管理的重要 部分。传统的单企业项目计划与控制，主要针对单个企业一个或者多个项目 进行项目的计划与控制，无论从项目w b s ( w o r kb r e a k d o w ns t r u c t u r e 。 w b s ) 分解，还是计划流程都是单企业内部进行的管理，对于网络化制造 环境下动态联盟企业合作项目来说缺乏层次性和协同性。本文主要针对协同 项目管理模式中的项目计划与控制部分，文中提出了适合网络化制造环境的 协同w b s 分解、协同项目计划与控制流程、协同企业间的协同机制等，并 设计了一种针对多资源约束下的多项目再调度算法。根据这些理论研究，基 于面向对象的分析与设计软件开发过程，设计了基于如上协同项目计划与控 制模式的协同项目管理系统的统一建模语言( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e u m l ) 模型，并利用基于比较成熟的j 2 e e ( j a v a 2 p l a t f o r m e n t e r p r i s e e d i t i o n j 2 e e ) 企业级应用框架，设计实现了浏览器，服务器( b r o w s e r s e r v e r b s ) 结构 的协同项目计划与控制系统。在软件实现过程中，应用了目前较流行的基于 m v c ( m o d e l - v i e w e r - c o n t r o l l e r ) 模式的s t r u t s 框架，提高了w e b 应用系统的 可重用性、灵活性和高效性，并利用基于j a v a 的a g e n t 开发框架( j a v a a g e n td e v e l o p m e n tf r a m e w o r k ，j a d e ) 与j 2 e e 平台集成实现协同企业间多 a g e n t 协同机制。 关键词网络化制造：协同项目；计划与控制；项目再调度 堕尘堡至三奎兰三兰堡圭兰堡竺兰 c o l l a b o r a t i v ep r o j e c tp l a n n i n ga n dc o n t r o ls y s t e m i nt h ee n v i r o n m e n to fn e t w o r k e dm a n u f a c t u r e a b s t r a c t a st h es p r e a d i n go fe c o n o m i cg l o b a l i z a t i o n ，t h em a n u f a c t u r ef a c e sw i t hg r e a t c h a l l e n g e i no r d e rt oa d a p tt ot h i ss i t u a t i o n ，n e t w o r k e dm a n u f a c m r ec o m e sf o r t h t of i ti ta n di sd e v e l o p e dr a p i d l y h o w e v e r , t h er e s e a r c ho fp r o j e c tm a n a g e m e n t t h e o r ya n dp r a c t i c ew h i c hf i t st ot h ee n v i r o n m e n to fn e t w o r k e dm a n u f a c t u r el a g s ai o t a st h et r a d i t i o n a lp r o j e c tm a n a g e m e n tp a t t e r nf o rs i n g l ee n t e r p r i s ea n d p r o j e c tm a n a g e m e n ts o f t w a r ed o e sn o ts u i t t h i sn e wm a n u f a c t u r ep a t t e r n , w e n e e dak i n d o fp r o j e c tm a n a g e m e n tw h i c hc a nb ea d a p t e dt ot h en e t w o r k e d m a n u f a c t u r e a st os u c hi n s t a n c e ，an e wk i n do fp r o j e c tm a n a g e m e n tp a t t e m c o l l a b o r a t i v ep r o j e c tm a n a g e m e n ti sp r o p o s e d ，b a s e do nr e s e a r c h i n go nt h e c h a r a c t e r i s t i co ft h en e t w o r k e dm a n u f a c t u r ee n v i r o n m e n t p r o j e c tp l a n n i n ga n dc o n t r o lw h i c hg ow i t ht h ew h o l el i f e c y c l eo ft h ep r o j e c ti s v e r yi m p o r t a n ti nt h ep r o j e c tm a n a g e m e n t 1 1 1 et r a d i t i o n a lp r o j e c tp l a n n i n ga n d c o n t r o lf o rs i n g l ee n t e r p r i s ei sm a i n l yf o rt h ep r o j e c to rm u l t i - p r o j e c t so fs i n g l e e n t e r p r i s e ，w h o s ep r o j e c tw b s ( w o r kb r e a k d o w ns t r u c t u r e ，w b s ) a n dp l a n n i n g f l o wa n ds oo ni ss i n g l eh i e r a r c h yl i m i t e di ns i n g l ee n t e r p r i s e ，w h i l ea sf o r a l l i a n c ee n t e r p r i s e su n d e rn e t w o r k e dm a n u f a c t u r ee n v i r o n m e n tp r o j e c t si tl a c k s h i e r a r c h i c a la n dc o l l a b o r a t i o n t l l i sd i s s e r t a t i o ni sm a i n l ya b o u tt h er e s e a r c ho f t h ep a r to fp r o j e c tp l a n n i n ga n dc o n t r 0 1 i nt h ed i s s e r t a t i o n ，c o l l a b o r a t i v ew b s ， t h ew o r k f l o wo fc o l l a b o r a t i v ep r o j e c tp l a n n i n ga n dc o n t r o l ，a n dt h ec o l l a b o r a t i v e m e c h a n i s mb e t w e e nt h ea l l i a n c ee n t e r p r i s e si sd e v e l o p e d ，a n da l s oa na l g o r i t h m f o rr e s o u r c ec o n s t r a i n tr e - s c h e d u l i n gf o rm u l t i p r o j e c t si sd e s i g n e d a c c o r d i n g t ot h e s er e s e a r c ho nt h et h e o r y , w ed e s i g na nu m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ， u m l ) m o d e lo ft h ec o l l a b o r a t i v ep r o j e c tm a n a g e m e n tb a s e do nt h ec o l l a b o r a t i v e p r o j e c tp l a n n i n g a n dc o n t r o lt h e o r y , t h r o u g ht h e0 b j e c to r i e n t e d a n a l y s i s p r o c e s s ，a n di m p l e m e n ta nb s ( b r o w s e r s e r v e r , b s ) s t r u c t u r ec o l l a b o r a t i v e n 堕堡堡圣三奎兰三兰堡圭兰堡竺圣 p r o j e c tp l a n n i n ga n dc o n t r o ls y s t e mb yu s i n gt h ej 2 e e ( j a v a2p l a t f o r m e n t e r p r i s ee d i t i o n ) e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o nf r a m ew h i c hi sw e l l - r o u n d e d d u r i n g t h ed e v e l o p m e n to ft h es o f t w a r e ，t h es t r u t sf r a m ew h i c hi sf a m o u sf o rt h em v c ( m o d e l - v i e w e r c o n t r o l l e r ) p a t t e m i s a p p l i e d i ti m p r o v e st h er e u s a b i l i t y , f l e x i b i l i t y , a n de f f e c t i v i t y o ft h e s y s t e m a n di m p l e m e n tm u l t i a g e n t c o l l a b o r a t i v em e c h a n i s mb yu s i n gj a v aa g e n td e v e l o p m e n tf r a m e ( j a d e ) w h i c h i n t e g r a t e dw i t hj 2 e ep l a t f o r i l l k e y w o r d s n e t w o r k e dm a n u f a c t u r e ；c o l l a b o r a t i v ep r o j e c t ；p l a n n i n ga n dc o n t r o l ； p r o j e c tr e p l a n n i n g - i 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文网络化制造环境下协同项目计 划与控制系统，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独 立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人 已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文 中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。 作者签名：夺哥日期：2 0 0 7 年；月7 日 哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书 网络化制造环境下协同项目计划与控制系统系本人在哈尔滨理工大学攻 读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨 理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈 尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交 论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影 印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用授权书。 不保密口。 ( 请在以上相应方框内打) 作者签名： 辱舟 日期：2 0 0 7 年3 月7 日 导师签名：? 挺速i 匀 日期：2 0 0 7 年3 月7 日 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题背景及目的意义 1 1 1 课题背景 随着经济全球化的进程不断推进，信息化技术的飞速发展，制造业面临着 重大的挑战。传统的单个制造企业自给自足的生产模式使生产局限在内部有限 的资源条件下进行，不能满足企业发展和参与市场竞争的需要。为了应对不断 加剧的市场竞争，对市场需求做出的快速反应，各种新的经济、生产管理模式 概念逐渐形成，基于企业动态联盟的网络化制造就是这些比较先进的模式之 一。 网络化制造能够极大地提高企业基于网络环境的信息获取、融合、运用和 共享资源能力。通过网络，动态联盟企业针对某一生产项目，利用高速的信息 网络快速灵活地组织社会制造资源，把分散在不同地区的现有生产设备资源、 智力资源和各种核心能力，迅速地组合成一种没有空间局限、靠电子手段沟 通，统一指挥的经营实体，能够快速推出高质量、低成本的产品，对市场做出 快速的反应“。网络化制造环境下，动态联盟企业随着的项目开始而形成，随 着项目的结束而解体，整个过程受项目驱动，因此，项目管理对于网络化制造 生产过程具有十分重要的意义虽然项目管理技术的出现和研究早于网络化制 造技术的出现，但是网络化制造模式下的对项目管理的要求与传统项目管理相 比具有很多不同的地方，因此对于网络化制造环境下的项目管理需要进一步研 究。 协同项目管理就是随着网络化制造、动态联盟等新的经营管理理念的形成 而形成的新的项目管理模式。协同项目管理模式是指针对市场机遇，两个或两 个以上企业为了实现共同的项目目标，在自愿互利的原则下，以契约方式结成 一种网络式的联合体，共同承担项目工作，以减少项目的成本和风险，实现优 势互补，提高企业群体竞争力的项目管理模式。在协同项目管理过程中，与传 统项目管理相似的地方就是项目的计划与控制过程也是系统的核心过程，它贯 穿着整个项目管理生命周期，因此，本课题这样的背景之下，选择了对协同项 目计划与控制的研究，对于协同项目管理这种新的模式，有十分重要的意义。 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 1 1 2 课题来源及立论目的意义 本课题全名为“网络化制造环境下协同项目计划与控制系统”，它来源于 哈尔滨后备带头人基金项目( 2 0 0 4 a f ) o ( j 0 3 9 ) “网络化制造环境下协同项目 计划与控制系统研究”。 随着经济全球化的趋势逐渐增强，当前的市场环境也发生了很大的变化， 项目比过去更复杂，周期却越来越短；产品的品种比过去要求更多，而企业的 人力，物力，财力，理念等资源方面相对越来越贫乏；产业的分工更细化，企 业专注于自己的核心领域，而将非核心的业务外包，交给合作伙伴完成。在这 种形式下，网络化制造模式成为首选，而传统的项目管理模式不再能适应这种 发展需要。网络化制造下的协同项目管理针对企业联盟分布性、跨地域、平台 异构性的特点，以企业信息化为技术基础，先进的管理模式为实现理念，解决 联盟企业间因为地域而缺乏沟通和协调，项目信息零散，项目人员缺乏沟通协 作等各种传统项目管理模式无法解决的问题。 另外，与传统的合作方式相比，企业动态联盟中的不确定因素更多，项目 进行的过程中，常常存在着信息的交互、共享、保存和修改，任务的重叠、变 化、冲突及分布式协同等，而且联盟企业具有分布性、跨地域、平台异构性的 特点使得传统的局限于企业内部的项目计划与控制和项目管理信息系统无法适 应网络化制造“1 。本课题的目的就是通过对传统项目管理软件的研究，以及网 络化制造环境的特点，提出一种适应网络化制造环境下的项目计划与控制系统 的模型，设计了基于多a g e n t 计划协同机制，利用目前比较流行的j 2 e e 平台技 术、s t r u t s 框架以及基于j a v a 的a g e n t 的开发框架( j a d e ) 与j 2 e e 平台集成模式 对系统进行了实现。 课题的理论方面针对网络化环境下的这种新型项目管理模式进行了更深入 的研究，实际应用方面有利于提高制造业企业企业群对市场的响应速度，降 低成本，从而提高制造业企业企业群竞争力，为企业带来巨大的经济效益和 社会效益，从理论研究到实际应用具有重要意义。 1 2 项目管理技术研究现状 1 2 1 项目管理概念及知识体系 项目是创造独特产品、服务或其它成果的一次性工作任务。项目类工作具 2 堕堡堡矍三查兰三兰堡圭兰竺兰三 有一次性、独特性、目标确定性、活动的整体性、组织的临时性和开放性、开 发与实施的渐进性等特点。 项目管理就是以项目为对象的系统管理方法，通过一个l 临时性的专门的柔 性组织，对项目进行高效率的计划、组织、指导和控制，以实现项目全过程的 动态管理和项目目标的综合协调与管理。 美国项目管理学会的项目管理知识体系指南中指出，项目管理包括以下内 容和相关技术“1 。 1 项目整体管理包括用以保证各种项目要素能够相互协调所需要的过 程。它需要在相互影响的项目目标与方案中做出平衡，以满足或超出项目干系 人的需求和期望。 2 项目范围管理包括用以保证项目所有需要完成且只包含所有需要完成 的工作，以及顺利完成项目所需要的所有过程，他主要是定义项目应该包括和 不应该包括的内容。可利用工作分解结构、产品分解结构( p r o d u c tb r e a k d o w n s t r u c t u r e ，p b s ) 、构型( 配置) 管理、范围变更控制等技术方法进行管理。 3 项目时间管理包括用以保证项目能够按时完成所需的过程。可利用网 络计划技术、持续时问压缩技术、资源均衡优化技术等技术方法进行管理。 4 项目费用管理包括用以保证项目能够在批准预算下完成所需的过程， 它首先关心的是完成项目活动所需资源成本。可利用费用分解结构( c o s t b r e a k d o w ns t r u c t u r e ，c b s ) 、s 曲线分析、挣得值分析、类比估算法、参数模型 法、自下而上估算法等技术方法进行管理。 5 项目质量管理包括用以保证项目能够在既定的质量标准下顺利完成所 需的过程。它包括在质量体系中通过诸如编制质量计划、质量控制、质量保证 和质量提高以决定质量方针、目标和职责并使其实施的全面管理职能的所有活 动。可利用全面质量管理( t o t a lq u a l i t ym a n a g e m e n t , t q m ) 方法、i s 0 9 0 0 0 系列质量认证、收益成本分析、流程图技术、控制图、帕累托图等技术方法 进行管理。 6 项目人力资源管理包括保证项目涉及人员能够被最有效地使用所需要 的过程。它包括所有的项目干系人：项目发起人、客户、个体贡献者等等。可 利用网络计划技术、系统工程模型等。 7 项目沟通管理包括用以保证项目信息能够被正确地发布和接收所需要 的所有过程。它是人、思路和信息之间的关键纽带，是成功所必须的。参与项 目的每个人都必须使用项目的“语言”传达和接收信息，理解他们以个人身份 涉及的信息将如何影响整个项目。 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 8 项目风险管理包括用以识别、分析和防范项目风险所需要的过程。主 要是要把正面的影响扩到最大和把负面的影响减到最小。相关技术和方法：风 险识别技术、风险分析技术、风险量化技术等。 9 项目采购管理包括从执行机构以外获得所需要的物资和服务的过程。 相关技术和方法：自制采购分析、加权选择体系等。可利用自制一采购分析、 加权选择体系等进行管理。 1 2 2 项目管理的发展及应用现状 比较成熟的项目管理通常被认为是第二次世界大战的产物( 美国研制原子 弹的曼哈顿计划) ，二十世纪四五十年代主要应用于国防和军工项目；六十到 八十年代，其应用范围只局限于建筑、国防和航天等少数领域，如美国的阿波 罗登月项目进入九十年代，随着信息时代的来临和高新技术产业的飞速发展 并成为支柱产业，项目的特点也发生巨大的变化，管理人员发现许多制造业经 济下建立的管理方法，到了信息时代已经不再适用。制造业经济环境下，强调 的是预测能力和重复性活动，管理的重点很大程度上在于制造过程的合理性和 标准化；事物的独特性取代了重复性过程，信息本身是动态的、变化的这种 情况下，采用项目管理在运作方式上最大限度的利用了内外资源，从根本上改 善了中层管理人员的工作效率。于是，各管理人员纷纷采用这一管理模式并成 为企业重要的管理手段。 当前，项目管理的发展有了新的突破，其特点是面向市场，迎接竞争。项 目管理除了计划和协调外，对采购、合同、进度、费用、质量、风险等给予了 更多的重视，并形成了现代项目管理的框架。在这一阶段应用领域进一步扩 大，尤其在新兴产业中得到了迅速发展，譬如电信、软件、信息、金融、医药 等。现代项目管理的任务也不仅仅是执行项目，而且还要开发经营项目“1 。另 外，在经济全球化的趋势之下，各种新的制造模式和经济组织模式出现，如网 络化制造，敏捷制造，动态联盟，虚拟企业等。适合这种趋势的需要的项目管 理模式随着这些概念的提出而被人们进行研究，这也是对网络化制造环境下协 同项目管理中协同项目计划与控制的意义所在。 项目管理系统的发展也经历了几个阶段，从单机版的项目管理系统，到c s ( c l i e n t s e r v e r ) 模式的项目管理系统，到基于w e b 的全分布式项目管理系统。 随着网络化制造的广泛应用，对网络化制造项目，单纯的分布式的项目管理软 堕垒鎏耋三奎茎三兰堡圭耋堡丝兰 件又显得的力不从心，需要研究和应用能够适应网络化制造项目的协同项目管 理系统。 目前国外有代表的产品有m i c r o s o f t 的p r o j e c t ，欧洲的p r o j e e tm a n a g e r ， w o r k b e n c h 和p r i m a v e r a 的p r i m a v e r ap r o j e c tp l a n n e r ( 简称p 3 ) 等。国内有如 南京理工大学孔建寿提出的支持分布式产品开发的项目管理系统。北京航空航 天大学的林世勇等提出的基于a s p 的分布式项目管理模型等。上海范微公司 的e - p r o j e e t ，浙大威灵的a k m 系统，金慧公司的b u i l d i n g e a s y ，理正公司的 理正管理信息系统平台等“1 。 1 2 3 网络化制造及其发展综述 二十世纪末，网络技术特别是i n t e r n e t 技术飞速的发展，给了人们社会的经 济文化生活等方面带来了巨大变化，制造业也不例外，网络化制造的概念应运 而生。网络化制造的研究始于1 9 9 1 年美国里海大学的 2 1 世纪制造企业发展战 略研究报告。该报告提出了“敏捷制造”和虚拟企业的概念，并强调通过动 态联盟这样一个含有合作和竞争的新的生产模式来动态集成异地资源，适应持 续多变、无法预料的市场变化。 网络化制造可以定义为基于网络的制造企业的各种制造活动及其所涉及的 制造活动、制造技术和制造系统的总称。其中，网络包括i n t e m e t i n t r a n e t 和 e x t r a n e t 等各种网络：制造企业包括单个企业，企业集团以及面向某一市场机 遇而组建的虚拟企业等各种制造企业及企业联盟：制造活动包括市场运作，产 品的涉及和开发，物料资源组织，生产加工过程，产品运输与销售和售后服务 等企业所涉及的一切相关活动和工作。 网络化制造的出现与发展，引起了全球制造领域的极大关注。1 9 9 3 年，美 国政府在宣布“国家信息基础设施”计划时指出：“网络将实现制造到流通的 信息一体化；将实现远程共享科学信息资源和仪器设备资源；将提高劳动生产 率和工作效率，刺激经济高速发展。我国华中科技大学教授杨叔子院士指出： “建立一种市场需求驱动的、具有快速响应机制的网络化制造模式将是当前乃 至今后若干长时期内制造业所面临的最紧迫的任务之一，是制造企业摆脱困 境、赢得市场和掌握竞争主动权的关键”。”由此可见，实施网络化制造已是现 代制造业的主要发展趋势之一。 目前对网络化制造的研究在全球范围内迅速兴起，如以下众所周知的著名 研究计划：美国里海大学美国2 l 世纪制造企业战略，美国能源部“敏捷制 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 造使能计划”，美国国防部和科学基金会资助的“下一代制造”，欧洲联盟 “第五框架计划”，日本“智能制造技术计划( i m s 计划) ”和“网络化韩国2 l 世纪计划”等均包含了大量有关网络化制造的内容。许多高校和公司也在从事 网络化制造相关研究。例如，美国加州大学伯克利分校的集成制造实验室建立 了世界上第一个基于w w w 的设计和制造系统：英国剑桥大学正在进行“全球 制造虚拟网络”研究；美国e 制造网络有限公司首家将机械设备与i n t e r a c t 网络 连接，开发软硬件一体化i n t e r n c t 网络机械设备等。国内也有很多有关网络化制 造方面的课题的研究，例如分散化网络制造系统，现代集成制造系统网络，区 域性网络化制造系统等等，都是国家自然科学基金、国家8 6 3 计划项目，也取 得了一些相应的成果。 目前对于我国的企业面临的是全球化的市场竞争，网络给我国带来了严峻 挑战，也带来了极大的机遇。因此。实施网络化制造推动制造业信息化。是适 应经济全球化及现代制造业发展的需要一，。 由此可见网络化制造是目前制造业的趋势和热点，对于网络化制造项目管 理方面的研究十分的重要。目前，很多的项目管理系统都对项目管理各方面的 功能提供了良好的支持，并有不同的侧重点和优点，但是对于特别适合网络化 制造模式动态联盟协同项目的系统却特别少。 1 3 课题研究内容 本课题将从理论和系统方案设计开发两个方面对网络化制造环境下项目计 划与控制系统进行研究。主要包括对以下几个方面的研究： 1 面向网络化制造环境下协同项目计划与控制模式研究与传统单企业制 造环境下的项目计划与控制模式不同，网络化制造环境下的协同项目计划与控 制是在地域上分布不同，资源分布分散，多个具有平等伙伴关系的企业间进行 的，盟主企业不但要考虑自身的计划和控制，而且受到其他企业计划和控制的 约束，资源调度的约束，因此要针对其特点建立项目计划与控制的模式模型。 2 协同项目w b s 管理w b s ( 工作分解结构) 是项目范围管理的有力手 段，它将整体项目分解为一系列的子任务和工作包，以便项目计划进行与监 控。项目w b s 分解，是项目计划的基础。主要研究内容包括协同项目w b s 分 解，任务参数维护，以及网络图自动生成。 3 协同项目的计划与控制流程研究根据网络制造环境下协同项目的特点 和协同项目的计划与控制模式的研究，应该针对协同项目计划与控制提出相应 的方法实现。协同项目计划与控制具有资源不确定，加工周期不确定，计划的 易变性，计划的层次性，计划的协调性等特点。对于协同项目的计划与控制方 法研究主要侧重于计划的生成方法，分层网络计划技术的应用。 4 协同企业项目的协同管理机制研究协同理论方面的协同机制主要有3 方面的研究：多a g e n t 法、合同网络法、工作流管理。在这里主要针对多a g e n t 法对协同项目计划变更中的协同机制进行研究，并提出基于多a g e n t 协同项目 计划模型。 5 资源约束下多项目再调度算法在项目的执行期间，某个项目的任务 由于某些原因导致托期，而使项目不能按照调度计划完成，从而需要对项目 进行再调度。本文针对再调度过程对原项目计划影响最小的目标构建资源约 束下多项目再调度的数学模型，并提出了一种启发式算法，最后进行了有效 的验证。 6 系统的设计与实现通过对以上方面对网络化制造环境下的计划和控制 体系及支持网络化环境下动态联盟之间协作的项目管理思想的研究，设计出针 对网络化制造环境特性下的项目管理系统，利用面向对象技术对系统进行建 模，并利用目前比较流行的j 2 e e 的企业应用技术，基于m v c 设计模式的s t r u t s 框架，实现一个b s 结构分布式系统软件，并利用基于j a v a 的多a g e n t 开发框架 j a d e 与j 2 e e 平台集成模式a g e n t 计划协同模型进行实现。 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 2 1 引言 第2 章协同项目计划与控制模式研究 制造业企业发展到今天，传统的生产管理模式已经不再适合它的发展。就 单个企业来说，每个企业的资源、生产能力、研发能力、对市场机遇的反应由 于规模能力的限制都具有局限性。尤其对于复杂大型制造项目来说，它需要大 量的生产资源和研发能力，而一个企业即使比较有规模，它的核心能力可能是 其中的一部分，也不能快速的对订单或者市场机遇做出快速的反应。因此，如 果与一些同样在这方面具有相应核心能力，或者互补的核心能力企业联合起 来，就形成了制造业环境下的动态联盟。但是多个企业针对一个项目的进行， 就产生了一个问题，那就是多个制造业企业间的项目管理过程该如何，与传统 项目管理有什么不同，联盟各企业间如何进行协同才能使项目不至于混乱，这 些都是制造业协同项目管理模式应该研究的问题。 网络技术的发展促进网络化制造环境的蓬勃发展。所谓网络化制造。就是 针对某一市场需要，利用因特网为标志的高速信息公路，灵活而迅速的组织社 会制造资源，把分散在不同地区的现有设备资源、智力资源及各种核心能力， 按资源互补的原则，迅速组合成一种没有围墙的、超越时空约束、靠电子手段 联系、统一指挥的经营实体一网络动态联盟企业。在网络化制造环境下，这种 制造业动态联盟的生产方式得到充分的肯定和应用，网络化制造环境下的项目 管理为项目管理带来了新的特性，针对网络化制造环境下协同项目管理模式更 应改得到充分的发展和研究“m 。 项目计划与控制过程在项目管理体系中具有十分重要的意义，它贯穿着整 个项目的生命周期，是项目管理过程中的一条主线。本章主要是针对网络化制 造环境下协同计划与控制模式的理论研究。 2 2 协同项目计划与控制系统总体分析 传统项目管理是在单企业范围内进行的项目管理，企业项目进行的各个 过程是对企业内部生产进行的计划和控制和其他方面的管理。而网络化制造联 盟项目是在把分散在不同地区的现有设备资源、智力资源及各种核心能力，按 竺查堡矍三奎兰三兰堡圭兰竺丝三 资源互补的原则的结合的联盟企业之间进行的针对一个或多个项目进行的生产 计划和控制及其他方面的管理。 2 2 1 协同项目计划与控制模式特点 传统项目计划与控制是在单企业范围内，对一个或多个项目各个方面的计 划和控制。传统项目计划与控制具有如下的一些特点1 ： 1 面向目标目标是项目所达到的最终状态，包括项目成果的规格、性 能、质量、时间及成本等。 2 满足多种确定性约束关系这些约束关系包括项目活动之间的优先约束 关系、成本约束、交货期约束、资源约束等几个方面。 3 强调关键资源决定系统的产出率要使项目计划与调度生产能力与生产 负荷达到平衡。 4 具有层次性从项目的粗计划到项目执行计划直到项目的调度与监控， 形成了具有不同粗细程度的项目计划与控制闭环层次结构。 同传统项目计划与控制模式相比，网络化制造模式下协同项目计划与控制 具有部分相同的特性，但是存在一些差异。 网络化制造环境下协同项目计划与控制模式的面向目标性，是一个层次性 面向目标的过程，网络动态联盟盟员企业面向子项目目标。同时与盟主企业协 同来完成总项目的目标。 网络化制造环境下协同项目计划与控制模式也需要满足项目计划与调度的 约束关系。但是，与传统项目管理不太相同。在网络化制造环境下，活动的优 先约束是按照层次满足的约束关系。相同层次的活动或子项目考虑优先约束， 其他约束也是类似的例如资源约束，由于盟员企业承担了子项目，那么对于资 源约束，将在盟员企业内部考虑，盟主企业进行总体的考虑，不用考虑资项目 细节约束。 网络化制造环境下协同项目各种关键资源分布在不同的企业范围内，关键 资源分层次地控制产出率。 网络化制造环境下协同项目计划与控制同样具有粗计划与执行计划的层次 性。但是，它的层次性特点主要不是体现在这个方面，而是盟主企业和盟员企 业间的层次性。盟主企业的计划网络中的一个活动可能对应的是一个盟员企业 子项目，那么高层网络与子网络之问形成了的计划网络层次性。 另外，网络化制造环境下的协同项目计划与控制还有如下特性“”。 堕堑堡矍三查兰三兰矍圭兰堡丝圣 1 计划与控制的协同性与传统的单企业模式相比，项目的计划与控制不 再是一个企业不受其它约束的进行计划和进度控制的过程，而是需要在多个企 业的协作下进行计划与进度控制，这种计划与进度控制存在着诸多不确定性。 因此协同项目的计划与控制具有一定的难度。协同项目的计划与进度控制应 该能适应这种不确定性，并能对计划的变更做出及时调整和判断。 2 计划不确定性包括资源的不确定性、加工周期的不确定性、计划的易 变性等多种不确定性。 3 联盟计划与控制相对独立性参与网络化制造联盟的企业是相对独立的 实体，每个企业有各自的项目资源，人员组织结构。因此，网络化制造模式下 协同项目计划与控制应该支持企业间合作的基础上，也必须能够支持企业间的 相对独立。 2 2 - 2 协同项目计划与控制模型结构 根据网络化制造模式下协同项目计划与控制模式的特点，分析得到网络化 制造环境下协同项目计划与控制模型的结构图“”1 ，如图2 1 所示。 图2 - 1 网络化制造环境下协同项目计划与控制模式结构 f i g 2 - 1m o d e lo f c o l l a b o r a t i v ep r o j e c tp l a n n i n ga n d n u o li nt h ee n v i r o n m e n to f n e t w o r k e d m a n u f a c t u r e 从图2 1 可以了解网络化制造环境下系统协同项目计划与控制模式研究的 主要内容，以及各部分相互之间的关系。 堕垒鎏矍三查兰三兰堡圭兰堡丝兰 2 3 协同项目的w b s 分解研究 w b s 分解即工作分解结构就是把项目按照一定的要求分解成特定的工作 包或特定的任务和活动，是一个由粗到细的分解过程。w b s 分解将项目分解 到相对独立的、内容单一的、易于成本核算与检验的工作单元，并能把各工作 单元在项目中的地位与构成直观地表示出来。w b s 分解是编制项目计划，进 行进度控制的基础“”。 2 3 1 单企业范围内的项目的w b s 分解 每个项目的w b s 都是一种“成果”的树，最底层是细化后的可交付成 果，该树确定了项目的整个范围。图2 - 2 是一个有关新设备安装的w b s 分解 实例。 0 级i l 新设备安装运行 l1 0 0 0 1 级 2 级 3 级 总体设计 l l 厂址 分析 l l l o 选择 设计 1 1 2 0 布局设计 1 2 0 0 机器 布局 1 2 i o 工艺 流程 殳计 1 2 2 0 加工 1 3 l o 设备安装 1 3 0 0 装配 1 3 2 0 安装 设备 1 3 3 0 毳兰薹li嚣132蕃2li兰13薹 图2 - 2w b s 实例 f i g 2 - 2e x a m p l eo f w b s 由于项目本身复杂程度、规模大小各不相同，而形成项目的不同层次， w b s 的基本层次大概有6 级：0 级( 大项目) ，1 级( 项目) ，2 级( 活动) ，3 窒尘堡矍三奎兰三兰至圭兰堡篁兰 级( 任务) ，4 级( 工作包) ，5 级( 工作单元) 。w b s 工作编码的规则：由高 层向下层用多维码编排，要求每项工作有唯一的编码。 2 3 2 协同项目的w b s 分解分析 传统单企业范围内的w b s 分解，只需考虑项目本身问题即可。不用考虑 在企业间进行的情况下的分层次问题。而联盟企业问的层次问题恰恰是网络化 制造协同项目w b s 应该重点考虑的问题“。网络化制造环境下协同项目的 w b s 分解，如图2 3 ，其中p r o j e c t 代表盟主企业的总项目，e i d 是盟主企业的 i d ，p e i d l ，p e i d 。代表整个联盟企业的d 序列。在总盟主企业层次，对 项目的w b s 先分解为p 1 ，p m 的子项目，再将子项目分解为活动，如子项 目p 2 分解为活动p 2 l ，p 2 2 活动，最后分解到盟员企业承担的任务级别，而 对自己承担的部分，分解到工作单元，盟员企业承担的任务在盟员企业内部进 行分解。 ( 在企业p e i d 。内部进一步分解) 但i d ) 图2 - 3 网络化制造环境下协同项目w b s 层次结构 f i g 2 - 3 h i e r a r c h y o f c o l l a b o r a t i v e p r o j e c t p l a n n i n g a n d c o n t r o l i n t h e e n v i r o m n e m o f n e t w o r k e d m a n u f a c t u r e 根据协同、b s 分解的特点，分解过程可以按照以下的步骤。 s t e p l 根据整个项目的性质将其分解成相对独立的子项目。 s t e p 2 根据各伙伴企业的核心能力和子项目的性质，进一步分解子项目给 伙伴企业。 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 s t e p 3 各伙伴企业根据企业已往任务的分解情况，察看项目库，按照以上 步骤进行下一步的分解。 s t e p 4 企业内部的任务可以根据传统分解方法，结合实际情况进行分解， 直到分解到原子项目为止。 s t e p 5 企业内部项目执行部门根据原子项目进行任务分配 s t e p 6 对分解后的项目进行检验，避免过程执行过程中发生冲突。 s t e p 7 对分解出现的矛盾和冲突，采用自下而上的方法逐层反馈，尽量在 较低层次的局部范围内解决。 如表2 1 是关于发电机制造联盟中协同w b s 分解的例子。其中e l 代表项 目总盟主企业，e 2 ，e 3 代表盟员伙伴企业。 表2 - i 协同w b s 分解实例 t a b l e2 - 1e x a m p l eo f c o l l a b o r a t i v ew b s 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 2 4 协同项目计划与控制流程研究 2 4 1 项目计划与控制一般处理流程 传统的项目计划与控制流程，是在某个企业某个项目范围内进行的项目计 划与控制的流程“”。 1 在项目w b s 分解完成之后，根据w b s 编制项目的进度计划。 2 进度计划编制完成后，项目正式启动。 3 项目进度计划约束下，制定短期项目执行计划作为实际生产依据。 4 投入生产，采集生产数据，对项目的实际进度进行监控，定期将它与 项目计划进行比较，如果发生偏差异常，则对项目计划进行重新调整，整个流 程如图2 4 所示。 n n 图2 - 4 项目计划与控制总体流程 f i g 2 - 4w o r k f l o wo f p r o j o c tp l a n n i n ga n dc o n t r o l 堕查堡矍三查兰三兰塑圭兰堡丝三 这种计划与控制流程的特点是企业组织模式，企业只要在企业内部对项目 进行计划和控制的管理，而不必考虑其他的企业。 2 4 2 协同项目计划与控制处理流程 网络化制造环境下协同项目是一种多级承包的组织模式“”。系统的项目可 能是某个盟主项目的子项目，它本身分解后，也可以根据需求将一些项目承包 给一些其它与其资源能力互补的企业。因此，在它自身系统中，他的角色是盟 主而可能它又是上级项目的盟员项目 1 9 1由于这个特性，计划是一种多层次多 层的网络计划，项目管理过程围绕着这种特性进行1 。对于网络化制造环境 下动态联盟间的项目计划与控制的总体流程如图2 5 所示。 1 盟主企业签订了合同，进行合同管理和w b s 分解。 2 根据合同要求和w b s 分解结果，将需要资源互补或其他核心能力的任 务分配给联盟内的成员。通过协商确定该项目联盟的任务分配。 3 根据联盟内部任务分配情况以及项目的交货期进行项目计划排产，进 行联盟内部的关键资源的平衡如果资源不冲突那么形成联盟的基准计划，否 则重新进行任务分配的协商。 4 根据联盟基准计划，从总盟主单元开始进行逐级计划的下达 5 各盟员根据下达的计划进行本企业执行计划的制定，资源平衡，进行 作业调度。 6 盟主企业负责在生产过程中进行生产数据的采集分析，异常情况的处 理和项目的变更控制。 2 5 协同项目企业计划协同机制研究