（机械电子工程专业论文）并行产品开发项目管理模型研究与应用系统实现.pdf

南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 随着制造业竞争的日益激烈，传统的企业管理方法已不能适应市场的要求。 项目管理技术在制造企业中的应用日益得到了重视。在无锡国盛精密模具有限 公司信息化需求的背景下，本文主要针对其中的并行产品开发项目管理技术展 开研究。 并行工程环境下的产品开发项目管理是一项复杂的系统工程，需要有一个 清晰、通用且易于实现的项目管理模型，来指导不同应用领域的项目管理研究 和通用应用系统的实现。因此，本文首先根据并行产品开发项目的特点和项目 分解结构的要求，构建出了一个用于指导“国盛”产品开发项目管理子系统实 现的三层网状项目管理模型。然后，针对不同类型任务的特性，分别采用了树 型和流程型的数学规划方法，实现了基于该模型的不同类型任务的规划和分配。 随后，本文根据多项目经营带来的管理问题和无锡国盛精密模具有限公司对项 目管理模式的需求，构建了适应于“国盛”进行产品开发项目管理的“中心协 调一流程导向型”项目组织结构。最后，在对上述项目管理模型数据的状态属 性进行详细的分析和处理的基础上，采用基于状态的访问控制技术实现了项目 组织( 成员) 对项目任务的安全访问。最终实现了g s c 4 p 系统中的并行产品开 发项目管理子系统，且该系统已在企业中成功应用，达到了辅助“国盛”进行 产品开发项目管理的要求。 关键词：产品开发，项目管理，任务规划，任务分配，项目组织，状态处 理，访问控制，权限管理 并行产品开发项目管理模型研究与应用系统实现 a b s t r a c t w i t ht h ei n c r e a s i n gg l o b a lc o m p e t i t i o n ，t h et r a d i t i o n a lm e t h o df o re n t e r p r i s e m a n a g e m e n ti s n o ts u i t a b l ef o rm a r k e td e m a n d s ，s ot h ea p p l i c a t i o no ft h ep r o j e c t m a n a g e m e n tt e c h n o l o g y i nt h em a n u f a c t o r ye n t e r p r i s e si sa t t r a c t i n ga t t e n t i o n i nt h e b a c k g r o u n d o ft b _ ei n f o r m a t i o n s y s t e mr e q u i r e db y w u x ig s p r e c i s i o nt o o l c o r p o r a t i o n ，t h i sp a p e rd o e sar e s e a r c ho nt h ep r o j e e tm a n a g e m e n tt e c h n o l o g yo f c o n c u “e n tp r o d u c td e v e l o p m e n t p r o j e c tm a n a g e m e n tt e c h n o l o g yo fp r o d u c td e v e l o p m e n ti sc o m p l i c a t e ds y s t e m e n g i n e e r i n gi nt h ee n v i r o n m e n to f c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ，s oac l e a r , p o p u l a ra n d e a s yp m m o d e li sn e e d e dt od i r e c tp r o j e c tm a n a g e m e n tr e s e a r c hi nd i f f e r e n ta r e a s a n d g e n e r a la p p l i c a t i o ns y s t e m r e a l i z a t i o n t h e r e f o r e ，f i r s t ，b a s e d o nt h e c h a r a c t e r i s t i c so fc o n c u r r e n tp r o d u c td e v e l o p m e n ta n dt h er e q u i r e m e m so fp r o j e c t b r e a k d o w ns t r u c t u r e ，at h r e el a y e r e d ，r e t i c u l a t ep mm o d e lh a sb e e ne s t a b l i s h e dt o i n s t r u c tt h er e a l i z a t i o no ft h e a p p l i c a t i o ns y s t e m s e c o n d ，t h ep r o b l e m o ft a s k p l a n n i n ga n d t a s ka s s i g n i n gu s e di nt h ep mm o d e lh a sb e e ns o l v e di nt h ea p p l i c a t i o n s y s t e mb y t r e em o d e la n df l o wm o d e i p l a n n i n gt e c h n o l o g y t h i r d ，t h e c e n t e r c o n c e r t e da n d p r o j e c t - o r i e n t e do r g a n i z a t i o ns t r u c t u r eh a sb e e nf o r m e df o rt h e r e q u i r e m e n t so f m u l t i p r o j e c tm a n a g e m e n tb yg s p r e c i s i o nt o o lc o r p o r a t i o n l a s t ， b a s e do na n a l y z i n ga n dd i s p o s i n go nt h es t a t ea t t r i b u t ei nt h ep m m o d e l ，t h ea c c e s s p r o b l e mf o r mp r o j e c to r g a n i z a t i o nt o t a s kh a sb e e ns o l v e db yu s i n gs t a t e b a s e d a c c e s sc o n t r o lm e t h o d w i t ht h ea b o v ep r o b l e m sb e i n gs o l v e d ，g s c 4 ps y s t e mt h a t h a sb e e na p p l i e ds u c c e s s f u l l yi ng s ，p r e c i s i o nt o o lc o r p o r a t i o nh a sb e e nr e a l i z e d k e yw o r d s ：p r o d u c td e v e l o p m e n t ，p r o j e c tm a n a g e m e n t ( p m ) ，t a s kp l a n n i n g ，t a s k a s s i g n i n g ，s t a t ed i s p o s i n g ，a c c e s sc o n t r o l ，p r i v i l e g em a n a g e m e n t 承诺书 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容 外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本 论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均己在文中以明 确方式标明。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允 许论文被查阅和借阅，可以将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、缩印或其他复制手段保存论文。 作者签名： 讼! 堡 日期：劫o s 3 j 2 南京航空航天大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究的问题及其科学意义 制造业是一个国家国民经济和综合国力的重要基础。2 l 世纪，围绕着以知 识为基础的创新能力竞争，一场以信息技术为特征的全球化制造业革命正在波 澜壮阔的展开着。在这场革命中，制造企业的产品开发、制造技术和能力的提 高是竞争的核心要素。无锡国盛精密模具有限公司( 以下简称“国盛”) 在这场 革命的驱动下提出了实现该企业信息化系统的需求。 要实现该企业的信息化，必须先搞清楚企业现状与发展方向、企业产品与 经营过程、信息技术与信息系统实施方法之间的关系，在此基础上制定符合该 企业现状和发展需求的“国盛”企业信息化整体解决方案，现确定的方案为： 联合开发g s c 4 p ( c a d ，c a e ，c a p p ，c a m ，p d m ) 系统和g s e r p 系统，并进 行集成。 在整个系统中项目管理技术仅仅在g s c 4 p 系统中得到充分地运用( 实现 了产品开发项目管理子系统) ，但是该项目管理子系统和g s e r p 系统中的营业 部管理模块和生产计划管理模块都进行了集成，而且g s e r p 系统也是按照项 目管理的思想来指导设计的，因此应用整套系统能保证项目生命周期的完整性。 下面将给出课题研究范围的准确定位。 本课题着眼于制造企业，在企业项目管理( e p m ) 这一项目管理知识体系研 究的新领域中，构建出真正适合制造企业的项目管理理论体系框架，如图1 1 所示 - t c i m s 的企业全局信息集成l 一 臣丑qd 降 觏计捌k、i。b 厅i i ：| ir 匝圃叫卜 匝母翻i | 匪互y 一 i 吖一 i l 一一! 曼苎垄堕壁一一蔓曼兰，堕璺一一： 图1 1 制造企业的项目管理理论体系框架 并行产品开发项目管理模型研究与应用系统实现 在此基础上重点研究制造企业并行产品开发阶段的项目管理技术，并设计 开发出相应的项目管理系统来验证该技术的实际意义。使制造企业在应用该软 件实施企业信息化的过程中引入项目管理技术，并促使企业的业务过程重组和 组织重构。 1 2 国内外对项目管理的研究现状 项目管理知识体系( p m b o k ，p r o j e c tm a n a g e m e n tb o d yk n o w l e d g e ) 的概念 是由美国项目管理学会( p m i ，p r o j e c tm a n a g e m e n ti n s t i t u t e ) 首先提出的，从1 9 7 6 年提出建议到1 9 9 6 年正式形成p m b o k ，历时2 0 年。项目管理知识体系的知 识范畴主要包括3 大部分，即项目管理所特有的知识、一般管理知识和项目相 关应用领域的知识。项目管理所特有的知识是项目管理知识体系的核心。根据 项目生命周期4 个阶段的特点和所面临的主要问题，项目管理知识体系指南 ( 1 9 9 6 ) 2 1 系统归纳了项目管理的九大知识领域：即范围管理、时间管理、成本 管理、人力资源管理、风险管理、质量管理、采购管理、沟通管理和综合管理。 目前，美国项目管理协会颁布了p m b o k 2 0 0 0 版p j ，延用了9 6 版的九大知 识领域，但增加了项目管理办公室作用的说明，进一步解释了挣值管理( e a r n e d v a l u em a n a g e m e n t 即e v m ) 方法，扩展了风险管理的内容，简要介绍了约束理 论，增加了如项目管理软件、质量成本技术、质量功能配置( q f d ) 等一些管理 技术和工具。 由于项目管理学者的不断研究探索，整个项目管理知识体系一共包含九大 领域的4 4 个子专题。据g t h e m i s t o c l e o u s 和s h w e a m e f 4 】针对国际上项目管 理领域各个专题中发表的文章和各个文章所属专题研究频率的统计表明。研究 主要集中在项目结构、项目计划管理、风险管理、沟通管理等几大领域。这些 领域就是目前项目管理领域研究的热点，并成为西方项目管理研究的主流。其 中研究最多也相对较为成熟的是项目进度计划管理。下面分别就目前较热门的 且与课题相关的三个专题作简要的说明： ( 1 ) 项目进度计划管理：进度计划要说明哪些工作必须于何时完成和完成每一 任务所需要的时间，但最好同时也能表示出每项活动所需要的人数。常用的制 定进度计划的方法有以下几种【5 】： 关键日期表。 南京航空航天大学硕士学位论文 甘特图。 关键路线法( c r i t i c a lp a t hm e t h o d ，简称c p m ) 。 计划评审技术( p r o g r a m e v a l u a t i o na n dr e v i e w t e c h n i q u e ，简称p e r t ) 。 此外，人们还陆续提出一些新的网络计划技术，7 0 年代，人们充分考虑到 过程的随机性，把概率论引入到p e r t 中，产生图示评审技术g e r t ( g r a p h i c a l e v a l u a t i o na n dr e v i e w t e c h n i q u e ) 6 , 7 1 。在g e r t 网络计划中的活动不一定全要 实现，某项活动可以实现也可以不实现，还可以多次实现，只要符合逻辑关系 就行。在c p m 和p e r t 网络计划技术中，不容许出现回路，而在g e r t 网络 图中可以存在回路。g e r t 网络图中活动的参数可以通过不同的概率分布来选 得，因而能实际反映科研、生产和施工中可能遇到的许多复杂的情况。 在实际生活中，有许多工程项目在制定计划的同时要进行方案比较和决策。 于是，人们将网络计划技术和决策论相结合。在网络图中引入方案决策节点， 从而形成决策网络计划技术d c p m ( d e c i s i o nc r i t i c a lp a t hm e 也o m 峨8 0 年代 初，人们将风险决策理论引入g e r t ，又产生了风险评审技术v e r t ( v e n t u r e e v a l u a t i o na n dr e v i e w t e c h n i q u e ) 9 1 。 s e v k i n a zg u m u s o g l u 等人【0 1 提出基于p i m a - r e l a t i o n s h i p 的线性规划模型的 方法来改进c p m 和p e r t 的算法，解决了项目的计划和控制问题。这种方法在 解决中等复杂项目时比传统的p e r t 或c p m 法效率更高。但是在解决大型的项 目计划时不如p e r t 或c p m 法。l e e 和k i m “】对启发式算法的搜索方法进行了 研究，把模拟退火、t a b us e a r c h 和遗传算法引入到项目计划优化中。t a e h o a i m 和s s e l u c ke r e n g u e 1 2 】用启发式算法解决了资源约束条件下的冲突模式项目计 划问题。s d a u z e r e p e r e s 等人【1 3 】扩展了t a b us e a r c h 算法，解决了在资源有限的 情况下如何充分利用资源的问题。m a c i e y 等人【h 1 研究了模拟退火方法在多准则 项目计划问题交互进程分析中的应用。 在实际的企业中，单单运行一个项目的情况是非常少见的，往往是多个项 目同时运行。这样就出现了如何协调多个项目的进度计划、如何平衡多个项目 之间的额定资源分配问题。在对资源有限情况下的项目计划问题进行探讨的同 时，资源有限下的多项目计划问题又成为人们热衷研究的焦点。m a s s i m od e f a l c o 等人l l 刮提出了p a r e t os i m u l a t e da n n e a l i n g 和l i g h tb e a ms e a r c h 方法来描 述和量化资源有限的多个项目活动的交叉影响。而o h m a e 等人1 1 6 l 针对上述问题 提出用启发式方法来选择控制因素，进行评估，然后选择最适合的计划方法来 并行产品开发项目管理模型研究与应用系统实现 处理有限资源下多项目的进度计划。他的这种方法被实践证明是有效的，能在 有限资源条件下制定出合理的项目计划。s p e r a n z a 【17 】提出两层多项目进度计划 线性模型来分解，第一层是对时间的优化和活动的安排，第二层模型是对资源 和现金流的考虑。而t s u k a d a 1 8 】研究的是在多项目管理中同一个机构中人员参 与不同项目的运作机制，提出三层结构的模型来实现员工、资源和项目之间的 均衡。r a u t i a i n e n 【1 9 】研究了在不同组织中合作实施多项目管理的协作问题。他指 出：在不同组织之间建立一致性、关联性的计划是实施多项目管理的关键，并 给出具体的实例如何建立不同组织之间相关联的生产计划。a n l os p r e c h e r 等人 t ：0 j 利用h e u r i s t i c 排序算法来解决多模式的资源有限情况下的项目计划问题。而 r r m o h a n t y 和m k s i d d i q l 2 1 提出整数规划和仿真的方法来实现有限资源的最 佳利用。f r a n c i s z e ks e r e d y n a s k i 2 2 1 提出用s i m p l el e a r n i n gm a c h i n e s 的方法来解 决并行的分布式的任务计划，并显示了良好的应用效果。其它关于有限资源的 多项目管理方面的文献还有许多。虽然名称不同。但是实质都是研究多项目管 理问题。例如毛义华和许庆瑞田】提出了新产品组合管理研究，实际上就是基于 多项目的新产品开发管理研究。在此基础上，研究人员进一步进行了资源约束 下的现金流优化进度计划问题r c p s p d c f ( r e s o u r c ec o n s 订m n e dp r o j e c t s c h e d u l i n gp r o b l e m w i t hd i s c o u n t e dc a s h f l o w ) 的研究，y a n g 等人给出了这类问 题的数学模型【2 4 并相应地进行了算法研究。虽然这些数学模型的应用得到了一 些令人满意的结果，但是由于工程实际问题的数学模型规模过大，这种优化算 法的研究至少在现阶段的工程实际中不会起到很大的作用，这也是目前许多项 目管理软件资源优化功能较弱的一个原因。 随着科学技术的进步和社会化大生产的发展，现代化的工程技术、生产组 织、经营管理问题具有规模大，工艺复杂、影响因素多，时间要求强等特点。 从系统的角度来看，这些问题是由众多相互关联、相互制约的要素组成的复杂 系统，有的甚至是大系统。而且这类问题在科学研究、生产管理、经济研究中 比比皆是，要求人们认真地思考、分析和研究，以取得较满意的结果或较好的 经济效益。因此，多层网络计划技术和群体网络计划技术应运而生。湖南大学 的李林、李树丞提出了多层网络计划的一种新分解方法，建立了分层网络模型， 并探讨了时间参数的计算方法【2 卯，并针对机械制造网络计划庞大，因素众多的 难题，提出了机械制造企业的网络计划分层模型，现已成功的运用到机械制造 的具体实践中【2 “。群体网络计划技术，即借助计算机网络技术、群决策技术和 4 南京航空航天大学硕士学位论文 人工智能等新兴方法和理论，主要解决多个相对独立、但又有一定联系的大型 网络群的综合优化，以适应未来管理工程的发展需要。与多层网络计划相比， 它已不仅仅是传统的网络计划技术的某些改进，而是一种应用于复杂系统并基 于计算机智能的新项目管理方法，解决的一般是大系统问题【2 ”。 ( 2 ) 工作分解结构法o v a ) , 它是关于项目活动的基本定义，是项目进度计划 和投资估计的基础。然而不同的w b s 需要不同的组织结构和不同的管理方式， 因此在初步设计的最初阶段w b s 的设计好坏对整个项目以后的实施难易有着 重要的影响 2 引，w b s 、组织结构和管理方式的不协调也严重影响项目的实施， 但是这些问题往往没有得到足够的重视。g l o b e r s o n 在他的文章中详细的论述了 上述问题，提出适合不同组织结构和管理方式的不同w b s 模式【2 9 1 ；而p o s t u l a 却从不同项目种类的角度来分析w b s 的不同结构，例如运输项目 3 0 1 、采购项 目 3 q 等，并编构了一个针对不同项目类型的w b s 字典【3 2 j ；r a d 等人针对某种 具体的项目研究了w b s 的具体结构【3 3 , 3 4 。 ( 3 ) 生命周期：生命周期是研究项目持续时间，定义一个项目的开始和结束。 项目生命周期也决定了项目收尾阶段中应包含和不应包含的过渡行为。通过这 种方式，将项目和执行组织进行的运作联系起来。一般来说它所定义的阶段通 常涉及某种形式的技术传递和移交，因此项目生命周期定义的合理和规范，对 项目过程中的阶段划分、责任明晰、任务分配有着重要的意义【35 1 。把生命周期 的范围在纵向上拓展到用户的级别，使用户服务也作为项目生命周期的一部分， 提高了项目的市场信誉。j o h n 3 6 l 把项目管理的范围拓展到整个公司级别内的不 同类型和多个项层的管理上。然而j o l l i l 没有考虑同一企业内部不同类型项目之 间的管理方式的差别，而笼统的用同一种项目管理方式针对不同类型的项目进 行管理，势必导致不协调。针对这一问题，除了分开管理，目前还没有更好的 解决办法。 除了上述一些关于项目管理基础理论和技术的研究外，项目管理在此基础 上与一些先进的制造理念相结合产生了以下应用技术： ( 1 ) 并行工程思想的引入 并行工程最大的贡献在于突破了传统的产品开发中严格按部门分工以及 “串行”，“顺序”的做法，而是采用跨部门多学科团队和并行交叉的集成化扁 平开发模式，从而缩短产品开发周期、提高产品质量、降低产品成本，所以目 并行产品开发项目管理模型研究与应用系统实现 前在新产品的开发中研究较多【3 “1 1 。曹健、张友良等人针对以加速产品设计为 目的的并行工程的需要提出了一种选择适合任务、确定任务难度、根据任务难 度和人员能力进行任务分配的算法【4 2 l ，为将并行工程思想的引入项目管理奠定 了基础。潘善亮、董金祥等人利用p e t r i 网描述并发事件的能力作为技术支持， 研究了支持并行规划和设计的项目管理模型【4 3 1 、面向设计过程的项目管理系统 安全访问控制模型4 5 1 和动态环境下的项目管理模型【4 6 l 协同设计( c s c w ) 的 出现更是为实现并行工程提供了强有力的环境和技术支持。黄双喜、张友良等 人提出了一个多层的企业协同模型，并对其中关键的实现技术，即协同设计环 境的构造，产品综合管理以及dfx 和智能化作了分析1 47 j ；在此基础上他们还 提出一种适应于协同c a d c a p p c a m 的建模方法，以实现产品的协同设计与 制造【4 8 1 。孙惠斌、江平宇等人针对网络化制造中对协同环境的要求，研究了协 同工作，网络通信，多媒体交互，图形浏览等构建技术，分析并实现了一个基 于j a v a 方案的跨平台w e b 多媒体协同工作支持工具，该系统采用制造任务驱 动项目管理，实现了协同权限控制，多媒体协同会话以及零件模型的协同浏览， 协同历史记录等功能，并能为制造协同知识的发掘提供数据源。由于该系统对 于c s c w 的实用化有积极的作用，因此为进一步的研究工作提供了重要的借鉴 与参考依据一j 。 ( 2 ) 与敏捷制造管理模式的结合 与敏捷制造的结合要求项目的实施不再局限于单一企业内部，而是企业间 联合设计、分布式的生产、然后统一组装。上下游供应商之间的关系也不是简 单的竞争关系，而是即有竞争又有合作的基于双赢原则下的伙伴关系。目前， s t e e n h u i sh a r m 。j a n ，d eb o e rs i r p 等人已将项目管理与敏捷制造的管理模式相结 合应用于飞机制造工业【5 0 1 。m e l t o nt r i s h 也提出如何应用这种新的管理模式提 高制药行业的敏捷性【5 ”。杨志刚、王先逵等人还提出了基于网络的分布式并行 工艺设计工作模式，建立了该工作模式下的工艺设计任务模型，并针对工艺设 计任务的分配给出了一种最大优先分派算法，为项目管理与敏捷制造的结合奠 定了技术支持【5 “。孔建寿，张友良等人针对动态联盟企业的特点，提出了一种 基于集成产品开发功能小组的企业组织模型，并通过过程与项目之间的映射关 系，应用分布式项目管理技术对动态联盟企业的运行进行管理。该管理模式不 仅具有对动态联盟的组建和实施目标提供决策支持。而且还具有静态优化和动 南京航空航天大学硕士学位论文 态控制等功能1 5 ，初步构建了项目管理与敏捷制造管理模式相结合的原型框 架。潘晓弘、綦方中等人分析了在虚拟企业( v e ) 环境下项目管理的特点以及 项目分解与计划在运营过程中的重要性。结合项目参考库在v e 项目分解 中的作用，给出了一种适合v e 运营特点、提高项目分解效率的项目任务分解 方法。同时还给出一种解决v e 运营过程中项目任务的集中与分布控制问题的 解决思路”。李建强、范玉顺等人针对虚拟企业以分布，协调的方式实现项目 任务的新的组织模式，在模糊描述企业状态信息的基础上，给出一种通过由盟 主和潜在盟员之间的协调，在优化时间指标的条件下，将子调度方案的形成和 盟员选择集成在一起制定全局预测调度方案的过程，并给出了预测调度方案在 盟员企业内部具体执行过程中的资源分配策略【5 ”。曹洪医、汪定伟等人针对以 项目组织形式的动态联盟，建立盟员选择的多目标优化模型，实现项目失败风 险最小化和项目费用与拖期惩罚总额最小化，并利用带自适应移动线技术的遗 传算法，求得问题的整个非劣解集合或近似集合【5 ，为项目管理与敏捷制造管 理模式能更好的结合开辟了道路。r a h m a nm m ，等人还对这种新模式下的风险 管理进行了研究口”。 1 3 存在的问题 纵观项目管理研究的现状，我们发现虽然取得了不少成果，但仍然存在一 些尚未涉及的研究领域和存在研究深度不够的问题，现总结如下： 1 ) 产品开发项目管理模型。并行工程环境下的产品开发项目管理是一项复 杂的系统工程，需要有一个清晰、通用且易于实现的项目管理模型来指导不同 应用领域的项目管理研究和通用应用系统的实现，目前虽然有一些文献对此有 所论述，但研究力度却不够。 2 ) 基于上述项目管理模型的任务规划和分配技术。目前对工作结构的分解、 计划及分配技术有相关基础学科进行一些相对理论性的研究，成果丰富。但缺 乏对其应用价值的定位，如果能将这些合理的理论、数学方法应用与统一的项 目管理模型中，将带来巨大的应用价值。 3 ) 项目组织结构的构建。当今不乏对项目组织结构的研究和论述，但这些 都集中在组织论和管理学的研究领域中，缺乏结合产品开发项目管理系统应用 的项目管理组织结构的构建。对于当今被广泛采用的计算机辅助管理系统来说 并行产品开发项目管理模型研究与应用系统实现 这种组织结构的构建显得尤为必要，因此对其的研究将具有广泛的应用价值。 4 ) 项目管理模型的访问技术。由于统一的项目管理模型的缺乏，造成对项 目管理模型访问技术的相关研究较少。目前还未有相关专著进行重点研究和全 面说明。但起源于7 0 年代，为满足管理大型主机系统上共享数据授权访问的需 要而产生的访问控制技术，随着计算机技术和应用的发展，特别是网络应用的 发展，这一技术的思想和方法已迅速应用于信息系统的各个领域。如果能采用 这一技术的思想和方法来解决项目管理模型的访问问题将更加快速和有效。 1 4 课题研究的范围及内容 根据以上对本课题相关技术、研究领域的阐述，对国内外研究概况和现存 问题的分析，本课题的研究范围将围绕并行产品开发项目管理模型展开，具体 分为以下几点主要内容： 1 ) 根据项目分解结构和并行开发的要求进行项目分解粒度的选取，对项目 分解得到的设计任务、评审任务进行规划方法的研究； 2 ) 构建项目纵向任务分解和横向产品流、任务流和图文档流的网状模型， 研究该模型的数学表达和在应用中的实现方法； 3 ) 分析多项目经营带来的管理问题和“国盛”对项目管理模式的需求，构 建一种适合于“国盛”应用要求的项目管理组织结构，并分析研究该组织结构 在“国盛”的适用性； 4 ) 对本文项目管理模型中的状态属性进行分析和处理，借用计算机访问控 制技术的思想，寻找一种适合该模型的访问技术，并研究分析其适用性； 5 ) 从应用的角度研究“国盛”采用项目管理技术的需求，为其订立产品开 发项目管理系统的设计目标，进行系统的体系结构和功能设计、流程规划，并 对系统实现需要解决的关键技术进行相应的分析和处理。 1 5 课题的研究基础 目前对项目管理从管理学的角度、从运筹学的角度以及从应用技术的角度 都有较深入的研究，遍及了项目管理九大知识领域的方方面面。这些都是本文 研究的理论基础。同时，本课题组往届研究的成果：基于状态的访问控制技术 也构成了本文研究的技术支持。 南京航空航天大学硕士学位论文 2 0 0 2 年以来，作者开始从事项目管理技术的研究，参加了“国盛”企业信 息化系统中产品开发项目管理系统的设计与开发，随后，又作为主要的设计者 参与了与金城软件公司共同开发的p d m 系统( 包括产品开发项目管理子系统) 。 项目的实际应用背景和设计开发的实践经验为作者的研究工作提供了强大的实 践基础。 1 6 本文的组织结构 本文主要研究制造企业并行产品开发项目管理模型，并将详细介绍结合“国 盛”的实际应用要求而开发的产品开发项目管理系统的设计与实现。本文的主 要内容及章节安排如下： 第一章本章简要说明并行产品开发项目管理技术研究的目的、范围、 国内外进展情况、前人的研究成果及现存的问题和课题研究的主要内容，并对 本文的组织结构进行安排。 第二章本章在分析并行产品开发项目管理特点的基础上，根据项目分 解结构的要求进行项目分解粒度的选取，并提出构建项目管理三层网状模型的 需求。随后，将以此为切入点展开对项目分解得到的设计任务、评审任务的规 划研究，并在此基础上给出项目管理模型的数学表达和在应用系统中的实现方 法。 第三章本章在对传统的项目组织结构研究、分析、比较的基础上，针 对多项目经营带来的管理问题和“国盛”对项目管理模式的需求，提出一种中 心协调一流程导向型项目组织结构，分析该组织结构在“国盛”的适用性，并 将针对该项目组织结构实现项目任务的分配。为了满足项目组织对本文项目管 理模型的访问要求，本章还将借用计算机访问控制技术的思想，分析比较各种 访问控制技术对项目管理模型的适用性，并在对本文项目管理模型中的状态属 性进行详细的分析和处理的基础上给出对项目动态访问权限控制的实现算法。 第四章本章在对“国盛”生产经营状况、现存的问题和影响公司发展 的“瓶颈”进行分析的基础上，提出“国盛”对产品开发项目管理系统的需求。 随后，订立系统的设计目标，进行系统的体系结构和功能设计、流程规划，并 对系统实现需要解决的关键技术进行相应的分析和处理。 第五章 在上述章节理论分析、系统设计的基础上，本章将给出应用系 统的信息模型，并根据其主要的功能界面介绍该应用系统所实现的产品开发项 羞堡要曼茎垄堡旦篁堡堡型堑塞皇堡里墨竺塞墨 目管理的具体功能。 第六章 总结本文的研究成果及意义，并提出进行后续研究的方向。 南京航空航天大学硕士学位论文 第二章并行产品开发项目管理模型 2 1 并行产品开发项目管理的特点 并行工程( c e ：c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ) 是一种对产品及其相关过程( 包 括制造过程和支持过程) 进行并行、一体化设计的系统化工作模式，这种模式 力图使开发者从一开始就考虑到产品生命周期( 从产品的概念形成到其报废) 中的所有因素：包括可制造性、可装配性、质量、成本、进度与市场需求等。 在传统的串行产品开发项目中，整个开发过程是顺次进行的，缺乏必要的、及 时的信息交流与反馈。在后续阶段产生和发现的问题，往往需要很长的时间才 能反馈，从而导致产品开发周期长、成本高。因此，并行产品开发项目必须采 用以缩短产品开发时间、降低成本、提高产品质量为目标的并行设计，在产品 的设计开发阶段就以并行的方式综合考虑产品生命周期中各环节的影响，并以 项目管理方式合理组织整个设计过程，因而产品的设计已涉及到多形式、多领 域、多学科知识的集成，即多领域知识的集成，这是并行设计过程中最显著的 特征，也是并行产品开发项目的显著特征。如何组织好并行产品开发项目，提 供各种渠道的信息共享和信息反馈来保证并行产品开发能够按照制定的计划分 阶段分步骤的开展，将是我们以下研究的重点。 2 2 项目分解结构与分解粒度 2 2 1 项目分解结构的定义和目标 项目分解结构( p b s ：p r o j e c t b r e a k d o w ns t r u c t u r e ) 一词源于工作结构分解 ( w b s ：w o r kb r e a k d o w ns 订u c t u r e ) 。关于w b s 的定义，最早可从美国国防部 系统开发工作的手册中看至4 ：“工作分解结构( w b s ) ：- i - 作分解结构是由硬件、 服务和数据组成的，面向产品的树状结构，它来源于开发和生产某种国防材料 过程中的项目开展情况，它也完全确定了该项目或作业的内容。工作分解结构 列出并明确需要开发或生产的一项或多项产品，同时给出应完成的各工作单元 相互之间、以及它们与最终产品之间的关系”。 同工作分解结构一样的道理，项目分解结构是为了将项目分解成可以管理 和控制的工作单元，从而能够更为容易也更为准确的确定这些单元的成本、进 并行产品开发项目管理模型研究与应用系统实现 度、所需要的信息和所产生的信息( 反馈信息) ，以及明确定义其质量的要求。 在建立项目分解树状结构时，应将项目目标不断的分解到一些较小的工作 单元，直至到达需要进行报告或控制的最低层水平为止。 2 2 2 项目分解粒度的选取 要实现合理的项目分解结构必须要适当的选取项目分解粒度。企业的产品 开发过程是一种有序的企业活动流程，项目管理过程的分解和粒度的选取，首 先要实现三方面从抽象到具体的映射： 从抽象的用户需求到具体的产品开发项目的映射； 从单一抽象的开发项目到多级可执行设计任务的映射； 从设计结果对象图文档文件的抽象处理过程到流程型评审任务的 映射。 抽象的用户需求通常是通过企业接收的订单来表现的，是否一张订单就能 确立一个具体的项目呢? 一张订单往往反映了用户对该企业的多项产品的需求，因此，必须将不同 的产品甚至是不同交货期的同一产品分开立项。这样，一张订单将被拆分为多 个项目，项目就由此确立，实现了上述的第一项映射。 有了项目，即有了对一种确定产品的开发工作，该开发工作不仅包括对产 品的设计，还包括对设计结果图文档的评审工作。本文针对前一种类型的 任务根据设计图文档的需要作为分解粒度的选取依据将设计工作分解开来，而 针对后一种类型的工作则根据对图文档评审过程的需要，按照各评审阶段的不 同，作为分解粒度的选取依据，来分解评审过程。由此，实现了上述的第二、 第三项映射。 2 2 3 三层网状模型 实现了上节中的三项映射关系，并根据不同的工作类型对产品开发项目进 行了分解，于是在整个企业中形成了下述三种类型的管理过程： ( 1 ) 以产品( 项目) 为中心的管理过程( 即产品流)一般指产品开发的过 程，是对整个产品生命周期的总体把握和控制。包括项目创建、删除、发布、 启动、撤消、完成等动作。 ( 2 ) 以设计任务为中心的管理过程( 即任务流)它是对项目开发中设计阶 南京航空航天大学硕士学位论文 段过程的细化，重点是在设计工作分解后对设计任务的工作状态进行监控和自 动跟踪，并明确定义设计任务执行的顺序、条件和设计任务间的信息流，从而 实现设计过程的高效运转。 ( 3 ) 以图文档为中心的管理过程( 即图文档流)其主要用途是对产品生命 周期中所产生的形形色色的各种文档和图纸进行评审，包括图文档的校核、审 批等工作。 上述三种类型的管理过程在企业中都是分别进行管理的，这种相互分离致 使企业难以从整体上把握产品设计阶段的进度、资源和成本，作为并行产品开 发项目管理必须将上述的三种过程统一起来进行管理，才能实现真正意义上的 项目管理。因此，本文将对上述三种过程进行统一建模，构建出适合项目管理 的三层网状模型。在构建项目管理模型前，下面首先对不同类型的任务选取适 合的规划方法。 2 3 任务的规划 2 3 1 传统规划方法的比较 1 、关键日期表 这是一种最简单的进度计划表，在表上只列出一些关键工作及其进行的日 期。在项目实施中，主要抓好这些关键工作的时间安排及控制，以此把握和控 制项目的总工期。此方法无法总揽全局，当项目进度有所变动从而引起关键工 作的变更时，无法及时的将关键工作反映到日期表上，它只是一种最初的简易 的项目计划方法。 2 、甘特图法 它是一种将各项工作按顺序及时间，画在一张具有时间坐标的表格上，并 明确的表示出各道工作的内容、起止时间以及延续过程的方法。也称横道图法。 它简单、清楚的表明了工作及其进度安排，但它不能明确的表示出系统中的各 个工作之间的内在联系；当系统中的某一工作的实际进度偏离了计划进度时， 其它有关工作如何调整，在图上也反映不出来：当工作要求提前时，哪些工作 应抓紧，哪些工作可以放一下，在图上也反映不出来。因此，对于大型、复杂 的项目来说，甘特图显得不适应了。 3 、网络计划技术 并行产品开发项目管理模型研究与应用系统实现 对于大型复杂的工程项目，项目计划最常用的方法是关键路线法( c p m ) 和计划评审技术( p e r t ) ，这两种方法都属于网络计划技术的范畴，只是前者 的作业时间是确定的，而后者的各项作业时间是基于概率估计，是不确定的。 但它们都要求用网络来表示项目中各项任务的进度和它们之间的先后逻辑关 系，以此为基础，进行网络分析，计算网络中各项时间参数，确定关键任务和 关键路线，利用时差调整优化网络，寻求最短工期。该方法清晰、准确地反映 了特定复杂过程中活动间的信息依赖关系和次序。但它仅适用于活动间有明显 顺次依赖关系的过程。活动问的双向联系必然引起网络模型逻辑上的不一致性， 这种不一致性表现为后续结点任务的进行将导致其前辈结点的重新进行。 2 3 2 设计过程的特性 设计本身具有结构性口引，要设计“设计过程”，即根据设计过程的结构进 行任务规划，首先应从任务间联系的基本形式着手，任务间相互作用的方式可 归纳为以下三种形式，如图2 1 所示： 串行依赖并行独立交互耦合 图2 1 设计任务间的三种关联形式 ( 1 ) 串行依赖关系：两个设计任务间只存在单向依赖关系的一种作用方式； 其动态特征表现为a 、b 任务的串行。 ( 2 ) 并行独立关系：两任务间无信息交互、完全独立的作用方式；其动态特 征表现为a 、b 可以同时进行。 ( 3 ) 交互耦台关系：两任务间存在信息交互，a 、b 的信息联系是双向的， 即a 任务需要b 任务的信息，同时b 任务也需要a 任务的信息；其动 态特征表现为经过a 、b 间信息的多次迭代和反复，才能完成设计任务。 这三种任务作用方式存在于传统的串行设计过程和目前并行设计过程的各 个阶段。其中串行设计方法适用于以第一种作用方式作为任务间联系主要方式 的设计过程：而并行设计过程则主要以第三种作用方式为主，反映了产品生命 周期各环节间的耦合作用。交互耦合任务间频繁的信息交互增加了设计过程的 复杂性，使管理、规划设计过程遇到了更大的困难。 4 南京航空航天大学硕士学位论文 基于以上对设计过程特性的分析以及构建三层网：状项目管理模型的思路， 我们将具有产品结构特性的、执行过程基本无反复的“出图任务”作为设计任 务：将涉及到图文档校验、审核的、具有反复性的“审图任务”作为评审任务。 当然，设计任务也会出现反复执行的情况，但设计任务执行过程( 任务流) 本 身是不具反复性的，设计任务的反复执行只是单结点的行为，是由评审任务执 行过程( 图文档流) 的结果所驱动的。这样规划设计过程简单明了，符合了项 目分解结构和分解粒度的要求，有利于项目管理模型的构建。 2 3 3 设计任务的规划方法 根据上述对传统规划方法的比较和对设计过程特性的分析，我们不难发现 当用常用的甘特图或网络图作为设计任务的表达和分析模型时，甘特图不利于 表达活动之间的次序关系，网络图虽然能够详细表达活动之间的次序关系，但 不便于反映工程之间与产品结构系统或工程管理组织系统对应的分枝、分层关 系，与系统的结构形态相去甚远。因此，用时难免会觉得不方便，其根本原因 是，甘特图是关于任务元素的并列、顺序的表达形式，网络图是关于任务元素 的多边联系的网状表达形式，这两种形式与常规任务的分支( 并列) 、分层( 嵌 套) 结构形式相差较大。 既然设计任务是具有产品结构特性的，而产品结构一般都是树型展开的， 所以我们对于设计任务是按产品结构树型分解下来的，也就是说项目管理模型 的第二层分解结构是树型的。项目设计任务分解好后，对于那些有先后关系的 设计任务，我们在后续结点的前置任务属性中定义其前面必须提前进行的任务， 这样就可以保证各设计任务结点按要求的顺序