張善從　董曉歡

摘要：高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，具有多因素、非線性等典型系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。在高技術(shù)工程項(xiàng)目管理中，質(zhì)量、進(jìn)度、成本缺一不可，三者相互作用與影響。文章在進(jìn)行實(shí)地調(diào)研與分析的基礎(chǔ)上，建立高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并通過(guò)Vensim軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真模擬。仿真結(jié)果顯示，加強(qiáng)項(xiàng)目質(zhì)量控制力度、重視項(xiàng)目人才培養(yǎng)，可以在一定程度上改善高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理狀況，并可提高進(jìn)度水平，對(duì)工程實(shí)踐具有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：高技術(shù)工程項(xiàng)目；成本管理；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型；系統(tǒng)仿真

一、 前言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國(guó)力的提高，對(duì)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提出了更高要求。在實(shí)現(xiàn)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)科技帶動(dòng)作用及廣泛社會(huì)影響力的同時(shí)，其經(jīng)濟(jì)效益的提升也受到更多重視。對(duì)高技術(shù)工程項(xiàng)目實(shí)施有效的成本管理，從而降低工程成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，是工程項(xiàng)目順利完成的必要保證，更是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)持續(xù)蓬勃發(fā)展的必要條件。然而，由于高技術(shù)工程項(xiàng)目技術(shù)難度大、可靠性要求高且系統(tǒng)復(fù)雜，其成本支出存在較強(qiáng)的不可預(yù)見(jiàn)性，成本管理具有較大難度。如何描述高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理中各個(gè)因素間復(fù)雜的反饋關(guān)系，從而有效識(shí)別成本管理的關(guān)鍵點(diǎn)，提高成本管理效率，具有十分重要的研究意義。

高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理以圓滿完成工程任務(wù)為最終目標(biāo)，質(zhì)量、進(jìn)度、成本等多因素相互作用，形成多重非線性反饋系統(tǒng)，具有多因素、非線性、系統(tǒng)復(fù)雜等典型系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法，對(duì)高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真，可以為工程實(shí)踐提供一定的政策指導(dǎo)。

二、 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法簡(jiǎn)介

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（System Dynamics，以下簡(jiǎn)稱SD）是系統(tǒng)科學(xué)理論與計(jì)算機(jī)仿真緊密結(jié)合、研究系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu)與行為的一門(mén)科學(xué)，是系統(tǒng)科學(xué)與管理科學(xué)的一個(gè)重要分支。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)認(rèn)為，系統(tǒng)的行為模式與特性主要取決于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與反饋機(jī)制，只有把整個(gè)系統(tǒng)作為一個(gè)反饋系統(tǒng)才能得出正確的結(jié)論。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是一個(gè)視角，可以幫助我們理解復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為特征。

根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模方法，首先需要對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)，提煉出具有代表性的數(shù)據(jù)和信息，得到模型結(jié)構(gòu)框架，繪制SD模型因果反饋回路圖。這是建模的“定性”階段。進(jìn)一步，需要區(qū)分變量性質(zhì)，明確系統(tǒng)的反饋形式和控制規(guī)律，在存量流量圖的基礎(chǔ)上，建立模型方程與函數(shù)關(guān)系。這可以視為模型的“定量”階段。最后，進(jìn)行模型仿真，通過(guò)改變既定參數(shù)，觀察模型的運(yùn)行結(jié)果，進(jìn)行政策分析。

三、 高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理SD模型構(gòu)建

1. 高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理特點(diǎn)及模型邊界。在高技術(shù)工程項(xiàng)目管理中，質(zhì)量、進(jìn)度、成本三大要素缺一不可。一方面，質(zhì)量是高技術(shù)工程項(xiàng)目的生命線，由于高技術(shù)工程項(xiàng)目大多關(guān)系國(guó)計(jì)民生，嚴(yán)格的可靠性要求是其必須滿足的條件之一；另一方面，嚴(yán)格進(jìn)度的進(jìn)度要求也是高技術(shù)工程項(xiàng)目區(qū)別于一般項(xiàng)目的顯著特征，關(guān)鍵里程碑的時(shí)點(diǎn)保證，是工程順利完成的必要保障。

在這樣的總體條件下，高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理面臨重大挑戰(zhàn)。高技術(shù)工程項(xiàng)目在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及系統(tǒng)集成等方面存在較大的不確定性，加之其投資規(guī)模大、研制周期長(zhǎng)、系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，高技術(shù)工程項(xiàng)目成本支出影響因素眾多，其間存在復(fù)雜的因果反饋關(guān)系，具有典型的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特征。

高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理SD模型中，模型邊界設(shè)定為影響項(xiàng)目成本支出的相關(guān)因素。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，主要選取與質(zhì)量、進(jìn)度、人員投入等方面有關(guān)的變量，重點(diǎn)研究三大要素間的相互影響關(guān)系。

2. 因果反饋關(guān)系分析。高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理SD模型中的因果反饋關(guān)系主要圍繞質(zhì)量、進(jìn)度與成本展開(kāi)。較高的質(zhì)量要求在一定程度上延長(zhǎng)了項(xiàng)目進(jìn)度，從而提升了項(xiàng)目成本；但高質(zhì)量的研發(fā)成果減少了返工率，對(duì)成本控制具有良好貢獻(xiàn)。寬松的項(xiàng)目進(jìn)度為質(zhì)量保證工作提供了可用時(shí)間，有益于項(xiàng)目質(zhì)量的提高；緊張的項(xiàng)目進(jìn)度需要額外的人力與時(shí)間投入，使得項(xiàng)目成本上升。而一個(gè)較高的項(xiàng)目成本預(yù)算，可以為質(zhì)量與進(jìn)度的保證提供必要的成本支持，改善項(xiàng)目質(zhì)量與進(jìn)度情況。

根據(jù)各變量之間的因果反饋關(guān)系，繪制如圖1所示的因果回路圖。

3. 模型存量流量結(jié)構(gòu)。在因果回路圖中提取關(guān)鍵變量，構(gòu)建高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理SD模型的存量流量結(jié)構(gòu)。分別選取累計(jì)使用經(jīng)費(fèi)、剩余可用經(jīng)費(fèi)、累計(jì)完工量、剩余工作量、預(yù)計(jì)完工時(shí)間作為狀態(tài)變量，設(shè)置經(jīng)費(fèi)使用速率、毛生產(chǎn)速率、返工率及完工時(shí)間增長(zhǎng)率等速率變量。此外，設(shè)定單位工作量成本、質(zhì)量成本、培訓(xùn)成本、質(zhì)量受控比率、培訓(xùn)比率、總工作量、研發(fā)效率及管理效率等常量。繪制存量流量圖如圖2所示。

4. 模型主要方程。根據(jù)存量流量圖所示的變量間關(guān)系，建立高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理SD模型方程。模型中狀態(tài)變量與速率變量的方程如下：

累計(jì)使用經(jīng)費(fèi).K=累計(jì)使用經(jīng)費(fèi).J+DT（經(jīng)費(fèi)使用速率）

剩余可用經(jīng)費(fèi).K=剩余可用經(jīng)費(fèi).J-DT（經(jīng)費(fèi)使用速率）

經(jīng)費(fèi)使用速率=月均工作量×單位工作量成本×（累計(jì)使用經(jīng)費(fèi)/預(yù)算總經(jīng)費(fèi)）×剩余可用經(jīng)費(fèi)

預(yù)算總經(jīng)費(fèi)=（3000+質(zhì)量受控比例×質(zhì)量成本+培訓(xùn)成本×培訓(xùn)比例）×（1+返工率）

累計(jì)完工量.K=累計(jì)完工量.J+DT（毛生產(chǎn)速率-返工率）

剩余工作量.K=剩余工作量.J+DT（返工率-毛生產(chǎn)速率）

毛生產(chǎn)速率=研發(fā)效率×管理效率×（1+培訓(xùn)比例）×（累計(jì)完工量/總工作量）×剩余工作量

返工率=一般返工率/質(zhì)量受控比例

預(yù)計(jì)完工時(shí)間.K=預(yù)計(jì)完工時(shí)間.J+DT（完工時(shí)間增長(zhǎng)率）

完工時(shí)間增長(zhǎng)率=1/（毛生產(chǎn)速率-返工率）

其中，K、J表示時(shí)間點(diǎn)，DT表示速率變量對(duì)時(shí)間的積分。

高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理SD模型共含13個(gè)方程，其中狀態(tài)方程5個(gè)，速率方程4個(gè)，輔助方程4個(gè)。狀態(tài)方程與速率方程列示如上，其余輔助方程在此不予贅述。

四、 高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理SD模型系統(tǒng)仿真

1. 模型測(cè)試及參數(shù)設(shè)定。對(duì)高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理SD模型進(jìn)行模型邊界測(cè)試、模型結(jié)構(gòu)及行為測(cè)試以及量綱一致性測(cè)試，均通過(guò)系統(tǒng)檢驗(yàn)，從而驗(yàn)證模型的有效性和實(shí)用性。

基于對(duì)某高技術(shù)工程項(xiàng)目的實(shí)地調(diào)研情況以及相關(guān)文獻(xiàn)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理SD模型的變量及參數(shù)設(shè)置。在此采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)專用處理軟件Vensim進(jìn)行系統(tǒng)仿真。首先設(shè)定模型模擬時(shí)間為12個(gè)月，時(shí)間步長(zhǎng)為1。之后設(shè)定各變量方程，并輸入起始值，主要變量方程如上所述。

根據(jù)模型研究目標(biāo)，在系統(tǒng)仿真中，主要觀察質(zhì)量要求的變化對(duì)于項(xiàng)目成本支出的影響，以及影響項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)實(shí)力的人才培訓(xùn)情況產(chǎn)生的影響。首先設(shè)定模型初始狀態(tài)，將其命名為Current：

質(zhì)量受控比例0.8，培訓(xùn)比例0.05，研發(fā)效率0.3項(xiàng)/月，管理效率0.85，預(yù)算總經(jīng)費(fèi)基數(shù)3 000萬(wàn)元，總工作量20項(xiàng)。

2. “質(zhì)量受控比例”變化模型仿真。質(zhì)量受控比例在模型中被定義為，在工程研制過(guò)程中，質(zhì)量受控環(huán)節(jié)占總工作量的比例。為研究工程質(zhì)量對(duì)項(xiàng)目成本的影響作用，將Current中值為0.8的質(zhì)量受控比例提高至0.9，其他參數(shù)保持不變，將這種狀態(tài)命名為Current2。利用Vensim軟件得到仿真結(jié)果如圖3所示。

提高質(zhì)量受控比例，意味著加強(qiáng)高技術(shù)工程項(xiàng)目質(zhì)量管理力度。圖3中得到的仿真結(jié)果顯示，項(xiàng)目累計(jì)使用經(jīng)費(fèi)隨質(zhì)量受控比例的提高而略有降低。這表明，質(zhì)量管理力度提高所帶來(lái)的經(jīng)費(fèi)減少額度大于其本身所消耗的質(zhì)量成本。進(jìn)一步的，對(duì)提高質(zhì)量受控比例后的系統(tǒng)進(jìn)行累計(jì)完工量的模擬仿真，考察質(zhì)量提高對(duì)進(jìn)度的影響作用。仿真結(jié)果如圖4所示。

由仿真結(jié)果可以看出，工程質(zhì)量受控比例的提高，使得同期累計(jì)完工量有一定程度的增長(zhǎng)。這是由于質(zhì)量管理力度加強(qiáng)后，工程返工率減少，同期累計(jì)完工量增長(zhǎng)。由此可以得出結(jié)論：高技術(shù)工程項(xiàng)目質(zhì)量管理力度的提升，會(huì)降低工程成本支出，同時(shí)可以提高工程進(jìn)度水平，對(duì)于工程進(jìn)展具有良好的促進(jìn)作用。

3. “培訓(xùn)比例”變化模型仿真。高技術(shù)工程項(xiàng)目研制中，對(duì)項(xiàng)目研發(fā)參與人員進(jìn)行培訓(xùn)，可以在一定程度上提高其研發(fā)水平，進(jìn)而影響工程成本與進(jìn)度，對(duì)其進(jìn)行仿真研究。將Current狀態(tài)下值為0.05的“培訓(xùn)比例”提高至0.15，并將此種狀態(tài)命名為Current3。累計(jì)使用經(jīng)費(fèi)與累計(jì)完工量的仿真結(jié)果分別如圖3與圖4所示。

仿真結(jié)果顯示，“培訓(xùn)比例”的提高，可以降低項(xiàng)目累計(jì)成本支出，同時(shí)可以提高工程同期累計(jì)完工量。這可能歸功于毛生產(chǎn)率的提高與實(shí)際返工率的降低。根據(jù)這一仿真結(jié)果，在實(shí)際工作中，加強(qiáng)對(duì)研發(fā)人員的培訓(xùn)力度，可以為高技術(shù)工程項(xiàng)目輸入高質(zhì)量的研發(fā)與管理人才，從而提高工程項(xiàng)目生產(chǎn)率，并降低成本支出。

最后，觀察經(jīng)費(fèi)使用速率的變化。圖5是在上述Current2及Current3狀態(tài)下的經(jīng)費(fèi)使用速率仿真結(jié)果。從圖中可以看出，高技術(shù)工程項(xiàng)目質(zhì)量受控比例與培訓(xùn)比例的提高，都降低了其經(jīng)費(fèi)使用速率的峰值與平均水平，并且使得經(jīng)費(fèi)支出速率變得較為平緩。平緩的經(jīng)費(fèi)支出速率更容易得到觀察與控制，相對(duì)較小的經(jīng)費(fèi)支出波動(dòng)也是工程項(xiàng)目平穩(wěn)推進(jìn)的良好保障。

五、 結(jié)語(yǔ)

高技術(shù)工程項(xiàng)目具有重大的社會(huì)意義與經(jīng)濟(jì)意義，其成本管理任重而道遠(yuǎn)?；趯?duì)高技術(shù)工程項(xiàng)目的實(shí)地調(diào)研，文章構(gòu)建了高技術(shù)工程項(xiàng)目成本管理的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，在描繪系統(tǒng)復(fù)雜反饋關(guān)系的基礎(chǔ)上，以方程對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行了定量約束。最后，利用Vensim軟件進(jìn)行了系統(tǒng)仿真。

仿真結(jié)果顯示，提高高技術(shù)工程項(xiàng)目質(zhì)量管理水平，可以降低工程實(shí)際返工率，進(jìn)而影響經(jīng)費(fèi)使用速率與毛生產(chǎn)速率，從而在一定程度上降低項(xiàng)目成本支出，并且對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度產(chǎn)生促進(jìn)作用。而通過(guò)提高研發(fā)人員培訓(xùn)力度，可以提升團(tuán)隊(duì)研發(fā)能力，降低工程返工率、提高毛生產(chǎn)速率，從而有效降低高技術(shù)工程項(xiàng)目的成本支出，提高單位時(shí)間完工量。高技術(shù)工程項(xiàng)目的發(fā)展以人為本，優(yōu)秀的人才輸入，良好的團(tuán)隊(duì)建設(shè)，是我國(guó)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的根本保證。

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重點(diǎn)項(xiàng)目：中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目“面向航空航天領(lǐng)域的光纖總線關(guān)鍵技術(shù)研究”（項(xiàng)目號(hào)：KGCXZ-YW-420）。

作者簡(jiǎn)介：張善從，中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用中心空間物理學(xué)博士，中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心專業(yè)技術(shù)部主任、研究員、碩士生導(dǎo)師；董曉歡，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心碩士生。

收稿日期：2013-05-27。