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        基于WBS和Petri網(wǎng)的項(xiàng)目計(jì)劃反饋模型構(gòu)建

        2018-06-25 04:31:28高云
        項(xiàng)目管理技術(shù) 2018年6期
        關(guān)鍵詞:庫所分層建模

        高云

        (中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長城航空測控技術(shù)研究所,北京 101111)

        0 引言

        自20世紀(jì)40年代項(xiàng)目管理在美國曼哈頓計(jì)劃中成功應(yīng)用以來,得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展[1]。為使項(xiàng)目能夠按時(shí)或提前完成目標(biāo),必須進(jìn)行有效的項(xiàng)目進(jìn)度管理,主要包括項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃的制定和項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃的控制。合理的進(jìn)度計(jì)劃有利于以更短的工時(shí)、更高的準(zhǔn)時(shí)完工率和更低的成本實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo);在項(xiàng)目計(jì)劃執(zhí)行過程中,需要?jiǎng)討B(tài)監(jiān)控進(jìn)度計(jì)劃的實(shí)施情況(項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃反饋),并與計(jì)劃進(jìn)行對比,分析偏差的原因,必要時(shí)需采取有效措施,確保項(xiàng)目目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[2]。本文主要關(guān)注項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃反饋。

        制定項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃的技術(shù)主要包括計(jì)劃評審技術(shù)(Program Evaluation and Review Technique,PERT)、關(guān)鍵路徑法(Critical Path Method,CPM)及甘特圖(Gant Chart)。CPM和PERT都沒有考慮到工序間的資源沖突,關(guān)鍵鏈技術(shù)(Critical Chain Project Management,CCPM)[3]應(yīng)運(yùn)而生。CCPM不僅將項(xiàng)目中各個(gè)工序之間的緊前和緊后邏輯關(guān)系考慮在內(nèi),也將并行工序之間的制約關(guān)系(因?yàn)橘Y源沖突)作為考慮因素之一,加大了計(jì)劃的可行性[4]。目前,基于Petri網(wǎng)的項(xiàng)目進(jìn)度管理建模主要集中于項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃的制定和優(yōu)化,對于項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃控制,尤其是計(jì)劃反饋鮮有涉及。因此,本文擬以項(xiàng)目計(jì)劃反饋為研究對象,基于工作分解結(jié)構(gòu)WBS,構(gòu)建分層Petri網(wǎng)模型。在分層Petri網(wǎng)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建項(xiàng)目計(jì)劃反饋模型。該模型可以定量測量項(xiàng)目的整體進(jìn)度,以動(dòng)態(tài)監(jiān)控項(xiàng)目計(jì)劃的執(zhí)行情況。此外,本文設(shè)計(jì)了面向項(xiàng)目計(jì)劃的管理信息系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu),為實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目計(jì)劃管理的信息化奠定基礎(chǔ)。

        1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

        國內(nèi)外學(xué)者對項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃管理進(jìn)行了廣泛的研究,主要集中在進(jìn)度計(jì)劃的編制,包括關(guān)鍵鏈的識(shí)別和緩沖區(qū)大小的設(shè)定[5],以及進(jìn)度計(jì)劃的優(yōu)化[6-7]等方面。在項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃控制方面,相關(guān)研究主要集中在計(jì)劃預(yù)警[8-9],在二維空間上直觀地將項(xiàng)目狀態(tài)表現(xiàn)出來,二維空間中橫坐標(biāo)表示關(guān)鍵鏈任務(wù)完成進(jìn)度比,縱坐標(biāo)表示項(xiàng)目緩沖區(qū)已經(jīng)消耗的百分比。本質(zhì)上,項(xiàng)目管理是一個(gè)離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng),發(fā)生在離散時(shí)間點(diǎn)上的事件具有并發(fā)、異步和突發(fā)性[10],而Petri網(wǎng)非常適合對這類系統(tǒng)進(jìn)行建模,能夠描述項(xiàng)目工序邏輯關(guān)系、時(shí)間信息和項(xiàng)目執(zhí)行情況[11]。運(yùn)用Petri網(wǎng)對項(xiàng)目進(jìn)度管理進(jìn)行建模的相關(guān)研究見表1。

        表1 基于Petri網(wǎng)的項(xiàng)目管理研究

        2 基于WBS和Petri網(wǎng)的項(xiàng)目計(jì)劃反饋模型構(gòu)建

        2.1 Petri網(wǎng)基本理論

        Petri網(wǎng)可以將可視化建模、形式化表述和動(dòng)態(tài)仿真集于一體,有效地描述以并發(fā)、異步、隨機(jī)性和非確定性為特征的系統(tǒng)。鑒于此,Petri網(wǎng)已被廣泛應(yīng)用于項(xiàng)目管理建模。針對項(xiàng)目管理建模,Petri網(wǎng)可以描述項(xiàng)目工序間緊前緊后的邏輯關(guān)系及時(shí)間信息。此外,Petri網(wǎng)的一些動(dòng)態(tài)性質(zhì),如狀態(tài)轉(zhuǎn)移、可達(dá)性,可有效描述項(xiàng)目的執(zhí)行情況,以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)管理[11]。因此,Petri網(wǎng)適合對項(xiàng)目計(jì)劃反饋進(jìn)行建模。著色Petri網(wǎng)(CPN)解決了Petri網(wǎng)沒有層次概念和數(shù)據(jù)概念的不足,可以使模型更為簡單和清晰[17],增強(qiáng)原模型的解釋能力,也可以加強(qiáng)模型可擴(kuò)展性。

        著色Petri網(wǎng)為一個(gè)六元組,即CPN=(P,T,I,O,C,M)[18]。其中,P={p1,p2,…,pn}為有限庫所集,由有向網(wǎng)絡(luò)圖中所有庫所組成;T={t1,t2,…,tn}為有限變遷集,由有向網(wǎng)絡(luò)圖中所有變遷組成;I(p,t)表示從庫所p到變遷t的輸入函數(shù);O(p,t)表示從變遷t到庫所p的輸出函數(shù);C為P?T的關(guān)聯(lián)矩陣,即從庫所集到變遷集,或者從變遷集到庫所集的關(guān)聯(lián)矩陣;M表示有向網(wǎng)絡(luò)圖中的標(biāo)識(shí),標(biāo)識(shí)各庫所中的著色托肯,系統(tǒng)的初始標(biāo)識(shí)為M0。

        2.2 基于WBS的分層Petri網(wǎng)的構(gòu)建

        工作分解結(jié)構(gòu)WBS將復(fù)雜的項(xiàng)目逐層分解為具體且明確的要素(工作),即項(xiàng)目執(zhí)行的最小工作單元,因此工作分解是由上到下、項(xiàng)目由粗到細(xì)的過程[1]。本文基于WBS構(gòu)建分層Petri網(wǎng)主要分為兩個(gè)階段,即WBS結(jié)構(gòu)向分層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的映射與分層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃向分層Petri網(wǎng)的映射。

        2.2.1 WBS結(jié)構(gòu)向分層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的映射[19]

        對于WBS中由上而下的每一層,定義其節(jié)點(diǎn)的時(shí)間約束以及該節(jié)點(diǎn)與兄弟節(jié)點(diǎn)間的前后邏輯關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,可構(gòu)建該層的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖。對于該層中的任一節(jié)點(diǎn),根據(jù)該節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容,確定WBS中其下一層所有任務(wù)的時(shí)間約束和任務(wù)間的緊前緊后邏輯關(guān)系,構(gòu)建下一層的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖。依次類推,構(gòu)建其他層次的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖,直至WBS的最底層。在分層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖中,每層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖中的所有節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)都相同,都為其上一層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)。

        2.2.2 分層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃向分層Petri網(wǎng)的映射

        由網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃向Petri映射時(shí),本部分對分級(jí)庫所和任務(wù)變遷進(jìn)行說明[6]。構(gòu)建的分層Petri網(wǎng)如圖1所示。

        圖1 分層Petri網(wǎng)

        (1)分級(jí)庫所。

        P=(Id,Name,LevelNum,HlevelID,De-pmanagID,Status)

        式中,LevelNum為WBS結(jié)構(gòu)中該庫所的編號(hào);HlevelID為上級(jí)庫所的ID;DepmanagID為具有監(jiān)控權(quán)限的主體負(fù)責(zé)部門標(biāo)志;Status為庫所的狀態(tài)。

        (2)活動(dòng)變遷。

        t=(ManagID,TrID,Complete,Trigger,Status)

        式中,ManagID為任務(wù)負(fù)責(zé)人;TrID為上層Petri網(wǎng)變遷T;Complete為活動(dòng)的完成進(jìn)度百分比;Trigger為觸發(fā)下級(jí)活動(dòng)的觸發(fā)器;Status為任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài),包括等待、掛起、正在進(jìn)行或結(jié)束。

        2.3 基于分層Petri網(wǎng)的項(xiàng)目計(jì)劃反饋模型構(gòu)建

        為了實(shí)現(xiàn)對項(xiàng)目進(jìn)度的動(dòng)態(tài)監(jiān)控,有必要對項(xiàng)目的計(jì)劃執(zhí)行情況進(jìn)行反饋。如圖2所示,最底層任務(wù)和里程碑的完成情況由責(zé)任人手動(dòng)進(jìn)行反饋,待項(xiàng)目負(fù)責(zé)人進(jìn)行審批通過后,自動(dòng)計(jì)算上級(jí)工作包的完成進(jìn)度。

        圖2 基于WBS的計(jì)劃反饋模型

        基于分層Petri網(wǎng),本文構(gòu)建的計(jì)劃反饋模型如圖3中左圖所示。如圖3所示,不同于圖2中Petri網(wǎng)的初始狀態(tài)位于最頂層,面向計(jì)劃反

        饋的Petri網(wǎng)的初始狀態(tài)位于最底層。其中,p1、p2、p3、p4分別表示就緒狀態(tài)、活動(dòng)責(zé)任人填寫進(jìn)度完成、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人審批完成、計(jì)劃反饋完成;t1、t2、t3分別表示填寫進(jìn)度計(jì)劃執(zhí)行百分比、審核進(jìn)度百分比由下層網(wǎng)絡(luò)匯總。托肯的顏色用向量C表示,用來描述活動(dòng)的重要性,主要包括該活動(dòng)是否是里程碑以及是否在關(guān)鍵鏈上,并由專家制定對應(yīng)的重要性I=[α,β,γ,δ]。例如,如果托肯顏色向量為1001表示該活動(dòng)是里程碑,但不在關(guān)鍵鏈上;1010表示該活動(dòng)是里程碑,且在關(guān)鍵鏈上。

        計(jì)算工作包di=∑t∈T(TrID=i)(CI)(t. complete)。

        3 項(xiàng)目計(jì)劃管理信息系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

        本文制定的項(xiàng)目計(jì)劃管理信息系統(tǒng)主要包括4個(gè)模塊,即計(jì)劃編制、計(jì)劃控制、計(jì)劃變更和計(jì)劃查看。本文的項(xiàng)目計(jì)劃管理信息系統(tǒng)針對某具體企業(yè),但對其他企業(yè)的項(xiàng)目計(jì)劃管理信息化也具有一定的指導(dǎo)意義。

        3.1 計(jì)劃編制

        計(jì)劃類型分為工作包、任務(wù)、里程碑。其中,工作包為計(jì)劃中可細(xì)分的節(jié)點(diǎn);任務(wù)為計(jì)劃中最底層節(jié)點(diǎn),且不可以再細(xì)分;里程碑為計(jì)劃的最底層節(jié)點(diǎn),且不可再細(xì)分,并且只有一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

        項(xiàng)目計(jì)劃可分為2級(jí)計(jì)劃,每級(jí)計(jì)劃均可分解多個(gè)層級(jí),每個(gè)層級(jí)的計(jì)劃必須設(shè)置開始、完成時(shí)間、計(jì)劃責(zé)任人,并且每個(gè)層級(jí)的開始、完成時(shí)間不得超出上層級(jí)的計(jì)劃開始、完成時(shí)間范圍。

        圖3 基于分層Petri網(wǎng)的項(xiàng)目計(jì)劃反饋模型

        實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人編制項(xiàng)目1級(jí)計(jì)劃,并且1級(jí)計(jì)劃的每個(gè)節(jié)點(diǎn)為工作包。編制完成后發(fā)起計(jì)劃發(fā)布審批流程,批準(zhǔn)通過后直接發(fā)布并固定版本。實(shí)現(xiàn)已發(fā)布的1級(jí)計(jì)劃責(zé)人可繼續(xù)分解到任務(wù),指定任務(wù)的責(zé)任人,形成2級(jí)計(jì)劃。

        3.2 計(jì)劃控制

        計(jì)劃控制包括計(jì)劃反饋和計(jì)劃問題預(yù)警。計(jì)劃反饋主要負(fù)責(zé)對計(jì)劃的執(zhí)行進(jìn)度進(jìn)行更新;計(jì)劃問題預(yù)警負(fù)責(zé)對項(xiàng)目可能出現(xiàn)的問題提前進(jìn)行警告,根據(jù)本文中的計(jì)劃反饋模型得到的項(xiàng)目進(jìn)度百分比和項(xiàng)目總緩沖區(qū)已經(jīng)消耗的百分比綜合判斷預(yù)警種類[3]。

        3.3 計(jì)劃變更

        實(shí)現(xiàn)已發(fā)布計(jì)劃的變更管理控制,建立2級(jí)計(jì)劃變更的審批流程,并保留計(jì)劃變更的歷史記錄。計(jì)劃變更存在兩種類型,分別是廢止計(jì)劃、調(diào)整計(jì)劃(調(diào)整計(jì)劃開始時(shí)間、計(jì)劃完成時(shí)間、責(zé)任單位或責(zé)任人等內(nèi)容)。計(jì)劃變更申請可以由計(jì)劃責(zé)任人、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或項(xiàng)目主管發(fā)起,填寫相關(guān)變更信息后發(fā)起計(jì)劃變更審批流程。審批通過后計(jì)劃變更生效,并將變更前的計(jì)劃保存為歷史版本,將變更后的計(jì)劃作為當(dāng)前計(jì)劃執(zhí)行。

        如果調(diào)整定版后的一級(jí)計(jì)劃,則項(xiàng)目負(fù)責(zé)人提出變更申請,提交一級(jí)計(jì)劃變更審批流程(與一級(jí)計(jì)劃編制流程一致),審批通過后,將更新當(dāng)前計(jì)劃,并保留歷史版本。如果調(diào)整定版后的分解計(jì)劃并不影響上級(jí)計(jì)劃,則項(xiàng)目負(fù)責(zé)人直接調(diào)整,并保留歷史版本。

        3.4 計(jì)劃查看

        實(shí)現(xiàn)單項(xiàng)目計(jì)劃的查看,能夠顯示項(xiàng)目計(jì)劃中工作包、任務(wù)、里程碑節(jié)點(diǎn)的信息,分析執(zhí)行狀態(tài),并以不同圖例直觀地標(biāo)識(shí)計(jì)劃的進(jìn)展?fàn)顟B(tài)。

        實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)目計(jì)劃查詢,可根據(jù)項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目主管、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目責(zé)任部門、計(jì)劃責(zé)任人、計(jì)劃完成時(shí)間(時(shí)間段)等篩選出符合條件的計(jì)劃數(shù)據(jù)。

        4 結(jié)語

        進(jìn)度管理是項(xiàng)目管理中十分重要的一項(xiàng)內(nèi)容,對項(xiàng)目進(jìn)度的把控主要依靠項(xiàng)目計(jì)劃反饋實(shí)現(xiàn)。本文以項(xiàng)目計(jì)劃反饋為研究對象,運(yùn)用WBS和著色Petri網(wǎng)構(gòu)建了面向項(xiàng)目計(jì)劃管理的分層Petri網(wǎng),并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了自下而上的計(jì)劃反饋模型。此外,本文確定了面向項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃管理的功能結(jié)構(gòu),包括計(jì)劃編制、計(jì)劃控制、計(jì)劃變更和計(jì)劃查看,為信息化項(xiàng)目計(jì)劃的管理奠定了一定的基礎(chǔ)。

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