周云飛，賽云秀,2，閆 莉

(1.西安工業(yè)大學 機電工程學院， 西安 710021； 2.西安石油大學， 西安 710065)

現(xiàn)代復雜機電系統(tǒng)(Complex electromechanical system,CES)已經(jīng)被廣泛應用于航空航天工業(yè)、電力系統(tǒng)、軌道交通、海洋工程和民用機械等領(lǐng)域。這類產(chǎn)品的生產(chǎn)具有單件、小批量的特點，是典型的面向訂單設(shè)計(ETO)或項目制造(PMs)的生產(chǎn)組織方式[1]。由于要為客戶提供定制化的專用產(chǎn)品，所以從產(chǎn)品設(shè)計、采購、制造、裝配到交付等全部過程都是由客戶訂單驅(qū)動的，產(chǎn)品完全根據(jù)客戶的特殊需求定制，每一份訂單(或合同)的實現(xiàn)都可以看作是具有特定目標與非常規(guī)的一次性制造任務(wù)，具有項目的典型特征。因此，將項目管理思想引入到復雜機電系統(tǒng)的制造過程中，實現(xiàn)制造過程的項目化管理，對于提升大型復雜裝備制造企業(yè)的制造能力和管理水平具有重大的推動作用。

項目化管理(Projectification Management)[2]作為一種新的管理方式，已經(jīng)被越來越多的企業(yè)所認可和接受，成為企業(yè)實現(xiàn)或變革商業(yè)和技術(shù)戰(zhàn)略的方式。在西方經(jīng)濟體中，項目化已然成為了一種普遍現(xiàn)象，并涉及到所有的經(jīng)濟部門。根據(jù)調(diào)查，目前西方國家經(jīng)濟活動的項目化程度(項目工作在組織中的份額)大約在30%的范圍內(nèi)[3]，這意味著大約三分之一的經(jīng)濟活動是以項目的形式進行的。我國學者鄒慶云等[4]認為復雜機電系統(tǒng)制造不同于一般機械產(chǎn)品生產(chǎn)，缺乏均衡性和重復性，同時制造任務(wù)與大型建設(shè)工程項目緊密相連，應當作為建設(shè)項目的子項目并采用項目管理的方式實施管理。劉國靖等[5]通過分析國內(nèi)裝備制造企業(yè)的一般特征和面臨的挑戰(zhàn)，闡述了國內(nèi)裝備制造企業(yè)推行項目管理的必要性和優(yōu)越性，并給出了推行項目管理的模式。Xu等[6]以煅燒移動式起重機制造項目為例，研究了協(xié)同項目管理解決重型設(shè)備制造跨部門的協(xié)作問題。王立國[7]從我國裝備制造型企業(yè)項目管理能力評價方面進行研究，認為目前我國制造型企業(yè)項目管理發(fā)展和研究水平均落后于國外發(fā)達國家，我國對企業(yè)項目管理能力的研究有待深化。羅洪清[8]通過對項目管理引入國內(nèi)重型裝備制造企業(yè)的適應性進行研究，提出在重型裝備制造企業(yè)選擇應用項目管理時，在產(chǎn)品運作業(yè)務(wù)流程應該對標準項目管理進行裁剪，即采用不完全項目管理模式。由此可見，將項目管理的理論和方法引入到復雜機電系統(tǒng)制造過程中，具有一定的優(yōu)越性，適合于復雜機電系統(tǒng)的制造環(huán)境。然而，這些研究僅僅探討了裝備制造企業(yè)引入項目管理模式的必要性和可行性，并未就復雜機電系統(tǒng)制造過程項目化管理如何實施進行研究，也沒有從目標體系構(gòu)建角度進行研究。

為了解決上述問題，本文從項目管理的三大目標協(xié)調(diào)機理出發(fā)，致力于復雜機電系統(tǒng)制造過程的進度、成本和質(zhì)量三大目標的構(gòu)建，并提出統(tǒng)籌管理策略。

1 項目管理的三大目標

企業(yè)最基本的活動分為兩類：一類是連續(xù)不斷、周而復始的活動，稱為“作業(yè)”或“運作”；另一類是臨時的、一次性和獨特的活動，稱之為“項目”。因此，對應的就有兩種管理方式，即運作管理和項目管理。前者認為環(huán)境是穩(wěn)定的或者環(huán)境的干擾是可以忽略的，給定輸入就可以得到預期的輸出，這種輸出的結(jié)果是固定的，并且對輸出的評價只有事后的檢測而沒有過程中的反饋，所以運作管理是開環(huán)控制；而后者認為環(huán)境是變化的，必須考慮干擾因素的控制才能得到預期的輸出，所以項目管理必須采用閉環(huán)控制，通過過程中的監(jiān)測和反饋進行動態(tài)的控制[9]。傳統(tǒng)上，機械制造企業(yè)的管理活動并不關(guān)注項目，而是關(guān)注企業(yè)的運作活動。因此，進度、成本和質(zhì)量并不是直接關(guān)注的問題，因為它們變化極小且持續(xù)穩(wěn)定。具體而言，在進度方面，一般制造管理為每項活動制定了可參考的標準時間，并定義了客戶可以信任的交貨時間：較短的時間意味著產(chǎn)品可能性能不佳，較長的時間意味著可以改進設(shè)計和工程部門制定的規(guī)范；在成本方面，為每一項制造活動制定了標準費用(定額)，并使總成本最小化；在質(zhì)量方面，質(zhì)量是一致性的同義詞，參考全面質(zhì)量管理的關(guān)鍵原則，質(zhì)量是在設(shè)計/工程階段的上游產(chǎn)生的，必須努力減少并盡可能消除生產(chǎn)鏈中的差異，以便符合為產(chǎn)品/過程制定的標準[10]。然而，在項目管理中，進度是指活動的持續(xù)時間，并且具有明確的開始和結(jié)束日期，但是沒有具體可參考的標準時間，因為項目所涉及的活動是新的，可能會改變，只能估計它們的持續(xù)時間；在成本方面，項目活動中因為沒有固定的成本，唯一能做的就是預算；在質(zhì)量方面，項目管理的目的就是確?？蛻舻男枨蟮玫綕M足和確認。所以，項目管理與一般制造管理的目標存在根本的差異，如表1所示。

表1 項目管理與制造管理的目標差異

由表1可知：進度、成本和質(zhì)量的定義從根本上區(qū)別了項目活動與一般制造活動的管理差異。管理意味著處理可能受到或多或少影響的變量：當不允許變化時，或者當因素無法控制時，無法進行管理，因為管理意味著做出決策并采取相應地行動(即規(guī)劃和執(zhí)行控制)。所以，在項目的概念下，可以管理的是那些典型的項目變量：進度、成本、質(zhì)量和資源，因為它們與其定義密切關(guān)聯(lián)。前3個變量表示項目績效，是項目經(jīng)理用來識別、支持和評估項目成功的3個基本標準，而最后一個變量表示限制執(zhí)行項目所需活動的人力和技術(shù)限制。所以，在項目管理領(lǐng)域，通常將進度(工期、時間)、成本(費用、投資、預算)和質(zhì)量(功能要求、規(guī)格、績效)稱為項目的“三大目標”或“三重約束”[11]。它們共同定義了項目與一般制造活動(非項目)的根本區(qū)別，是開展項目管理活動的核心，也是判斷項目成功的標準。三大目標之間是高度相關(guān)且相互矛盾的，通過相互依賴、相互影響、相互制約，形成辯證統(tǒng)一的關(guān)系，也被稱為項目管理的“鐵三角”[12]，如圖1所示。

圖1 進度、成本和質(zhì)量的“鐵三角”關(guān)系

項目管理與一般制造管理的最大區(qū)別在于完成一項任務(wù)或工作時，突出了進度、成本和質(zhì)量這三大核心目標[13]。它們代表了在特定日期之前以特定成本交付特定結(jié)果的目標。項目管理的目的就是在進度、成本和質(zhì)量約束下追求項目總體目標的最優(yōu)化；同時，項目管理的成功取決于這些約束的平衡程度。如果過分強調(diào)任何一個約束，那么另外兩個可能會產(chǎn)生“負擔”。因此，這三大目標必須是同步的，必須進行統(tǒng)籌管理。反映在圖形中，就表示項目必須在圖1中的三角形約束范圍內(nèi)進行計劃和控制。

2 復雜機電系統(tǒng)項目三大目標構(gòu)建

2.1 復雜機電系統(tǒng)項目的定義

復雜機電系統(tǒng)大多是由客戶定制的服務(wù)于特殊工況的一類產(chǎn)品。在面向訂單設(shè)計的背景下，每個產(chǎn)品都是項目的最終結(jié)果，都可以像項目一樣管理這類獨特的產(chǎn)品(訂單)：在短期內(nèi)成功交付項目，滿足進度、成本和質(zhì)量目標的要求；在長期內(nèi)對客戶和企業(yè)產(chǎn)生積極影響，在項目執(zhí)行期間和之后創(chuàng)造長期價值[14]?；诖?，本文將復雜機電系統(tǒng)項目(Complex electromechanical system project,CESP)定義為：在一定的時間、成本、技術(shù)和資源約束下，為實現(xiàn)客戶的特定需求，而進行的具有明確目標與非常規(guī)的一次性制造任務(wù)。“一次性”是指CESP是在具有明確的開始和結(jié)束日期內(nèi)完成；“非常規(guī)”意味著CESP是一次獨特的努力去做以前從未做過的事情；“客戶需求”是實施CESP的主要驅(qū)動力，并且持續(xù)影響CESP實施的全過程；“明確目標”是指實施CESP的主要目的是制造能夠滿足客戶需求的產(chǎn)品或進行產(chǎn)品再制造。所以，每一個產(chǎn)品對應一個新的項目，由專門從事設(shè)計、制造和服務(wù)的大型裝備制造企業(yè)提供。

2.2 復雜機電系統(tǒng)項目目標體系構(gòu)建

對于一般項目而言，進度、成本和質(zhì)量固然是三大核心目標。然而，在CESP背景下，除了傳統(tǒng)的進度、成本和質(zhì)量外，項目經(jīng)理還必須確保遵守所有安全要求和安全程序。因此，還必須建立另外一個目標：安全，以反映確保滿足許多重要的健康和安全要求。換言之，安全應被視為與進度、成本和質(zhì)量同樣重要或更重要的第四大目標(標準)，因為無論是在產(chǎn)品設(shè)計、制造、裝配、調(diào)試或運營過程中，安全必須是最重要的標準，具有“一票否決”的權(quán)力。任何安全性的降低都可能會導致災難、死亡，甚至還可能會在“一夜之間”摧毀一個項目或一個企業(yè)。即使最終產(chǎn)品的成本可能會超過預算，或者可能會延遲投入使用，或者可能不得不犧牲某些方面的質(zhì)量要求(如舒適性)，但在任何情況下都不能損害安全性。實際上，無論是CESP還是一般機電產(chǎn)品制造項目，都必須建立安全標準，而且持續(xù)監(jiān)控是安全政策的基本要素。換言之，CESP的進度、成本、質(zhì)量三大目標必須以安全性為前提，而后形成“鐵三角”約束關(guān)系。所以，CESP的目標主要包括四大方面，如果按照重要性順序列出四大目標，則順序?qū)⑹前踩?Safety)、質(zhì)量(Quality)、進度(Schedule)和成本(Cost)，可以簡稱為SQSC目標?；诖?，本文將CESP目標定義為“3目標1標準”，即進度、成本、質(zhì)量三大目標和安全性標準，可以用“鉆石”圖形表示，如圖2所示。

圖2 CESP的“3目標1標準”鉆石模型

從通用的項目管理的角度來說，安全屬于事業(yè)環(huán)境因素，一般在項目風險管理中進行識別和管控[15]，并且安全通常是法律法規(guī)要求并且載于工作中的健康與安全法規(guī)的一個因素[16]。而進度、成本和質(zhì)量是可以由項目經(jīng)理直接負責管控，以適應項目不斷變化的要求和環(huán)境。正如任何項目經(jīng)理所知，可以通過增加資源(成本)來減少持續(xù)時間(進度)，甚至可以通過降低質(zhì)量等級或較少某些不太重要的性能要求(如舒適性)來節(jié)省成本，但在任何情況下都不能危及安全。此外，除了安全、質(zhì)量、進度和成本目標外，有時候管理一個CESP還需要添加其他更多的目標，如技術(shù)、環(huán)境、資源、人本等。然而，進度、成本和質(zhì)量三大目標是經(jīng)典的解釋，它們強調(diào)了項目管理的“主干”——既沒有增加，也沒有減少，并且考慮其他因素的模型都是在三大目標基礎(chǔ)上建立的。因此，本文主要從進度、成本和質(zhì)量三個方面探討復雜機電系統(tǒng)制造過程項目化管理目標體系的構(gòu)建；同時將安全目標作為三大目標必須遵守的一項標準，即CESP三大目標需要根據(jù)各自的特點和要求來確立，但無論如何都必須以安全為標準。

2.3 復雜機電系統(tǒng)項目三大目標的確立

1) 進度目標的確立。進度目標規(guī)定了完成CESP所需的時間范圍。它定義了CESP是一個以開始和結(jié)束為前提的臨時性工作。具體而言，它包括兩層含義：其一，為完成單項制造活動的臨時性工作；其二，為完成所有制造活動的總的臨時性工作(并非是所有制造活動的累加和)。臨時性意味著CESP具有明確的開始和結(jié)束日期。換言之，CESP的每一項活動都有明確的截止日期。它指出了客戶希望開始獲得可交付成果的收益日期，是項目進度目標的一個最重要的日期。

2) 成本目標的確立。成本目標規(guī)定了完成CESP所需的預算或費用總額。它定義了CESP是一個為生產(chǎn)高價值產(chǎn)品的一次性制造任務(wù)?！案邇r值”一方面體現(xiàn)在它是通過B2B形式獲得的資本貨物[17]，其單位成本遠遠高于一般商品；另一方面體現(xiàn)在它通常需要巨大投資，持久的努力，旨在創(chuàng)造社會的長期價值。這種價值不僅包括增加收入，節(jié)約成本，縮短進度和提高質(zhì)量，它還涉及提高企業(yè)競爭力，培養(yǎng)人才，提高客戶/供應商/分包商/員工的滿意度，以及積極參與項目的相關(guān)方的長期利益。所以，CESP成本目標需要項目參與者通過共同開展活動來創(chuàng)造價值，并通過協(xié)調(diào)單個參與者的目標，為項目成果創(chuàng)建一個明確的戰(zhàn)略愿景[18]，從而創(chuàng)造價值。

3) 質(zhì)量目標的確立。對于CESP而言，項目質(zhì)量最重要的是滿足(或超出)客戶需求和期望，并符合系統(tǒng)設(shè)計和規(guī)范。項目團隊應該事先識別、理解客戶的需求和期望，如果客戶提供看似不切實際的質(zhì)量要求或規(guī)格，應該與客戶一起審核并更改它們，以便切實實現(xiàn)所需的最終結(jié)果。所以在確立CESP質(zhì)量目標時要考慮到明確的和暗含的需求：明確的需求是與客戶在合同(技術(shù)協(xié)議)中約定的最終產(chǎn)品必須要達到的技術(shù)參數(shù)；暗含的需求則是產(chǎn)品或服務(wù)應該具備的最基本特性，如功能要求、安全性、可靠性、適用性等要求。

由上述分析可以得出：進度目標體現(xiàn)了CESP與一般制造活動(非項目)的根本區(qū)別；成本目標體現(xiàn)了CESP與一般制造項目的主要區(qū)別；質(zhì)量目標體現(xiàn)了CESP與其他設(shè)備制造項目，特別是同類設(shè)備制造項目的重要區(qū)別，如表2所示。

表2 CESP三大目標的定義及區(qū)別對象

3 復雜機電系統(tǒng)項目三大目標統(tǒng)籌管理分析

3.1 復雜機電系統(tǒng)項目三大目標權(quán)衡關(guān)系

CESP的管理是一個連續(xù)的過程，一切都必須在進度、成本和質(zhì)量剛性約束界限內(nèi)完成。如果預期質(zhì)量更好，則必須沿進度和成本軸進行折衷，從而改變?nèi)切蔚男螤?。在無法精確優(yōu)化的情況下，需要在三個成功因素之間進行權(quán)衡。權(quán)衡關(guān)系并不是線性的，必須從多個視角進行討論。為了簡明地說明問題，本文繪制“鐵三角”內(nèi)CESP進度、成本和質(zhì)量的權(quán)衡關(guān)系，如圖3所示。

圖3 進度、成本和質(zhì)量的權(quán)衡關(guān)系

總體而言，范圍要求確定了項目邊界，必須在該邊界內(nèi)實現(xiàn)權(quán)衡。進度、成本和質(zhì)量的不同組合構(gòu)成了立方體的8個頂點(a～h)，其中e點是無作為狀態(tài)，沒有質(zhì)量要求，沒有進度安排，沒有預算成本，所以它不能成為組織追求的目標。a點表示滿足所有質(zhì)量要求，而不需要投入時間或成本的極端情況。這在任何實際環(huán)境中，都是不切實際的極端情況。然而，它卻是項目發(fā)起人最希望的點。相比之下，c點為質(zhì)量、成本和進度提供了最大可能，如果允許盡可能長的時間，并分配盡可能多的預算，就可以滿足最高的質(zhì)量，即c點為三大目標權(quán)衡的理想點。然而，在實際情況中，這是不切實際的期望。因為，任何一個組織都無法獲取執(zhí)行項目所需的一切資源。但是，它卻是項目執(zhí)行者最希望的點。所以，為了盡可能靠近理想點，就需要在三大目標之間進行權(quán)衡和取舍，以達到較為滿意的解，如圖3中示例的最優(yōu)點i。實際上，任何一個項目都是獨一無二的，它們要求不同的資源，而又不得不在進度、成本和質(zhì)量的嚴格約束下執(zhí)行。成功或失敗很大程度上取決于管理者能否在質(zhì)量、成本和進度之間識別重心的細微變化，并解決它們之間發(fā)生的持續(xù)明顯的沖突。當成本成為管理重心時，如果過分強調(diào)進度可能帶來致命的缺陷，反之亦然。當必須滿足質(zhì)量要求以適應現(xiàn)實要求時，優(yōu)秀的項目經(jīng)理將通過適當?shù)目刂撇呗?，以進度、成本和質(zhì)量的平衡為目標，并盡力保持管理的靈活性，以便在出現(xiàn)新情況時能夠適應新情況。

3.2 復雜機電系統(tǒng)項目三大目標統(tǒng)籌管理模型

CESP目標具有的多要素性，決定了在實現(xiàn)總目標時，需要統(tǒng)籌兼顧各個目標要素之間的相互影響。從數(shù)學意義上來講，這是一個多目標決策優(yōu)化問題，需要運用多目標決策理論來解決。為了構(gòu)建CESP三大目標統(tǒng)籌管理模型，需要定義有關(guān)變量，如表3所示。

表3 模型參數(shù)定義

據(jù)此，構(gòu)建CESP三大目標優(yōu)化模型，其中目標函數(shù)如式(1)～式(3)：

(1)

MinT= ∑ij∈P∑k∈Mij(ESijk+dijk)xijk

(2)

MinC= ∑ij∈A∑k∈Mij(DCijk+ICijk+TCijk)xijk

(3)

約束條件如式(4)～式(11)所示：.

∑k∈Mijxijk= 1,ij∈A

(4)

ESj-ESi≥∑k∈MijESijkxijk= 1,ij∈A

(5)

∑k∈MijAQRijkxijk≥QRminij,ij∈A

(6)

∑ij∈A∑k∈Mij(DCijk+ICijk+TCijk)xijk≤Cmax

(7)

ESn+dn≤Tmax

(8)

ES1=0

(9)

di≥0,i∈V

(10)

xijk={0,1},ij∈A,k∈Mij

(11)

目標函數(shù)式(1)表示最大化CESP的整體質(zhì)量；目標函數(shù)式(2)和式(3)分別表示最小化CESP的總進度和成本。約束式(4)確保為每項活動分配一種執(zhí)行模式；約束式(5)保留項目活動之間的優(yōu)先關(guān)系；約束式(6)要求每項活動的實際質(zhì)量完成值滿足最低質(zhì)量水平；約束式(7)定義了CESP的成本閾值；約束式(8)定義了CESP截止日期；約束式(9)強制活動不早于時間零開始；約束式(10)確保每項活動持續(xù)時間為非負數(shù)；約束式(11)是二進制符號，當活動ij按照模式k執(zhí)行時為1，否則為0。

3.3 復雜機電系統(tǒng)項目三大目標統(tǒng)籌管理策略

CESP制造過程統(tǒng)籌管理是一項復雜的系統(tǒng)化工程，落實到三大目標的統(tǒng)籌過程中，必須要考慮目標縱向的集成控制與橫向的協(xié)調(diào)關(guān)系[19]。CESP目標的縱向集成是一個由抽象到具體的過程，是自上而下逐層分解來完成的，具有一定的層次性，可以將CESP目標描述為一個系統(tǒng)化的層次結(jié)構(gòu)。最高層是總體目標，指明項目擬解決問題總的期望和結(jié)果，是對項目總體概念的確定。它一般由投資人或客戶，以及項目高層管理者在項目立項階段提出，具有模糊性和不可控性；其下層是子系統(tǒng)目標，由系統(tǒng)目標的分解得到，一般在規(guī)劃階段根據(jù)CESP的工作分解結(jié)構(gòu)或邊界條件對系統(tǒng)目標的約束進行確定；再下層是技術(shù)目標，是對系統(tǒng)目標的進一步解釋和具體化，包括進度目標、成本目標和質(zhì)量目標；最下層是具體目標，或稱為可執(zhí)行目標，這些目標在項目執(zhí)行過程中逐步細化，具有確定性和可測量性；最后是在驗收階段，根據(jù)目標管理計劃對所有目標的實現(xiàn)結(jié)果進行檢驗和評估。

CESP目標的橫向協(xié)調(diào)則是以各層目標的實現(xiàn)為依據(jù)，將具體目標重點落實到進度、成本和質(zhì)量三大目標要素中，據(jù)此開展相關(guān)的計劃、組織、指揮、控制和協(xié)調(diào)等管理工作。具體來講，包括以下兩個主要層面：第一，子系統(tǒng)目標間的橫向協(xié)調(diào)。將CESP總目標分解到子系統(tǒng)、組件對應的子項目、次級子項目以后，由于各子項目的啟動時間不同，項目進度不同，項目成本不同，所要求的質(zhì)量標準也不同。所以，在組織資源有限的情況下，需要對各個子目標進行優(yōu)選排序和資源優(yōu)化配置，這是有效地控制項目總體目標的關(guān)鍵。第二，三大目標間的橫向協(xié)調(diào)。在專項目標管理上，雖然三大目標要素在具體控制內(nèi)容上無直接關(guān)系，但處于同一項目階段中的各目標控制過程和結(jié)果卻會相互影響。所以，項目經(jīng)理要與職能經(jīng)理密切配合，進行組織、人員和資源的協(xié)調(diào)，最終權(quán)衡好三大目標要素(即進度、成本和質(zhì)量)之間的協(xié)同關(guān)系，以實現(xiàn)目標協(xié)同管理與優(yōu)化。

4 結(jié)論

1) 明確定義的進度、成本和質(zhì)量目標是區(qū)別CESP與其他設(shè)備制造項目，特別是同類設(shè)備制造項目的重要標準，它們共同決定了CESP能否成功，是實施項目化管理的關(guān)鍵過程。

2) CESP的三大目標是高度相關(guān)且相互矛盾，它們相互依存，相互影響，形成辯證統(tǒng)一的關(guān)系。CESP的管理是一個連續(xù)的過程，一切都必須在進度、成本和質(zhì)量剛性約束界限內(nèi)完成。

3) CESP三大目標統(tǒng)籌管理是一個多目標優(yōu)化決策問題，需要綜合考慮目標縱向的集成控制與橫向的協(xié)調(diào)關(guān)系：縱向以CESP的生命周期為主線進行全過程集成管理控制；橫向以CESP的各層目標的實現(xiàn)為依據(jù)，圍繞進度、成本和質(zhì)量三大目標，開展相關(guān)的計劃、組織、指揮、控制和協(xié)調(diào)等管理工作，以實現(xiàn)三大目標的均衡。