集成項(xiàng)目管理與工作流的層次化過程模型研究

熊體凡 田 年 劉清華 萬 立

華中科技大學(xué)國家CAD支撐軟件工程技術(shù)研究中心,武漢,430074

0 引言

目前,隨著產(chǎn)品市場由賣方向買方的轉(zhuǎn)移,激烈的市場競爭使得企業(yè)越來越重視產(chǎn)品開發(fā)過程的管理。產(chǎn)品開發(fā)過程是一個(gè)復(fù)雜的過程,牽涉到人、事、物各個(gè)方面,由一系列技術(shù)活動(dòng)和管理活動(dòng)組成。技術(shù)活動(dòng)包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、工程分析等與技術(shù)資源的生成和使用密切相關(guān)的活動(dòng);管理活動(dòng)包括組織定義、任務(wù)分解、時(shí)間規(guī)劃、進(jìn)度控制、質(zhì)量和成本跟蹤等與項(xiàng)目管理相關(guān)的活動(dòng)[1]。這些技術(shù)活動(dòng)和管理活動(dòng),既存在時(shí)序邏輯上的關(guān)系,又必須在系統(tǒng)的思想下以項(xiàng)目的形式統(tǒng)一組織。因此,對(duì)于產(chǎn)品開發(fā)過程的管理,不僅要從宏觀上把握產(chǎn)品開發(fā)的管理活動(dòng),控制項(xiàng)目進(jìn)度和資源分配,還要從微觀上支持開發(fā)人員所涉及的具體設(shè)計(jì)活動(dòng)的執(zhí)行,反映過程之間的復(fù)雜任務(wù)關(guān)系。

本文通過研究產(chǎn)品開發(fā)過程中項(xiàng)目管理和工作流的特點(diǎn)及其相互關(guān)系,結(jié)合其各自的優(yōu)勢(shì),提出一種以項(xiàng)目分解結(jié)構(gòu)樹和多級(jí)工作流空間為核心的層次化過程模型,將項(xiàng)目管理和工作流進(jìn)行有機(jī)集成。

1 集成項(xiàng)目管理與工作流的層次化過程模型

1.1 相關(guān)研究概述

目前,有不少學(xué)者對(duì)項(xiàng)目管理與工作流的集成進(jìn)行了探討[2-3],其基本方法是:首先將項(xiàng)目按照項(xiàng)目/任務(wù)分解模型劃分成一系列相對(duì)獨(dú)立的任務(wù),然后將項(xiàng)目/任務(wù)分解模型映射成為供工作流引擎執(zhí)行的工作流模型,使每一項(xiàng)任務(wù)對(duì)應(yīng)于一個(gè)工作流,最后由相應(yīng)的工作流管理系統(tǒng)對(duì)任務(wù)的各個(gè)活動(dòng)及相關(guān)資源進(jìn)行管理,如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)的集成方法

定義1 子項(xiàng)目是對(duì)主項(xiàng)目粗粒度的分解,是一組相關(guān)任務(wù)的集合。子項(xiàng)目可以繼續(xù)分解成下一級(jí)的多個(gè)子項(xiàng)目和任務(wù),以滿足管理所需要的粒度要求。

定義2 活動(dòng)是一系列操作所組成的過程,是項(xiàng)目分解最基本的工作單元,活動(dòng)受工作流引擎驅(qū)動(dòng)完成某一任務(wù)。

項(xiàng)目管理技術(shù)支持自頂向下的任務(wù)分解,因此,從技術(shù)角度出發(fā),無論產(chǎn)品開發(fā)過程多么復(fù)雜,都可以通過項(xiàng)目管理中的項(xiàng)目層次分解來對(duì)產(chǎn)品開發(fā)過程進(jìn)行細(xì)化。一般來說,對(duì)于規(guī)模比較大的項(xiàng)目P,先將其分解成n個(gè)具有邏輯順序的子項(xiàng)目Pi,分配給各個(gè)部門,分解的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

再根據(jù)各個(gè)部門的實(shí)際情況,將子項(xiàng)目Pi繼續(xù)分解成若干相對(duì)簡單的任務(wù):

式中,Tij為第i個(gè)項(xiàng)目下的第j個(gè)任務(wù)。

一個(gè)復(fù)雜的產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目P最終通過層次分解轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)任務(wù)集

圖1中,傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理與工作流集成方法在項(xiàng)目分解結(jié)構(gòu)樹的底層引入任務(wù)執(zhí)行工作流,從縱向上將整個(gè)過程管理強(qiáng)行劃分為面向項(xiàng)目管理的宏觀過程管理和面向工作流的微觀過程管理。這種傳統(tǒng)的集成方法存在如下不足:

(1)項(xiàng)目管理不涉及對(duì)活動(dòng)的管理。任務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)是由底層的工作流管理模型驅(qū)動(dòng)活動(dòng)來完成的,但是對(duì)于項(xiàng)目管理人員而言,任務(wù)大多數(shù)都是內(nèi)部不可見的“黑箱”。在實(shí)際工作中,產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目P被分解為任務(wù)集后,任務(wù) Ti j被繼續(xù)細(xì)分成一系列操作活動(dòng),使每個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員得到適當(dāng)?shù)墓ぷ髁?即

式中,Ak為完成任務(wù)Tij所需的第k個(gè)活動(dòng)。我們利用工作流的時(shí)序約束機(jī)制對(duì)這些活動(dòng)之間的各種依賴關(guān)系進(jìn)行管理,但是卻忽略了對(duì)具體活動(dòng)Ak的工作量、進(jìn)度等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

(2)傳統(tǒng)集成方法中,工作流只涉及對(duì)活動(dòng)的管理,而實(shí)際工作的項(xiàng)目過程中還存在諸如反饋、循環(huán)等約束關(guān)系。

(3)項(xiàng)目管理和工作流模型之間的數(shù)據(jù)傳輸缺乏自動(dòng)性和實(shí)時(shí)性,數(shù)據(jù)無法保證動(dòng)態(tài)一致。

1.2 集成項(xiàng)目管理與工作流的層次化過程模型

與傳統(tǒng)的集成方法不同,本文基于產(chǎn)品開發(fā)過程中項(xiàng)目管理和工作流之間的關(guān)聯(lián)性,將項(xiàng)目管理和工作流管理進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,統(tǒng)一到一個(gè)模型上,即層次化過程模型,如圖2所示。其中,項(xiàng)目分解結(jié)構(gòu)樹和多級(jí)工作流空間是該模型針對(duì)項(xiàng)目管理和工作流管理的不同視圖。

實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)過程中,項(xiàng)目管理和工作流存在三個(gè)層次的關(guān)聯(lián)性:

(1)項(xiàng)目層次。項(xiàng)目管理本身存在著可以定義的流程[2]。例如,項(xiàng)目管理知識(shí)體系(PMBOK指南第四版)中將項(xiàng)目管理過程分成啟動(dòng)階段、規(guī)劃階段、執(zhí)行階段、監(jiān)控階段和收尾階段,同時(shí),又將每個(gè)過程分成若干可以序列化的任務(wù)(圖3),這些具有先后順序的任務(wù)在實(shí)際的項(xiàng)目層次上構(gòu)成了一個(gè)宏觀的時(shí)序流程。

(2)任務(wù)層次。項(xiàng)目管理通過對(duì)產(chǎn)品開發(fā)過程的任務(wù)分解得到由一系列子項(xiàng)目和任務(wù)組成的項(xiàng)目計(jì)劃,這些子項(xiàng)目和任務(wù)相互獨(dú)立,呈現(xiàn)出離散的特點(diǎn)。但是在實(shí)際產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)過程中,子項(xiàng)目和任務(wù)之間存在著時(shí)序和數(shù)據(jù)供給等約束關(guān)系,表現(xiàn)出松散耦合的關(guān)系。這種關(guān)系可以利用工作流定義成約束規(guī)則,使每個(gè)子項(xiàng)目/任務(wù)對(duì)應(yīng)于工作流中的一個(gè)節(jié)點(diǎn),按規(guī)則順序執(zhí)行,如圖4所示。

圖2 層次化過程模型

圖3 項(xiàng)目階段活動(dòng)圖

圖4 項(xiàng)目中的約束關(guān)系

(3)活動(dòng)層次。實(shí)際工作中,任務(wù)經(jīng)過再分,得到一系列操作活動(dòng)集。這些活動(dòng)可以是簡單的操作,也可以由一系列活動(dòng)構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜操作。任務(wù)的具體執(zhí)行過程就是由這些活動(dòng)或者操作來完成的。顯然,這些活動(dòng)的操作序列可以通過工作流來描述[3]。

根據(jù)項(xiàng)目管理和工作流之間這種具有層次性的關(guān)聯(lián),本文將層次化過程模型的項(xiàng)目管理和工作流管理視圖也相應(yīng)地分為三個(gè)層次,表現(xiàn)為項(xiàng)目分解結(jié)構(gòu)樹和多級(jí)工作流空間。它們共同對(duì)項(xiàng)目過程進(jìn)行綜合的描述。

項(xiàng)目分解結(jié)構(gòu)樹描述項(xiàng)目的全部隸屬關(guān)系。項(xiàng)目管理人員通過“項(xiàng)目—任務(wù)(子項(xiàng)目)—活動(dòng)”三層分解,利用該項(xiàng)目管理視圖進(jìn)行交互式的項(xiàng)目建模。其中,項(xiàng)目層是對(duì)產(chǎn)品開發(fā)過程階段性任務(wù)的劃分;任務(wù)層是對(duì)階段性任務(wù)進(jìn)行的細(xì)粒度劃分;活動(dòng)層則是產(chǎn)品開發(fā)過程中的具體操作單元的集合,是任務(wù)的細(xì)粒度劃分。同時(shí),項(xiàng)目的基本屬性,如項(xiàng)目定義、計(jì)劃開始/結(jié)束時(shí)間等,以及按照項(xiàng)目計(jì)劃開始和結(jié)束時(shí)間計(jì)算出來的進(jìn)度和時(shí)間消耗等相關(guān)數(shù)據(jù)被作為項(xiàng)目對(duì)象的屬性內(nèi)容,動(dòng)態(tài)地顯示出來。項(xiàng)目管理人員甚至可以基于該視圖對(duì)各種重要的對(duì)象屬性進(jìn)行分析、成本核算,得到關(guān)于項(xiàng)目狀態(tài)的報(bào)告。

多級(jí)工作流空間表達(dá)任務(wù)之間的時(shí)序聯(lián)系和約束規(guī)則。項(xiàng)目管理人員利用這個(gè)工作流管理視圖,在三個(gè)層次上對(duì)項(xiàng)目過程中的業(yè)務(wù)流程和規(guī)則進(jìn)行定義,如圖5所示。項(xiàng)目空間定義產(chǎn)品開發(fā)過程中全局的工作流,覆蓋項(xiàng)目的整個(gè)生命周期;任務(wù)空間定義相應(yīng)的任務(wù)約束規(guī)則,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目任務(wù)流轉(zhuǎn)的自動(dòng)或半自動(dòng)化,確保項(xiàng)目有序地進(jìn)行;任務(wù)執(zhí)行空間針對(duì)任務(wù)執(zhí)行的實(shí)際需要,將任務(wù)轉(zhuǎn)換為一組相互獨(dú)立的工作單元(活動(dòng))組成的執(zhí)行工作流,對(duì)上層傳來的應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,最終完成任務(wù)目標(biāo)。

圖5 多級(jí)工作流空間

1.3 層次化過程模型的優(yōu)點(diǎn)

本文的層次化過程模型通過項(xiàng)目任務(wù)分解進(jìn)行項(xiàng)目對(duì)象建模,通過工作流驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目管理過程,保證項(xiàng)目任務(wù)有序進(jìn)行。這種以項(xiàng)目分解結(jié)構(gòu)樹和多級(jí)工作流空間為核心,集成項(xiàng)目管理和工作流的方法,與傳統(tǒng)集成方法相比具有如下優(yōu)點(diǎn):①克服了傳統(tǒng)集成方法中項(xiàng)目管理無法對(duì)活動(dòng)工作量、進(jìn)度等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的問題;②采用工作流處理項(xiàng)目過程中任務(wù)間的約束關(guān)系,在實(shí)現(xiàn)上更為有效;③采用統(tǒng)一的過程模型,避免了項(xiàng)目模型和工作流模型之間存在差異,需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換的問題;④由于項(xiàng)目管理和工作流集成在一個(gè)過程模型中,有利于工作流運(yùn)行數(shù)據(jù)向項(xiàng)目管理的自動(dòng)反饋,保證數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)一致性;⑤可以使復(fù)雜的產(chǎn)品開發(fā)流程在項(xiàng)目分解的過程中得到簡化,進(jìn)而簡化工作流的建模。

2 層次化過程模型的實(shí)現(xiàn)

按照本文層次化過程模型的思想,基于Inte-PLM平臺(tái)開發(fā)了一個(gè)基于工作流引擎的項(xiàng)目管理模塊,實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品開發(fā)過程的管理。該模塊以項(xiàng)目分解結(jié)構(gòu)為縱軸,以工作流為橫軸,把自上而下的項(xiàng)目計(jì)劃與自下而上的任務(wù)執(zhí)行集成在一起,通過工作流引擎驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目任務(wù)的執(zhí)行。

該項(xiàng)目管理模塊涉及到的數(shù)據(jù)對(duì)象主要有項(xiàng)目、子項(xiàng)目、任務(wù)、活動(dòng)和工作流,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系[4]如圖6所示。項(xiàng)目、子項(xiàng)目、任務(wù)和活動(dòng)之間通過父對(duì)象ID方便、快速地構(gòu)建出項(xiàng)目分解結(jié)構(gòu)樹,同時(shí)通過項(xiàng)目、子項(xiàng)目、任務(wù)與工作流的關(guān)聯(lián)(所屬工作流ID),利用工作流描述出項(xiàng)目的業(yè)務(wù)流程以及任務(wù)間的各種約束關(guān)系。

基于工作流引擎的項(xiàng)目管理模塊的運(yùn)行機(jī)制如圖7所示。項(xiàng)目立項(xiàng)后,項(xiàng)目負(fù)責(zé)人使用項(xiàng)目管理工具(如Gantt圖等)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)任務(wù)分解建模,安排任務(wù)執(zhí)行進(jìn)度計(jì)劃,并結(jié)合工作流工具理順各項(xiàng)任務(wù)之間的時(shí)序和邏輯關(guān)系,從而形成一套完整的項(xiàng)目執(zhí)行規(guī)則;工作流引擎按照項(xiàng)目執(zhí)行規(guī)則,為每一個(gè)任務(wù)在邏輯上規(guī)定一個(gè)處理的順序,把各項(xiàng)任務(wù)連接成一個(gè)過程,產(chǎn)生一系列工作流實(shí)例,對(duì)執(zhí)行過程進(jìn)行分析和監(jiān)控,使得項(xiàng)目按照預(yù)先定義的順序依次完成。另外,工作流引擎還支持臨時(shí)的流程任務(wù),即當(dāng)某些數(shù)據(jù)文檔需要進(jìn)行審批或者更改等業(yè)務(wù)活動(dòng)時(shí),任務(wù)負(fù)責(zé)人可以利用圖示化流程建模工具定義工作流程,在工作流引擎的協(xié)調(diào)控制下,完成相關(guān)信息的處理。同時(shí),企業(yè)管理者可以通過項(xiàng)目監(jiān)控來實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目任務(wù)運(yùn)行狀態(tài)的跟蹤監(jiān)控,對(duì)項(xiàng)目執(zhí)行的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,以便對(duì)項(xiàng)目執(zhí)行過程進(jìn)行調(diào)控。

圖6 管理對(duì)象的屬性及相互關(guān)系

圖7 基于工作流引擎的項(xiàng)目管理模塊的運(yùn)行機(jī)制

3 應(yīng)用案例介紹

上述項(xiàng)目管理模塊目前已在某汽車制造企業(yè)的IntePLM系統(tǒng)中使用。在實(shí)施該模塊前,該企業(yè)主要依靠項(xiàng)目管理小組采用圖示化的項(xiàng)目管理工具(如Project、Gantt圖等)對(duì)產(chǎn)品開發(fā)過程進(jìn)行簡單的管理和監(jiān)控。現(xiàn)在通過實(shí)施IntePLM項(xiàng)目管理模塊,將IntePLM主動(dòng)式的流程引擎作為內(nèi)在的過程驅(qū)動(dòng)動(dòng)力,以項(xiàng)目任務(wù)管理將各業(yè)務(wù)活動(dòng)進(jìn)行了有機(jī)的組織。如圖8所示,項(xiàng)目負(fù)責(zé)人進(jìn)行項(xiàng)目創(chuàng)建和結(jié)構(gòu)分解,并結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)需求定義任務(wù)間的約束規(guī)則;工作流引擎驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目任務(wù)下達(dá)到任務(wù)負(fù)責(zé)人,形成一份任務(wù)列表;任務(wù)負(fù)責(zé)人接受某一任務(wù)后,可根據(jù)實(shí)際需要按照標(biāo)準(zhǔn)流程對(duì)工作進(jìn)行分解,召集相關(guān)工作人員共同完成任務(wù);當(dāng)工作人員執(zhí)行相應(yīng)的操作后,提交任務(wù)交付物,該任務(wù)完成;當(dāng)所有任務(wù)完成后,整個(gè)項(xiàng)目最終完成。

圖8 相關(guān)界面及其關(guān)系

在這個(gè)過程中,相關(guān)數(shù)據(jù)的處理和傳遞都是自動(dòng)完成的,既較好地支持了項(xiàng)目管理的業(yè)務(wù)過程,又較大程度地提高了工作效率?？梢哉f,IntePLM項(xiàng)目管理模塊實(shí)施的優(yōu)勢(shì)具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):

(1)通過自動(dòng)化流程完成數(shù)據(jù)采集和處理,既解決了監(jiān)控不具有時(shí)效性的問題,又節(jié)省了人力。

(2)通過建立企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目流程模版,可減少重復(fù)工作。項(xiàng)目流程模版不僅描述一個(gè)項(xiàng)目如何分解成更小的任務(wù),而且還表達(dá)了分解后的子任務(wù)之間的執(zhí)行時(shí)序、數(shù)據(jù)要求等約束關(guān)系。當(dāng)遇到一個(gè)具體研發(fā)項(xiàng)目時(shí),可以通過套用標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目流程模版進(jìn)行任務(wù)分解,通過工作流引擎的驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)對(duì)子任務(wù)的分發(fā)。

(3)通過項(xiàng)目分解將復(fù)雜的產(chǎn)品開發(fā)流程簡化,同時(shí)把部分工作流建模工作下放到子項(xiàng)目或任務(wù)的負(fù)責(zé)人,讓那些既懂業(yè)務(wù)又懂管理的技術(shù)人員去設(shè)計(jì),使業(yè)務(wù)流程更加符合項(xiàng)目的實(shí)際業(yè)務(wù)流程。

(4)通過把項(xiàng)目過程中的大循環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)槿蝿?wù)內(nèi)部的、以評(píng)審和反饋優(yōu)化為特點(diǎn)的局部小循環(huán),并將循環(huán)納入到工作流管理當(dāng)中,解決了項(xiàng)目管理不能有效描述因質(zhì)量、性能等指標(biāo)達(dá)不到要求而出現(xiàn)過程反饋、迭代循環(huán)的問題,同時(shí)也使整個(gè)開發(fā)過程更符合并行工程的設(shè)計(jì)思想。

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