項(xiàng)目管理在氣象雷達(dá)設(shè)備研發(fā)中的應(yīng)用研究

郭光明 于明 段士軍 吳艷鋒 楊建城

(1.北京敏視達(dá)雷達(dá)有限公司，北京 100096； 2.清華大學(xué)，北京 100084)

0 引言

M公司作為我國(guó)氣象雷達(dá)網(wǎng)建設(shè)的主要配套廠家，現(xiàn)有產(chǎn)品主要分為兩大類，即新一代天氣雷達(dá)(CINRAD)系統(tǒng)和風(fēng)廓線雷達(dá)(WPR)系統(tǒng)。以往，M公司對(duì)于氣象雷達(dá)設(shè)備研發(fā)項(xiàng)目通常采用傳統(tǒng)職能型組織管理方式。這種職能型管理方式，對(duì)于產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程管理來(lái)說(shuō)，存在管理重疊，研發(fā)管理不規(guī)范，研發(fā)周期過(guò)長(zhǎng)，質(zhì)量和成本無(wú)法得到有效控制等問(wèn)題。對(duì)于產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程管理，大多數(shù)企業(yè)通常采用ISO9000質(zhì)量管理體系，該體系更多關(guān)注產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程的質(zhì)量控制，對(duì)于研發(fā)周期及研發(fā)成本沒(méi)有過(guò)多的管控措施和方法。

在確保研發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量要求的前提下，為加快產(chǎn)品研發(fā)及試生產(chǎn)工作速度，確保產(chǎn)品研發(fā)能夠盡快成功，M公司在產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目管理過(guò)程中形成了一套行之有效且具有可操作性的項(xiàng)目管理方法。這套方法在M公司已得到充分驗(yàn)證和檢驗(yàn)，這套方法可為絕大多數(shù)企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目管理工作提供一定的科學(xué)借鑒及技術(shù)指導(dǎo)。

1 項(xiàng)目管理的理論方法

為了對(duì)項(xiàng)目管理基本知識(shí)能有比較清晰的理解，下文主要介紹項(xiàng)目管理基本概念，工作分解結(jié)構(gòu)(WBS)方法，關(guān)鍵路徑法(CPM)，集成計(jì)算機(jī)輔助制造功能建模(IDEF0)方法及并行工程(Concurrent Engineering，CE)等內(nèi)容。

1.1 項(xiàng)目管理基本概念

項(xiàng)目指的是利用有限資源，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，在預(yù)算范圍內(nèi)，為了完成既定目標(biāo)，通過(guò)特殊組織形式和行之有效的管理方法，進(jìn)行的一次性活動(dòng)[1]。

項(xiàng)目管理等于項(xiàng)目加上管理，項(xiàng)目管理是采用管理學(xué)理論和方法對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行的科學(xué)管理。

項(xiàng)目管理具有范圍、時(shí)間和成本三個(gè)約束條件，并且這三個(gè)約束條件之間存在著相互制約的關(guān)系。

1.2 工作分解結(jié)構(gòu)

工作分解結(jié)構(gòu)是按確定的規(guī)則把一項(xiàng)系統(tǒng)工作逐級(jí)分解為單項(xiàng)工作，再把單項(xiàng)工作分配到組織或個(gè)人。項(xiàng)目分解是把一個(gè)項(xiàng)目逐級(jí)分解成項(xiàng)目組成員可執(zhí)行的各種任務(wù)包，對(duì)于項(xiàng)目分解，習(xí)慣采用WBS[2]，見(jiàn)圖1。

1.3 功能建模方法

IDEF是集成計(jì)算機(jī)輔助制造(Integrated Computer-Aided Manufacturing Definition)的縮寫(xiě)。IDEF0是IDEF中的功能建模(Function Modeling)方法，通過(guò)各種圖像模型來(lái)表征各種活動(dòng)，以及這些活動(dòng)之間的層級(jí)關(guān)系及邏輯關(guān)系。通常所用的IDEF0示意圖見(jiàn)圖2[3]。

圖2中的中間框圖表示一種活動(dòng)，是IDEF0最基本的單元，通常使用動(dòng)詞或者動(dòng)賓結(jié)構(gòu)描述活動(dòng)的內(nèi)容。各種活動(dòng)之間采用箭頭形式進(jìn)行相互關(guān)系連接，箭頭內(nèi)容一般用名詞表示。中間圖框周?chē)募^分別表示：

(1)輸入(Input)：活動(dòng)進(jìn)行需要的各種資源，見(jiàn)圖2中的框圖左側(cè)。

(2)控制(Control)：活動(dòng)所需的控制條件，見(jiàn)圖2中的框圖上方。

(3)機(jī)制(Mechanisms)：完成活動(dòng)所需的外部條件，如人員及設(shè)備等，見(jiàn)圖2中的框圖下方。

(4)輸出(Output)：經(jīng)過(guò)加工處理后的產(chǎn)出及成果，見(jiàn)圖2中的框圖右側(cè)。

1.4 并行工程

并行工程是為了進(jìn)一步保證產(chǎn)品質(zhì)量，加快研發(fā)速度，通過(guò)綜合考慮，項(xiàng)目某些活動(dòng)采用并行的系統(tǒng)工作方法[4]。CE是相對(duì)于串行工程而言的一種新的工作組織方式，它要求產(chǎn)品研發(fā)人員從項(xiàng)目啟動(dòng)階段就綜合考慮項(xiàng)目時(shí)間、質(zhì)量、成本等各方面要素。

CE思想包含三個(gè)核心目標(biāo)[5]：

(1)縮短工期。

(2)確保質(zhì)量。

(3)減少浪費(fèi)。

CE包含以下工作內(nèi)容：

(1)在項(xiàng)目啟動(dòng)階段，必須將項(xiàng)目目標(biāo)，工期，成本等各方面有關(guān)的必要信息傳遞給項(xiàng)目相關(guān)人員，必要時(shí)可以組織專題會(huì)議，邀請(qǐng)與項(xiàng)目直接相關(guān)的企業(yè)管理層領(lǐng)導(dǎo)參加，對(duì)項(xiàng)目組所有成員(包括兼職人員)進(jìn)行必要的項(xiàng)目工作內(nèi)容普及工作。

(2)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，必須綜合考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)，工藝設(shè)計(jì)等的同步進(jìn)行，并且要充分吸收采購(gòu)人員、生產(chǎn)人員及檢驗(yàn)人員的合理化建議。

(3)在并行工程進(jìn)行中，項(xiàng)目組人員在獨(dú)立完成所負(fù)責(zé)的工作基礎(chǔ)上，要特別強(qiáng)調(diào)合作精神，建立起行之有效的溝通渠道，避免不必要的中間環(huán)節(jié)。

1.5 關(guān)鍵路徑法

關(guān)鍵路徑即在項(xiàng)目全部進(jìn)程中從開(kāi)始到結(jié)束持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的活動(dòng)路徑[6]。在不考慮人財(cái)物等資源限制的情況下，為了縮短研發(fā)周期、加快研發(fā)速度，壓縮關(guān)鍵路徑上各種活動(dòng)時(shí)間是唯一的辦法。一般來(lái)說(shuō)，可以采用兩種方法縮短關(guān)鍵路徑所用時(shí)間：

(1)利用平行工程思想或者相互交叉的工作方式。

(2)加班加人增加費(fèi)用等，進(jìn)行趕工。

2 項(xiàng)目管理方法應(yīng)用案例

本文所列舉的項(xiàng)目[7]為高對(duì)流層風(fēng)廓線雷達(dá)系統(tǒng)天線研發(fā)(以下簡(jiǎn)稱WPR天線研發(fā))試生產(chǎn)，在該項(xiàng)目中所用的項(xiàng)目管理方法包括WBS、IDEF0、CPM及CE等內(nèi)容，重點(diǎn)關(guān)注的項(xiàng)目管理包括：

(1)天線項(xiàng)目任務(wù)分解。

(2)天線項(xiàng)目活動(dòng)時(shí)間確定。

(3)天線項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃編制與優(yōu)化。

2.1 項(xiàng)目任務(wù)的分解

對(duì)于WPR天線研發(fā)試生產(chǎn)項(xiàng)目工作，按照WBS理論方法列出各種活動(dòng)的結(jié)構(gòu)樹(shù)，見(jiàn)圖1。

依據(jù)圖1列出的各種活動(dòng)內(nèi)容，采用IDEF0方法，對(duì)WPR天線研發(fā)試生產(chǎn)項(xiàng)目活動(dòng)進(jìn)行逐級(jí)分解，為了后續(xù)的計(jì)劃編制和優(yōu)化方便，還確定了各種活動(dòng)的相互關(guān)系，運(yùn)用BPWin軟件繪制了WPR天線研發(fā)試生產(chǎn)項(xiàng)目工作IDEF0功能模型圖，共計(jì)12張，本文僅展示IDEF0的A-0和A0圖，具體見(jiàn)圖2和圖3。通過(guò)采用WBS及IDEF0方法，可以列舉出WPR天線研發(fā)試生產(chǎn)項(xiàng)目工作分解表，具體見(jiàn)表1。

圖1 WPR天線產(chǎn)品研發(fā)試生產(chǎn)工作WBS

圖2 WPR天線研發(fā)試生產(chǎn)項(xiàng)目工作IDEF0功能模型圖A-0

圖3 WPR天線研發(fā)試生產(chǎn)項(xiàng)目工作IDEF0功能模型圖A0

工作序號(hào)主要活動(dòng)具體工作1項(xiàng)目啟動(dòng)天線研發(fā)項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)2345零部件圖設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖評(píng)審會(huì)電氣圖設(shè)計(jì)電氣圖評(píng)審會(huì)678工藝文件編制工藝流程文件編制工藝流程文件評(píng)審會(huì)生產(chǎn)人員培訓(xùn)手冊(cè)編制91011檢驗(yàn)文件編制零部件檢驗(yàn)規(guī)范編制天線測(cè)試大綱編制天線測(cè)試大綱評(píng)審會(huì)12131415零部件生產(chǎn)組織玻璃鋼原材料采購(gòu)玻璃鋼零件生產(chǎn)鋁型材零件生產(chǎn)電路板生產(chǎn)161718生產(chǎn)設(shè)備定制生產(chǎn)設(shè)備總體要求編制生產(chǎn)設(shè)備總體要求評(píng)審會(huì)生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)

(續(xù))

2.2 項(xiàng)目活動(dòng)時(shí)間的確定

為了編制切實(shí)可行的項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃，確定完成各種項(xiàng)目活動(dòng)的時(shí)間是一項(xiàng)必不可少的工作內(nèi)容。按照活動(dòng)性質(zhì)的不同，一般采用兩種估計(jì)方法進(jìn)行活動(dòng)時(shí)間的估算[8]：

(1)單一時(shí)間估算法。即參考以往經(jīng)歷過(guò)的活動(dòng)，提出一個(gè)相對(duì)確定的工期。這類活動(dòng)一般具有可控性，受外部因素影響較小。

(2)三點(diǎn)時(shí)間估算法，又稱之為計(jì)劃評(píng)審技術(shù)(PERT)時(shí)間估算法。即預(yù)先對(duì)活動(dòng)時(shí)間估算出三個(gè)時(shí)間值，然后按照式(1)計(jì)算出完成活動(dòng)時(shí)間的平均值，這個(gè)平均值就被作為項(xiàng)目活動(dòng)的工期。即

(1)

式中，t表示工期的平均值；a表示最樂(lè)觀工期；m表示最可能工期；b表示最悲觀工期。

本文對(duì)WPR天線研發(fā)試生產(chǎn)項(xiàng)目的各個(gè)活動(dòng)時(shí)間進(jìn)行逐項(xiàng)分析及計(jì)算，具體計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表2。

表2 WPR天線研發(fā)試生產(chǎn)項(xiàng)目各種活動(dòng)完成時(shí)間表 (單位：工作日)

2.3 項(xiàng)目總工期的核算

在編制項(xiàng)目計(jì)劃之前，項(xiàng)目組內(nèi)部必須對(duì)項(xiàng)目總工期達(dá)成一個(gè)明確的共識(shí)。M公司下達(dá)的項(xiàng)目研發(fā)周期為12個(gè)月，項(xiàng)目組按照項(xiàng)目各項(xiàng)主要工作進(jìn)行了初步估算，具體見(jiàn)表3。從表3中可以看到總工期估計(jì)為10個(gè)月，因此在沒(méi)有重大問(wèn)題出現(xiàn)的情況下，項(xiàng)目組可以保證在12個(gè)月的研發(fā)周期內(nèi)完成。

表3 WPR天線研發(fā)試生產(chǎn)項(xiàng)目總工期估算

2.4 項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃的編制與優(yōu)化

本文采用MS Project軟件對(duì)分解后的項(xiàng)目活動(dòng)以及活動(dòng)時(shí)間，編制WPR天線研發(fā)試生產(chǎn)工作初步項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃。

按照M公司傳統(tǒng)的串行工程思想和CPM的正推法，進(jìn)行WPR天線研發(fā)工作的項(xiàng)目計(jì)劃編制，編制完成的項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃見(jiàn)圖4，項(xiàng)目總工期為218個(gè)工作日(約10個(gè)月)。

依據(jù)CE思想和CPM的“向關(guān)鍵路徑要時(shí)間”原則，可以對(duì)圖4的項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化處理：

(1)用戶手冊(cè)編制工作可以安排在WPR天線生產(chǎn)測(cè)試工作結(jié)束之前完成，優(yōu)化后的項(xiàng)目計(jì)劃見(jiàn)圖5。

(2)玻璃鋼原材料采購(gòu)工作可以提前開(kāi)始，玻璃鋼原材料采購(gòu)工作與零部件圖設(shè)計(jì)工作可以采用并行工程。玻璃鋼原材料采購(gòu)周期為80個(gè)工作日，考慮到確定原材料需要一定的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間由機(jī)械結(jié)構(gòu)工程師與采購(gòu)工程師討論確定，最終確定為10個(gè)工作日。故玻璃鋼原材料采購(gòu)時(shí)間確定為90個(gè)工作日。優(yōu)化后的項(xiàng)目計(jì)劃見(jiàn)圖5，優(yōu)化后的項(xiàng)目工期為183個(gè)工作日。

圖4 基于CPM的項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃(截圖)

圖5 基于CPM及CE優(yōu)化后的項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃(截圖)

(3)按照CPM“向關(guān)鍵路徑要時(shí)間”的原則，如果僅考慮壓縮項(xiàng)目工期情況，本文還可以通過(guò)增加運(yùn)輸費(fèi)用(海運(yùn)改為航運(yùn))的方法，將天線罩玻璃鋼原材料的采購(gòu)周期縮短至40個(gè)工作日，再加上機(jī)械結(jié)構(gòu)工程師和采購(gòu)工程師共同商定的原材料確定時(shí)間10個(gè)工作日，將玻璃鋼原材料采購(gòu)總工期確定為50個(gè)工作日。改變后的項(xiàng)目計(jì)劃見(jiàn)圖6，項(xiàng)目工期縮短為175個(gè)工作日。

2.5 項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃的確定

為了清晰地表述圖4～圖6的項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃，以及編制和優(yōu)化過(guò)程中所描述的具體內(nèi)容，本文編制了天線項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃匯總對(duì)比表，見(jiàn)表4。

從表4中可以看出，最短工期為175個(gè)工作日，該計(jì)劃是在大幅度增加原材料采購(gòu)成本(海運(yùn)改航運(yùn))基礎(chǔ)上做出的，工期僅縮短8個(gè)工作日，綜合考慮工期和成本情況，最短工期并非最優(yōu)結(jié)果。從投資方角度考慮，在研發(fā)總工期滿足要求的前提下，不額外增加研發(fā)成本

表4 WPR天線研發(fā)試生產(chǎn)項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃匯總對(duì)比表 (單位：工作日)

的項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃必然是他們的優(yōu)先選擇。從項(xiàng)目組角度考慮，項(xiàng)目組成員一定會(huì)選擇符合具體工作真實(shí)情況、工作安排合理的項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃。

從投資方及項(xiàng)目組兩個(gè)角度綜合考慮，結(jié)合最短工期的具體情況，在資源(特別是人的因素)滿足項(xiàng)目需求的前提下和計(jì)劃工期滿足項(xiàng)目工期要求的情況下，為確保WPR天線的產(chǎn)品質(zhì)量，本文確定選用基于CPM方法，運(yùn)用CPM原則及CE思想優(yōu)化處理后的項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃，計(jì)劃工期為183個(gè)工作日，具體原因如下：

(1)該計(jì)劃與預(yù)想的工作真實(shí)情況比較吻合。

(2)充分考慮了M公司作為投資方的想法。

圖6 基于CPM進(jìn)一步優(yōu)化后的項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃(截圖)

(3)充分考慮了M公司項(xiàng)目組成員的工作內(nèi)容和工作情緒。

(4)更有利于WPR天線研發(fā)試生產(chǎn)項(xiàng)目工作的順利開(kāi)展。

2.6 項(xiàng)目工作的具體實(shí)施

項(xiàng)目具體實(shí)施工作即按照優(yōu)化后的項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行研發(fā)項(xiàng)目的具體執(zhí)行工作，在項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人起到了項(xiàng)目的核心領(lǐng)導(dǎo)作用，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人根據(jù)項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)度和預(yù)算要求，結(jié)合項(xiàng)目任務(wù)，依據(jù)項(xiàng)目組成員個(gè)人經(jīng)驗(yàn)及技能水平，對(duì)項(xiàng)目執(zhí)行工作進(jìn)行了合理分配。同時(shí)，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人還全面聽(tīng)取并吸收了項(xiàng)目組各位成員的合理想法和建議，對(duì)項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。

2.7 項(xiàng)目結(jié)項(xiàng)工作

項(xiàng)目結(jié)項(xiàng)工作包括研發(fā)產(chǎn)品驗(yàn)收工作、研發(fā)費(fèi)用核算工作、項(xiàng)目文檔發(fā)布工作、項(xiàng)目生產(chǎn)交接工作和項(xiàng)目組解散及人員再分派等工作。

3 項(xiàng)目管理方法應(yīng)用結(jié)果

本文通過(guò)運(yùn)用WBS、IDEF0、CPM及CE等理論知識(shí)和方法，對(duì)WPR天線研發(fā)過(guò)程進(jìn)行規(guī)范化梳理與優(yōu)化，并對(duì)項(xiàng)目管理方法具體應(yīng)用步驟進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。通過(guò)上述項(xiàng)目管理理論方法的具體實(shí)施，在WPR天線研發(fā)試生產(chǎn)項(xiàng)目中獲得的經(jīng)驗(yàn)如下：

(1)規(guī)范了項(xiàng)目研發(fā)管理過(guò)程。M公司在ISO9000質(zhì)量管理體系基礎(chǔ)上，運(yùn)用項(xiàng)目管理方法編制了切實(shí)可行的項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃，供決策層、項(xiàng)目管理者及具體操作者使用。決策層可以根據(jù)該計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程情況對(duì)研發(fā)項(xiàng)目相關(guān)工作做合理決策，同時(shí)可以依據(jù)該計(jì)劃對(duì)研發(fā)項(xiàng)目完成情況做準(zhǔn)確評(píng)價(jià)；項(xiàng)目直接管理者可以按照該項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃對(duì)研發(fā)項(xiàng)目執(zhí)行工作進(jìn)行有效監(jiān)督與控制，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目出現(xiàn)偏離項(xiàng)目計(jì)劃的情況，并采取適當(dāng)措施使項(xiàng)目異常工作盡快回歸項(xiàng)目計(jì)劃；項(xiàng)目具體操作者通過(guò)該項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃可以一目了然地知道自己在什么時(shí)間應(yīng)該做什么工作，責(zé)任和義務(wù)非常明確。

(2)產(chǎn)品研發(fā)周期大大縮短，研發(fā)成本得到有效控制，產(chǎn)品質(zhì)量得到保證。M公司下達(dá)的WPR天線研發(fā)周期為12個(gè)月，項(xiàng)目組估算工期為10個(gè)月，優(yōu)化后的項(xiàng)目工期為8個(gè)月(183個(gè)工作日)。M公司W(wǎng)PR天線研發(fā)試生產(chǎn)項(xiàng)目嚴(yán)格按照本文確定的項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行項(xiàng)目執(zhí)行工作，最后實(shí)際研發(fā)周期比M公司下達(dá)的工期縮短了將近4個(gè)月，無(wú)形之中節(jié)約了大量的人員成本。同時(shí)，在項(xiàng)目結(jié)束后，原有的項(xiàng)目人員又及時(shí)投入了新的工作中，為M公司創(chuàng)造了新的利潤(rùn)和效益。

M公司在項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中，采用并行工程思想，保證了研發(fā)項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖文檔的設(shè)計(jì)質(zhì)量和研發(fā)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。在產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目中，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人在各位設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，充分強(qiáng)調(diào)了合作精神，重要的是這種合作意識(shí)不僅提高了生產(chǎn)效率，而且為提供高質(zhì)量的氣象雷達(dá)設(shè)備打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，專家學(xué)者更多的是致力于氣象雷達(dá)系統(tǒng)本身，或者氣象雷達(dá)某些關(guān)鍵技術(shù)，以及雷達(dá)氣象產(chǎn)品應(yīng)用方面的開(kāi)發(fā)研究，很少進(jìn)行氣象雷達(dá)設(shè)備研發(fā)項(xiàng)目管理方法的綜合論述。本文主要側(cè)重點(diǎn)在氣象雷達(dá)設(shè)備研發(fā)項(xiàng)目中引入項(xiàng)目管理的科學(xué)方法，力求在氣象雷達(dá)設(shè)備研發(fā)項(xiàng)目管理方面為相關(guān)單位提供一份可參考借鑒的文獻(xiàn)資料。