基于協(xié)同效應(yīng)的機(jī)場(chǎng)集團(tuán)信息化項(xiàng)目實(shí)施順序決策方法

(1.上海理工大學(xué)管理學(xué)院,上海，200093；2.萬(wàn)達(dá)信息股份有限公司，上海，201112)

1 引言

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，企業(yè)借助信息化技術(shù)對(duì)人、財(cái)、物的集成與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)在時(shí)間、資源、環(huán)境等方面的合理化應(yīng)用，提高企業(yè)的收益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力.而企業(yè)由于在人、財(cái)、物等多因素條件的限制，不可能一次性對(duì)內(nèi)部多個(gè)信息化項(xiàng)目進(jìn)行建設(shè)與優(yōu)化，其過(guò)程必然是循序漸進(jìn)的.

近年來(lái)，不少學(xué)者在項(xiàng)目實(shí)施管理方面進(jìn)行了深入研究[1].在項(xiàng)目實(shí)施決策方面，基于技術(shù)之間的作用提出了技術(shù)選擇項(xiàng)目實(shí)施順序的決策支持模型[2-3]，同時(shí)，考慮項(xiàng)目間協(xié)同與資金配置關(guān)聯(lián)效應(yīng)，通過(guò)建立協(xié)同效應(yīng)與資金配置的數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證，為制造業(yè)企業(yè)選擇信息系統(tǒng)提供決策支持[3,22].此外，在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中兼顧多影響因素前提下，決策者結(jié)合企業(yè)特征、管理目標(biāo)、建設(shè)生命周期等因素，建立了漸進(jìn)式分階段ERP子系統(tǒng)實(shí)施順序決策模型方法[5-7].總之，在各類項(xiàng)目推進(jìn)順序及協(xié)同創(chuàng)新方面取得不錯(cuò)的成果[8-11].在涉及到多個(gè)影響因素的信息系統(tǒng)項(xiàng)目推進(jìn)實(shí)施決策研究中，在企業(yè)和政府各類項(xiàng)目都取得一定研究成果.但管理信息系統(tǒng)項(xiàng)目的規(guī)劃與實(shí)施研究甚多，對(duì)各個(gè)信息子系統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)施先后順序的研究并不多見.而信息系統(tǒng)的實(shí)施順序是信息系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程的重點(diǎn)，其不僅能保證實(shí)施后整體效果達(dá)到較優(yōu)，同時(shí)也能對(duì)實(shí)施過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化與降低項(xiàng)目成本，實(shí)現(xiàn)效益最大化.

機(jī)場(chǎng)信息化項(xiàng)目與一般的企業(yè)或政府信息化項(xiàng)目不同，在推進(jìn)項(xiàng)目實(shí)施的時(shí)候一方面要兼顧政府層面的政策需求，另一方面也要考慮機(jī)場(chǎng)自身多方面的效益問題.如何確保效益最大化的情況下協(xié)同推進(jìn)方面研究并不多.本文基于已有研究的成果與經(jīng)驗(yàn)[12-16]，結(jié)合機(jī)場(chǎng)信息化項(xiàng)目建設(shè)的特點(diǎn)，將機(jī)場(chǎng)集團(tuán)多系統(tǒng)建設(shè)投資收益、建設(shè)周期、系統(tǒng)之間的協(xié)同效應(yīng)考慮在內(nèi)[24-25]，在可用建設(shè)資金和規(guī)劃時(shí)間的約束條件下，建立機(jī)場(chǎng)集團(tuán)信息系統(tǒng)實(shí)施推進(jìn)順序決策模型，以此為機(jī)場(chǎng)信息化項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施推進(jìn)順序提供決策依據(jù)和參考.

2 模型建立及求解

2.1 模型建立

考慮協(xié)同效應(yīng)的機(jī)場(chǎng)多信息系統(tǒng)實(shí)施推進(jìn)順序，其決策模型的主要步驟包括如下幾個(gè)方面：

第一步：確定狀態(tài)矩陣

將機(jī)場(chǎng)集團(tuán)信息系統(tǒng)建設(shè)包含的子系統(tǒng)個(gè)數(shù)作為信息化建設(shè)的狀態(tài)，即狀態(tài)n表示機(jī)場(chǎng)信息系統(tǒng)建設(shè)包含n個(gè)子系統(tǒng).假定信息系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，子系統(tǒng)是逐步實(shí)施的，則可以得到機(jī)場(chǎng)集團(tuán)信息化建設(shè)的狀態(tài)矩陣為：

(1)

其中，m表示已在使用的子系統(tǒng)，n表示亟待建設(shè)的子系統(tǒng)，aij是狀態(tài)矩陣中的元素，其取值為0和1.當(dāng)aij=1時(shí)，表示在第i個(gè)狀態(tài)下第j個(gè)子系統(tǒng)已被投入使用；當(dāng)aij=0意味著在第i個(gè)狀態(tài)下第j個(gè)子系統(tǒng)還未建設(shè).

第二步：確定子系統(tǒng)編號(hào)集

用X表示對(duì)已被投入使用的子系統(tǒng)的編號(hào)，編號(hào)順序采用被建設(shè)的優(yōu)先順序，即X=[1,2,…,m]；對(duì)未建設(shè)的子系統(tǒng)用Y表示，即Y=[m+1,m+2,m+n].

第三步：構(gòu)建狀態(tài)收益函數(shù)

記整個(gè)信息系統(tǒng)在第i個(gè)狀態(tài)下的最優(yōu)收益為Ui，其表達(dá)式為：

(2)

其中，uj表示子系統(tǒng)在一定時(shí)間范圍內(nèi)的平均收益；ti表示第i個(gè)狀態(tài)下信息系統(tǒng)建設(shè)所需的時(shí)間；Sij表示在第i個(gè)狀態(tài)下第j個(gè)子系統(tǒng)的功能增強(qiáng)系數(shù).

第四步：建立信息系統(tǒng)實(shí)施推進(jìn)順序決策模型

在一定時(shí)間范圍內(nèi)，多信息系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)的整體收益U包含當(dāng)前順序模型下各個(gè)狀態(tài)的收益，即U=∑Ui.在此基礎(chǔ)上，結(jié)合信息系統(tǒng)建設(shè)周期及建設(shè)過(guò)程中的可用資金，得到機(jī)場(chǎng)集團(tuán)信息系統(tǒng)實(shí)施順序決策模型為：

(3)

其中，C表示一定時(shí)間范圍內(nèi)信息系統(tǒng)建設(shè)的可用資金；T表示信息系統(tǒng)建設(shè)周期；cj表示實(shí)施子系統(tǒng)j所需的資金；tj表示子系統(tǒng)j建設(shè)所需要的時(shí)間.

第五步：模型參數(shù)求解

針對(duì)模型中每個(gè)狀態(tài)下收益函數(shù)的參數(shù)uj，Sij，ti采用不同的方法進(jìn)行規(guī)劃求解，得到不同狀態(tài)矩陣下的模型收益函數(shù)值.

第六步：確定決策結(jié)果

通過(guò)比較所有不同狀態(tài)矩陣下的收益函數(shù)值，選擇最大函數(shù)值所對(duì)應(yīng)狀態(tài)矩陣下的順序，作為子系統(tǒng)實(shí)施順序決策結(jié)果.

2.2 模型求解

機(jī)場(chǎng)集團(tuán)信息系統(tǒng)實(shí)施順序決策模型式(3)本質(zhì)上是0-1規(guī)劃求解問題，因此該模型的求解可采用逐步求解方法.首先對(duì)模型中的三個(gè)重要參數(shù)uj，Sij，ti求解，然后采用遍歷搜索模型的最優(yōu)解.

2.2.1 參數(shù)uj的求解

uj是子系統(tǒng)在一定時(shí)間范圍內(nèi)的平均收益，而信息系統(tǒng)建設(shè)作為一個(gè)長(zhǎng)期項(xiàng)目，項(xiàng)目收益自然存在著無(wú)形收益、收益滯后等難以量化的問題[15-17].因此，本文結(jié)合相關(guān)學(xué)者的研究經(jīng)驗(yàn)，從機(jī)場(chǎng)集團(tuán)特性和機(jī)場(chǎng)各關(guān)鍵因素對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的貢獻(xiàn)兩方面來(lái)綜合求解子系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)的平均收益.

機(jī)場(chǎng)特性是機(jī)場(chǎng)集團(tuán)的運(yùn)營(yíng)與環(huán)境特性，其對(duì)機(jī)場(chǎng)優(yōu)化后的信息系統(tǒng)產(chǎn)生的收益起著至關(guān)重要的作用，而產(chǎn)生作用的大小可通過(guò)將機(jī)場(chǎng)各子系統(tǒng)的特點(diǎn)與相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)機(jī)場(chǎng)信息系統(tǒng)的研究成果相結(jié)合進(jìn)行一定的主觀估計(jì).機(jī)場(chǎng)部分特性要素如表1所示[17].

表1 機(jī)場(chǎng)特性要素

因此，機(jī)場(chǎng)信息系統(tǒng)的平均收益可表示為：

(4)

機(jī)場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵影響因素主要包含生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、財(cái)務(wù)管理和服務(wù)質(zhì)量3個(gè)方面.依據(jù)這3個(gè)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵要素，可設(shè)計(jì)相應(yīng)的評(píng)估指標(biāo)體系，運(yùn)用賦權(quán)法對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)，以反映機(jī)場(chǎng)集團(tuán)的競(jìng)爭(zhēng)力水平[19-21].

圖1給出了一個(gè)機(jī)場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵要素的參考指標(biāo)體系，每個(gè)子系統(tǒng)對(duì)機(jī)場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵要素的影響大小是不一致的.通過(guò)對(duì)機(jī)場(chǎng)集團(tuán)上層領(lǐng)導(dǎo)的匿名問卷調(diào)查，采用Saaty[23]標(biāo)度法對(duì)各項(xiàng)關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)要素賦權(quán)，同樣采用10分制原則確定待建設(shè)系統(tǒng)對(duì)關(guān)鍵要素的貢獻(xiàn).因此，子系統(tǒng)對(duì)機(jī)場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵要素貢獻(xiàn)的得分結(jié)果可表示為：

圖1 機(jī)場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵要素參考指標(biāo)體系

(5)

(6)

2.2.2 參數(shù)Sij的求解

Sij是第i個(gè)狀態(tài)下第j個(gè)子系統(tǒng)的功能增強(qiáng)系數(shù).各子系統(tǒng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)整體效益最大化，是由于彼此之間基于數(shù)據(jù)中心的信息“流動(dòng)”，彼此之間相互合作形成的.因此，可基于數(shù)據(jù)中心的各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過(guò)分析其信息“流動(dòng)”為其他子系統(tǒng)帶來(lái)的效益，來(lái)確定協(xié)同效應(yīng)系數(shù)矩陣S[22-25].

(7)

其中，sij表示第i個(gè)子系統(tǒng)在第j個(gè)子系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)流的支持下，其功能相對(duì)于自身原有功能的增強(qiáng)程度，其值可通過(guò)機(jī)場(chǎng)內(nèi)部各子系統(tǒng)人員研究討論確定，亦可通過(guò)匿名訪問專家來(lái)定.該系數(shù)矩陣滿足以下條件：

(1)協(xié)同系數(shù)矩陣的主對(duì)角線元素均為“1”，即子系統(tǒng)與自身的協(xié)同系數(shù)為“1”.

(2)將未使用其他子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流的子系統(tǒng)協(xié)同系數(shù)設(shè)置為“0”.

(3)對(duì)已建設(shè)好的子系統(tǒng)，其彼此之間相應(yīng)的協(xié)同系數(shù)為“0”.假設(shè)系統(tǒng)1和系統(tǒng)2均已投入使用，則s12=s21=0.

因此，第i個(gè)狀態(tài)下第j個(gè)子系統(tǒng)的功能增強(qiáng)系數(shù)為：

(8)

在機(jī)場(chǎng)信息系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，每個(gè)狀態(tài)應(yīng)有一個(gè)相應(yīng)的協(xié)同系數(shù)矩陣.因此，在當(dāng)前狀態(tài)k下，假設(shè)已被投入使用的子系統(tǒng)的集合為Ek，當(dāng)i?Ek或j?Ek時(shí)，sij=0，否則保留原值.例如，假設(shè)當(dāng)前狀態(tài)下的協(xié)同系數(shù)矩陣S和狀態(tài)矩陣A如下時(shí)：

(9)

在狀態(tài)矩陣中，第2狀態(tài)下第1個(gè)子系統(tǒng)還未建設(shè)，即s12=s13=s21=s31=0，此時(shí)，第2狀態(tài)下的第2，3子系統(tǒng)的功能增強(qiáng)系數(shù)可表示為：

S22=s22+s23，

S23=s32+s33.

2.2.3 參數(shù)tj的求解

tj表示子系統(tǒng)j建設(shè)所需要的時(shí)間，也等價(jià)于從當(dāng)前狀態(tài)到下一個(gè)狀態(tài)建設(shè)的時(shí)間間隔.假設(shè)待建設(shè)的子系統(tǒng)的數(shù)量為h(1≤h≤n).

當(dāng)m≤i

當(dāng)i=m+h時(shí)，

2.2.4 模型求解分析

在模型中，已經(jīng)建設(shè)的子系統(tǒng)，其對(duì)應(yīng)的狀態(tài)矩陣元素為“1”，即j∈X且i≥j時(shí)，aij=1，其余元素均為“0”.因此，模型只需求解i和j的范圍同時(shí)在[m,m+n]之間的aij，由此建立的待建設(shè)子系統(tǒng)的狀態(tài)決策樹如圖2所示[22].

圖2 待建設(shè)子系統(tǒng)狀態(tài)決策樹

針對(duì)圖2中的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)，在滿足可用資金及信息系統(tǒng)建設(shè)周期的前提下，當(dāng)當(dāng)前狀態(tài)滿足約束條件而其對(duì)應(yīng)的下一個(gè)狀態(tài)不滿足時(shí)，則當(dāng)前狀態(tài)與其父輩狀態(tài)組成狀態(tài)矩陣，進(jìn)而可計(jì)算模型收益，最終從可行解中找出最大值作為該模型的最優(yōu)解，其所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)矩陣作為子系統(tǒng)實(shí)施的順序.

同時(shí)，從決策樹圖中可以看到，當(dāng)在一定時(shí)間內(nèi)待建設(shè)的子系統(tǒng)過(guò)于繁多時(shí)，模型遍歷求解的可能性組合會(huì)出現(xiàn)“爆炸”現(xiàn)象.在這種情況下，可通過(guò)將相關(guān)性強(qiáng)的子系統(tǒng)進(jìn)行“捆綁”合成一個(gè)臨時(shí)系統(tǒng)，待“捆綁”系統(tǒng)建設(shè)順序確定后，將其解綁再進(jìn)行一次模型求解，這樣在很大程度上可以減少模型求解的運(yùn)算次數(shù)，降低模型復(fù)雜度.

3 實(shí)證分析

某機(jī)場(chǎng)集團(tuán)股份有限公司為新機(jī)場(chǎng)實(shí)施建設(shè)SAP-ERP系統(tǒng)項(xiàng)目發(fā)出招標(biāo)公告，該新型機(jī)場(chǎng)計(jì)劃在1年內(nèi)引入包含財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、人力資源系統(tǒng)、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理子系統(tǒng)在內(nèi)的SAP子系統(tǒng).該機(jī)場(chǎng)在SAP-ERP系統(tǒng)實(shí)施建設(shè)中計(jì)劃投入850萬(wàn)元以支持系統(tǒng)的建設(shè).新機(jī)場(chǎng)引進(jìn)SAP財(cái)務(wù)管理子系統(tǒng)預(yù)計(jì)花費(fèi)300萬(wàn)，建設(shè)時(shí)間預(yù)計(jì)需要4-5個(gè)月；人力資源管理子系統(tǒng)預(yù)計(jì)230萬(wàn)，建設(shè)時(shí)間預(yù)計(jì)需要2-3個(gè)月；生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理子系統(tǒng)預(yù)計(jì)260萬(wàn)，建設(shè)時(shí)間預(yù)計(jì)需要3-4個(gè)月.

通過(guò)對(duì)案例的分析，該機(jī)場(chǎng)建設(shè)SAP系統(tǒng)的可用資金和子系統(tǒng)建設(shè)最長(zhǎng)時(shí)間滿足約束條件.因此，將財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、人力資源系統(tǒng)、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)按順序編號(hào)為“1”，“2”和“3”，則C1=300萬(wàn)，C2=230萬(wàn)，C3=260萬(wàn)，C=850萬(wàn)，t1=5個(gè)月，t2=3個(gè)月，t3=4個(gè)月.由于新機(jī)場(chǎng)剛成立，尚未有成熟的系統(tǒng)建成，因此X=φ，未建設(shè)子系統(tǒng)的集合Y=[1,2,3].

依據(jù)可用資金和建設(shè)周期的約束，得到以下6種可行的狀態(tài)矩陣：

結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料[6,11,14,15,17,18]及與專家之間的探討，機(jī)場(chǎng)行業(yè)三個(gè)子系統(tǒng)之間的協(xié)同系數(shù)矩陣如表2所示.

表2 機(jī)場(chǎng)子系統(tǒng)協(xié)同系數(shù)矩陣

上述矩陣中，假設(shè)財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)在未使用運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)前的機(jī)場(chǎng)收益為100，利用生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)傳遞的旅客量數(shù)據(jù)、貨運(yùn)量數(shù)據(jù)、票務(wù)數(shù)據(jù)等，使得財(cái)務(wù)管理賬目更加明細(xì)，資金運(yùn)轉(zhuǎn)更加順暢后，機(jī)場(chǎng)收益增值到140，因此可得到財(cái)務(wù)系統(tǒng)在使用運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)后的協(xié)同系數(shù)為0.4.

因此，通過(guò)計(jì)算可以得到，在第一種系統(tǒng)建設(shè)順序即A1下：

S11=1,

S21=1.2，S22=1.3,

S31=1.6，S32=1.4，S33=1.3,

U11=5×1×0.41=2.05,

U12=3×(0.41×1.2+0.18×1.3)=2.178,

U13=4×(0.41×1.6+0.18×1.4+0.41×1.3)=5.764,

U1=U11+U12+U13=9.992,

其中，U11表示在第一種順序A1第1狀態(tài)下的收益，U12和U13類推.

同理，可求得其他5種順序下的綜合收益分別為：

U2=10.637,U3=9.934,U4=10.341,U5=11.293,U6=10.792.

在以上6種不同的實(shí)施順序下，U5收益值最高，其所對(duì)應(yīng)的A5狀態(tài)下的系統(tǒng)建設(shè)順序?yàn)椋荷a(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、人力資源管理系統(tǒng).

上述實(shí)施順序結(jié)果的得出合理且符合現(xiàn)實(shí)需求，具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：首先，從現(xiàn)實(shí)意義來(lái)講，由于該新機(jī)場(chǎng)處于建成初期，建設(shè)相應(yīng)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)能夠使該機(jī)場(chǎng)更早地安全投入使用，且隨后建設(shè)的財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)更促進(jìn)了機(jī)場(chǎng)的高效運(yùn)營(yíng).其次，從理論收益最大化看，機(jī)場(chǎng)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)直接影響著機(jī)場(chǎng)的收益，而機(jī)場(chǎng)盈虧、收益后的再投資是由財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)依據(jù)財(cái)務(wù)報(bào)告所決定的，而人力資源管理系統(tǒng)則是通過(guò)優(yōu)化人力資源降低成本間接影響機(jī)場(chǎng)收益.因此，綜合多方面的因素，該模型得出的決策結(jié)果具有較高的現(xiàn)實(shí)性與合理性，可作為機(jī)場(chǎng)集團(tuán)高層進(jìn)行決策的參考.

4 結(jié)論

機(jī)場(chǎng)集團(tuán)信息化建設(shè)為機(jī)場(chǎng)管理與服務(wù)提升同時(shí)兼顧成本與效益，是極為重要的問題.通過(guò)建立機(jī)場(chǎng)集團(tuán)信息系統(tǒng)實(shí)施順序決策模型，綜合機(jī)場(chǎng)信息系統(tǒng)建設(shè)資金狀況、系統(tǒng)建設(shè)周期、各子系統(tǒng)之間的協(xié)同效應(yīng)，為機(jī)場(chǎng)集團(tuán)管理者做出決策提供技術(shù)支持.本文所提出的模型不僅體現(xiàn)了機(jī)場(chǎng)通過(guò)信息系統(tǒng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)效益最大化的目的，還充分結(jié)合了信息系統(tǒng)建設(shè)的過(guò)去、當(dāng)前及未來(lái)的狀態(tài)，且通過(guò)實(shí)例分析驗(yàn)證了該模型的可行性，為機(jī)場(chǎng)信息化系統(tǒng)項(xiàng)目推進(jìn)建設(shè)提供了一種合理順序輔助決策技術(shù)手段，同時(shí)也為機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理效益的提升奠定一種新的有效方法.

由于機(jī)場(chǎng)信息化建設(shè)涉及的諸多影響因素，本文考慮了內(nèi)部信息化項(xiàng)目協(xié)同，對(duì)外部影響因素如供應(yīng)商實(shí)施能力、機(jī)場(chǎng)客流量不同時(shí)期分布等考慮不夠，筆者后續(xù)將另行撰文研究.