（机械电子工程专业论文）面向产品设计开发的项目管理系统研究.pdf

面向产品设计开发的项目管理系统研究 摘要 产品数字化设计技术的发展在给企业带来巨大效益的同时，也对产品数据的管理和设计过程的 管理提出了更高的要求，项目管理技术在制造企业中的应用日益得到了重视。对产品开发项目进行 有效的管理可以进行产品开发的全生命周期控制，从而缩短产品开发周期、提高产品质量、增强产 品市场竞争力。本文在制造业信息化需求的背景下，主要针对其中的产品开发项目管理技术展开研 究。 产品开发项目管理是一项复杂的系统工程，需要有一个清晰、通用且易于实现的项目管理模型， 来指导不同应用领域的项目管理研究和通用应用系统的实现。因此，本文根据产品开发项目的特点， 以实现产品设计开发的项目管理系统及其所涉及的主要技术方法为研究对象，根据项目的生命周 期一一计划、执行、监控和结束，在项目管理模型的构建、项目管理的执行监控，项目评价管理三 个方面进行了较为深入的研究，并讨论了项目管理与过程管理的集成技术。 本文首先对项目管理系统进行了概述，然后对课题研究背景、现状和不足等方面作了介绍，分 析了产品设计过程的特点，总结了产品开发项目的管理需求，在此基础上建立了支持产品设计的项 目管理系统框架和功能模型。 在项目管理模型分析与设计方面，通过讨论提出了项目的工作分解结构模型、任务网络模型、 项目的进度计划模型、项目资源计划和项目的成本估算模型等。这些项目管理内容的研究很好地解 决了任务分解、任务排序、工期计划、资源配置、成本估算等问题。在项目执行控制方面，主要研 究了任务进度监控、资源监控和成本监控的内容及方法。在项目评价管理研究方面。建立了产品开 发项目的综合评价指标体系，采用多层次模糊综合评价的分析方法，提出了产品开发项目综合评价 的数学模型。最后本文探讨了一种集成化产品开发过程的集成方法，将项目管理和p d m 过程管理有 机地集成在一起。最后介绍了系统的实现方法和应用，通过系统在山东济南某企业的应用对系统进 行了验证。 关键词：产品开发，项目管理，项目规划。项目控制，项目评价，过程管理 r e s e a r c ha n dr e a l i z a t i o no np r o j e c t m a n a g e m e n ts y s t e mo fp r o d u c td e v e l o p m e n t a b s t r a c t t h ed e v e l o p m e n to f p r o d u c td i g i t i z a t i o nd e s i g nb r i n g st h ee n t e r p r i s e sg r e a tb e n e f i t s i tb r i n g sm o r e r e q u i r e m e n t sf o rp r o d u c td a t am a n a g e m e n ta n dd e s i g np r o c e s sm a n a g e m e n ta tt h es a r 眦t i m e e f f e c t u a l m a n a g e m e n to fp r o d u c td e v e l o p i n gp r o j e c tc a l lc o n t r o la l lt h el i f ec y c l e sp r o j e c t ，c o n s e q u e n t l ys h o r t e n t h ec y c l e ，i m p r o v ep r o d u c tq u a i l t y , d e c r e a s ep r o d u c tc o s ta n db u i l du pp r o d u c tc o m p e t i t i v ea b i l i t y i nt h e b a c k g r o u n do ft h ei n f o r m a t i o ns y s t e mr e q u i r e m e n t so ft h em a n u f a c t u r ei n d u s t r i a l i z a t i o n ，t h ep r o j e c t m a n a g e m e n tt e c h n o l o g yo f p r o d u c td e v e l o p m e n tw a sr e s e a r c h e d p r o j e c tm a n a g e m e n t ( m 田o fp r o d u c td e v e l o p m e n ti s ac o m p l i c a t e ds y s t e me n g i n e e r i n g i tn e e d sn c l e a r , g e n e r a la n de a s yp mm o d e lt od i r e c tp r o j e c tm a n a g e m e n tr e s e a r c hi nd i f f e r e n ta r e a sa n dg e n e r a l a p p l i c a t i o ns y s t e mr e a l i z a t i o n t h e r e f o r e ，b a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i c so fc c u m tp r o d u c td e v e l o p m e n t ， t h em a i nt e c h n o l o g ya n dm e t h o d si n v o l v e di nt h ei m p l c m e m a t i o no f t h ep r o j e c tm a n a g e m e n ts y s t e mw e r e r e g a r d e da st h er e s e a r c ho b j e c t a c c o r d i n gt ot h el i f ec y c l eo fp r o j e c t ，s u c ha sp l a n ，p e r f o r m , c o n t r o la n d f i n i s h ，w em a d ed e e ps c i e n t i f i cr e s e a r c h e s 0 1 1t h r e e a 印哆c t s ，i n c l u d i n gt h ec o n s t r u c t i o no fp r o j e c t m a n a g e m e n tm o d e l ，p r o j e c to p e r a t i o nc o n t r o lt e c h n o l o g ya n dp r o j e c te v a l u a t i o nm o d e l w ea l s od i s c u s s e d t h ei n t e g r a t i o nt e c h n o l o g yo f p r o j e c tm a n a g e m e n ts y s t e ma n dp r o d u c td a t am a n a g e m e n ts y s t e m a tf i r s t ，p r o j e c tm a n a g e m e n ts y s t e mw a ss u m m a r i z e d t h e nt h eb a c k g r o u n d ，a c t u a l i t ya n ds h o r t a g e o ft h et o p i cr e s e a r c hw e r ei n w o d u c e d ，t h ec h a r a c t e r so fp r o d u c td e s i g np r o c e s sw c l x ：a n a l y z e da n dt h e d e m a n d st os u p p o r tp r o d u c td e s i g nw c t es u m m a r i z e d ，ap ms y s t e mf r a m ea n dap mf u n c t i o nm o d e lw c r e e s t a b l i s h o d i nr e s p e c to ft h ep r o j e c tm a n a g e m e n tm o d e la n a l y s i sa n dd e s i g n ，t h r o u g hd i s c u s s i o nm a n ym o d e l s w e r eb r o u g h tf o r w a r d 。s u c ha st h ew o r kb r e a k d o w ns 仉l c t o r em o d e lo fp r o j e c t , p r o j e c tp r o c e s sm o d e l ， p r o j e c ts c h e d u l ep l a n n i n gm o d e l ，p r o j e c tr e s o u r c ep l a n ，p r o j e c tc o s tp l a nm o d e la n dt ；oo n t h e s er e s e a r c h e s w i l ls o l v e 圃e l yt h ep r o b l e m so fm s ka s s i g n i n g , t i m el i m i tf o rap r o j e c tp l a n n i n g ，咒裂m 潞d e p l o y i n g a n dc o o tf o r e c a s t i nr e s p e c to f t h ep m j c c tm a n a g e m e n tc o n t r o l ，t h es c h e d u l ec o n t r o l ，忙黼c o n t r o la n d c o s tc o n t r o lw e r er e s e a r c h e d i nr e s p e c to f t h ep r o j e c te v a l u a t i o nm a n a g e m e n t ，t h ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m f o re v a l u a t i n gp r o d u c td e v e l o l m t e n tp r o j e c tw a se s t a b l i s h e d m u l t i - l a y e rf u z z ys y n t h e s i z i n ge v a l w t i o n m o d e la n dm e t h o dw e r ep u tf o r w a r dw i t ht h eh e l po ft h em u l t i - l a y e rf u z z ys y n t h e s i z i n ge v a l u a t i o n a p r o d u c td e v e l o p i n gp r o c e s si n t e g r a t i o nm e t h o d ，w h i c hc a ni n t e g r a t ep r o j e c tm a n a g e m e n ts y s t e mw i t h p r o c e s sm a n a g e m e n ts y s t e mo fp d mo r g a n i e a l l y , w a sd i s c u s s e d 1 nt h el a s t , a c t u a l i z a t i o nm e t h o do ft h e p m s y s t e ma n di t sa p p l i c a t i o n sw e r ei n t r o d u c e d k e yw o r d s ：p r o d u c td e v e l o p m e n t , p r o j e c tm a n a g e m e n t , p r o j e tl a y o u t ，p r o j c c tc o n t r o l ，p r o j e c t e v a l u a t i o n ，p r o c e s sm a n a g e m e n t 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名：彗i 堕羞日期：垒曼：! ：甾 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：导师签名：独垒噬日 第一章绪论 1 1 项目管理简介 1 1 1 概述 ( 1 ) 项目的定义 第一章绪论 项目是创造独特产品、服务或其它成果的一次性工作任务。项目可以是建造一栋大楼，一座工 厂，或一座水坝，也可以是解决某个研究课题，例如研制一种新药，设计、制造一种新型设备或产 品。所以，有人说项目是新企业、新产品、新工程、新系统和新技术的总称。在各种不同的项目中， 项目内容是千差万别的。但项目本身有其共同的特点【l 如j ： 1 ) 项目是面向目标的i l j 。所有的项目都有一个给定的目标，项目建立的目的就是实现这个目标。 一个项目的目标通常依照工作范围、进度计划和成本来制定。 2 ) 项目具有生命周期l l j 。指项目有一个开始时问和目标必须实现的结束日。项目的生命周期管 理中引入阶段的概念，项目依据它在生命周期内的不同特点，分成不同的阶段。 3 ) 实现项目目标是需要过程的。这个过程必须有好的计划，过程需在计划的指导下进行。 4 ) 过程的实现则是以工作流为基础的。 5 ) 项目目标的过程是由人来完成的i i 】。项目里的人称为项目用户。项目用户通常分为定义目标、 规划控制目标实现的项目管理员和执行具体功能的项目工作人员。 6 ) 项目具有不确定性。一个项目开始前，应当在一定的假定和预算基础上准备一份计划，这种 假定和预算的组合产生了一定程度的不确定性，影响项目目标的成功实现。 7 ) 项目具有一定的约束条件。 项目管理协会将项目定义为1 4 j ：“为创造独特产品或服务而进行的一种临时性工作”。项目是一 项在规定的时期内为完成某种目标或任务而进行活动的总体。每一个新产品的研发都是一个新项目 的开始。 ( 2 ) 项目管理的定义 按照美国项目管理学会p m i 给项目管理做出的定义p , 6 1 ：项目管理就是把各种知识、技能、手段 和技术应用于项目中，以达到人们的需要和期望。人们的需要和期望就是项目的目标，即对项目的 质量、成本和进度的要求。在一定范围内，质量、成本和时间三者是互相制约的。当进度要求不变 时，质量要求越高，则成本越高；当成本不变时，质量要求越高，则进度越慢；当质量标准不变时， 进度过快或过慢都会导致成本的增加。通过管理谋求快，好、省的有机统一和均衡。项目管理必须 在整个项目的执行过程中协调好技术( 质量) 、费用( 资源) 和进度( 时间) 这三个相互制约的因素之间的 关系，合理分配每一个任务所需的资金、人员、设备。 根据项目管理知识体系( f m b o k ) ，项目管理【5 , 6 1 包含项目综合管理，项目范围管理，项目时间管 理，项目成本管理，项目质量控制，项目人力资源管理，项目沟通管理，项目风险管理，项目采购 管理等九个知识领域。 1 ) 项目综合管理( p r o j e c ti n t e g r a t i o nm a n a g e m e n t ) 如何确保对项目的不同构成要素进行正确的 协调的过程。它包括了项目计划编制、项目计划执行、综合变更控制。 2 1 项目范围管理( p r o j e e ts c o p em a n a g e m e n t ) 确保成功地完成项目所有需要做的也是仅仅被要 求做的工作的过程。它包括了项目的启动、范围计划编制、范围定义、范围核实和范围变更控制。 3 ) 项目时间管理( p r o j e c t t i m e m a n a g e m e n t ) 阐述确保按时完成项目所需的过程。它包括任务定 义、任务捧序、任务历时估算、进度计划编制和进度控制。 4 ) 项目成本管理( p r o j e c t c o s t m a n a g e m e n t ) 如何在批准的预算内完成项目所需要的过程，包括 l 东南大学硕士学位论文 资源计划编制、成本估算、成本预算和成本控制。 5 ) 项目质量管理( p r o j e c t c o s t m a n a g e m e n t ) 如何确保项目达到既定的要求所需要的过程。包括 质量计划编制、质量保证和质量控制。 6 ) 项目人力资源管理( p r o j e c th u m a nm a n a g e m e n t ) 如何确保最大限度地调动项目参与人员的 积极性所需要的过程，包括组织计划编制、人员获取、团队发展。 7 ) 项目沟通管理( p r o j e c tc o m m u n i c a t i m a n a g e m e n t ) 及时并且准确得到、收集、传送、存储 及最终处理项目信息所需要的过程，它包括沟通计划编制、信息发布、绩效报告及管理收尾。 8 ) 项目风险管理( p 捌e c | 鼬s km a n a g e m e n t ) 有关识别、分析和应对项目风险的过程。包括风险 计划编制、风险识别、风险定性分析、风险定量分析、风险应对计划编制和风险监控。 9 ) 项目采购管理( 州c c tp r o c u r e m e n tm a n a g e m e n t ) 如何从执行组织外部获取物资和服务所需 的过程。包括采购计划编制、询价计划编制、询价、供方选择、合同管理和合同收尾。 可以说。项目管理是庞大而复杂的，面向产品设计的项目管理要实现所有的项目管理的功能是 不现实的。面向产品设计的项目管理中流动的数据主要是产品的数据，而不是资金或其他东西。将 面向产品设计项目管理功能无限扩大只能导致系统的失败。开发周期决定了公司具有怎样的竞争力 和公司获得经济回报的速度，如果一种生命周期为5 年的产品延迟6 个月上市，就会损失其1 3 的利润。 人们逐渐认识到产品开发的长周期、高成本是产品缺乏竞争力的症结所在，于是开始将注意力集中 在对于产品开发过程的改进和管理上1 7 j 。因此，本文面向产品设计项目管理的核心功能是以完成项 目产品为目的的计划、进度和任务管理。 项目管理的主要内容包括两个方面”：项目计划，即根据项目的特点和项目目标，确定任务、 工期、任务排序、分配任务、成本以及工作成果。项目计划体现了项目经理和项目组织准备做什么， 什么时候做，由谁去做以及如何做；其二是项目控制，即围绕项目跟踪其进度，掌握其各项工作现 状，以便进行适当的资源分配和进度调整。在具体实施项目的过程中，随时对项目进行跟踪，以便 使项目按计划规定的进度、技术指标完成，并提供现阶段工作的反馈信息，以利后续阶段的顺利开 展和整个项目的完成。 项目管理通过应用下列过程得以完成：启动、计划，执行、控制和收尾。 ( 3 ) 项目管理的特点f 9 】 1 ) 项目管理是一项复杂的工作项目管理一般由多个部分组成，工作跨越多个组织，需要运用 多种学科的知识来解决问题；项目工作通常没有或很少有以往的经验可以借鉴，执行中有许多未知 因素，每个因素又常常带有不确定性；还需要将具有不同经历、来自不同组织的人员有机地组织在 一个临时性的组织内，在技术性能、成本、进度等较为严格的约束条件下实现项目目标等等。这些 因素都决定了项目管理是一项很复杂的工作，而且复杂性与一般的生产管理有很大不同。 2 ) 项目管理具有创造性由于项目具有一次性的特点，因而既要承担风险又必须发挥创造性。 这也是与一般重复性管理的主要区别。 3 ) 项目具有生命周期 4 ) 项目管理具有专门组织结构 由此可见，项目管理特别适用于那些责任重大、关系复杂、对间紧迫、资源有限的一次性任务 的管理。 1 1 2 项目管理的发展 现代项目管理p 羽通常被认为是第二次世界大战的产物( 如美国研制原子弹的曼哈顿计划) ，在2 0 世纪四五十年代主要应用于国防和军工项目；6 0 8 0 年代，其应用范围也还只局限于建筑、国防和航 天等少数领域，如美国的阿波罗登月项目。6 0 年代初华罗庚教授将这种技术在中国普及推广，称作 统筹方法，我们现在通常称为网络计划技术。进入9 0 年代以后，随着信息时代的来临和高新技术产 业的飞速发展，项目的特点也发生了巨大的变化，管理人员发现许多在制造业经济下建立的管理方 2 第一章绪论 法，到了信息时代已经不再适用。制造业经济环境下，强调的是预测能力和重复性活动，管理的重 点很大程度上在于制造过程的合理性和标准化：而在信息经济环境里，事务的独特性取代了重复性 过程，信息本身也是动态的、不断变化的。灵活性成了新秩序的代名词。他们很快发现实行项目管 理恰恰是实现灵活性的关键手段。他们还发现项目管理在运作方式上最大限度地利用了内外瓷源， 从根本上改善了中层管理人员的工作效率。于是纷纷采用这一管理模式并成为企业重要的管理手段。 最早的项目管理软件以关键路径法( a t m ) 和计划评审技术( p e r t ) 为核心，但是随着计算机 技术、价值工程和行为科学等理论在项目管理中的应用，极大地丰富了项目管理的内涵，促进了项 目管理的发展。经过长期探索总结，现代项目管理逐步发展成为独立的学科体系，成为现代管理学 的重要分支。 1 1 3 项目管理研究现状 ( 1 ) 目前比较成熟的项目管理软件 目前的项目管理系统从其功能设置和应用领域来看，大致分为三类，一类是专业性较强的项目 管理软件，如p r i m a v e r a 的p r o j e c tp l a n n e r ( 简称p 3 ) 和s u r e t r a kp r o j e c tm a n a g e r ( 简称d p 3 ) ，w e l c o m e 公司 的o p e np l a n ：一类是通用性很强的项目管理软件，其中最突出的代表是微软的p r o j e c t ：还有一类是 一些p d m 的产品厂商推出的基于自己的p d m 产品的项目管理配套软件。 1 ) m i c r o s o f t 公司的p r o j i e e t 系列，它是一个通用软件，不能很好的适合于新产品的设计和开发， 它更多地用于工程项目管理。 微软的p r o j e c t 从p r o j e c t 9 8 到p r o j e c t 2 0 0 0 ，在国内工程领域出现了许多用户。简洁、易学、实 用是其在国内普及较快的主要原因之一，尤其用其制作横道图可谓方便快捷；资源管理也为其提供 了资源优化平衡的功能；新近推出的p r o j e c t 2 0 0 2 更是直接迎合国内正兴起的现代项目管理的推广和 实施。 2 ) p r i m a v e r a 公司的大型项目管理软件p 3 ，g o r e s 公司的a r t e m i s 等适用于运行模式为建造运 行一移交( b u i l d - o p e r a t e - t r a n s f e r , b o t ) ，如管理承包的土木、基建等工程项目。 p 3 主要用于大型或复杂的工程。p 3 是基于广义网络计划技术编制的，采用目标管理的模式对项 目实施控制，在进度控制的同时考虑资源的约束。p 3 的控制单元或工作单元可以依据工作分解结构 ( w b s ) 形成，也可以落实到组织机构分解( o b s ) 上。近2 0 年来p 3 在国内的应用虽不乏成功的大型工 程项目，但却难以扩大应用面，其中价格高、功能繁杂、使用不便是主要的原因。 3 ) 一些p d m 的产品厂商也推出了基于自己的p d m 产品的项目管理配套软件，比如p t c 公司 的p r o p r o j i e c t l i n k 和e d s 公司的t e a m e e n t e r ，但是这些项目管理软件都只能和本公司的c a x 和p d m 产品集成使用，而且价格昂贵。 ( 2 ) 产品开发领域的项目管理研究 国内外学者对产品开发项目管理进行了相关的研究，取得了不少进展。主要的研究内容有项目 的整体计划和过程规划、对项目执行过程的监控和过程集成等方面。 1 ) 项目规划 产品开发项目的规划研究的侧重点是项目的层次化分解和开发流程规划。在项目的分解方面， 主要集中在：采用自顶向下的层次分解方法，并把任务的层次结构分为三类：联合结构、分离结构、 混合结构，同时支持局部自治，很好地支持了并行工作模式；利用分级网络图i 】川的思想，任务是可 以逐层分解的，最终形成一个项目树：由项目管理者制定项目的目标i l ”，并从项目小组的粒度层次 上将项目分解成若干个任务。 2 ) 项目调度 项目调度 1 2 , 1 3 , 1 4 , 1 5 l 是控制项目进度的重要手段。调度方法和调度算法的研究是任务调度非常重要 的方面。许多学者在这个领域都取得了很好的成果。有学者在精确类算法领域中将分枝定界方法运 3 东南大学硕士学位论文 用于调度问题的求解，利用事件驱动的时间增量方式，获得了一般项目调度问题的是优解法。除此 之外，有学者利用多启发式的遗传算法来解决资源限制下的任务调度问题，在单个项目内任务的调 度上得出了较优的结果。 3 ) 集成化过程管理 现代产品开发过程的管理要比传统的产品开发过程管理方式更为复杂【1 6 1 。与过程管理密切相关 的管理技术有p d m 、项目管理和工作流管理技术，进行三者的有效集成是一个很有效的方法。这方 面许多专家和学者都进行了相关的研究。主要有( 1 7 , 1 8 l ：按照p d m 中产品结构树的形式分解产品和开 发过程，并组建协同开发小组，依靠任务引擎管理开发过程；或者首先把开发过程依照不同的粒度 分解成不同的层次，并据此组建i p t 团队。依靠工作流系统管理具体的细节流程；有学者以网络、 数据库和m e t a p h a s e 系统作为框架，在框架的基础上研究了产品开发过程集成体系结构；并集成了 c a x d f x 工具，建立一个具有建模、仿真、调度和监控功能的系统。 他们的研究不同程度地解决了集成化开发过程中的数据管理问题和组织管理问题，从而实现了 使应用逻辑与过程逻辑得以分离，从而可以不修改具体的功能的实现只修改过程模型就可以改变开 发流程，也提高了过程管理的柔性。 ( 3 ) 项目管理研究的不足 目前企业中项目管理的应用，虽然取得了不少的成果，但是仍然存在一些尚未涉及的研究领域 和存在研究深度不够的问题，总结如下： 1 ) 企业项目管理体系理论研究提供一套系统化的方法论，并行工程环境下的产品开发项目管 理是一个复杂的系统工程，需要有一个清晰的，通用的过程管理参考体系结构来指导不同应用领域 的项目管理研究和实现，目前虽然有一些文献对此有所论述，但是并未有深入的研究。 2 ) 过程管理支持功能目前对过程管理的研究与开发大多集中于过程建模工具，缺乏对过程管 理工具研究的投入。而且目前一般项目管理软件缺乏过程管理的功能。目前的项目管理不支持像并 行工程环境下产品开发这一类具有复杂任务关系的项目，也不能为任务的启动与结束设置逻辑条件， 而这恰恰是过程管理的长处。尤其是工作流管理联盟提出的工作流管理系统的参考模型、接1 ：3 定义 及分布式体系结构等可以为项目管理软件所借鉴【1 9 1 。 3 ) 缺乏项目文档的有效管理口o 】技术性文档存储在p d m 系统中，但是与项目管理相关的文档只 能以其它的方式存在。查询、统计等管理，安全性管理方面还需要做大量的工作。 4 ) 产品开发项目评价模型的研究产品项目开发的诸多因素中，有的因素是有利于项目开发 的，而有的因素是不利于项目开发的。目前人们只是根据具体情况给出一个大致的印象，这种方法 科学性不强，比较片面，常带有很大的偶然性。项目评价模型的研究主要是根据模糊数学的理论， 提出一种开发项目的模糊综合评价方法，通过对影响开发项目的诸多因素的优劣程度的量化，从而 得出评价指数来更准确地衡量项目的可行性。 1 2 课题研究内容和意义 产品的设计问题一直都是制造业的一个重要问题。激烈的市场竞争对产品提出了t q c f e ( 时间、 质量、成本、柔性和环境) 等多方面的要求，从而对产品设计开发提出了严峻的挑战。产品研制与 开发( r e s e a r c h d e v e l o p m e n t 。即r d ) 在企业中的地位日渐重要。随着计算机数据库技术和网络技 术的发展，很多制造企业实施了c a d c a p p c a m 、m r p ，p d m 系统，努力增强产品开发能力，提 高管理水平。其中，p d m 系统是- - f 管理与产品相关的数据和过程的技术：从产品来看，p d m 系 统可帮助组织产品设计，完善产品结构修改，跟踪进展中的设计概念，及时方便地找出存档数据以 及相关产品信息；从过程来看，p d m 系统可协调组织整个产品生命周期内诸如设计审查、批准、变 更、工作流优化以及产品发布等过程事件。p d m 系统一般都提供以下一些功能：数据和文档管理、 过程和工作流管理、产品结构与配置管理、零部件分类库管理和项目管理。目前的国内外p d m 系统 4 第一章绪论 中，项目管理子系统是其中功能薄弱或欠缺的模块，无论是在理论支持上，还是在应用上都不能完 全满足产品数字化设计技术的发展对产品数据和设计过程的管理需求，跟实际需求也有较大的差距。 近五年里众多的工业领域依靠开发新产品来获得占年收入5 0 以上的效益。然而，新产品开发的失 误率仍然是很高的，许多r & d 项目无法获得商业化的产品，3 3 至6 0 的上市的新产品不能获得经 济回报1 2 2 2 j 。产品开发需要有良好的项目管理。理由如下： 1 ) 项目管理的成功应用对缩短企业产品开发周期至关重要： 2 ) 目前大多p d m 系统只能对工作流程用其状态信息进行管理与监控，对企业产品开发项目的 宏观管理能力较弱； 3 ) 专业项目管理软件虽提供了较强的项目规划、监控和跟踪功能，但不适用于企业产品开发项 目的自身特点，这些项目管理软件不能很好地支持产品开发项目的管理： 4 ) 追踪由最初的开发需求到最终产品实现的全过程，从中获得有益的经验和知识，是企业增强 产品开发能力的基本手段。 本课题对面向产品设计开发的项目管理系统进行研究。项目管理者可以利用该系统来灵活而合 理地制定项目计划、进行项目优化并规划项目的下属工作流程；而项目执行者则可以快速方便地按 照项目计划来执行任务、完成与其他项目成员的不同层次上的协作；实现对项目的实时监控通过 项目评价为以后的项目管理提供借鉴。从而使产品开发的管理品质得以提升。希望通过本文的研究 工作，能够给制造业产品设计开发管理平台的研究提供一点有价值的参考，同时也希望本人的软件 开发工作能够为p d m 项目管理功能的开发提供一点借鉴。 1 3 论文内容及结构安排 1 3 1 论文内容 本课题的研究内容大概包括以下几个方面： 1 ) 项目管理系统构建 在分析产品开发项目管理的特点和对管理方面的需求的基础上，建立面向产品开发设计的项目 管理系统框架和功能模型。按照项目管理的生命周期管理，即计划一执行一控制一结束四个阶段， 给出系统的整体框架和体系结构，建立系统的功能模型。 2 ) 项目管理模型设计 通过建立项目，定义项目的名称、编号、起止日期，项目负责人等基本信息：通过w b s 方法， 对项目进行分解，建立项目韵组织结构；根据项目分解结果，进行子任务捧序，确定它们的串、并 行关系，生成任务网络模型；采用网络计划技术，计算确定项目关键路径，生成项目进度计划；根 据资源计划，预测项目成本。在项目执行过程中以该计划作为执行基准。 3 ) 项目监控的研究 主要研究任务进度监控、成本监控和资源负荷监控的内容，有针对性地提出监控方法。通过过 程管理模块，时刻监测项目状态，提供甘特图显示进度信息，并时刻与计划基准进行比较，若落后 于计划则向项目负责人报警。根据项目的宏观过程，对项目阶段进行监视和控制，及时调整项目 的组织资源与项目进度。 4 ) 项目评价模型的研究 项目评价具有复杂性和模糊性的特点。项目评价过程是一项复杂的多目标决策活动。项目评价 模型的研究主要是根据层次分析法和模糊数学的理论，提出一种产品开发项目的层次模糊综合评价 方法。通过对影响产品开发项目的诸多因素的优劣程度的量化，从而得出评价指数来更准确地衡量。 通过项目评价对项目的最终完成情况有一个全面、清晰的了解，从而方便项目今后的改进。 5 ) 项目管理与p d m 过程管理的集成 项目管理在宏观计划和调配能力上有很大的优势，但是在开发过程的微观定义和控制能力上却 j 东南大学硕士学位论文 有所缺陷，而这一点正是过程管理系统的强项。所以，针对产品开发项目的管理过程，我们可以充 分利用项目管理的宏观计划和调配能力，利用过程管理的微观定义和控制能力，进行项目管理系统 和过程管理系统的集成工作，从而实现从整体计划到微观过程的全方位规划和控制，更好地满足产 品开发项目管理的需要。 1 3 2 论文结构 对整个系统的设计主要根据项目管理的生命周期，分为三个阶段：即项目规划阶段、项目执行 控制阶段、项目结束阶段。论文结构见图1 1 ： 1 4 本章小结 图1 1 论文结构 本章首先介绍了项目、项目管理的概念，项目管理的特点；接着介绍了项目管理的发展，详细 总结了产品开发领域项目管理系统的研究现状；产品数字化设计对项目管理系统提出了一些新的要 求，并由此提出了课题研究的背景、研究内容和意义，最后介绍了论文的整体结构和章节安排。 6 第二章项目管理系统构建 第二章项目管理系统构建 2 1 产品开发项目管理系统分析 2 1 i 产品开发过程特点 产品开发过程是指从产品定义到产品批量生产之前这一段时间，包括与产品开发有关的所有相 关技术活动和管理活动，代表了特定组织进行产品开发的行为。其中组织为满足某一需求利用各种 资源、工具和方法进行了创造性活动，过程的交付内容包括产品设计相关文档和数据。产品开发过 程就是一个将工程技术、方法、工具和人员进行集成，并付诸产品开发实践的一组活动集合，它涉 及技术和管理两个方面。根据对产品设计过程的分析，我们可以总结出产品设计过程的如下特性： 1 ) 目的性产品开发总是带有明确的目的：开发出满足市场需求、竞争力更强的产品。 2 1 阶段性产品设计过程通常包括产品概念生成、方案规划、详细设计、工艺规划、试制、试 验等阶段性任务。 3 ) 协同性复杂产品的开发不仅需要跨学科、跨部门全生命周期的协作。有时还需要与企业外 的力量结成战略联盟。 4 ) 迭代性在产品开发过程中，开发活动很少能够做到一步到位，各项设计参数常常需要反复 修改和迭代才能逐渐接近目标。 5 ) 权衡性对开发过程的主要指标如产品性能、开发成本和时间之间往往存在此消彼长的关 系，需要进行权衡。 铆信息性产品开发过程中要涉及大量的开发信息，如何对其进行有效的沟通和管理关系到开 发的效率和质量。 刀动态性在整个设计过程中。产品开发的进度、工作人员的任务安捧，资源使用状况等都在 发生动态变化。为了使设计能够顺利进行，产品开发人员需要方便地获取各方面的动态信息。 针对以上产品开发项目的特点。在制造企业的产品开发过程中存在如下待解决的问题： 1 ) 缺乏明确的产品开发项目管理的理念，使得企业无法依据项目来组织人力、资源进行产品开 发。 2 ) 产品开发过程中的各种系统的数据不能共享，信息在产品开发过程中不能顺畅流动。 3 ) 传统开发过程的执行方式比较僵化，不能适合比较灵活的产品开发项目。 4 ) 过多地依赖于手工操作，容易出现差错，在分布式环境下的局限性更加明显。 5 ) 缺乏产品开发过程中的安全性管理与权限控制。 企业的生存和发展，需要一种更为先进的管理模式，根据具体的项目情况，把企业中的人、财、 物和信息等资源，高质量、低成本、快速及时地转换为市场所需要的产品和服务。所以，在产品设 计系统中进行项目管理，对企业至关重要。 2 1 2 现代产品开发模式一并行开发 传统的产品开发流程大多沿用顺序的串行开发模式。在这一模式环境下，企业内部对产品开发 进行了明确的专业化分工，采用串行流水线作业方式。一个产品的开发在需求分析之后，将分析结 果交给设计部门，设计部门人员进行概念设计、详细设计，然后将图纸交给另一部门进行工艺方法 的设计和制造工装的准备即工艺设计，然后进行原型制造和测试，这中问产品结果不满意时再反复 修改设计和工艺，再加工、测试，直到满足要求，然后再交给生产部门进行生产制造。这种模式的 7 东南大学硕士学位论文 不足，是产品设计各部门总是独立地进行，特别是在设计中很少考虑到工艺和工装部门的要求、制 造部门的加工生产能力、以及检测部门的要求等，因此常常造成设计修改大循环，既延长了产品开 发周期致使产品开发费用增高，也不便于产品和工艺的创新。显然，这样的产品开发模式缺乏远见， 不能使企业顺应市场的t ，q ，c ，s 方面的要求。 所以必须改变这种串行开发模式，探索新型产品开发模式，帮助企业及时抓住市场对新产品需 求的机遇，快速开发新产品，赢得市场。为了克服传统顺序产品开发的问题，有必要对之采用优化 的结构和流程规划，将所有相关职能部门的人员组建为一个跨职能团队，在整个开发过程中高度参 与，将项目当作一个整体而不是各个独立的阶段，将并行工程的思想和方法运用到产品开发活动中， 这样就形成了并行产品开发的管理模式。 并行开发的基本理念是在产品开发的概念设计阶段就综合考虑产品生命周期中工艺、制造、营 销等环节的影响，建立起集成化、智能化的并行设计环境，实现产品设计与后续活动的协调。具体 来说，基于并行思维的产品开发采用并行、交叉和反复等方式进行产品设计、工艺设计和生产准备， 从开发的启动阶段就要考虑产品开发全生命周期中的各种因素，通过组建由多职能部门人员组成的 产品开发团队，改进产品开发流程，利用各种技术开发手段，使产品开发的早期阶段能够考虑到产 品开发下辩的各种因素，以减少由于设计方案反复修改而造成的无谓损失。并行开发管理模式如图 2 一l 所示： 图2 - 1 并行产品开发模式 2 1 3 产品开发项目对项目管理的新需求 并行工程强调及早考虑下游活动对产品设计的影响，强调各个活动并行交叉进行，强调面向过 程和以产品为中心，强调系统集成与整体优化。大大提高产品生命周期各个阶段人员之间的相互信 息交流和合作，在产品设计时及早考虑产品的可制造性、可装配性、可检验性等，这些都离不开高 效的管理。 企业的生产目的是为了最大限度地满足市场或顾客的需求，获取最大限度的经济效益。这就要 要求用最低的成本，以最短时间生产出市场需要的产品。产品开发过程实施项目管理，可以在充分 论证的基础上，确定产品开发是研制一种新的产品还是改善现有产品功能，从而逐步改变我国现有 产品“几十年一贯制”的状况，满足国内外市场变化和发展外向型经济的需要。 从项目观点来看，一个新产品的开发就是一个项目，产品开发的过程就是一个项目实施和管理 的过程，即开发人员根据用户的需求，借助开发工具，提供最优的设计方案。因此，把项目管理应 用到产品开发过程中，根据项目管理经验管理产品开发中的各项任务，同时和产品开发过程中的其 它技术融合在一起，实现产品数据和过程管理，是当前项目管理的一个发展趋势。 产品开发过程非常复杂，许多实际因素将影响计划的正常进行。如一个合作者的缺席，可能要 重新布局整个过程。此外，成员的工作负荷、设备的潜在能力都将约束着活动安捧。产品开发项目 需要解决如下问题： 1 ) 并行设计中局部迭代和信息反馈给产品开发过程带来的复杂性； b 第二章项目管理系统构建 规划、协调产品研制过程中的所有活动，晟优安排合作者的工作过程，以加强他们的协同工 作； 3 1 组织产品开发过程中的众多信息( 设计信息、过程信息) 和资源( 人员、设备，物料) 等因 素，发挥其最大的效益； 4 ) 产品开发项目还要求实现对产品设计过程的调度和管理。 已有研究表明“：系统开发中大部分资源消耗来自于开发小组成员间的协调与交流。企业为了使 项目能够在较短的时间内高效优质地完成项目开发，不仅需要技术上的创新力，而且必须对产品开 发从时间、组织、资源等方面进行科学管理。项目管理正是满足这种需求的一种管理技术。项目管 理通过一定的方式合理地组织有关人员，并有效地管理项目中的资源与数据，控制项目进度，在确 定的时间范围内，完成一个既定的项目。本文对支持产品开发设计的项目管理系统进行研究。 2 2 4 面向产品开发设计的项目管理特点 产品开发项目具有综合性、不确定性和创新性等特点；技术含量高，涉及范围广，有可能需要 若干具有不同技术优势的企业合作才能完成；涉及的业务过程复杂，特别是如大规模定制等新的产 品开发理念的出现，使得产品开发更成为一个非常综合的工程，产品开发各阶段的联系更加紧密； 产品开发是一项创新过程，具有不确定性，其项目目标较易定义，但产品开发方法却较难把握，需 要在项目实践过程中不断探索。 面向产品开发设计的项目管理和通常意义