基于系統動(dòng)力學(xué)方法的工程項目管理

2011年第8期科技管理研究Science and Technology Management Research201 1 No 8文章編號:1000-7695(2011)08-0183-04基于系統動(dòng)力學(xué)方法的工程項目管理劉洋,盧梅(西安建筑科技大學(xué),陜西西安710055)摘要:隨著(zhù)建設項目復雜性的不斷增加,工程項目管理的工作難度也越來(lái)越大。而傳統的項目管理者局限于細節問(wèn)題,忽略了項目實(shí)際運行中因素之間的相互作用對項目整體的影響。論文通過(guò)系統動(dòng)力學(xué)提供一種自上而下的、從戰略層面來(lái)描逑項目復雜系統的管理方法,與前者相輔相成。在分析系統動(dòng)力學(xué)在工程項目管理中的優(yōu)勢之后,借助一個(gè)工程項目管理的實(shí)例來(lái)對其進(jìn)行應用。關(guān)鍵詞:系統動(dòng)力學(xué);復雜系統;工程項目管理中圖分類(lèi)號:C931.2文獻標識碼:AProject Management Based on System Dynamics(Xian University of Architecture and Technology, Xi'an 710055, China)Abstract: With the increasing complexity of the construction projects, the work of project management is more and moredifficult. The traditional method of project management is a bottom-up one which often makes project managers confine tothe details and neglect the influence of the interaction between the tasks on the whole project when running the actual project. Based on system dynamics, the paper provides a management method which is top-down and describing the complexsystem from the strategic point to complement the traditional method. After analyzing the advantage of system dynamics inproject management, we apply it through an actual project management.Key words: system dynamics; complex system; project management1引言系統仿真方法2。從動(dòng)態(tài)觀(guān)點(diǎn)系統的研究管理問(wèn)題是對傳統管理科學(xué)的一個(gè)突破。目前,系統動(dòng)力學(xué)自從1987年開(kāi)始推廣魯布革經(jīng)驗以來(lái),我國在廣泛運用于研究城市經(jīng)濟發(fā)展,企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理,宏項目管理實(shí)踐上和理論上跨上了一個(gè)新的臺階。以觀(guān)經(jīng)濟規劃,區域經(jīng)濟,能源規劃,工程系統等許項目工作分解結構(WBs)、網(wǎng)絡(luò )計劃技術(shù)和贏(yíng)得值多領(lǐng)域。法為主的傳統項目管理方法在關(guān)注于項目計劃和項系統動(dòng)力學(xué)是一門(mén)分析研究信息反饋系統的學(xué)目績(jì)效評價(jià)上對有效地控制項目起到了重要的作用?？?。所謂“反饋”就是指系統內同一單元或同一子但這些傳統項目管理方法無(wú)法處理項目管理中的復塊,其輸出與輸入之間的關(guān)系。反饋系統要受系統雜性和動(dòng)態(tài)性問(wèn)題,對項目目標的實(shí)現已凸顯不足。本身的歷史行為的影響,把歷史行為的后果回授給系統動(dòng)力學(xué)是處理信息反饋系統問(wèn)題的學(xué)科,可以系統本身,以影響未來(lái)的行為2)。按照反饋過(guò)程的幫助人們認識和解決高階的、非線(xiàn)性的、時(shí)變的、特點(diǎn),反饋可分為正反饋和負反饋兩種。復雜的社會(huì )經(jīng)濟系統問(wèn)題。本文基于系統動(dòng)力學(xué)的2.1正反績(jì)項目管理方法,可以幫助項目管理者對項目進(jìn)行宏指發(fā)生于其回路中任何一處的初始偏離與動(dòng)作觀(guān)上的隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)控制。循回路一周將獲得增大與加強。具有諸如非穩定的,2系統動(dòng)力學(xué)的概述與內容非平衡的,增長(cháng)的和自增長(cháng)的多種特性2。其關(guān)系系統動(dòng)力學(xué)( System Dynamics)是由美國麻省圖如圖1(a),(b)所示理工學(xué)院(M.I.T)的福瑞斯特(Jayw. Forrest中國煤化工假設A發(fā)生變化,er)教授于20世紀50年代中期創(chuàng )造的,它在社會(huì )根據A1的正向因果鏈,經(jīng)濟系統中第一個(gè)實(shí)踐領(lǐng)域是工業(yè)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理,最終1CNMHG漸增強。即流圖中主要分析生產(chǎn)管理及庫存管理等企業(yè)問(wèn)題而提出的的速率不斷增大,使其狀態(tài)變化不斷地自增強。收稿日期:2010-10-08,修回日期:2010-11-06劉洋等:基于系統動(dòng)力學(xué)方法的工程項目管理工程進(jìn)度剩余工作量進(jìn)度壓力圖1(a)正反饋回路圖I(b)正反饋回路估計所需勞動(dòng)時(shí)間2.2負反饋指發(fā)生于其回路中任何一處的初始偏離與動(dòng)作,資源浪費系統能自動(dòng)尋求給定的目標,力圖縮小系統狀態(tài)相工程強度工程項目管理工作對于目標狀態(tài)(或平衡狀態(tài))的偏離,具有穩定,平衡或自校正的特性2)。其關(guān)系圖如圖2(a),(b)工程成本所示圖3項目質(zhì)量、成本、進(jìn)度的相互影響因果關(guān)系言分析正反饋回路其狀態(tài)隨時(shí)間變化的規律來(lái)進(jìn)行分析。圖3(a)的流圖如下比例常數圖2(a)負反饋回路圖2(b)負反饋回路在圖2(a)負反饋回路中,假設Bl發(fā)現偏離目標,根據B1到B2;B2到B3的正向因果鏈可以使B3與B的變化趨勢相同,但由于B3到B1的負向因果鏈,使得B3的變化趨勢來(lái)抑制B1的變化趨圖3(a)正反饋流圖勢的增強,即流圖(b)中的速率逐漸減少,使其IEV—狀態(tài)變量;RT—速率;DT——計算縮小與其目標的偏差。時(shí)間間隔3系統動(dòng)力學(xué)在工程項目管理中的應用此系統用 DYNAMO書(shū)寫(xiě)的差分方程式如下:LEV.K= LEV.J+(DT)(RT JK)工程項目管理涉及到的因素很多,我們可以把(LEV. K-LEV. J)/DT=RT JK它看作一個(gè)系統,在工程項目管理系統中任務(wù)規模脫去 DYNAMO的符號,并令DT趨于0.則可得所需要的人力以及項目進(jìn)度等因素相互關(guān)系復雜,微分方程式各因素之間都存在各種各樣直接或間接地聯(lián)系。從dEV()/dt=RT(t)設計,土建到安裝,調試包含了大量的相互依賴(lài)的假定RT(t)= CONST*LEV(t); CONST——比例工序。項目管理系統中包含了大量的非線(xiàn)性,不可常數。逆的聯(lián)系。因此,實(shí)際工作中往往難于做到對所有所以dLEV(t)/dt= CONST. LEV(t活動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化管理。項目管理系統中既包含可以定可解得LEV(t)=LEV(0)*esr量描述的物質(zhì)變量,如材料要求,安裝進(jìn)度等,同式中:LEV(t)—狀態(tài)在t時(shí)的值;LEV(0)時(shí)也包含大量的不容易定量描述的軟變量,如政策狀態(tài)的初始值;決策,組織機構等寫(xiě)。下面針對工程項目管理中的CONST—比例常數;e——自然對數基。進(jìn)度控制管理方面來(lái)分析系統動(dòng)力學(xué)在工程項目管此函數關(guān)系圖如下:理中的優(yōu)勢:在圖3(a)中,如果實(shí)際工程進(jìn)度落后于計劃LE()·LEy()x進(jìn)度,必然引起進(jìn)度壓力,現實(shí)中一般是通過(guò)加大工人工作強度來(lái)實(shí)現。這種方法雖然能夠順利達到中國煤化工加快工程進(jìn)度的目標,但工作強度過(guò)大會(huì )增加工人的疲勞度,從而影響工程質(zhì)量,造成返工,又會(huì )導CNMHG致工程進(jìn)度進(jìn)一步的落后。這是一個(gè)正反饋結構環(huán)此圖為正反饋回路的狀態(tài)隨時(shí)間的變化圖。由下面根據王其藩2利用系統動(dòng)力學(xué)中的 DYNAMO語(yǔ)圖可以看出,正反饋回路中狀態(tài)值的變化是隨時(shí)間劉洋等:基于系統動(dòng)力學(xué)方法的工程項目管理呈現指數的變化趨勢。要想控制好項目的進(jìn)度,必須使項目管理者結合橫道圖或網(wǎng)絡(luò )圖不斷地對項目過(guò)渡區進(jìn)行觀(guān)察,盡量控制好項目的進(jìn)度或在項目實(shí)際進(jìn)LEvLEY()[GL-LEY(O)*e度落后計劃進(jìn)度的萌芽階段進(jìn)行調整控制,以免對項目造成重大的損失。在圖3(b)中,根據項目未完成的剩余工作量的多少;項目管理人員進(jìn)行勞動(dòng)力雇傭決策;當剩余工作量較多時(shí),管理人員將較多地雇傭勞動(dòng)力時(shí)間(t)大量雇傭勞動(dòng)力的投人必定引起工程進(jìn)度的加快,在項目規模一定下,工程進(jìn)度的加快將導致項目未案例分析完成的剩余工作量的減少,剩余工作量的減少又會(huì )已知某工程項目時(shí)標網(wǎng)絡(luò )圖如圖4所示。該計引起管理人員較少地雇傭勞動(dòng)力。這是一個(gè)負反饋劃執行到第6周末檢查實(shí)際進(jìn)度時(shí)發(fā)現關(guān)鍵線(xiàn)路上結構環(huán),在負反饋作用下,系統的行為得到削弱趨的E工作落后計劃進(jìn)度a周(a=1,2,3,4中的于穩定。下面根據王其藩2利用系統動(dòng)力學(xué)中的任一值)。試對該項目由于關(guān)鍵線(xiàn)路上的進(jìn)度落后對DYNAMO語(yǔ)言分析負反饋回路其狀態(tài)隨時(shí)間變化的項目的實(shí)際狀態(tài)的影響進(jìn)行分析。時(shí)間單位為規律來(lái)進(jìn)行分析。圖3(b)的負反饋的流圖為(周)。比例常數目標值圖3(b】負反饋流圖LEV—比例常數;RT——速率;CONT—比例常數;DSC——偏差;91p12134GL——目標值。圖4某工程項目時(shí)標網(wǎng)絡(luò )計劃圖其方程式用 DYNAMO語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)如下:LEV. K=LEV. J+DT(rT JK)假設項目管理者對進(jìn)度落后所做的決策是加大RT KL= CONST* DISC. K工人的工作強度來(lái)追趕進(jìn)度,借助圖3(a),依據DISC. K=GL-LEV K系統動(dòng)力學(xué)方法對工期落后a周(a=1,2,3,4有上述方程可得:(LEV.K-LEV.J)/DT=中的任一值)對項目實(shí)際狀態(tài)的影響分析如下CONST*(GL-LEV. K)利用系統動(dòng)力學(xué)中的 DYNAMO語(yǔ)言,時(shí)間常數脫去 DYNAMO的符號,并令DT趨于0則可得微定義為 CONST的倒數,即T=1/ CONST具有時(shí)間的分方程式量綱。當t=nT時(shí),根據公式dev (t/dt=CONST*(GL-LEV(t))LEV(T)=LEV()* eoNST.=LEV(O)*e(/.at分離變量得:dIEV(t)/(GL-LEV(t))= CONST2.73°*LEV(0)dt解得:LEV(t)=GL-[GL-LEV(0)]eor規定 CONST=1,時(shí)間量綱為周,即T=1當t=1T時(shí),LEv(1)=2.73LEⅤ(0);即其式中:LEV(t)—狀態(tài)在t時(shí)的值;LEv(0)狀態(tài)初始值;狀態(tài)值是初始狀態(tài)值的2.73倍;(即關(guān)鍵線(xiàn)路上的E工作的工程進(jìn)度落后一周時(shí),由于其內部因素構CL—-目標值; CoNST-一比例常數;一自然成了復雜的正反饋結構環(huán),根據正反饋結構環(huán)的作對數基。此函數關(guān)系如下:用,對項目進(jìn)度落后的實(shí)際狀態(tài)影響擴大了2.73倍)中國煤化工此圖為負反饋回路的狀態(tài)隨時(shí)間的變化圖,由CNMH圖可以看出,當回路中某一個(gè)元素發(fā)生偏離目標時(shí),LL(∠丿-cLEV(0)=745LEⅤ系統會(huì )進(jìn)行調節,逐漸縮小與目標的偏差,最后在(0);即其狀態(tài)值是初始狀態(tài)值的7.45倍;穩態(tài)區接近或近似的達到目標值。當t=3T時(shí),LEV(3)=eLEV(0)=20.35LEV劉洋等:基于系統動(dòng)力學(xué)方法的工程項日管理(0);即其狀態(tài)值是初始狀態(tài)值的20.35倍;善項目行為的管理策略。從而使項目管理者能夠從當t=4T時(shí),LEV(4)=eLEV(0)=55.55LEV宏觀(guān)上對項目進(jìn)行動(dòng)態(tài)的管理(0);即其狀態(tài)值是初始狀態(tài)值的55.55倍;由此可以看出:當關(guān)鍵線(xiàn)路上的工作的工程進(jìn)參考文獻度落后a周時(shí),由于其內部因素構成復雜的正反饋[]雷榮軍,畢星.系統動(dòng)力學(xué)在建設項目管理中的應用[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報,2004,9(6):72-75結構環(huán),對項目進(jìn)度落后的實(shí)際影響擴大了ea倍,[2]王其潘.系統動(dòng)力學(xué)[M],北京:清華大學(xué)出版社,19因此,當關(guān)鍵線(xiàn)路上的工作的工程進(jìn)度落后計劃進(jìn)(3嚴洋,路正南.基于系統動(dòng)力學(xué)機制的工程項目管理研究([]度時(shí),必須采取有效的管理策略,以免使其內部產(chǎn)商場(chǎng)現代化,2005(18):75-76生復雜的正反饋結構環(huán),對工程項目造成重大損失。[4]閆文周,袁清泉。工程項目管理學(xué)[M].陜西:陜西科學(xué)技術(shù)而且項目管理者要對關(guān)鍵線(xiàn)路上的工程進(jìn)度時(shí)刻進(jìn)行檢查,即使發(fā)生實(shí)際進(jìn)度落后計劃進(jìn)度的情況,[5]王宇靜.一種基于系統動(dòng)力學(xué)的項目管理方法[冂].統計與決策,2010,(12):34-36也要把它控制在萌芽階段,以免對項目造成更重大[6]趙金樓,齊英.基于系統動(dòng)力學(xué)模型的建設項目的資源管理研的損失。究[冂].科技管理研究,2008,(7):502-504[7]WANG Qifan: NING Xiaoqian: YOU Jiong. Advantages of System5結論Dynamics Approach in Managing Project Risk Dynamics [J]. E學(xué)報:自然科學(xué)版,2005,44(2):201-206本文通過(guò)分析系統動(dòng)力學(xué)方法在工程項目管理中應用的優(yōu)勢,讓項目管理者以系統的觀(guān)點(diǎn)來(lái)考慮作者簡(jiǎn)介:劉洋(1985-),男,漢族,山東新泰人,研究生,主要各種影響項目行為的因素。并通過(guò)系統動(dòng)力學(xué)中的從事工程項目管理研究;盧梅(1971-),女,新疆烏魯木齊人,副DYNAMO語(yǔ)言對系統中各因素相互作用所構成的正數教授,主要從事工程項目管理,工程造價(jià)及招投標研究。反饋結構環(huán)和負反饋結構環(huán)進(jìn)行進(jìn)一步分析,找出其相互作用的規律,最終找到滿(mǎn)意的控制項目和改(責任編輯:彭統序)(上接第190頁(yè))ances:A buyer perspective [J]. Intemational Joumal of Purchasing8]馬士華.論核心企業(yè)對供應鏈戰略關(guān)系形成的影響[].工業(yè)m,1998,34(1):24-38.工程與管理,2000(1):24-279]oLEM, OLGA W L Integration between manufacturers and third作者簡(jiǎn)介:張紅(1958-),女,重慶人,教授,研究方向為工業(yè)工程與管理;王穎(1985-),女,浙江杭州人,碩士研究生,研究方Production Management, 2008, 28(4): 331-359向為供應鏈管理與物流運作;藍海林(1959-),男,廣東大埔人[10] JOHN T M, SOONHONG M, ZACH G Z. The nature of interfirm教授,博土生導師,研究方向為企業(yè)戰略管理partnering in supply chain management [J]. Joumal of Retailing200,76(4):549-568(責任編輯:熊俊)[11] MOORE K R. Trust and relationship commitment in logistics alli.中國煤化工CNMHG