基于系统动力学方法的工程项目管理

2011年第8期科技管理研究Science and Technology Management Research201 1 No 8文章编号:1000-7695(2011)08-0183-04基于系统动力学方法的工程项目管理刘洋,卢梅(西安建筑科技大学,陕西西安710055)摘要:随着建设项目复杂性的不断增加,工程项目管理的工作难度也越来越大。而传统的项目管理者局限于细节问题,忽略了项目实际运行中因素之间的相互作用对项目整体的影响。论文通过系统动力学提供一种自上而下的、从战略层面来描逑项目复杂系統的管理方法,与前者相辅相成。在分析系統动力学在工程项目管理中的优势之后,借助一个工程项目管理的实例来对其进行应用。关键词:系统动力学;复杂系统;工程项目管理中图分类号:C931.2文献标识码: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引言系统仿真方法2。从动态观点系统的研究管理问题是对传统管理科学的一个突破。目前,系统动力学自从1987年开始推广鲁布革经验以来,我国在广泛运用于研究城市经济发展,企业经营管理,宏项目管理实践上和理论上跨上了一个新的台阶。以观经济规划,区域经济,能源规划,工程系统等许项目工作分解结构(WBs)、网络计划技术和贏得值多领域。法为主的传统项目管理方法在关注于项目计划和项系统动力学是一门分析研究信息反馈系统的学目绩效评价上对有效地控制项目起到了重要的作用。科。所谓“反馈”就是指系统内同一单元或同一子但这些传统项目管理方法无法处理项目管理中的复块,其输出与输入之间的关系。反馈系统要受系统杂性和动态性问题,对项目目标的实现已凸显不足。本身的历史行为的影响,把历史行为的后果回授给系统动力学是处理信息反馈系统问题的学科,可以系统本身,以影响未来的行为2)。按照反馈过程的帮助人们认识和解决高阶的、非线性的、时变的、特点,反馈可分为正反馈和负反馈两种。复杂的社会经济系统问题。本文基于系统动力学的2.1正反绩项目管理方法,可以帮助项目管理者对项目进行宏指发生于其回路中任何一处的初始偏离与动作观上的随时间变化的动态控制。循回路一周将获得增大与加强。具有诸如非稳定的,2系统动力学的概述与内容非平衡的,增长的和自增长的多种特性2。其关系系统动力学( System Dynamics)是由美国麻省图如图1(a),(b)所示理工学院(M.I.T)的福瑞斯特(Jayw. Forrest中国煤化工假设A发生变化,er)教授于20世纪50年代中期创造的,它在社会根据A1的正向因果链,经济系统中第一个实践领域是工业企业的经营管理,最终1CNMHG渐增强。即流图中主要分析生产管理及库存管理等企业问题而提出的的速率不断增大,使其状态变化不断地自增强。收稿日期:2010-10-08,修回日期:2010-11-06刘洋等:基于系统动力学方法的工程项目管理工程进度剩余工作量进度压力图1(a)正反馈回路图I(b)正反馈回路估计所需劳动时间2.2负反馈指发生于其回路中任何一处的初始偏离与动作,资源浪费系统能自动寻求给定的目标,力图缩小系统状态相工程强度工程项目管理工作对于目标状态(或平衡状态)的偏离,具有稳定,平衡或自校正的特性2)。其关系图如图2(a),(b)工程成本所示图3项目质量、成本、进度的相互影响因果关系言分析正反馈回路其状态随时间变化的规律来进行分析。图3(a)的流图如下比例常数图2(a)负反馈回路图2(b)负反馈回路在图2(a)负反馈回路中,假设Bl发现偏离目标,根据B1到B2;B2到B3的正向因果链可以使B3与B的变化趋势相同,但由于B3到B1的负向因果链,使得B3的变化趋势来抑制B1的变化趋图3(a)正反馈流图势的增强,即流图(b)中的速率逐渐减少,使其IEV—状态变量;RT—速率;DT——计算缩小与其目标的偏差。时间间隔3系统动力学在工程项目管理中的应用此系统用 DYNAMO书写的差分方程式如下:LEV.K= LEV.J+(DT)(RT JK)工程项目管理涉及到的因素很多,我们可以把(LEV. K-LEV. J)/DT=RT JK它看作一个系统,在工程项目管理系统中任务规模脱去 DYNAMO的符号,并令DT趋于0.则可得所需要的人力以及项目进度等因素相互关系复杂,微分方程式各因素之间都存在各种各样直接或间接地联系。从dEV()/dt=RT(t)设计,土建到安装,调试包含了大量的相互依赖的假定RT(t)= CONST*LEV(t); CONST——比例工序。项目管理系统中包含了大量的非线性,不可常数。逆的联系。因此,实际工作中往往难于做到对所有所以dLEV(t)/dt= CONST. LEV(t活动进行优化管理。项目管理系统中既包含可以定可解得LEV(t)=LEV(0)*esr量描述的物质变量,如材料要求,安装进度等,同式中:LEV(t)—状态在t时的值;LEV(0)时也包含大量的不容易定量描述的软变量,如政策状态的初始值;决策,组织机构等写。下面针对工程项目管理中的CONST—比例常数;e——自然对数基。进度控制管理方面来分析系统动力学在工程项目管此函数关系图如下:理中的优势:在图3(a)中,如果实际工程进度落后于计划LE()·LEy()x进度,必然引起进度压力,现实中一般是通过加大工人工作强度来实现。这种方法虽然能够顺利达到中国煤化工加快工程进度的目标,但工作强度过大会增加工人的疲劳度,从而影响工程质量,造成返工,又会导CNMHG致工程进度进一步的落后。这是一个正反馈结构环此图为正反馈回路的状态随时间的变化图。由下面根据王其藩2利用系统动力学中的 DYNAMO语图可以看出,正反馈回路中状态值的变化是随时间刘洋等:基于系统动力学方法的工程项目管理呈现指数的变化趋势。要想控制好项目的进度,必须使项目管理者结合横道图或网络图不断地对项目过渡区进行观察,尽量控制好项目的进度或在项目实际进LEvLEY()[GL-LEY(O)*e度落后计划进度的萌芽阶段进行调整控制,以免对项目造成重大的损失。在图3(b)中,根据项目未完成的剩余工作量的多少;项目管理人员进行劳动力雇佣决策;当剩余工作量较多时,管理人员将较多地雇佣劳动力时间(t)大量雇佣劳动力的投人必定引起工程进度的加快,在项目规模一定下,工程进度的加快将导致项目未案例分析完成的剩余工作量的减少,剩余工作量的减少又会已知某工程项目时标网络图如图4所示。该计引起管理人员较少地雇佣劳动力。这是一个负反馈划执行到第6周末检查实际进度时发现关键线路上结构环,在负反馈作用下,系统的行为得到削弱趋的E工作落后计划进度a周(a=1,2,3,4中的于稳定。下面根据王其藩2利用系统动力学中的任一值)。试对该项目由于关键线路上的进度落后对DYNAMO语言分析负反馈回路其状态随时间变化的项目的实际状态的影响进行分析。时间单位为规律来进行分析。图3(b)的负反馈的流图为(周)。比例常数目标值图3(b】负反馈流图LEV—比例常数;RT——速率;CONT—比例常数;DSC——偏差;91p12134GL——目标值。图4某工程项目时标网络计划图其方程式用 DYNAMO语言书写如下:LEV. K=LEV. J+DT(rT JK)假设项目管理者对进度落后所做的决策是加大RT KL= CONST* DISC. K工人的工作强度来追赶进度,借助图3(a),依据DISC. K=GL-LEV K系统动力学方法对工期落后a周(a=1,2,3,4有上述方程可得:(LEV.K-LEV.J)/DT=中的任一值)对项目实际状态的影响分析如下CONST*(GL-LEV. K)利用系统动力学中的 DYNAMO语言,时间常数脱去 DYNAMO的符号,并令DT趋于0则可得微定义为 CONST的倒数,即T=1/ CONST具有时间的分方程式量纲。当t=nT时,根据公式dev (t/dt=CONST*(GL-LEV(t))LEV(T)=LEV()* eoNST.=LEV(O)*e(/.at分离变量得:dIEV(t)/(GL-LEV(t))= CONST2.73°*LEV(0)dt解得:LEV(t)=GL-[GL-LEV(0)]eor规定 CONST=1,时间量纲为周,即T=1当t=1T时,LEv(1)=2.73LEⅤ(0);即其式中:LEV(t)—状态在t时的值;LEv(0)状态初始值;状态值是初始状态值的2.73倍;(即关键线路上的E工作的工程进度落后一周时,由于其内部因素构CL—-目标值; CoNST-一比例常数;一自然成了复杂的正反馈结构环,根据正反馈结构环的作对数基。此函数关系如下:用,对项目进度落后的实际状态影响扩大了2.73倍)中国煤化工此图为负反馈回路的状态随时间的变化图,由CNMH图可以看出,当回路中某一个元素发生偏离目标时,LL(∠丿-cLEV(0)=745LEⅤ系统会进行调节,逐渐缩小与目标的偏差,最后在(0);即其状态值是初始状态值的7.45倍;稳态区接近或近似的达到目标值。当t=3T时,LEV(3)=eLEV(0)=20.35LEV刘洋等:基于系统动力学方法的工程项日管理(0);即其状态值是初始状态值的20.35倍;善项目行为的管理策略。从而使项目管理者能够从当t=4T时,LEV(4)=eLEV(0)=55.55LEV宏观上对项目进行动态的管理(0);即其状态值是初始状态值的55.55倍;由此可以看出:当关键线路上的工作的工程进参考文献度落后a周时,由于其内部因素构成复杂的正反馈[]雷荣军,毕星.系统动力学在建设项目管理中的应用[J].哈尔滨理工大学学报,2004,9(6):72-75结构环,对项目进度落后的实际影响扩大了ea倍,[2]王其潘.系统动力学[M],北京:清华大学出版社,19因此,当关键线路上的工作的工程进度落后计划进(3严洋,路正南.基于系统动力学机制的工程项目管理研究([]度时,必须采取有效的管理策略,以免使其内部产商场现代化,2005(18):75-76生复杂的正反馈结构环,对工程项目造成重大损失。[4]闫文周,袁清泉。工程项目管理学[M].陕西:陕西科学技术而且项目管理者要对关键线路上的工程进度时刻进行检查,即使发生实际进度落后计划进度的情况,[5]王宇静.一种基于系统动力学的项目管理方法[冂].统计与决策,2010,(12):34-36也要把它控制在萌芽阶段,以免对项目造成更重大[6]赵金楼,齐英.基于系统动力学模型的建设项目的资源管理研的损失。究[冂].科技管理研究,2008,(7):502-504[7]WANG Qifan: NING Xiaoqian: YOU Jiong. Advantages of System5结论Dynamics Approach in Managing Project Risk Dynamics [J]. E学报:自然科学版,2005,44(2):201-206本文通过分析系统动力学方法在工程项目管理中应用的优势,让项目管理者以系统的观点来考虑作者简介:刘洋(1985-),男,汉族,山东新泰人,研究生,主要各种影响项目行为的因素。并通过系统动力学中的从事工程项目管理研究;卢梅(1971-),女,新疆乌鲁木齐人,副DYNAMO语言对系统中各因素相互作用所构成的正数教授,主要从事工程项目管理,工程造价及招投标研究。反馈结构环和负反馈结构环进行进一步分析,找出其相互作用的规律,最终找到满意的控制项目和改(责任编辑:彭统序)(上接第190页)ances:A buyer perspective [J]. Intemational Joumal of Purchasing8]马士华.论核心企业对供应链战略关系形成的影响[].工业m,1998,34(1):24-38.工程与管理,2000(1):24-279]oLEM, OLGA W L Integration between manufacturers and third作者简介:张红(1958-),女,重庆人,教授,研究方向为工业工程与管理;王颖(1985-),女,浙江杭州人,硕士研究生,研究方Production Management, 2008, 28(4): 331-359向为供应链管理与物流运作;蓝海林(1959-),男,广东大埔人[10] JOHN T M, SOONHONG M, ZACH G Z. The nature of interfirm教授,博土生导师,研究方向为企业战略管理partnering in supply chain management [J]. Joumal of Retailing200,76(4):549-568(责任编辑:熊俊)[11] MOORE K R. Trust and relationship commitment in logistics alli.中国煤化工CNMHG