项目管理中不确定性信息的处理模型和综合项目管理策略

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    摘 要：在综述经典项目管理理论和方法优缺点的基础上，重点分析了项目管理中的不确定性信息的处理方法。针对经典项目管理方法难于处理不确定信息，缺乏辅助决策的工具的状况，文中把系统动力学方法引入到项目管理领域，使之与信息系统技术相结合，建立了项目动力学方法。在此基础上，本文还介绍了分层次应用各种项目管理方法的综合项目管理策略。文中的模型、方法和策略在实践中的应用表明，项目动力学方法和综合项目管理策略可以较好地处理项目管理中的不确定性信息，是一种辅助宏观项目管理的手段。

    关键词：项目管理，项目动力学，项目管理信息系统

    1 引 言

    在二十世纪五十年代后，随着系统工程方法在项目管理中的应用和计算机技术的飞速发展，人们对项目组织方法、项目计划优化、项目控制方法等方面进行了更为深入的研究，提出了大量的数学方法和管理模型[2]，使项目管理向着科学化的方向迈进。但是，进入二十世纪九十年代以来，人们发现利用现有的项目管理手段越来越难于控制巨型项目中大量的不确定性因素，延期和超支仍困扰着大多数项目，于是人们开始分析造成这种现象的原因，寻找新的项目管理方法。

    本文在综述经典项目管理理论和方法优缺点的基础上，对项目管理中的不确定性信息进行了重点分析。针对经典项目管理方法在决策层缺乏辅助分析工具的状况，文中把系统动力学方法[3][5]引入到项目管理领域，使之与信息系统技术相结合，建立了项目动力学方法，给出了它的推导、定义、适应范围、实现步骤和应用策略。该方法改变了经典项目管理方法“分解”的思路，从项目整体入手处理项目系统中经典方法无法处理的非线性、动态反馈和多影响因素的问题，成为一种项目管理的宏观控制手段。同时，它也提供了通过模型的积累和项目管理数据库的建立积累核电建设中的专家经验的途径。

    项目动力学方法是对经典项目管理方法的补充。针对各种项目管理方法的特点和适用范围，本文还给出了基于统一项目管理信息系统，分层次应用各种项目管理方法的综合项目管理策略。综合项目管理策略是项目管理思想的发展，它既注重“分解”的微观管理又注重宏观的多因素管理；既注重定量化管理又注重定性化管理。文中给出了综合项目管理策略的定义、构成、综合项目管理的学科体系和模型体系以及应用方法等。

    文中的模型、方法和策略在10MW高温气冷堆工程（HTR-10）和岭澳核电工程两个项目中得到部分应用。结果表明，应用项目动力学方法和综合项目管理策略可以较好地处理项目管理中的不确定性信息，是一种辅助宏观项目管理的手段。

    2 经典项目管理方法

    项目管理专家Harold Kerzner给项目管理下的定义[2]是：项目管理是为了实现相对短期的一系列特定目标，而进行对工程资源的计划、组织、指导和控制的系统工程方法。由此可见，项目管理是计划、组织、控制的系统工程方法，事实上，从本世纪初项目管理方法诞生之日起，项目管理方法的主体就是项目计划、计划优化方法。围绕着项目计划方法，可以把项目管理方法分为四个发展阶段：Gannt图阶段、确定性网络计划技术阶段，如关键路径法CPM（Critical Path Method）等、概率型网络计划技术阶段，如计划评审技术PERT (Program Evaluation and Review Technique)和多因素随机网络计划技术阶段，如考虑资金因素的PERT/COST，考虑活动风险的图评审技术GERT(Graphics Evaluation and Review Technology)和风险评审技术VERT(Venture Evaluation and Review Technology)，以及多种资源（资金、人力等）约束下的网络优化[6]等等。

    项目管理的蓬勃发展起始于网络计划方法的提出，现今各种项目管理方法大多是以网络计划为基础，我们把这种基于网络计划技术的项目组织、计划控制和协调方法称为经典项目管理方法。它的突出特点是基于网络模型的分解思路，它能够利用量化的网络来优化资源配置，但不考虑项目管理系统的层次，只考虑项目系统中的活动。

    从上世纪七十年代开始，计算机技术开始大规模应用于管理领域，出现了管理信息系统MIS(Management Information System)，进入九十年代，MIS这一方法在各方面的管理工作中都发挥了重大作用。在项目管理领域，MIS也逐渐成为日常管理活动的一个重要手段。与此同时决策的科学性日益为人们所重视，出现了决策支持系统DSS(Decision Support System)。这一时期的项目管理方法，在经典项目管理方法基础上，大规模应用MIS和DSS技术，力图考虑更为复杂的影响因素，在网络计划技术基础上，建立不同于网络的管理模型和决策模型来组织、计划、控制和协调项目，我们称这种项目管理方法为现代项目管理方法。该类方法在经典方法基础上，更注重于信息的沟通和决策行为，注重管理的细致性，力图为决策层建立决策模型和方法。

    各种项目管理方法所用模型、复杂程度如下表所示：

     从表中可以看到，经典项目管理方法是针对管理、执行层的，虽然现代项目管理方法提供了对经典方法的补充，但由于缺少合适的项目决策模型，该方法还只限于MIS的基本功能实现上，也就是说它只是提供了经典方法高效执行的“工具”，而不是新的项目管理方法。虽然在上述的方法和模型中也考虑了对风险等不确定性因素的处理，但由于数学模型的限制，还没有一种方法能对项目进行中的大量不确定因素进行分析。

    3 项目管理中对不确定性信息的处理

    (1) 基本思路泛普软件-建筑工程项目管理系统
     如前所述，在项目的控制和协调过程中我们必须面对大量的不确定性因素，如天气的变化，人员变更，汇率变化等等，对这些因素的处理往往只能凭经验在事件发生后处理。我们希望建立一个对项目系统的模拟模型，以能够对这些不确定性信息进行模拟，通过模型的模拟运行对这些因素进行定性与定量的分析。为此，我们把系统动力学方法引入到项目管理领域，根据项目系统的特点，建立了项目动力学方法。该方法所遵循的基本原则是：

    1.面向项目管理的决策层、面向工程实际中的问题。即要适合宏观决策的特点，解决项目管理中遇到的实际问题；

    2.定性与定量相结合。既注重项目系统中能定量描绘的因素，如资金、工期等，也注重对不容易定量描述的环境和政策、决策因素的考虑；

    3.直接因果关系原则。即在考虑影响项目系统的因素时，采用因果思考方法，对每个因素只考虑建立与它有直接因果关系的因素，防止间接因果关系产生的同一因素的重复影响（即一般的说，每一变量只能一次直接或间接的影响另一变量），这一原则保证局部不出现变量的高阶次项；

    4.在处理不确定量时遵循反推分解的原则。即把不确定的变量分解成易于确定或不确定性小的变量，然后反过来由确定的量推出不确定的量；由不确定性小的量推出不确定性大的量。

     项目系统是一个具有大量反馈的高阶次、非线性系统，设项目管理系统在的状态可以用向量X(t)来描述：

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     各分量可以是工期、资金、质量以及决策、环境因素（如天气、银行利率变化、人员等），设其一阶导数用函数向量F(t)来表示：项目经理博客
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     我们的目标就是对方程 进行计算机模拟。为了简略起见，这里用欧拉法来离散该方程（也可以采用梯形法、龙格库塔法等）如下：

     项目的初始状态可以根据以往建设过的工程经验来得到，因此，只要能给出状态的变化率F(X(KT),KT)就可以得到下一时刻的项目状态。暂且不考虑函数F的解析式，一般的，F主要受上一时刻项目状态和一些环境因素的影响。

    F(X(t),t)与项目自身状态的关系可以分为线性和非线性两种：线性关系是指直接作用于函数F(X(t),t)的状态变量，用Const*X(t)来表示；非线性关系指状态向量X(t)通过影响环境因素、决策因素等其它变量间接作用于函数F(X(t),t)。于是有下式：

     式4对F(X(t),t)与X(t)的线性关系进行了分离，因而确定了F'(X(t),t)在KT时刻的值，也就确定了F(X(t),t)。下一步的考虑要针对项目管理系统状态空间的各个具体状态分量进行，对于各状态分量，如进度S、投资C、质量Q等，f’(X(t),t)在KT时刻的值可以通过因果关系分析，按照由不确定性小的量推出不确定性大的量的原则把它分解成几个主要因素的乘积：泛普软件-建筑工程项目管理系统
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    f1、f2、...、fn的不确定性比f'小，也就是更易于确定。按照这一思路不断地进行变量分解，分解到各影响因素均可由X(KT)或明确的常数、图表表达为止。不难发现，利用系统动力学方法中的因果关系图和流图可以直观地描述上述的分析思路。

     总结以上的思路，项目动力学方法就是利用信息系统技术，在以往工程经验的基础上，针对项目决策者所关心的问题，建立因果关系图和系统动力学流图，再通过编程模拟计算，分析模型的各变量，完成分析报告和数据交换工作的一套决策支持方法。

    (2) 项目动力学方法项目管理论坛
    项目动力学方法是一种决策分析方法，它面向项目管理的决策层，从整个项目系统的角度进行思考，直接针对项目中的问题建立系统动力学模型；同时应用信息系统技术和数据库技术，在一定的软件支持下完成模拟运行，利用运行的结果来辅助决策，并通过模型进行工程经验的积累。在给出该方法详细内容之前，先介绍一些概念和定义。

     为了描述项目系统要先建立它的变量空间，除了系统动力学方法中常用的状态变量、速率变量、辅助变量、常量[1][4]以外，我们还定义了决策变量、项目变量表和项目事件表。几个基本概念介绍如下：

    1.因果关系图：用以描述系统各变量之间因果关系的图表，它由若干因果关系链组合而成。它明确的表示了正负反馈的结构和变量间的关系。它不区分状态变量和速率变量，也不区分物质流和信息流。

    2.决策变量：用来体现决策者对系统的影响作用。它的引入给了决策者以充分的权利。该变量直接与速率变量联系，形式可以是预先设定的脉冲变量，也可以是连续变量。

    3.项目变量表：是项目动力学方法的后台数据库的组成部分，是一个二维关系表。他记录了模型主要变量的模拟结果和模拟条件以及工程实际结果，同时也起到记录项目决策及项目进行过程的作用。项目变量表记录了工程的主要信息及决策条件，因而起到了记录项目经验的作用，是项目动力学的基础数据表。利用已经建设的工程系统动力学模型的项目变量表，可以为新的工程建立项目动力学模型提供专家经验，以方便构模和初始化模型。

    4.项目事件表：是描述工程进展过程中对工程产生较大影响的事件的二维关系表。它也是项目管理方法后台数据库的组成部分，它记录的信息包括事件名称、类型、对项目的影响程度、当时的环境、处理方式等信息。该数据表的建立既是为了积累在项目过程中处理各种问题的经验，也为以后项目建立模拟模型提供参考数据和思路，是体现项目动力学方法的继承性的关键之一。它从项目管理信息系统中获得信息，并为决策支持系统提供信息。

     从项目动力学方法的建立过程，可以大致看到该方法在工程实际中的适用范围：

    1)适用于工程项目辅助决策的过程。应用该方法决策者可以对人员雇用、资金运用、工期安排等决策者关心的问题进行分析。泛普软件-建筑工程项目管理系统
    2)适用于工程中不确定因素的影响分析。如分析可能存在的到货延期对工程的影响、利率变化对总投资的影响等等。泛普软件-建筑工程项目管理系统
    3)适用于连续性工程建设的经验积累。

    4 综合项目管理策略

    综合项目管理的内容由各种项目管理方法组成，按照项目管理系统的层次和功能以及核工程项目系统的划分可以把它们分为四个部分：决策支持部分、项目组织部分、项目控制部分和公共信息系统部分。泛普软件-建筑工程项目管理系统
    综合项目管理策略是以统一的信息系统（包括项目管理数据库）为基础，实现经典项目管理方法和项目动力学方法的优势互补：经典方法从项目动力学方法中获得其它方法不易得到的必要的网络信息；项目动力学方法从经典方法中得到必要的初始参数；经典方法注重项目的组织与计划的协调控制等具体问题，项目动力学方法注重决策分析、质量分析等全局问题。pmp
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     综合项目管理策略四个功能模块以及它们之间的结合关系如下图所示：转自泛普软件-建筑工程项目管理系统
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    图2 综合项目管理策略

    5 结论

    项目管理是涉及多学科的管理技术，本文以系统的观点来分析项目系统，从项目系统的构成和特性出发，分析了经典方法（包括现代方法）在项目管理中遇到的困难，指出了其核心问题是缺少针对决策层的考虑各种不确定性因素的项目总体分析方法。为了解决这一问题，文中介绍了项目动力学方法的基本思路。为了使各种项目管理方法成为一个有机的整体，还提出了综合项目管理策略来实现这种结合。

    按照上述的思路和方法，我们应用综合项目管理策略对10MW高温气冷堆工程土建工程中的不确定性因素进行了分析，通过对天气、人员决策等因素的模拟运行，得到了许多有益的结论。这表明项目动力学方法是一种处理项目管理中不确定性信息的有效方法，它适合于针对决策层的宏观分析，进一步的研究工作将围绕综合项目管理策略和项目动力学方法的完善和应用软件的开发进行。

    参考文献：泛普软件-建筑工程项目管理系统
    1、王其藩. 系统动力学. 北京：清华大学出版社, 1994, 161-166club
    2、Kerzner H. Project Management: a system approach to planning, scheduling, and controlling. New York: Van Nostrand Reinhold, 1992, 11-19泛普软件-建筑工程项目管理系统
    3、Alexandre Rodrigues, John Bowers. The role of system dynamics in project management. International Journal of Project Management, 1996, 14(4):213-220https://www.fanpusoft.com/
    4、Richardson G P, Pugh A L. Introduction to System Dynamics Modeling with DYNAMO, Cambridge: MIT Press, 1981, 170-175泛普软件-建筑工程项目管理系统
    5、Jessen S A. Can project dynamics be modeled?. Proceeding 1988 International Conference of System Dynamics Society, 171-187项目经理博客
    6、Steve P JR. Project management duration/resource trade-off analysis: an application of the cut search approach. European Journal of Operational Research, 1996,47(3), 697-701泛普软件-建筑工程项目管理系统