項(xiàng)目管理在動(dòng)車組整車研發(fā)過(guò)程的應(yīng)用研究*

韓彩夏，夏清潔，攸彩虹

（南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 信息技術(shù)部，山東 青島 266111）

動(dòng)車組產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，開(kāi)發(fā)過(guò)程涉及到機(jī)械、電氣、動(dòng)力、空氣和軟件等多學(xué)科數(shù)據(jù)，同時(shí)在整車研發(fā)過(guò)程中需要市場(chǎng)、研發(fā)、工藝、供應(yīng)、制造、質(zhì)量、服務(wù)等部門的協(xié)同合作[1]。整車研發(fā)過(guò)程中采用項(xiàng)目管理技術(shù)，通過(guò)將人、財(cái)、物及信息等資源合理調(diào)配，以實(shí)現(xiàn)快速研發(fā)客戶需要的產(chǎn)品。處理好“成本”、“質(zhì)量”、“速度”之間的關(guān)系，以低成本、高質(zhì)量、快速研發(fā)出符合客戶需求的產(chǎn)品，是目前整車研發(fā)過(guò)程必須充分重視的問(wèn)題。Teamcenter作為成熟的PDM系統(tǒng)，它提供的項(xiàng)目管理功能有效地支持項(xiàng)目管理過(guò)程的項(xiàng)目啟動(dòng)、項(xiàng)目計(jì)劃、項(xiàng)目執(zhí)行、項(xiàng)目監(jiān)控、項(xiàng)目結(jié)項(xiàng)等多個(gè)階段的工作，是對(duì)動(dòng)車組整車設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行項(xiàng)目管理的有效PDM系統(tǒng)軟件。

1 項(xiàng)目管理模型

項(xiàng)目管理是在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中將計(jì)劃、組織、人、物及信息等資源有效配置，對(duì)項(xiàng)目的運(yùn)行狀態(tài)等信息進(jìn)行反饋，是建立在工作流基礎(chǔ)上的一種管理。它以任務(wù)作為管理對(duì)象，對(duì)項(xiàng)目的內(nèi)部邏輯進(jìn)行任務(wù)計(jì)劃、跟蹤、控制和資源調(diào)配，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行有效地計(jì)劃、組織、協(xié)調(diào)與控制，達(dá)到高效利用資源，提高生產(chǎn)效率的目的[2]。

在以工作流為基礎(chǔ)，以進(jìn)度管理為主線的項(xiàng)目管理模型中，一個(gè)產(chǎn)品研發(fā)作為一個(gè)項(xiàng)目，一個(gè)項(xiàng)目分解為多個(gè)任務(wù)，一個(gè)任務(wù)劃分為多個(gè)作業(yè)，在為作業(yè)分配資源時(shí)，也要為其配置一個(gè)流程，配置完資源后，具有一定權(quán)限的用戶通過(guò)啟動(dòng)工作流引擎來(lái)啟動(dòng)流程，有流程支持活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)以流程為核心的項(xiàng)目管理模式[3-4]。

1.1 項(xiàng)目

與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)，也是項(xiàng)目分解結(jié)構(gòu)中的根節(jié)點(diǎn)，使用一定的資源，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成的某個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)。

其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中Desc是項(xiàng)目的基本屬性集合，包括項(xiàng)目的唯一標(biāo)識(shí)、計(jì)劃開(kāi)始時(shí)間集合、計(jì)劃結(jié)束時(shí)間集合、實(shí)際開(kāi)始時(shí)間集合、實(shí)際結(jié)束時(shí)間集合及項(xiàng)目的狀態(tài)集合；Res是項(xiàng)目的資源集合，指與項(xiàng)目相關(guān)的文件信息，工具信息；Orga是項(xiàng)目組織集合，指本項(xiàng)目中人員組織信息，包括部門、角色等。

1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)

項(xiàng)目下層與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)的模塊，或者叫做小單元，它與過(guò)程相對(duì)應(yīng)，是階段性完成的工作，它與產(chǎn)品中的各個(gè)模塊或子模塊對(duì)應(yīng)。

其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中Desc是任務(wù)的基本屬性集合，包括任務(wù)的唯一標(biāo)識(shí)、任務(wù)的負(fù)責(zé)人、計(jì)劃開(kāi)始時(shí)間集合、計(jì)劃結(jié)束時(shí)間集合、實(shí)際開(kāi)始時(shí)間集合及實(shí)際結(jié)束時(shí)間集合；Res是任務(wù)的資源集合，包括一些模塊的技術(shù)文件，圖紙信息；Rela是任務(wù)的關(guān)系集合，包括任務(wù)與項(xiàng)目的關(guān)系集合、任務(wù)之間的關(guān)系集合及任務(wù)與作業(yè)的關(guān)系集合。

1.3 作業(yè)

作業(yè)是項(xiàng)目分解中的最小單元，它們不存在邏輯上的關(guān)系，只是存在時(shí)序上的關(guān)系，作業(yè)與設(shè)計(jì)審批流程映射如下。

式中AP是作業(yè)的基本屬性集合，包括作業(yè)的唯一標(biāo)識(shí)、作業(yè)的負(fù)責(zé)人、計(jì)劃開(kāi)始時(shí)間集合、計(jì)劃結(jié)束時(shí)間集合、實(shí)際開(kāi)始時(shí)間集合及實(shí)際結(jié)束時(shí)間集合；AReso是作業(yè)的資源集合，包括產(chǎn)品零部件及圖文檔信息，工具信息；ARela是作業(yè)的關(guān)系集合，指作業(yè)之間的關(guān)系集合；AProc是作業(yè)所屬的流程集合，就是作業(yè)要提交的設(shè)計(jì)審批流程。

1.4 工作流

對(duì)于一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)完成產(chǎn)生相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖紙及零部件信息后，要提交到審批流程，進(jìn)行設(shè)計(jì)結(jié)果的審批。通過(guò)信息抽取后，工作流集合用一個(gè)三元組表示：

式中ProceS是流中的步驟集合；ProceReso是流中的可能需要的資源集合；ProceRela是流中步驟間關(guān)系集合。

通過(guò)分析項(xiàng)目管理的數(shù)學(xué)模型，建立以研發(fā)流程為核心、時(shí)間為控制線、交付物為目標(biāo)的項(xiàng)目管理模型，一個(gè)整車產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目可分解為多個(gè)任務(wù)，一個(gè)任務(wù)劃分為多活動(dòng)，每個(gè)活動(dòng)消耗一種資源并且包含多個(gè)作業(yè)，并將作業(yè)納入到工作流管理[5]。圖1為××車研發(fā)項(xiàng)目管理模型。

2 基于Teamcenter的整車設(shè)計(jì)過(guò)程項(xiàng)目管理應(yīng)用

動(dòng)車組產(chǎn)品研發(fā)復(fù)雜程度高、時(shí)間限制性強(qiáng)，需要多部門的資源，協(xié)同工作完成整車設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程需要橫跨企業(yè)內(nèi)部多個(gè)部門，以產(chǎn)品研發(fā)流程為主線，覆蓋項(xiàng)目定義、計(jì)劃制定和下發(fā)、計(jì)劃跟蹤和監(jiān)控、計(jì)劃調(diào)整、項(xiàng)目結(jié)項(xiàng)等過(guò)程，將時(shí)間管理、交付文檔管理、流程管理和溝通管理等融入到業(yè)務(wù)流程的解決方案中，以達(dá)到在整車研發(fā)過(guò)程中合理利用有限資源，加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)速度。

圖1 ××車研發(fā)項(xiàng)目管理模式

2.1 整車研發(fā)過(guò)程部署項(xiàng)目管理的具體要求

項(xiàng)目管理需要統(tǒng)一的平臺(tái)解決不同階段產(chǎn)品項(xiàng)目信息的有效流轉(zhuǎn)；支持并行協(xié)同的工作方式；支持項(xiàng)目計(jì)劃管理項(xiàng)目過(guò)程；支持項(xiàng)目任務(wù)的執(zhí)行自動(dòng)流轉(zhuǎn)；控制項(xiàng)目圖文檔等的評(píng)審及管理。以某機(jī)車產(chǎn)品整車研發(fā)過(guò)程為例，在整車研發(fā)過(guò)程中部署項(xiàng)目管理的具體要求如下：

以研發(fā)流程為核心、時(shí)間為控制線、交付物為目標(biāo)，定義研發(fā)流程中方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)等各設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的接口范圍、工作內(nèi)容、時(shí)間、資源、輸入和輸出交付物，實(shí)現(xiàn)研發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程技術(shù)文檔的設(shè)計(jì)和發(fā)布有效管理。

通過(guò)任務(wù)的前驅(qū)任務(wù)和后驅(qū)任務(wù)等設(shè)置，實(shí)現(xiàn)任務(wù)的關(guān)聯(lián)驅(qū)動(dòng)，保證產(chǎn)品研發(fā)各相關(guān)內(nèi)容輸入和輸出的有效性，協(xié)作設(shè)計(jì)的有序性。

結(jié)合研發(fā)設(shè)計(jì)流程，通過(guò)項(xiàng)目階段劃分和成熟度設(shè)定，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、采購(gòu)、生產(chǎn)等對(duì)設(shè)計(jì)資源的利用和相互間的協(xié)同。依據(jù)不同專業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的進(jìn)度特點(diǎn)，確定產(chǎn)品研發(fā)各專業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中基線或里程碑控制。

將整車設(shè)計(jì)流程等固化到PDM系統(tǒng)中，并按照該流程組織整車組研發(fā)設(shè)計(jì)應(yīng)用。

項(xiàng)目計(jì)劃交付件、流程等的定義要求簡(jiǎn)單方便，實(shí)現(xiàn)交付件類型、交付件流程的快速和關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，提高項(xiàng)目計(jì)劃的設(shè)計(jì)效率。

2.2 基于Teamcenter的項(xiàng)目管理過(guò)程

現(xiàn)代項(xiàng)目管理理論認(rèn)為，一個(gè)項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)，需要經(jīng)過(guò)項(xiàng)目啟動(dòng)、項(xiàng)目計(jì)劃、項(xiàng)目執(zhí)行、項(xiàng)目監(jiān)控、項(xiàng)目收尾等過(guò)程。Teamcenter的項(xiàng)目管理功能能夠全面實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程。

以××車整車研發(fā)項(xiàng)目為例，項(xiàng)目啟動(dòng)階段成立項(xiàng)目組織，研究完成該項(xiàng)目的計(jì)劃分解，確定任務(wù)之間的關(guān)系，形成可執(zhí)行的任務(wù)流，由任務(wù)流驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目的實(shí)施。項(xiàng)目計(jì)劃階段編制基于WBS的項(xiàng)目計(jì)劃，將計(jì)劃分解到最小可執(zhí)行作業(yè)，工作流支持作業(yè)的執(zhí)行；分配項(xiàng)目資源，為項(xiàng)目計(jì)劃指派所需的人、物等；預(yù)算項(xiàng)目成本，將預(yù)算結(jié)果存放到相依的計(jì)劃下等。項(xiàng)目執(zhí)行階段要求按計(jì)劃對(duì)項(xiàng)目實(shí)施，且能對(duì)項(xiàng)目計(jì)劃過(guò)程及相關(guān)資源等進(jìn)行調(diào)整。項(xiàng)目監(jiān)控階段提供決策層、管理層對(duì)項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)行監(jiān)控，決策層和管理層通過(guò)甘特圖、工程視圖和項(xiàng)目報(bào)表監(jiān)督項(xiàng)目進(jìn)行，在需要時(shí)對(duì)項(xiàng)目計(jì)劃做適當(dāng)調(diào)整。

2.3 基于WBS的項(xiàng)目管理分解

Teamcenter作為典型的PDM系統(tǒng)提供時(shí)間表管理器模塊實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理功能。時(shí)間表管理器提供項(xiàng)目計(jì)劃分解、資源管理、成本管理、進(jìn)度監(jiān)控等功能。時(shí)間表管理器靈活地將評(píng)審和工作流過(guò)程結(jié)合起來(lái)，審批和工作流過(guò)程采用標(biāo)準(zhǔn)的模板，保證各相關(guān)部門用正規(guī)的、建設(shè)性的方法協(xié)同工作。利用時(shí)間表管理器來(lái)同步資源的使用，通過(guò)工作流管理項(xiàng)目任務(wù)，從功能上實(shí)現(xiàn)以流程為核心的項(xiàng)目管理功能。以××車研發(fā)過(guò)程為例，該產(chǎn)品研發(fā)的項(xiàng)目管理包括所有與產(chǎn)品研發(fā)相關(guān)的數(shù)據(jù)和過(guò)程，如項(xiàng)目任務(wù)書(shū)，產(chǎn)品圖文檔及項(xiàng)目進(jìn)度等。Teamcenter中項(xiàng)目管理以時(shí)間表作為管理對(duì)象，整車研發(fā)的每個(gè)階段作為一個(gè)子任務(wù)，每個(gè)階段可劃分許多子任務(wù)，通過(guò)逐層細(xì)分，實(shí)現(xiàn)自上而下的項(xiàng)目分解。××車整車設(shè)計(jì)項(xiàng)目分解及計(jì)劃分解如圖2所示。

圖2 ××車整車研發(fā)項(xiàng)目分解

2.4 基于工作流的項(xiàng)目計(jì)劃執(zhí)行與監(jiān)控

項(xiàng)目計(jì)劃下達(dá)以后，工作任務(wù)通過(guò)流程發(fā)給相應(yīng)的任務(wù)負(fù)責(zé)人。由該任務(wù)負(fù)責(zé)人在PDM系統(tǒng)下完成所承擔(dān)的任務(wù)。對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)必須符合相關(guān)的設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)產(chǎn)品通過(guò)相應(yīng)的流程以發(fā)布狀態(tài)作為最終的可用狀態(tài)。設(shè)計(jì)審批流程如圖3所示。

圖3 產(chǎn)品設(shè)計(jì)審批流程

Teamcenter通過(guò)工作流設(shè)計(jì)器定義產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品更改等工作流程，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程的管理。產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程完成的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔數(shù)據(jù)等只有通過(guò)流程審批歸檔后，才是有效的文件。工作任務(wù)完成后，任務(wù)責(zé)任人需要提交交付物到工作任務(wù)，工作任務(wù)通過(guò)流程審批以后，Teamcenter系統(tǒng)將自動(dòng)更新任務(wù)完成情況到項(xiàng)目計(jì)劃。決策層和管理層通過(guò)甘特圖、工程視圖和項(xiàng)目報(bào)表監(jiān)督項(xiàng)目進(jìn)展。用系統(tǒng)的報(bào)表和分析工具，基于項(xiàng)目計(jì)劃里程碑、時(shí)間基線等形成項(xiàng)目進(jìn)展報(bào)告，直觀和方便查看項(xiàng)目計(jì)劃或交付件的執(zhí)行時(shí)間同原始計(jì)劃時(shí)間表情況比較、項(xiàng)目進(jìn)度、工作任務(wù)狀態(tài)、工作超期預(yù)警等可視化監(jiān)控和管理。

機(jī)車車輛整車研發(fā)過(guò)程實(shí)施基于Teamcenter的項(xiàng)目管理，可以直觀反映產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中各階段執(zhí)行情況，包括任務(wù)進(jìn)度、任務(wù)完成預(yù)警、超期報(bào)警、任務(wù)評(píng)審等。機(jī)車車輛結(jié)構(gòu)復(fù)雜，新產(chǎn)品研發(fā)的時(shí)間限制性比較強(qiáng)，在整車研發(fā)過(guò)程應(yīng)用基于Teamcenter的項(xiàng)目管理解決方案，對(duì)整車研發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行有效的管理，幫助企業(yè)決策層和管理層在產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控項(xiàng)目的各項(xiàng)進(jìn)度情況，提高了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率，降低了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)費(fèi)用，促進(jìn)了企業(yè)發(fā)展。

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