項目管理在氣象雷達設備研發中的應用研究

郭光明 于明 段士軍 吳艷鋒 楊建城

(1.北京敏視達雷達有限公司，北京 100096； 2.清華大學，北京 100084)

0 引言

M公司作為我國氣象雷達網建設的主要配套廠家，現有產品主要分為兩大類，即新一代天氣雷達(CINRAD)系統和風廓線雷達(WPR)系統。以往，M公司對于氣象雷達設備研發項目通常采用傳統職能型組織管理方式。這種職能型管理方式，對于產品研發過程管理來說，存在管理重疊，研發管理不規范，研發周期過長，質量和成本無法得到有效控制等問題。對于產品研發過程管理，大多數企業通常采用ISO9000質量管理體系，該體系更多關注產品研發過程的質量控制，對于研發周期及研發成本沒有過多的管控措施和方法。

在確保研發產品質量要求的前提下，為加快產品研發及試生產工作速度，確保產品研發能夠盡快成功，M公司在產品研發項目管理過程中形成了一套行之有效且具有可操作性的項目管理方法。這套方法在M公司已得到充分驗證和檢驗，這套方法可為絕大多數企業的產品研發項目管理工作提供一定的科學借鑒及技術指導。

1 項目管理的理論方法

為了對項目管理基本知識能有比較清晰的理解，下文主要介紹項目管理基本概念，工作分解結構(WBS)方法，關鍵路徑法(CPM)，集成計算機輔助制造功能建模(IDEF0)方法及并行工程(Concurrent Engineering，CE)等內容。

1.1 項目管理基本概念

項目指的是利用有限資源，在規定時間內，在預算范圍內，為了完成既定目標，通過特殊組織形式和行之有效的管理方法，進行的一次性活動[1]。

項目管理等于項目加上管理，項目管理是采用管理學理論和方法對項目進行的科學管理。

項目管理具有范圍、時間和成本三個約束條件，并且這三個約束條件之間存在著相互制約的關系。

1.2 工作分解結構

工作分解結構是按確定的規則把一項系統工作逐級分解為單項工作，再把單項工作分配到組織或個人。項目分解是把一個項目逐級分解成項目組成員可執行的各種任務包，對于項目分解，習慣采用WBS[2]，見圖1。

1.3 功能建模方法

IDEF是集成計算機輔助制造(Integrated Computer-Aided Manufacturing Definition)的縮寫。IDEF0是IDEF中的功能建模(Function Modeling)方法，通過各種圖像模型來表征各種活動，以及這些活動之間的層級關系及邏輯關系。通常所用的IDEF0示意圖見圖2[3]。

圖2中的中間框圖表示一種活動，是IDEF0最基本的單元，通常使用動詞或者動賓結構描述活動的內容。各種活動之間采用箭頭形式進行相互關系連接，箭頭內容一般用名詞表示。中間圖框周圍的箭頭分別表示：

(1)輸入(Input)：活動進行需要的各種資源，見圖2中的框圖左側。

(2)控制(Control)：活動所需的控制條件，見圖2中的框圖上方。

(3)機制(Mechanisms)：完成活動所需的外部條件，如人員及設備等，見圖2中的框圖下方。

(4)輸出(Output)：經過加工處理后的產出及成果，見圖2中的框圖右側。

1.4 并行工程

并行工程是為了進一步保證產品質量，加快研發速度，通過綜合考慮，項目某些活動采用并行的系統工作方法[4]。CE是相對于串行工程而言的一種新的工作組織方式，它要求產品研發人員從項目啟動階段就綜合考慮項目時間、質量、成本等各方面要素。

CE思想包含三個核心目標[5]：

(1)縮短工期。

(2)確保質量。

(3)減少浪費。

CE包含以下工作內容：

(1)在項目啟動階段，必須將項目目標，工期，成本等各方面有關的必要信息傳遞給項目相關人員，必要時可以組織專題會議，邀請與項目直接相關的企業管理層領導參加，對項目組所有成員(包括兼職人員)進行必要的項目工作內容普及工作。

(2)在產品設計階段，必須綜合考慮結構設計、電氣設計，工藝設計等的同步進行，并且要充分吸收采購人員、生產人員及檢驗人員的合理化建議。

(3)在并行工程進行中，項目組人員在獨立完成所負責的工作基礎上，要特別強調合作精神，建立起行之有效的溝通渠道，避免不必要的中間環節。

1.5 關鍵路徑法

關鍵路徑即在項目全部進程中從開始到結束持續時間最長的活動路徑[6]。在不考慮人財物等資源限制的情況下，為了縮短研發周期、加快研發速度，壓縮關鍵路徑上各種活動時間是唯一的辦法。一般來說，可以采用兩種方法縮短關鍵路徑所用時間：

(1)利用平行工程思想或者相互交叉的工作方式。

(2)加班加人增加費用等，進行趕工。

2 項目管理方法應用案例

本文所列舉的項目[7]為高對流層風廓線雷達系統天線研發(以下簡稱WPR天線研發)試生產，在該項目中所用的項目管理方法包括WBS、IDEF0、CPM及CE等內容，重點關注的項目管理包括：

(1)天線項目任務分解。

(2)天線項目活動時間確定。

(3)天線項目進度計劃編制與優化。

2.1 項目任務的分解

對于WPR天線研發試生產項目工作，按照WBS理論方法列出各種活動的結構樹，見圖1。

依據圖1列出的各種活動內容，采用IDEF0方法，對WPR天線研發試生產項目活動進行逐級分解，為了后續的計劃編制和優化方便，還確定了各種活動的相互關系，運用BPWin軟件繪制了WPR天線研發試生產項目工作IDEF0功能模型圖，共計12張，本文僅展示IDEF0的A-0和A0圖，具體見圖2和圖3。通過采用WBS及IDEF0方法，可以列舉出WPR天線研發試生產項目工作分解表，具體見表1。

圖1 WPR天線產品研發試生產工作WBS

圖2 WPR天線研發試生產項目工作IDEF0功能模型圖A-0

圖3 WPR天線研發試生產項目工作IDEF0功能模型圖A0

工作序號主要活動具體工作1項目啟動天線研發項目啟動會2345零部件圖設計機械結構圖設計機械結構圖評審會電氣圖設計電氣圖評審會678工藝文件編制工藝流程文件編制工藝流程文件評審會生產人員培訓手冊編制91011檢驗文件編制零部件檢驗規范編制天線測試大綱編制天線測試大綱評審會12131415零部件生產組織玻璃鋼原材料采購玻璃鋼零件生產鋁型材零件生產電路板生產161718生產設備定制生產設備總體要求編制生產設備總體要求評審會生產設備生產

(續)

2.2 項目活動時間的確定

為了編制切實可行的項目進度計劃，確定完成各種項目活動的時間是一項必不可少的工作內容。按照活動性質的不同，一般采用兩種估計方法進行活動時間的估算[8]：

(1)單一時間估算法。即參考以往經歷過的活動，提出一個相對確定的工期。這類活動一般具有可控性，受外部因素影響較小。

(2)三點時間估算法，又稱之為計劃評審技術(PERT)時間估算法。即預先對活動時間估算出三個時間值，然后按照式(1)計算出完成活動時間的平均值，這個平均值就被作為項目活動的工期。即

(1)

式中，t表示工期的平均值；a表示最樂觀工期；m表示最可能工期；b表示最悲觀工期。

本文對WPR天線研發試生產項目的各個活動時間進行逐項分析及計算，具體計算過程見表2。

表2 WPR天線研發試生產項目各種活動完成時間表 (單位：工作日)

2.3 項目總工期的核算

在編制項目計劃之前，項目組內部必須對項目總工期達成一個明確的共識。M公司下達的項目研發周期為12個月，項目組按照項目各項主要工作進行了初步估算，具體見表3。從表3中可以看到總工期估計為10個月，因此在沒有重大問題出現的情況下，項目組可以保證在12個月的研發周期內完成。

表3 WPR天線研發試生產項目總工期估算

2.4 項目進度計劃的編制與優化

本文采用MS Project軟件對分解后的項目活動以及活動時間，編制WPR天線研發試生產工作初步項目進度計劃。

按照M公司傳統的串行工程思想和CPM的正推法，進行WPR天線研發工作的項目計劃編制，編制完成的項目進度計劃見圖4，項目總工期為218個工作日(約10個月)。

依據CE思想和CPM的“向關鍵路徑要時間”原則，可以對圖4的項目計劃進行優化處理：

(1)用戶手冊編制工作可以安排在WPR天線生產測試工作結束之前完成，優化后的項目計劃見圖5。

(2)玻璃鋼原材料采購工作可以提前開始，玻璃鋼原材料采購工作與零部件圖設計工作可以采用并行工程。玻璃鋼原材料采購周期為80個工作日，考慮到確定原材料需要一定的時間，這個時間由機械結構工程師與采購工程師討論確定，最終確定為10個工作日。故玻璃鋼原材料采購時間確定為90個工作日。優化后的項目計劃見圖5，優化后的項目工期為183個工作日。

圖4 基于CPM的項目進度計劃(截圖)

圖5 基于CPM及CE優化后的項目進度計劃(截圖)

(3)按照CPM“向關鍵路徑要時間”的原則，如果僅考慮壓縮項目工期情況，本文還可以通過增加運輸費用(海運改為航運)的方法，將天線罩玻璃鋼原材料的采購周期縮短至40個工作日，再加上機械結構工程師和采購工程師共同商定的原材料確定時間10個工作日，將玻璃鋼原材料采購總工期確定為50個工作日。改變后的項目計劃見圖6，項目工期縮短為175個工作日。

2.5 項目進度計劃的確定

為了清晰地表述圖4～圖6的項目進度計劃，以及編制和優化過程中所描述的具體內容，本文編制了天線項目進度計劃匯總對比表，見表4。

從表4中可以看出，最短工期為175個工作日，該計劃是在大幅度增加原材料采購成本(海運改航運)基礎上做出的，工期僅縮短8個工作日，綜合考慮工期和成本情況，最短工期并非最優結果。從投資方角度考慮，在研發總工期滿足要求的前提下，不額外增加研發成本

表4 WPR天線研發試生產項目進度計劃匯總對比表 (單位：工作日)

的項目進度計劃必然是他們的優先選擇。從項目組角度考慮，項目組成員一定會選擇符合具體工作真實情況、工作安排合理的項目進度計劃。

從投資方及項目組兩個角度綜合考慮，結合最短工期的具體情況，在資源(特別是人的因素)滿足項目需求的前提下和計劃工期滿足項目工期要求的情況下，為確保WPR天線的產品質量，本文確定選用基于CPM方法，運用CPM原則及CE思想優化處理后的項目進度計劃，計劃工期為183個工作日，具體原因如下：

(1)該計劃與預想的工作真實情況比較吻合。

(2)充分考慮了M公司作為投資方的想法。

圖6 基于CPM進一步優化后的項目進度計劃(截圖)

(3)充分考慮了M公司項目組成員的工作內容和工作情緒。

(4)更有利于WPR天線研發試生產項目工作的順利開展。

2.6 項目工作的具體實施

項目具體實施工作即按照優化后的項目進度計劃進行研發項目的具體執行工作，在項目執行過程中，項目負責人起到了項目的核心領導作用，項目負責人根據項目計劃進度和預算要求，結合項目任務，依據項目組成員個人經驗及技能水平，對項目執行工作進行了合理分配。同時，項目負責人還全面聽取并吸收了項目組各位成員的合理想法和建議，對項目計劃進行了適當調整。

2.7 項目結項工作

項目結項工作包括研發產品驗收工作、研發費用核算工作、項目文檔發布工作、項目生產交接工作和項目組解散及人員再分派等工作。

3 項目管理方法應用結果

本文通過運用WBS、IDEF0、CPM及CE等理論知識和方法，對WPR天線研發過程進行規范化梳理與優化，并對項目管理方法具體應用步驟進行了詳細說明。通過上述項目管理理論方法的具體實施，在WPR天線研發試生產項目中獲得的經驗如下：

(1)規范了項目研發管理過程。M公司在ISO9000質量管理體系基礎上，運用項目管理方法編制了切實可行的項目進度計劃，供決策層、項目管理者及具體操作者使用。決策層可以根據該計劃執行過程情況對研發項目相關工作做合理決策，同時可以依據該計劃對研發項目完成情況做準確評價；項目直接管理者可以按照該項目進度計劃對研發項目執行工作進行有效監督與控制，可以及時發現項目出現偏離項目計劃的情況，并采取適當措施使項目異常工作盡快回歸項目計劃；項目具體操作者通過該項目進度計劃可以一目了然地知道自己在什么時間應該做什么工作，責任和義務非常明確。

(2)產品研發周期大大縮短，研發成本得到有效控制，產品質量得到保證。M公司下達的WPR天線研發周期為12個月，項目組估算工期為10個月，優化后的項目工期為8個月(183個工作日)。M公司WPR天線研發試生產項目嚴格按照本文確定的項目進度計劃進行項目執行工作，最后實際研發周期比M公司下達的工期縮短了將近4個月，無形之中節約了大量的人員成本。同時，在項目結束后，原有的項目人員又及時投入了新的工作中，為M公司創造了新的利潤和效益。

M公司在項目執行過程中，采用并行工程思想，保證了研發項目設計圖文檔的設計質量和研發產品的生產質量。在產品研發項目中，項目負責人在各位設計人員進行設計任務時，充分強調了合作精神，重要的是這種合作意識不僅提高了生產效率，而且為提供高質量的氣象雷達設備打下了堅實的基礎。

4 結語

現階段，專家學者更多的是致力于氣象雷達系統本身，或者氣象雷達某些關鍵技術，以及雷達氣象產品應用方面的開發研究，很少進行氣象雷達設備研發項目管理方法的綜合論述。本文主要側重點在氣象雷達設備研發項目中引入項目管理的科學方法，力求在氣象雷達設備研發項目管理方面為相關單位提供一份可參考借鑒的文獻資料。