系統動力學的科研項目管理模型構建

張 磊，薛 雯，齊林林

(1.東北電力大學 科技產業處，吉林吉林132012;2.東北電力大學 學報編輯部，吉林吉林132012)

伴隨經濟的高速發展，科學研究工作越來越受到普遍的重視。在我國，高等院校是科研工作的主要場所，科研管理的重點便是科研項目管理。現在許多科研項目存在著一些普遍的問題，如所申請項目出現經費超支，項目質量不符合標準，中途需要增加并培訓新雇員以及拖延規定時間等。我國很多學者對科研管理進行了研究，戚湧［1］等在對科研項目管理績效的內涵進行分析，在明確科研項目管理績效生成過程的基礎上，提出科研項目績效評價的層次、模型和方法;黃喜，李建平［2］提出科研項目管理成熟度的測評指標體系，實現科研項目管理能力測評工作，找出項目管理的瓶頸因素，提升組織科研管理能力;侯成義、趙永強［3］以項目管理知識體系為基礎，用解釋結構模型(ISM)對其進行分析，找出這些要素之間的內在關系，提出科研項目的有效管理對策;王興芬［4］等在對高校科研項目管理效果進行評價時，利用數據包絡動態窗口分析思想，改進了管理有效性的測評方法，通過選取適當的指標和權重進行管理有效性的定量分析。

但是，這些研究都沒能很好的反映科研項目管理的動態性和非線性，本文嘗試采用系統動力學方法，以科研項目管理系統內部反饋為基礎，建立基于科研項目管理的系統動力學模型。

一、科研項目管理因果關系分析

一個科研項目，自項目申請成功以后，就以項

圖1中包括的反饋回路有:目進度為主線，在項目的實施過程中對項目進行人員、時間、質量和財務的計劃、實施和控制。項目實施過程中，相關的質量、人員、進度以及資金消耗等因素之間存在著復雜的聯系，而且每個因素對科研項目系統的整體都會產生影響。科研項目管理因果關系如圖1所示。

在科研項目管理的系統中，包括項目任務的多少，項目的進度，累計完成的項目數以及項目剩余工作量。隨著科研項目剩余時間的減少，當項目剩余工作量較多，就要求項目中的科研工作人員提高工作效率，來加快工作的進度，這個因果回路便是一個正反饋;一旦科研人員數目增加，工作進展加快，剩下的工作量減少，反過來對科研人員數目要求減少，這個回路是負反饋回路;當項目進度加快，實際完工量也隨之增加，剩余的工作量減少，那么項目完工日期提前，使突破計劃進度的可能性降低，這個因果回路也是一個負反饋回路;許多科研項目在進行過程中都不會是一帆風順的，往往會存在中期檢查不達標或者是實驗結果不合理等質量方面問題，因此就又存在一個返工的回路，項目達標率越高，項目需要返工的工作量就越少，那么項目進度就越快，這個回路又是一個負反饋回路;項目出現返工的工作量越大，單位工作的資金花費越多，消耗的資金數目越大，經費支出與預算的差值就越大，這個回路是一個正反饋回路。

圖1 科研項目因果關系圖

二、科研項目管理的系統動力學模型構建

(一)模型的假設及邊界分析

模型的基本假設:一是假定項目的結項時間是固定的;二是假定科研項目資金投入總額，科研項目技術復雜程度，科研工作人員的經驗等都是固定量。在本系統中只討論隨著科研項目的進展，為防止項目出現工期拖延和經費超支兩種情況，項目的人員、進度、工作質量和資金花費所發生的調整變化，以及各個因素發生調整后，對項目的工期和經費支出的影響情況。科研項目管理系統中的系統界限大體包括:科研項目的大小;項目的科研工作人員數;科研人員的工作效率;科研項目的進展情況;科研項目的達標率;返工情況;時間進度安排;資金消耗情況。科研項目管理的系統流圖如圖2所示。

(二)主要方程設計及說明

(1)累計實際完成項目=INTEG(科研項目實際工作完成效率，0)

科研項目實際工作完成效率=科研項目毛完成率×項目達標率。在項目進展過程中，存在項目不達標情況，需要返工，而項目的毛完成率就是項目沒有剔除需返工的工作情況下的完成率。

(2)未發現的待返工的項目=INTEG(待返工項目發生率－待返工項目檢出率，0)

(3)待返工項目發生率=毛完成率×(1－達標系數)

(4)待返工項目檢出率=未發現的返工項目/檢出項目所需要的時間

(5)檢出待返工項目所需要的時間=TABLE(毛估完成百分比，0，1)，檢出待返工項目所需要時間=12/12/12/10/5/0.5，該式子表明檢出待返工項目所需要的時間是毛估完成百分比的表函數。

(6)累計毛完成項目數=累計實際完成項目數+未發現的待返工的項目數

圖2 科研項目管理系統流圖

(7)毛完成百分比=累計毛估完成項目/初始給定項目

(8)毛估剩余工作量=(初試給定項目-累計毛估完成項目)/毛估完成率

(9)預估工作效率=實際工作效率權函數×實際工作效率+(1－實際工作效率權函數)×毛工作效率

(10)實際工作效率權函數=TABLE(毛估完成百分比，0，1，0.2)，實際工作效率 =0/0.1/0.25/0.5/0.9/1

(11)科研人員數目=INTEG(人員變化率，2)

(12)人員變化率=(期望科研人員數－初始科研人員數)/科研人員調整時間

(13)科研人員調整函數=TZBLE(距結項時間，0，21，3)，科研人員數 =0/0/0/0.1/0.3/0.7/0.9/1

(14)距結項月數=預定結項日期－＜Time＞

(15)預定結項日期=INTEG(所需時間增長率，60)

(16)所需時間增長率=(預估結項日期－預定結項日期)/計劃調整日期

(17)毛工作效率=SMOOTH(預估工作效率，delay time)

(18)實際工作效率=毛工作效率×達標率

(19)科研人員調整時間=3

(20)預估所需科研人員數=毛估剩余工作量/預估所需時間

(21)計劃調整時間=6

(22)預定完工期=40

(23)預估完成時間=TIME+預估所需時間

(24)預估所需時間=毛估剩余工作量/期望科研人員數

(25)項目返工消耗資金總數=單位返工項目消耗資金數×未發現待返工項目

(26)項目經費消耗總數=項目人均消耗資金×科研人員數目+單位項目消耗資金數×累計實際完成項目數

(27)剩余經費=項目實際經費總數-項目經費消耗總數

(28)預估完工日期=TIME+預估所需時間

(29)預估所需時間=毛估剩余工作量/科研人員數

(30)預定結項日期=40單位項目消耗資金=1500

項目人均消耗資金=40 000 科研人員調整時間=3 項目實際經費=500 000

三、結 語

本文中采用系統動力學方法，解決了科研項目管理系統中的涉及到的非線性和和動態問題。以定性與定量相結合、系統綜合推理的方法來研究工期拖延和經費超支的問題，建立了基于系統動力學的科研項目管理模型，并對模型進行了詳細的說明，其建模過程就是一個學習、調查、研究的過程，模型主要功能是向人們提供一個學習與對策分析的工具。

［1］ 戚湧，李千目，丁剛.一種科研項目管理績效評價模型與方法［J］.項目管理技術，2012(1):23-28.

［2］ 黃喜，李建平.基于成熟度的科研項目管理測評及改進研究［J］.科研管理，2010，31(4):139-145.

［3］ 侯成義，趙永強.高校大型科研項目管理系統優化模型研究［J］.科技管理研究，2012(6):206-209.

［4］ 王興芬，吳濤，呂繪，李一軍，等.利用統計數據評價高校科研管理的定量方法研究［J］.研究與發展管理，2004，16(5):107-112.

［5］ 解來卿，王良曦，賈小平，等.基于SD的科研項目管理動態仿真初探［J］.裝甲兵工程學院學報，2005(3):86-88.

［6］ 程竹，李一，畢夏，等.供電企業營銷主管考核指標體系設計［J］.東北電力大學學報，2012，32(1):1-4.

［7］ 戚湧，李千目.科學研究績效評價的理論與方法［M］.北京:科學出版社，2009.

［8］ 常宏建，張體勤.高校科研項目管理模式創新研究［J］.技術與創新管理，2010，31(4):412-415.

［9］ 范海洲，唐德善.高校科研項目管理成熟度模型研究［J］.科技管理研究，2009(3):141-143.

［10］楊文爽.論科研項目管理問題及對策［J］.吉林工程技術師范學院學報，2012，28(6):22-24.

［11］劉衛星，周國強.吉林地區房地產三級市場系統動力學模擬與仿真［J］.東北電力大學學報，2011，31(5/6):117-122.

［12］王宇拓，韓強，徐越.智能電網項目的效益識別與臨界收益研究［J］.東北電力大學學報，2012，32(1):90-92..