基于協同效應的機場集團信息化項目實施順序決策方法

(1.上海理工大學管理學院,上海，200093；2.萬達信息股份有限公司，上海，201112)

1 引言

隨著信息化技術的不斷發展，企業借助信息化技術對人、財、物的集成與優化，實現企業在時間、資源、環境等方面的合理化應用，提高企業的收益和市場競爭力.而企業由于在人、財、物等多因素條件的限制，不可能一次性對內部多個信息化項目進行建設與優化，其過程必然是循序漸進的.

近年來，不少學者在項目實施管理方面進行了深入研究[1].在項目實施決策方面，基于技術之間的作用提出了技術選擇項目實施順序的決策支持模型[2-3]，同時，考慮項目間協同與資金配置關聯效應，通過建立協同效應與資金配置的數學模型，并通過實例驗證，為制造業企業選擇信息系統提供決策支持[3,22].此外，在項目實施過程中兼顧多影響因素前提下，決策者結合企業特征、管理目標、建設生命周期等因素，建立了漸進式分階段ERP子系統實施順序決策模型方法[5-7].總之，在各類項目推進順序及協同創新方面取得不錯的成果[8-11].在涉及到多個影響因素的信息系統項目推進實施決策研究中，在企業和政府各類項目都取得一定研究成果.但管理信息系統項目的規劃與實施研究甚多，對各個信息子系統項目實施先后順序的研究并不多見.而信息系統的實施順序是信息系統實施過程的重點，其不僅能保證實施后整體效果達到較優，同時也能對實施過程進行優化與降低項目成本，實現效益最大化.

機場信息化項目與一般的企業或政府信息化項目不同，在推進項目實施的時候一方面要兼顧政府層面的政策需求，另一方面也要考慮機場自身多方面的效益問題.如何確保效益最大化的情況下協同推進方面研究并不多.本文基于已有研究的成果與經驗[12-16]，結合機場信息化項目建設的特點，將機場集團多系統建設投資收益、建設周期、系統之間的協同效應考慮在內[24-25]，在可用建設資金和規劃時間的約束條件下，建立機場集團信息系統實施推進順序決策模型，以此為機場信息化項目建設實施推進順序提供決策依據和參考.

2 模型建立及求解

2.1 模型建立

考慮協同效應的機場多信息系統實施推進順序，其決策模型的主要步驟包括如下幾個方面：

第一步：確定狀態矩陣

將機場集團信息系統建設包含的子系統個數作為信息化建設的狀態，即狀態n表示機場信息系統建設包含n個子系統.假定信息系統建設過程中，子系統是逐步實施的，則可以得到機場集團信息化建設的狀態矩陣為：

(1)

其中，m表示已在使用的子系統，n表示亟待建設的子系統，aij是狀態矩陣中的元素，其取值為0和1.當aij=1時，表示在第i個狀態下第j個子系統已被投入使用；當aij=0意味著在第i個狀態下第j個子系統還未建設.

第二步：確定子系統編號集

用X表示對已被投入使用的子系統的編號，編號順序采用被建設的優先順序，即X=[1,2,…,m]；對未建設的子系統用Y表示，即Y=[m+1,m+2,m+n].

第三步：構建狀態收益函數

記整個信息系統在第i個狀態下的最優收益為Ui，其表達式為：

(2)

其中，uj表示子系統在一定時間范圍內的平均收益；ti表示第i個狀態下信息系統建設所需的時間；Sij表示在第i個狀態下第j個子系統的功能增強系數.

第四步：建立信息系統實施推進順序決策模型

在一定時間范圍內，多信息系統項目建設的整體收益U包含當前順序模型下各個狀態的收益，即U=∑Ui.在此基礎上，結合信息系統建設周期及建設過程中的可用資金，得到機場集團信息系統實施順序決策模型為：

(3)

其中，C表示一定時間范圍內信息系統建設的可用資金；T表示信息系統建設周期；cj表示實施子系統j所需的資金；tj表示子系統j建設所需要的時間.

第五步：模型參數求解

針對模型中每個狀態下收益函數的參數uj，Sij，ti采用不同的方法進行規劃求解，得到不同狀態矩陣下的模型收益函數值.

第六步：確定決策結果

通過比較所有不同狀態矩陣下的收益函數值，選擇最大函數值所對應狀態矩陣下的順序，作為子系統實施順序決策結果.

2.2 模型求解

機場集團信息系統實施順序決策模型式(3)本質上是0-1規劃求解問題，因此該模型的求解可采用逐步求解方法.首先對模型中的三個重要參數uj，Sij，ti求解，然后采用遍歷搜索模型的最優解.

2.2.1 參數uj的求解

uj是子系統在一定時間范圍內的平均收益，而信息系統建設作為一個長期項目，項目收益自然存在著無形收益、收益滯后等難以量化的問題[15-17].因此，本文結合相關學者的研究經驗，從機場集團特性和機場各關鍵因素對市場競爭力的貢獻兩方面來綜合求解子系統在一定時間內的平均收益.

機場特性是機場集團的運營與環境特性，其對機場優化后的信息系統產生的收益起著至關重要的作用，而產生作用的大小可通過將機場各子系統的特點與相關文獻對機場信息系統的研究成果相結合進行一定的主觀估計.機場部分特性要素如表1所示[17].

表1 機場特性要素

因此，機場信息系統的平均收益可表示為：

(4)

機場的競爭力的關鍵影響因素主要包含生產運營、財務管理和服務質量3個方面.依據這3個競爭關鍵要素，可設計相應的評估指標體系，運用賦權法對各個指標進行加權，以反映機場集團的競爭力水平[19-21].

圖1給出了一個機場競爭關鍵要素的參考指標體系，每個子系統對機場競爭關鍵要素的影響大小是不一致的.通過對機場集團上層領導的匿名問卷調查，采用Saaty[23]標度法對各項關鍵競爭要素賦權，同樣采用10分制原則確定待建設系統對關鍵要素的貢獻.因此，子系統對機場競爭關鍵要素貢獻的得分結果可表示為：

圖1 機場競爭關鍵要素參考指標體系

(5)

(6)

2.2.2 參數Sij的求解

Sij是第i個狀態下第j個子系統的功能增強系數.各子系統之間能夠實現整體效益最大化，是由于彼此之間基于數據中心的信息“流動”，彼此之間相互合作形成的.因此，可基于數據中心的各個子系統的數據，通過分析其信息“流動”為其他子系統帶來的效益，來確定協同效應系數矩陣S[22-25].

(7)

其中，sij表示第i個子系統在第j個子系統信息數據流的支持下，其功能相對于自身原有功能的增強程度，其值可通過機場內部各子系統人員研究討論確定，亦可通過匿名訪問專家來定.該系數矩陣滿足以下條件：

(1)協同系數矩陣的主對角線元素均為“1”，即子系統與自身的協同系數為“1”.

(2)將未使用其他子系統數據流的子系統協同系數設置為“0”.

(3)對已建設好的子系統，其彼此之間相應的協同系數為“0”.假設系統1和系統2均已投入使用，則s12=s21=0.

因此，第i個狀態下第j個子系統的功能增強系數為：

(8)

在機場信息系統建設過程中，每個狀態應有一個相應的協同系數矩陣.因此，在當前狀態k下，假設已被投入使用的子系統的集合為Ek，當i?Ek或j?Ek時，sij=0，否則保留原值.例如，假設當前狀態下的協同系數矩陣S和狀態矩陣A如下時：

(9)

在狀態矩陣中，第2狀態下第1個子系統還未建設，即s12=s13=s21=s31=0，此時，第2狀態下的第2，3子系統的功能增強系數可表示為：

S22=s22+s23，

S23=s32+s33.

2.2.3 參數tj的求解

tj表示子系統j建設所需要的時間，也等價于從當前狀態到下一個狀態建設的時間間隔.假設待建設的子系統的數量為h(1≤h≤n).

當m≤i

當i=m+h時，

2.2.4 模型求解分析

在模型中，已經建設的子系統，其對應的狀態矩陣元素為“1”，即j∈X且i≥j時，aij=1，其余元素均為“0”.因此，模型只需求解i和j的范圍同時在[m,m+n]之間的aij，由此建立的待建設子系統的狀態決策樹如圖2所示[22].

圖2 待建設子系統狀態決策樹

針對圖2中的任意一個節點，在滿足可用資金及信息系統建設周期的前提下，當當前狀態滿足約束條件而其對應的下一個狀態不滿足時，則當前狀態與其父輩狀態組成狀態矩陣，進而可計算模型收益，最終從可行解中找出最大值作為該模型的最優解，其所對應的狀態矩陣作為子系統實施的順序.

同時，從決策樹圖中可以看到，當在一定時間內待建設的子系統過于繁多時，模型遍歷求解的可能性組合會出現“爆炸”現象.在這種情況下，可通過將相關性強的子系統進行“捆綁”合成一個臨時系統，待“捆綁”系統建設順序確定后，將其解綁再進行一次模型求解，這樣在很大程度上可以減少模型求解的運算次數，降低模型復雜度.

3 實證分析

某機場集團股份有限公司為新機場實施建設SAP-ERP系統項目發出招標公告，該新型機場計劃在1年內引入包含財務管理系統、人力資源系統、生產運營管理子系統在內的SAP子系統.該機場在SAP-ERP系統實施建設中計劃投入850萬元以支持系統的建設.新機場引進SAP財務管理子系統預計花費300萬，建設時間預計需要4-5個月；人力資源管理子系統預計230萬，建設時間預計需要2-3個月；生產運營管理子系統預計260萬，建設時間預計需要3-4個月.

通過對案例的分析，該機場建設SAP系統的可用資金和子系統建設最長時間滿足約束條件.因此，將財務管理系統、人力資源系統、生產運營管理系統按順序編號為“1”，“2”和“3”，則C1=300萬，C2=230萬，C3=260萬，C=850萬，t1=5個月，t2=3個月，t3=4個月.由于新機場剛成立，尚未有成熟的系統建成，因此X=φ，未建設子系統的集合Y=[1,2,3].

依據可用資金和建設周期的約束，得到以下6種可行的狀態矩陣：

結合相關文獻資料[6,11,14,15,17,18]及與專家之間的探討，機場行業三個子系統之間的協同系數矩陣如表2所示.

表2 機場子系統協同系數矩陣

上述矩陣中，假設財務管理系統在未使用運營數據前的機場收益為100，利用生產運營系統傳遞的旅客量數據、貨運量數據、票務數據等，使得財務管理賬目更加明細，資金運轉更加順暢后，機場收益增值到140，因此可得到財務系統在使用運營數據后的協同系數為0.4.

因此，通過計算可以得到，在第一種系統建設順序即A1下：

S11=1,

S21=1.2，S22=1.3,

S31=1.6，S32=1.4，S33=1.3,

U11=5×1×0.41=2.05,

U12=3×(0.41×1.2+0.18×1.3)=2.178,

U13=4×(0.41×1.6+0.18×1.4+0.41×1.3)=5.764,

U1=U11+U12+U13=9.992,

其中，U11表示在第一種順序A1第1狀態下的收益，U12和U13類推.

同理，可求得其他5種順序下的綜合收益分別為：

U2=10.637,U3=9.934,U4=10.341,U5=11.293,U6=10.792.

在以上6種不同的實施順序下，U5收益值最高，其所對應的A5狀態下的系統建設順序為：生產運營管理系統、財務管理系統、人力資源管理系統.

上述實施順序結果的得出合理且符合現實需求，具體體現在如下幾個方面：首先，從現實意義來講，由于該新機場處于建成初期，建設相應的生產運營系統能夠使該機場更早地安全投入使用，且隨后建設的財務管理系統更促進了機場的高效運營.其次，從理論收益最大化看，機場的生產運營直接影響著機場的收益，而機場盈虧、收益后的再投資是由財務管理系統依據財務報告所決定的，而人力資源管理系統則是通過優化人力資源降低成本間接影響機場收益.因此，綜合多方面的因素，該模型得出的決策結果具有較高的現實性與合理性，可作為機場集團高層進行決策的參考.

4 結論

機場集團信息化建設為機場管理與服務提升同時兼顧成本與效益，是極為重要的問題.通過建立機場集團信息系統實施順序決策模型，綜合機場信息系統建設資金狀況、系統建設周期、各子系統之間的協同效應，為機場集團管理者做出決策提供技術支持.本文所提出的模型不僅體現了機場通過信息系統建設實現機場效益最大化的目的，還充分結合了信息系統建設的過去、當前及未來的狀態，且通過實例分析驗證了該模型的可行性，為機場信息化系統項目推進建設提供了一種合理順序輔助決策技術手段，同時也為機場運營管理效益的提升奠定一種新的有效方法.

由于機場信息化建設涉及的諸多影響因素，本文考慮了內部信息化項目協同，對外部影響因素如供應商實施能力、機場客流量不同時期分布等考慮不夠，筆者后續將另行撰文研究.