協同產品開發環境下項目管理系統的研究

宮新華

摘 要：協同產品開發是在時間、資源、資金等的約束下，由不同地點、不同企業的多學科團隊協同工作完成的。在協同開發過程中，存在著大量的信息交互、共享、任務交疊、變更，資源分配、沖突和分布式協同。因此，協同產品開發環境下的項目管理不同于傳統的產品開發項目管理，它面臨著許多傳統項目管理所不具備的問題，需深入研究。

關鍵詞：協同開發;項目管理;關鍵技術

協同產品開發是在計算機技術及網絡技術支持下，異地成員協作進行產品開發，涉及大量資源、信息、知識群體等，這就要求對產品開發過程進行規劃、管理、協調、控制，以促進整個項目的成功高效實施?；诖?，本文首先闡述了協同產品開發環境下的項目管理特征，論述了協同產品開發項目管理系統的結構，并詳細的探討了項目管理系統實現的關鍵技術。

1 項目管理系統簡介

項目管理系統是項目的管理者應用專門管理項目的系統軟件，在有限的資源約束下，運用系統的觀點、方法和理論，對項目涉及的全部工作進行有效地管理。它從項目的投資決策開始到項目結束的全過程進行計劃、組織、指揮、協調、控制和評價，以實現項目的目標。

2 協同產品開發環境下的項目管理特征

（1）群組交互性。協同產品開發采用開發人員群組協作的方式，所有的子任務都要密切協作才能完成，每個小組的成員間是合作關系，項目經理只能通過協調及合同來管理每個成員的活動。

（2）時空分布性。協同開發的團隊成員分布在不同的地方，他們在不同的時間合作開發新產品，因文化及習慣等方面的差異，增加了項目管理的難度。

（3）動態性。在產品開發過程中，開發進程及設備狀況等都在動態變化中，客戶需求的不斷變化及頻繁修改也使開發過程的項目管理更為復雜。

3 協同產品開發項目管理系統的結構

基于客戶機/服務器（C/S）結構的系統具有較強的數據操作及事務處理能力，有較高的數據安全性及完整性，但協同開發環境下的項目成員不斷變化，而C/S結構不能適應這種變化;單純的瀏覽器/服務器（B/S）結構雖簡化了客戶端，只需一個Web瀏覽器，但在實現復雜的功能如項目建模和優化等方面較困難。因此，本文根據B/S與C/S的特點優勢，結合實驗室開發的網絡化制造系統原型，提出了一種三層混合體系結構的協同產品開發項目管理系統框架，該系統架構分客戶層、服務層及數據庫層。

3.1 客戶層

它為參與協同產品開發的系統用戶提供了良好的操作界面。根據B/S、C/S結構的不同特點，將客戶層分為兩種形式：采用標準Web瀏覽器的形式，用戶無需安裝客戶端軟件，只需有一個用戶名和密碼，主要應用于大量遠程分散數據采集等簡單的業務操作，如產品開發進度、成本統計等;對較為集中復雜的管理應用過程，通過組件下載，在本機上安裝相應的客戶端應用程序，然后通過客戶端經由Socket服務器調用相應的服務，實現應用功能。

3.2 服務層

該層是三層結構的核心層，也是分布式產品數據管理（PDM）系統應用的重要交互層，幾乎包含了項目管理系統所有必要的業務邏輯處理功能。由Web服務器、Socket服務器、應用服務器組成。Web服務器為客戶端瀏覽器提供服務;Socket服務器結合應用服務器為客戶端提供一些復雜的應用服務請求;應用服務器是客戶端應用程序提供程序或結合Web服務器響應瀏覽器的服務請求。應用服務器集中了協同產品開發項目管理的幾乎所有管理內容，包括系統管理、項目定義、計劃建模、個人管理、進度控制、變量管理、合同管理、信息管理等，以及與分布式PDM系統集成的接口。

3.3 數據層

它為系統服務層提供各種數據操作通道，共同完成協同產品開發過程中的數據存儲管理。

4 項目管理系統實現的關鍵技術

新產品開發過程管理的目的是縮短產品開發周期，加快產品上市速度，快速占領市場。通過對產品開發組織、資源、產品對象等的分析，建立詳細、合理的產品開發過程模型是產品開發管理和縮短開發時間的前提。因此，計劃建模與團隊成員間的協作是實現協同產品開發項目管理系統的關鍵。

4.1 計劃建模

在協同產品開發項目的計劃階段，采用遠程協同計劃編制方法，團隊成員以網絡和多媒體視頻為協商載體，討論產品開發作業計劃的制定。

根據項目管理過程中的信息流程，建模模塊提供了項目分解、流程建模、視圖管理、計劃優化與確認五大模塊。

4.1.1 基本功能

①項目分解。產品協同開發團隊根據過程控制的需要及產品設計結構的特點，將開發項目分解為若干粒度適當的任務，同時，定義任務的預期開始時間、預定時限、里程碑、可交付成果及資源分配等。

②過程建模。為項目經理提供CPM、PERT、關鍵鏈等建模方法，其中基于CCPM的建模技術是重點。另外，根據待開發產品的結構特點，針對CPM、PERT模型，將工作流系統集成，提供工作流微觀建模。即將宏觀任務模型中的任務節點進一步分解為工作流活動實例，建立任務節點的工作流模型。改變了傳統項目管理中任務的不可見性及不可控性，實現了任務的透明管理，提高了反饋信息的實時性。

③視圖管理。提供網絡圖、甘特圖等多種視圖計劃查看方式。

④計劃優化。提供傳統的工期、成本、資源優化。

⑤計劃確認。提供優化后的項目計劃瀏覽、項目計劃日歷、網絡圖與甘特圖打印等功能。

4.1.2 關鍵鏈項目管理建模技術

當前，國內外流行的項目管理軟件采用傳統的CPM或PERT方法進行項目計劃的制定。在制定項目計劃時，應優先考慮時間因素，通過確定關鍵路徑來控制項目進度。它為項目任務時間的控制提供了一種較好的方法，但并沒有解決協同開發環境下資源共享帶來的資源稀缺沖突問題，而CCPM技術較好地解決了這一問題。

CCPM技術主要采用以色列Goldratt博士提出的約束理論（TOC）進行項目管理，用關鍵鏈代替PERT、CPM中的關鍵路徑。與關鍵路徑相比，關鍵鏈的主要優勢在于它不但考慮了工作的執行時間及工作間的緊密關系約束，還考慮了工作間的資源沖突，是一個制約整個項目周期的工作序列。CCPM技術通過控制關鍵鏈上任務的執行來控制整個項目的實施。同時，輔以項目、輸送、資源緩沖機制，消除不確定因素對項目計劃實施的影響，確保項目計劃在確定的環境下順利實施，從而保證項目計劃的動態適應性。

將這種管理技術引入到系統中，改進了傳統的項目管理軟件只對計劃制定過程中的關鍵路徑進行建模，以及根據資源的使用情況對計劃進行修改的不足，提高了項目計劃制定的質量，較好的適應了協同產品開發環境下項目管理的特點。

4.2 協同功能

在協同環境下，產品開發是集中開發團隊的知識，使分散的項目團隊成員能跨越時間與空間的限制協同工作，系統通過信息發布與信息管理模塊的實時協同工具，提供了項目管理所必需的協同功能。

4.2.1 信息發布

它是協同產品開發項目管理系統的重要內容，充分利用計算機技術及網絡通信技術，實時反映項目中產生的相關信息，使項目人員能快速收到所需信息，進而為項目管理決策提供參考，使項目信息成為協同工作中人員的公共資源，從而為任務的實施提供參考及依據。

該模塊為協同項目成員提供了一個信息瀏覽、發布、交流和網絡辦公的平臺。通過項目信息的發布，項目組成員能及時了解項目進展情況。在項目信息發布中，根據成員身份的不同，需建立不同的信息查看權限。項目信息發布通過Web方式進行，支持異地協同工作。

①通知公告。按權限向有關部門與人員發布通知公告。

②多種計劃視圖。已完成的計劃以各種方式（如網絡圖、甘特圖、表格等）在互聯網上發布，供項目協作成員瀏覽、討論及修改。

③進度顯示。提供多種方式的進度顯示。項目經理可根據權限和參與的項目查看相關項目的進度執行狀況。

④通訊錄。收集所有項目成員的基本信息及通訊方法。

4.2.2 實時協同工具

實驗室為項目成員開發了一個實時的團隊協作平臺，具有分布式網絡結構的特點，系統用戶可根據自己的需要啟動一個協作組，并允許特定用戶登錄協作組進行協作。在協同環境下，產品開發通常與多個團隊共存，每個團隊的建立是動態的，工具支持多協作小組在這種情況下動態組建及撤消。

通過該工具，項目成員向系統服務器提出協作請求，系統服務器根據請求向相關協作者發送信息，并自動提示協作者參與協作，協作組成員同意協作后，系統服務器將協作發起人標志為小組服務器，小組成員與小組服務器建立連接通信，進而協同工作。

4.2.3 項目管理集成技術

協同產品開發涉及大量的分布式數據、任務協調、復雜的業務流程。PDM關注產品開發中的工程數據信息的管理，為產品工程數據的產生、流動、處理、應用等提供工程圖紙文件的動態管理、產品結構和配置管理、工程數據圖檔管理等;項目管理是描述產品開發過程的一種組織形式，用于控制項目進度、成本、質量等;工作流主要描述產品開發的業務過程、過程中具體活動的時間、資源約束、活動狀態等。因此，項目管理、工作流、PDM的有效集成將為新產品的開發提供一套更加有效的管理工具。

產品由一組相互關聯的零部件按特定的裝配關系組合而成，按其組成分解產品，最終形成多級產品結構樹。產品開發項目的工作結構分解（WBS），在一定程度上是一種產品結構分解。同時，項目過程中會產生大量的靜態數據及文檔等，PDM提供了相對強大的文檔管理處理功能。另外，項目管理還對分解后的任務執行過程進行協調、控制、管理。工作流提供了業務流程的自動管理執行功能，這些為項目管理、PDM、工作流的集成提供了基礎。

產品開發項目分解后形成的相關可控任務不僅是項目的基本管理單元，也是工作流建模的基本對象，為項目管理與工作流的集成提供了基礎。因此，將項目管理模型描述成項目層、業務層模型。

基于以上分析，本文提出了一個如圖1所示的集成框架。

新產品開發項目立項后，項目管理系統將產品設計要求及相關數據等以項目目標文件的形式存儲在產品數據庫中，DPDM系統通過共享的產品數據庫信息提取新產品的開發需求，調用已有的相似產品結構，建立新產品結構樹，并將結構樹存儲為項目對象信息。項目管理系統根據存儲的產品結構樹信息對項目進行合理分解。在與DPDM系統交互時，項目管理系統生成的其他類似項目文件也采用上述方法，將項目文件封裝為項目對象，并提取相應的項目號為標記。同時，將項目文件存儲為PDM中的項目文檔，由文檔管理進行統一管理。

項目管理和工作流通過共享數據庫及模型轉換接口集成。根據項目管理系統中產品開發項目的信息流轉，具體集成過程為：首先，在項目管理系統中進行項目定義、分解、建模，形成有序的任務關系序列。然后，為項目模型中的每個任務節點建立業務層的工作流模型。在對業務層建模時，通過模型轉換接口調用工作流系統，同時將任務節點的任務號、項目號、輸入輸出、控制信息、資源組織等約束傳遞到工作流系統中，工作流系統查詢工作流模型的相應信息，建立任務與工作流模型間的關聯。然后，工作流系統根據每個任務的工作流模型生成相應的工作流模型實例，由工作流執行服務負責解釋執行工作流實例。根據項目分解的定義，項目管理系統觸發有序任務啟動節點工作流的執行，同時，工作流執行服務實時將工作流的執行情況反映到共享實例數據庫中，項目管理系統通過實例數據庫中的動態執行數據實時監控項目的具體執行情況。任務節點工作流實例完成后，工作流執行服務通過共享實例數據庫通知項目管理系統任務已完成，工作流系統負責銷毀其對應的工作流模型實例。最后，根據項目分解的定義，觸發下一個任務的工作流模型，直到項目的所有任務都完成。

參考文獻：

[1]鄭江波.基于協同產品開發平臺的項目管理系統體系結構研究[J].科技管理研究，2015（07）.

[2]賀辛亥.面向產品協同開發的項目管理系統研究[J].計算機應用研究，2015（03）.

[3]陳建張.協同產品開發環境下項目管理系統的研究[J].計算機集成制造系統，2015（10）.