敏捷項目管理方法在大型復雜創新物流系統仿真中的應用

文/李茂 龍明武 丁興 袁召云 銀珠玲

一、背景與分析

傳統物流仿真系統項目管理常用瀑布式項目管理方法，仿真軟件系統按照項目啟動、需求分析、詳細方案設計、系統配置與測試、數據準備及用戶培訓、系統上線和驗收七個階段進行。在系統仿真項目的應用當中，通常是在方案設計完成后，根據方案設計的流程與流量，對項目進行整體建模與編程，再根據仿真結果編制仿真報告，能夠逐級逐步完成系統仿真項目的任務，項目管理方法較為成熟，項目組接受、認可、理解度較高，但是存在返工成本較大、變更較為復雜的情況。

本項目應用敏捷項目管理方法，首先對系統仿真過程當中的業務和環節進行分析，并找出對項目進度、項目質量有較大影響的環節或階段。針對這些環節或階段應用敏捷式項目管理方法進行管理，使其能夠更好地應對系統仿真中發生的變更和調整情況，更適應系統仿真的業務過程管理要求。系統仿真通過快速得出各個設備或子系統的結果，驗證方案的可行性，根據仿真結果進行方案調整實現方案的優化，再對優化方案進行重新仿真不斷迭代，直到方案設計沒有瓶頸，完全滿足設計需求。

由此可以看出，二者最顯著的區別是：瀑布式項目管理方法在項目的管理中體現出較好的邏輯性，項目管理方法清晰，適用于模式穩定，交付物清晰的項目。敏捷式項目管理則實現了快速多次交付，通過盡早獲得反饋，提前應對需求變更風險，在大型復雜創新物流系統仿真中效果較為明顯。

二、復雜創新物流系統仿真項目管理階段設計與應用

以某酒業系統集成項目為例，業主明確要求以系統仿真結果作為驗收標準，通過展示設備運行情況、故障工況等仿真過程，對方案設計進行說明，將根據項目系統仿真的內容和結果進行系統集成解決方案的選擇，系統仿真的質量對該項目成敗具有較大的影響作用。

在大型復雜創新項目的物流系統仿真過程中，若采用傳統項目管理方法對該項目進行管理，首先需要確定項目范圍、系統參數、仿真要求等，按照格式化的仿真輸入，根據設備類型進行建模和編程，最后輸出仿真報告，得出方案系統仿真能力。項目實施也是按照傳統項目管理方法、階段進行推進。

不過，在大型復雜的系統仿真項目中，項目在初始階段很難提供清晰的項目需求、項目目標。項目內的設備選型、業務流程等方面均具有不確定性，在實施過程中就會產生較多的變更。而方案的頻繁變更會造成重復返工，建模過程也將會消耗更多時間，產生較大沉淀成本。同時，模型的質量也直接影響編程進度，邏輯清晰、編碼連續的模型關鍵節點設置，能夠為高質量代碼提供基礎。特別是在復雜系統仿真的過程當中，客戶本身對項目有較高期望，對項目關注度較高的部分，通常會要求優先進行論證，再根據結果進一步優化或變更方案達到客戶的要求，項目實施效果如圖1所示。

圖1 項目系統仿真全景圖

傳統項目管理方法在建模完成的基礎上，雖然也能優先對某部分方案進行仿真，但是若要再對方案進行策略優化和設備變更時，原有模型將無法應對改變，需要根據要求重新建模，這對于進度節點要求嚴格的項目而言，會使項目進度的風險增大，項目成功率也會隨之降低。若采用敏捷管理方法，靈活地應對變更，將頻繁變更納入到管理當中，則會有更積極的效果產生。

1.項目WBS任務分解

在此項目的系統仿真論證過程當中，相較于原始方案，涉及設備布局更改、策略變動、設備臺數增加等較大設計變更的區域，約占原方案的30%。流程優化、流量變動、設備選型等更改調整數次。通常完成一項較大內容的變更，需要在原始方案的基礎上多花費約30%的時間，由于瀑布式項目管理方法在前序工作沒完成的情況下，無法對后續工作進行并行變更，系統仿真僅完成建模階段的變更就需要多花費至少60%的時間，在啟動到交付時間緊張的情況下，顯然存在較大進度風險，項目失敗率較高。

針對該項目時間緊、任務難、配合部門多、需求模糊、交付物模糊的情況進行分析后，最終決定采用敏捷式的項目管理方法，首先將復雜的項目進行分解，按照需求優先級，形成眾多的小模塊，然后進行快速交付，以此加速仿真系統分析的實現，并為下一次迭代獲取足夠的反饋。

先對項目進行WBS分解，將客戶關注的需要優先論證的部分，進行優先仿真，在建模及編程時就預留接口，主動積極地應對變更。與傳統建模按照設備類型統一建模不同的是，敏捷式項目管理方法的思想是按照圖2結構進行WBS分解出來的子系統活動包進行獨立建模，例如各子系統內輸送設備不再建成傳統的大面積的通用輸送模型，不再“牽一發而動全身”，而是子系統內的輸送子模型。各子系統內的修改、變更，將不會影響到其他子系統的功能實現。各子系統之間，既獨立，又有聯系，既能夠獨立測試，又有接口，能夠讓物料在各子系統之間順利運行。

圖2 傳統項目管理WBS分解

從WBS分解圖3中可以看出，雖然敏捷項目管理需要更進一步地對首層活動包進行分解，但是在實際項目當中不會增加項目模型的數量和建模難度，僅需對設備模型名稱和該設備所處系統的劃分進行，命名劃分管理，就能夠靈活應對需求的變化；減少完成變更所需要的時間，保障項目順利進行。在投標節點確定，進度要求嚴格的情況下，應用敏捷管理方法能夠更好地利用時間，能夠將子系統進行并行作業，假設子系統1在仿真過程中存在需求變更或者優化變更等問題時，在解決方案確定前，可以對其他子系統進行建模與編程，即使子系統1的變更會對其他子系統產生影響，也能將影響控制在一定范圍內。相較于傳統管理方法完全重建的情況，敏捷管理方法基本不會對子系統外的模型產生影響，減少了重復返工的發生，提高了建模效率，能夠對變更需求進行快速響應。

圖3 敏捷項目管理WBS分解

在應對該項目的變更中，敏捷管理方法發揮了較大作用。在系統仿真項目當中，產生設備位置部署或設備數量變化等重大變更時，對建模工作產生的影響最大，當重大變更需求產生時，暫停該子系統的建模及編程，預留相應位置。同時可以處理優化其他子系統，該重大變更不會對其他子系統建模產生嚴重阻礙，不會對其他子系統造成進度影響。當重大變更需求完成時，可以將變更完成后的子系統接入系統仿真模型中測試。在項目的實施過程中，利用該方法能夠產生更多并行的流程，減少項目實施關鍵路徑的時長。通過不斷對方案進行迭代，最終僅用原計劃建模階段70%的時間就完成了所有的模型和流程變更，縮短了仿真建模的時間，為系統仿真項目其他流程的迭代爭取了時間，間接提升了系統仿真項目的工程質量。

2.項目關鍵路徑節點流程

在該系統仿真項目當中，有效的WBS分解如圖4所示，使得模型的建立不再依賴完整的設計方案和詳細的輸入信息，與瀑布式系統仿真項目管理流程相比，項目進度不再完全受制于上游設計環節，能夠產生更多并行路徑，同時依托敏捷管理思想，在模型的建立過程中主動預留變更，使得應對變更更加從容，不再出現多次無效返工的現象。各子系統在迭代完成后，再集成進行系統仿真，最終得出完整的系統仿真結果，若依舊沒有達到設計需求，則繼續對系統集成仿真進行迭代。在迭代中不斷迭代，不斷完善項目內容。在模型編程當中也應用極限編程的思想，快速地迭代系統仿真，快速地展示仿真結果積極響應。這些措施都大大縮短了系統仿真建模時間，節約了項目成本。

圖4 敏捷式系統仿真迭代流程

按傳統項目管理流程如圖5方法估算，通常僅完成設計階段的系統建模需要占用30%的工作量，而開發階段的系統仿真編程通常需要占用40%工作量。而利用敏捷項目管理思想，是在系統仿真初設階段和迭代循環階段就節約了較多時間。最終該系統仿真項目周期比原計劃周期提前10%完成所有階段的迭代，實現了所有交付物的按時交付。在該項目中，敏捷項目管理方法可快速推進項目進度，提高項目質量，縮短項目周期，產生了較大的經濟效益。

圖5 瀑布式系統仿真項目管理流程

為科學有效地對復雜項目進行管理，在對比不同的項目管理方法后，根據項目特點選擇采用敏捷式項目管理方法對該項目進行管理，以達到縮短工期、提高項目質量、節約資源產生最大化效益的目的。

根據項目需求為應對復雜項目業務特點，以快速交付、積極應對變更為出發點，將系統仿真項目管理階段設計為：立項階段、啟動階段，系統仿真初設階段、迭代循環階段、交付收尾階段。所有階段的設置，均以滿足敏捷項目管理方法要求為基準劃分，所有階段均能對變更作出積極響應。

（1）立項階段：按照客戶系統仿真項目需求，初步確認系統仿真范圍，初步評估設計方案系統能力、技術風險，組建項目團隊，采取迭代方式逐步推進，確定項目里程碑。

（2）啟動階段：與客戶進行有效詳細地溝通，該階段需要確認系統仿真范圍、詳細設計流程、設計流量、詳細的設備調度策略，以及最終交付報告當中所需要包含和體現的內容，確認并記錄仿真輸入；確定仿真輸出的內容和形式；確認項目干系人，與相關干系人確認循環發布內容和階段，用以保證項目組內上下游專業的時間進度需求，保證項目整體質量，減少項目階段返工，節約項目成本。

（3）系統仿真初設階段：在明確系統仿真范圍的基礎上，首先對仿真項目進行WBS分解，將復雜的系統分解為幾個基本可以獨立運行且互不影響的子系統，WBS第一層分解的子系統活動包需要做到建模、調試均能夠獨立修改，滿足敏捷開發的要求。在WBS第一層分解完以后，再根據各自子系統內包含的業務流程，分解第二層活動包。最后根據以往的項目經驗，對于常規設備先進性能力做風險評估，對風險較高的設備先進性能力計算。對于復雜輸送設備先進行流程、流量的梳理，滿足設計方案和策略后再建模。評估與梳理完成后，若方案存在設備瓶頸或能力風險較大，需及時與客戶進行詳細溝通，提出處理方案，進行方案變更及WBS活動包變更的準備。系統仿真項目在有限的時間內，項目范圍和項目質量就會存在沖突，系統仿真的設備、流程數量和系統仿真的策略還原精細度，需要做出妥協提出重點部分和詳細要求，該階段需要對方案可行性和系統仿真詳細要求作出結論。

（4）迭代循環階段：根據敏捷開發的要求，總體設計方案在WBS分解和初步驗證后，會存在可行與不可行的活動包，對于不可行的活動包及時溝通及預留模型位置、程序接口。需要對可行的活動包進行建模，由于總體方案在設計過程中受到不可行活動包變更的影響，已經通過了初步可行性驗證的獨立活動包，依舊可能存在變更的情況，這就要求對于復雜的子系統（例如AGV、復雜輸送線）即使通過了可行性研究，也需要評估變更風險，在建模時進行變更預留。比如AGV系統在建模規劃時多設計充電及休息點以應對臺數的增加，合理地設計站臺名稱和命名規則，滿足設備變更及方便程序變更。除了設備空間預留外，同時要對軟件策略變更接口進行預留，在模型及程序中需要更靈活處理，預留的點和路徑也不能影響原始方案下設備的運行。由于重置路徑、重置各項屬性，會造成大量返工、浪費較多時間，而提前預留路徑及接口則能夠快速完成變更，減少很多重復工作量。在復雜系統建模的過程中，需要按迭代階段完成文檔的變更，并且留下修改依據防止項目實施過程中頻繁變更產生的質量出錯。在復雜系統仿真的迭代過程中，客戶往往希望先做出他們關注的部分。這就要求在迭代過程中確定迭代內容、迭代節點優先級等內容及時迭代變更。在不斷的迭代當中，完善各子系統的功能仿真與測試，最終需要將所有子系統集成到方案系統仿真當中，將各子系統串聯起來形成一個完整的仿真系統。在形成完整的系統仿真體系后，對系統流程、流量進行觀察和分析，對有瓶頸和不合理的流程與客戶一起進行系統優化；對各子系統的設備能力數值整理成輸出成果，高頻交付，優先快速響應客戶對系統仿真的需求；對滿足設計需求的迭代成果進行存檔；對沒有滿足需求的設備或策略進行重復迭代，并且記錄每一次仿真的結果用以相互對比，直至滿足設計需求。

（5）交付收尾階段：交付階段應干系人要求進行統籌交付，對交付順序要求有明顯沖突無法協商解決的，及時找團隊組長或負責人進行安排，順利完成交付物的交接。各專業組對交付物進行檢查，確認是否滿足項目要求，交付過程中注意各交付物的質量，避免最后時段的返工。

三、敏捷項目管理實施效果

在該酒業的系統仿真項目全生命周期中，采用了敏捷項目管理方法的思想，所有階段的設立都為主動積極應對變更服務。項目在實施過程中，對各階段出現的變更也能很好應對，特別是在系統建模仿真和最終交付環節，敏捷項目管理方法發揮了巨大作用，最終該項目在評標環節以第一名的成績，中標該酒業項目，取得近3億元的合同，項目達到預期目標，不僅按質按量完成系統仿真任務，并且取得較大的成功。

利用如圖6所示的傳統項目管理方法，按每2日的工作量為一個單位工作量進行劃分，則明顯看出實施過程中階段步驟嚴格按照順序進行，需要52人/天的資源完成任務。產生變更時，需要對項目內容依次變更，每個階段步驟需要順序執行，變更時需要對后續所有階段步驟進行變更，產生大量的重復工作，靈活度不高，不利于項目做出快速響應。

圖6 傳統項目管理方法甘特圖

利用敏捷項目管理方法進行管理，并根據項目實際進度編寫甘特圖，如圖7所示，則明顯看出實施過程中階段步驟按照迭代要求進行，該項目利用40人/天完成任務，特別是在子系統階段步驟中，各子系統可獨立迭代，變更過程互不影響，可根據客戶對不同子系統的關注度，以及各子系統內的關鍵設計優先驗證等項目需求，不再受到業務流程和傳統瀑布管理方法對先后順序的約束，能夠同步、交叉完成各子系統項目。同步迭代的過程，能夠加快項目進度縮短項目工期，減少前序步驟變更所導致的工作量增加，節約項目成本，相比傳統項目管理方法的瀑布模型，可節約至少30%的項目時間。

圖7 敏捷項目管理方法甘特圖

四、結束語

項目管理的方法的改進與選取，應結合項目實際，根據具體的項目特點進行選擇，同時在實施過程中也需要對項目管理方法進行持續改進，以達到有效服務項目的要求。特別是系統仿真項目確定以最終交付物為導向，圍繞交付物在進度和資源同時約束的條件下，采用科學方法完成項目實施，提高客戶參與度，引導客戶期望，減少客戶期望與最終產品的差異，從而還能提高客戶的滿意度。

敏捷項目管理方法的引用，對系統仿真項目在整個項目生命周期中各階段的作用都具有較大體現，能夠縮短項目進度、提高項目質量、節約項目成本、增加客戶的滿意度，對改變和提升傳統系統仿真項目的管理模式具有重大參考價值，尤其是在大型復雜創新項目的物流系統仿真過程中發揮重要作用，可以適應市場變化，打破技術邊界，關注項目價值，滿足不斷變化的項目要求。