项目管理在气象雷达设备研发中的应用研究

郭光明 于明 段士军 吴艳锋 杨建城

(1.北京敏视达雷达有限公司，北京 100096； 2.清华大学，北京 100084)

0 引言

M公司作为我国气象雷达网建设的主要配套厂家，现有产品主要分为两大类，即新一代天气雷达(CINRAD)系统和风廓线雷达(WPR)系统。以往，M公司对于气象雷达设备研发项目通常采用传统职能型组织管理方式。这种职能型管理方式，对于产品研发过程管理来说，存在管理重叠，研发管理不规范，研发周期过长，质量和成本无法得到有效控制等问题。对于产品研发过程管理，大多数企业通常采用ISO9000质量管理体系，该体系更多关注产品研发过程的质量控制，对于研发周期及研发成本没有过多的管控措施和方法。

在确保研发产品质量要求的前提下，为加快产品研发及试生产工作速度，确保产品研发能够尽快成功，M公司在产品研发项目管理过程中形成了一套行之有效且具有可操作性的项目管理方法。这套方法在M公司已得到充分验证和检验，这套方法可为绝大多数企业的产品研发项目管理工作提供一定的科学借鉴及技术指导。

1 项目管理的理论方法

为了对项目管理基本知识能有比较清晰的理解，下文主要介绍项目管理基本概念，工作分解结构(WBS)方法，关键路径法(CPM)，集成计算机辅助制造功能建模(IDEF0)方法及并行工程(Concurrent Engineering，CE)等内容。

1.1 项目管理基本概念

项目指的是利用有限资源，在规定时间内，在预算范围内，为了完成既定目标，通过特殊组织形式和行之有效的管理方法，进行的一次性活动[1]。

项目管理等于项目加上管理，项目管理是采用管理学理论和方法对项目进行的科学管理。

项目管理具有范围、时间和成本三个约束条件，并且这三个约束条件之间存在着相互制约的关系。

1.2 工作分解结构

工作分解结构是按确定的规则把一项系统工作逐级分解为单项工作，再把单项工作分配到组织或个人。项目分解是把一个项目逐级分解成项目组成员可执行的各种任务包，对于项目分解，习惯采用WBS[2]，见图1。

1.3 功能建模方法

IDEF是集成计算机辅助制造(Integrated Computer-Aided Manufacturing Definition)的缩写。IDEF0是IDEF中的功能建模(Function Modeling)方法，通过各种图像模型来表征各种活动，以及这些活动之间的层级关系及逻辑关系。通常所用的IDEF0示意图见图2[3]。

图2中的中间框图表示一种活动，是IDEF0最基本的单元，通常使用动词或者动宾结构描述活动的内容。各种活动之间采用箭头形式进行相互关系连接，箭头内容一般用名词表示。中间图框周围的箭头分别表示：

(1)输入(Input)：活动进行需要的各种资源，见图2中的框图左侧。

(2)控制(Control)：活动所需的控制条件，见图2中的框图上方。

(3)机制(Mechanisms)：完成活动所需的外部条件，如人员及设备等，见图2中的框图下方。

(4)输出(Output)：经过加工处理后的产出及成果，见图2中的框图右侧。

1.4 并行工程

并行工程是为了进一步保证产品质量，加快研发速度，通过综合考虑，项目某些活动采用并行的系统工作方法[4]。CE是相对于串行工程而言的一种新的工作组织方式，它要求产品研发人员从项目启动阶段就综合考虑项目时间、质量、成本等各方面要素。

CE思想包含三个核心目标[5]：

(1)缩短工期。

(2)确保质量。

(3)减少浪费。

CE包含以下工作内容：

(1)在项目启动阶段，必须将项目目标，工期，成本等各方面有关的必要信息传递给项目相关人员，必要时可以组织专题会议，邀请与项目直接相关的企业管理层领导参加，对项目组所有成员(包括兼职人员)进行必要的项目工作内容普及工作。

(2)在产品设计阶段，必须综合考虑结构设计、电气设计，工艺设计等的同步进行，并且要充分吸收采购人员、生产人员及检验人员的合理化建议。

(3)在并行工程进行中，项目组人员在独立完成所负责的工作基础上，要特别强调合作精神，建立起行之有效的沟通渠道，避免不必要的中间环节。

1.5 关键路径法

关键路径即在项目全部进程中从开始到结束持续时间最长的活动路径[6]。在不考虑人财物等资源限制的情况下，为了缩短研发周期、加快研发速度，压缩关键路径上各种活动时间是唯一的办法。一般来说，可以采用两种方法缩短关键路径所用时间：

(1)利用平行工程思想或者相互交叉的工作方式。

(2)加班加人增加费用等，进行赶工。

2 项目管理方法应用案例

本文所列举的项目[7]为高对流层风廓线雷达系统天线研发(以下简称WPR天线研发)试生产，在该项目中所用的项目管理方法包括WBS、IDEF0、CPM及CE等内容，重点关注的项目管理包括：

(1)天线项目任务分解。

(2)天线项目活动时间确定。

(3)天线项目进度计划编制与优化。

2.1 项目任务的分解

对于WPR天线研发试生产项目工作，按照WBS理论方法列出各种活动的结构树，见图1。

依据图1列出的各种活动内容，采用IDEF0方法，对WPR天线研发试生产项目活动进行逐级分解，为了后续的计划编制和优化方便，还确定了各种活动的相互关系，运用BPWin软件绘制了WPR天线研发试生产项目工作IDEF0功能模型图，共计12张，本文仅展示IDEF0的A-0和A0图，具体见图2和图3。通过采用WBS及IDEF0方法，可以列举出WPR天线研发试生产项目工作分解表，具体见表1。

图1 WPR天线产品研发试生产工作WBS

图2 WPR天线研发试生产项目工作IDEF0功能模型图A-0

图3 WPR天线研发试生产项目工作IDEF0功能模型图A0

工作序号主要活动具体工作1项目启动天线研发项目启动会2345零部件图设计机械结构图设计机械结构图评审会电气图设计电气图评审会678工艺文件编制工艺流程文件编制工艺流程文件评审会生产人员培训手册编制91011检验文件编制零部件检验规范编制天线测试大纲编制天线测试大纲评审会12131415零部件生产组织玻璃钢原材料采购玻璃钢零件生产铝型材零件生产电路板生产161718生产设备定制生产设备总体要求编制生产设备总体要求评审会生产设备生产

(续)

2.2 项目活动时间的确定

为了编制切实可行的项目进度计划，确定完成各种项目活动的时间是一项必不可少的工作内容。按照活动性质的不同，一般采用两种估计方法进行活动时间的估算[8]：

(1)单一时间估算法。即参考以往经历过的活动，提出一个相对确定的工期。这类活动一般具有可控性，受外部因素影响较小。

(2)三点时间估算法，又称之为计划评审技术(PERT)时间估算法。即预先对活动时间估算出三个时间值，然后按照式(1)计算出完成活动时间的平均值，这个平均值就被作为项目活动的工期。即

(1)

式中，t表示工期的平均值；a表示最乐观工期；m表示最可能工期；b表示最悲观工期。

本文对WPR天线研发试生产项目的各个活动时间进行逐项分析及计算，具体计算过程见表2。

表2 WPR天线研发试生产项目各种活动完成时间表 (单位：工作日)

2.3 项目总工期的核算

在编制项目计划之前，项目组内部必须对项目总工期达成一个明确的共识。M公司下达的项目研发周期为12个月，项目组按照项目各项主要工作进行了初步估算，具体见表3。从表3中可以看到总工期估计为10个月，因此在没有重大问题出现的情况下，项目组可以保证在12个月的研发周期内完成。

表3 WPR天线研发试生产项目总工期估算

2.4 项目进度计划的编制与优化

本文采用MS Project软件对分解后的项目活动以及活动时间，编制WPR天线研发试生产工作初步项目进度计划。

按照M公司传统的串行工程思想和CPM的正推法，进行WPR天线研发工作的项目计划编制，编制完成的项目进度计划见图4，项目总工期为218个工作日(约10个月)。

依据CE思想和CPM的“向关键路径要时间”原则，可以对图4的项目计划进行优化处理：

(1)用户手册编制工作可以安排在WPR天线生产测试工作结束之前完成，优化后的项目计划见图5。

(2)玻璃钢原材料采购工作可以提前开始，玻璃钢原材料采购工作与零部件图设计工作可以采用并行工程。玻璃钢原材料采购周期为80个工作日，考虑到确定原材料需要一定的时间，这个时间由机械结构工程师与采购工程师讨论确定，最终确定为10个工作日。故玻璃钢原材料采购时间确定为90个工作日。优化后的项目计划见图5，优化后的项目工期为183个工作日。

图4 基于CPM的项目进度计划(截图)

图5 基于CPM及CE优化后的项目进度计划(截图)

(3)按照CPM“向关键路径要时间”的原则，如果仅考虑压缩项目工期情况，本文还可以通过增加运输费用(海运改为航运)的方法，将天线罩玻璃钢原材料的采购周期缩短至40个工作日，再加上机械结构工程师和采购工程师共同商定的原材料确定时间10个工作日，将玻璃钢原材料采购总工期确定为50个工作日。改变后的项目计划见图6，项目工期缩短为175个工作日。

2.5 项目进度计划的确定

为了清晰地表述图4～图6的项目进度计划，以及编制和优化过程中所描述的具体内容，本文编制了天线项目进度计划汇总对比表，见表4。

从表4中可以看出，最短工期为175个工作日，该计划是在大幅度增加原材料采购成本(海运改航运)基础上做出的，工期仅缩短8个工作日，综合考虑工期和成本情况，最短工期并非最优结果。从投资方角度考虑，在研发总工期满足要求的前提下，不额外增加研发成本

表4 WPR天线研发试生产项目进度计划汇总对比表 (单位：工作日)

的项目进度计划必然是他们的优先选择。从项目组角度考虑，项目组成员一定会选择符合具体工作真实情况、工作安排合理的项目进度计划。

从投资方及项目组两个角度综合考虑，结合最短工期的具体情况，在资源(特别是人的因素)满足项目需求的前提下和计划工期满足项目工期要求的情况下，为确保WPR天线的产品质量，本文确定选用基于CPM方法，运用CPM原则及CE思想优化处理后的项目进度计划，计划工期为183个工作日，具体原因如下：

(1)该计划与预想的工作真实情况比较吻合。

(2)充分考虑了M公司作为投资方的想法。

图6 基于CPM进一步优化后的项目进度计划(截图)

(3)充分考虑了M公司项目组成员的工作内容和工作情绪。

(4)更有利于WPR天线研发试生产项目工作的顺利开展。

2.6 项目工作的具体实施

项目具体实施工作即按照优化后的项目进度计划进行研发项目的具体执行工作，在项目执行过程中，项目负责人起到了项目的核心领导作用，项目负责人根据项目计划进度和预算要求，结合项目任务，依据项目组成员个人经验及技能水平，对项目执行工作进行了合理分配。同时，项目负责人还全面听取并吸收了项目组各位成员的合理想法和建议，对项目计划进行了适当调整。

2.7 项目结项工作

项目结项工作包括研发产品验收工作、研发费用核算工作、项目文档发布工作、项目生产交接工作和项目组解散及人员再分派等工作。

3 项目管理方法应用结果

本文通过运用WBS、IDEF0、CPM及CE等理论知识和方法，对WPR天线研发过程进行规范化梳理与优化，并对项目管理方法具体应用步骤进行了详细说明。通过上述项目管理理论方法的具体实施，在WPR天线研发试生产项目中获得的经验如下：

(1)规范了项目研发管理过程。M公司在ISO9000质量管理体系基础上，运用项目管理方法编制了切实可行的项目进度计划，供决策层、项目管理者及具体操作者使用。决策层可以根据该计划执行过程情况对研发项目相关工作做合理决策，同时可以依据该计划对研发项目完成情况做准确评价；项目直接管理者可以按照该项目进度计划对研发项目执行工作进行有效监督与控制，可以及时发现项目出现偏离项目计划的情况，并采取适当措施使项目异常工作尽快回归项目计划；项目具体操作者通过该项目进度计划可以一目了然地知道自己在什么时间应该做什么工作，责任和义务非常明确。

(2)产品研发周期大大缩短，研发成本得到有效控制，产品质量得到保证。M公司下达的WPR天线研发周期为12个月，项目组估算工期为10个月，优化后的项目工期为8个月(183个工作日)。M公司WPR天线研发试生产项目严格按照本文确定的项目进度计划进行项目执行工作，最后实际研发周期比M公司下达的工期缩短了将近4个月，无形之中节约了大量的人员成本。同时，在项目结束后，原有的项目人员又及时投入了新的工作中，为M公司创造了新的利润和效益。

M公司在项目执行过程中，采用并行工程思想，保证了研发项目设计图文档的设计质量和研发产品的生产质量。在产品研发项目中，项目负责人在各位设计人员进行设计任务时，充分强调了合作精神，重要的是这种合作意识不仅提高了生产效率，而且为提供高质量的气象雷达设备打下了坚实的基础。

4 结语

现阶段，专家学者更多的是致力于气象雷达系统本身，或者气象雷达某些关键技术，以及雷达气象产品应用方面的开发研究，很少进行气象雷达设备研发项目管理方法的综合论述。本文主要侧重点在气象雷达设备研发项目中引入项目管理的科学方法，力求在气象雷达设备研发项目管理方面为相关单位提供一份可参考借鉴的文献资料。