基于协同效应的机场集团信息化项目实施顺序决策方法

(1.上海理工大学管理学院,上海，200093；2.万达信息股份有限公司，上海，201112)

1 引言

随着信息化技术的不断发展，企业借助信息化技术对人、财、物的集成与优化，实现企业在时间、资源、环境等方面的合理化应用，提高企业的收益和市场竞争力.而企业由于在人、财、物等多因素条件的限制，不可能一次性对内部多个信息化项目进行建设与优化，其过程必然是循序渐进的.

近年来，不少学者在项目实施管理方面进行了深入研究[1].在项目实施决策方面，基于技术之间的作用提出了技术选择项目实施顺序的决策支持模型[2-3]，同时，考虑项目间协同与资金配置关联效应，通过建立协同效应与资金配置的数学模型，并通过实例验证，为制造业企业选择信息系统提供决策支持[3,22].此外，在项目实施过程中兼顾多影响因素前提下，决策者结合企业特征、管理目标、建设生命周期等因素，建立了渐进式分阶段ERP子系统实施顺序决策模型方法[5-7].总之，在各类项目推进顺序及协同创新方面取得不错的成果[8-11].在涉及到多个影响因素的信息系统项目推进实施决策研究中，在企业和政府各类项目都取得一定研究成果.但管理信息系统项目的规划与实施研究甚多，对各个信息子系统项目实施先后顺序的研究并不多见.而信息系统的实施顺序是信息系统实施过程的重点，其不仅能保证实施后整体效果达到较优，同时也能对实施过程进行优化与降低项目成本，实现效益最大化.

机场信息化项目与一般的企业或政府信息化项目不同，在推进项目实施的时候一方面要兼顾政府层面的政策需求，另一方面也要考虑机场自身多方面的效益问题.如何确保效益最大化的情况下协同推进方面研究并不多.本文基于已有研究的成果与经验[12-16]，结合机场信息化项目建设的特点，将机场集团多系统建设投资收益、建设周期、系统之间的协同效应考虑在内[24-25]，在可用建设资金和规划时间的约束条件下，建立机场集团信息系统实施推进顺序决策模型，以此为机场信息化项目建设实施推进顺序提供决策依据和参考.

2 模型建立及求解

2.1 模型建立

考虑协同效应的机场多信息系统实施推进顺序，其决策模型的主要步骤包括如下几个方面：

第一步：确定状态矩阵

将机场集团信息系统建设包含的子系统个数作为信息化建设的状态，即状态n表示机场信息系统建设包含n个子系统.假定信息系统建设过程中，子系统是逐步实施的，则可以得到机场集团信息化建设的状态矩阵为：

(1)

其中，m表示已在使用的子系统，n表示亟待建设的子系统，aij是状态矩阵中的元素，其取值为0和1.当aij=1时，表示在第i个状态下第j个子系统已被投入使用；当aij=0意味着在第i个状态下第j个子系统还未建设.

第二步：确定子系统编号集

用X表示对已被投入使用的子系统的编号，编号顺序采用被建设的优先顺序，即X=[1,2,…,m]；对未建设的子系统用Y表示，即Y=[m+1,m+2,m+n].

第三步：构建状态收益函数

记整个信息系统在第i个状态下的最优收益为Ui，其表达式为：

(2)

其中，uj表示子系统在一定时间范围内的平均收益；ti表示第i个状态下信息系统建设所需的时间；Sij表示在第i个状态下第j个子系统的功能增强系数.

第四步：建立信息系统实施推进顺序决策模型

在一定时间范围内，多信息系统项目建设的整体收益U包含当前顺序模型下各个状态的收益，即U=∑Ui.在此基础上，结合信息系统建设周期及建设过程中的可用资金，得到机场集团信息系统实施顺序决策模型为：

(3)

其中，C表示一定时间范围内信息系统建设的可用资金；T表示信息系统建设周期；cj表示实施子系统j所需的资金；tj表示子系统j建设所需要的时间.

第五步：模型参数求解

针对模型中每个状态下收益函数的参数uj，Sij，ti采用不同的方法进行规划求解，得到不同状态矩阵下的模型收益函数值.

第六步：确定决策结果

通过比较所有不同状态矩阵下的收益函数值，选择最大函数值所对应状态矩阵下的顺序，作为子系统实施顺序决策结果.

2.2 模型求解

机场集团信息系统实施顺序决策模型式(3)本质上是0-1规划求解问题，因此该模型的求解可采用逐步求解方法.首先对模型中的三个重要参数uj，Sij，ti求解，然后采用遍历搜索模型的最优解.

2.2.1 参数uj的求解

uj是子系统在一定时间范围内的平均收益，而信息系统建设作为一个长期项目，项目收益自然存在着无形收益、收益滞后等难以量化的问题[15-17].因此，本文结合相关学者的研究经验，从机场集团特性和机场各关键因素对市场竞争力的贡献两方面来综合求解子系统在一定时间内的平均收益.

机场特性是机场集团的运营与环境特性，其对机场优化后的信息系统产生的收益起着至关重要的作用，而产生作用的大小可通过将机场各子系统的特点与相关文献对机场信息系统的研究成果相结合进行一定的主观估计.机场部分特性要素如表1所示[17].

表1 机场特性要素

因此，机场信息系统的平均收益可表示为：

(4)

机场的竞争力的关键影响因素主要包含生产运营、财务管理和服务质量3个方面.依据这3个竞争关键要素，可设计相应的评估指标体系，运用赋权法对各个指标进行加权，以反映机场集团的竞争力水平[19-21].

图1给出了一个机场竞争关键要素的参考指标体系，每个子系统对机场竞争关键要素的影响大小是不一致的.通过对机场集团上层领导的匿名问卷调查，采用Saaty[23]标度法对各项关键竞争要素赋权，同样采用10分制原则确定待建设系统对关键要素的贡献.因此，子系统对机场竞争关键要素贡献的得分结果可表示为：

图1 机场竞争关键要素参考指标体系

(5)

(6)

2.2.2 参数Sij的求解

Sij是第i个状态下第j个子系统的功能增强系数.各子系统之间能够实现整体效益最大化，是由于彼此之间基于数据中心的信息“流动”，彼此之间相互合作形成的.因此，可基于数据中心的各个子系统的数据，通过分析其信息“流动”为其他子系统带来的效益，来确定协同效应系数矩阵S[22-25].

(7)

其中，sij表示第i个子系统在第j个子系统信息数据流的支持下，其功能相对于自身原有功能的增强程度，其值可通过机场内部各子系统人员研究讨论确定，亦可通过匿名访问专家来定.该系数矩阵满足以下条件：

(1)协同系数矩阵的主对角线元素均为“1”，即子系统与自身的协同系数为“1”.

(2)将未使用其他子系统数据流的子系统协同系数设置为“0”.

(3)对已建设好的子系统，其彼此之间相应的协同系数为“0”.假设系统1和系统2均已投入使用，则s12=s21=0.

因此，第i个状态下第j个子系统的功能增强系数为：

(8)

在机场信息系统建设过程中，每个状态应有一个相应的协同系数矩阵.因此，在当前状态k下，假设已被投入使用的子系统的集合为Ek，当i∉Ek或j∉Ek时，sij=0，否则保留原值.例如，假设当前状态下的协同系数矩阵S和状态矩阵A如下时：

(9)

在状态矩阵中，第2状态下第1个子系统还未建设，即s12=s13=s21=s31=0，此时，第2状态下的第2，3子系统的功能增强系数可表示为：

S22=s22+s23，

S23=s32+s33.

2.2.3 参数tj的求解

tj表示子系统j建设所需要的时间，也等价于从当前状态到下一个状态建设的时间间隔.假设待建设的子系统的数量为h(1≤h≤n).

当m≤i

当i=m+h时，

2.2.4 模型求解分析

在模型中，已经建设的子系统，其对应的状态矩阵元素为“1”，即j∈X且i≥j时，aij=1，其余元素均为“0”.因此，模型只需求解i和j的范围同时在[m,m+n]之间的aij，由此建立的待建设子系统的状态决策树如图2所示[22].

图2 待建设子系统状态决策树

针对图2中的任意一个节点，在满足可用资金及信息系统建设周期的前提下，当当前状态满足约束条件而其对应的下一个状态不满足时，则当前状态与其父辈状态组成状态矩阵，进而可计算模型收益，最终从可行解中找出最大值作为该模型的最优解，其所对应的状态矩阵作为子系统实施的顺序.

同时，从决策树图中可以看到，当在一定时间内待建设的子系统过于繁多时，模型遍历求解的可能性组合会出现“爆炸”现象.在这种情况下，可通过将相关性强的子系统进行“捆绑”合成一个临时系统，待“捆绑”系统建设顺序确定后，将其解绑再进行一次模型求解，这样在很大程度上可以减少模型求解的运算次数，降低模型复杂度.

3 实证分析

某机场集团股份有限公司为新机场实施建设SAP-ERP系统项目发出招标公告，该新型机场计划在1年内引入包含财务管理系统、人力资源系统、生产运营管理子系统在内的SAP子系统.该机场在SAP-ERP系统实施建设中计划投入850万元以支持系统的建设.新机场引进SAP财务管理子系统预计花费300万，建设时间预计需要4-5个月；人力资源管理子系统预计230万，建设时间预计需要2-3个月；生产运营管理子系统预计260万，建设时间预计需要3-4个月.

通过对案例的分析，该机场建设SAP系统的可用资金和子系统建设最长时间满足约束条件.因此，将财务管理系统、人力资源系统、生产运营管理系统按顺序编号为“1”，“2”和“3”，则C1=300万，C2=230万，C3=260万，C=850万，t1=5个月，t2=3个月，t3=4个月.由于新机场刚成立，尚未有成熟的系统建成，因此X=φ，未建设子系统的集合Y=[1,2,3].

依据可用资金和建设周期的约束，得到以下6种可行的状态矩阵：

结合相关文献资料[6,11,14,15,17,18]及与专家之间的探讨，机场行业三个子系统之间的协同系数矩阵如表2所示.

表2 机场子系统协同系数矩阵

上述矩阵中，假设财务管理系统在未使用运营数据前的机场收益为100，利用生产运营系统传递的旅客量数据、货运量数据、票务数据等，使得财务管理账目更加明细，资金运转更加顺畅后，机场收益增值到140，因此可得到财务系统在使用运营数据后的协同系数为0.4.

因此，通过计算可以得到，在第一种系统建设顺序即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表示在第一种顺序A1第1状态下的收益，U12和U13类推.

同理，可求得其他5种顺序下的综合收益分别为：

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

在以上6种不同的实施顺序下，U5收益值最高，其所对应的A5状态下的系统建设顺序为：生产运营管理系统、财务管理系统、人力资源管理系统.

上述实施顺序结果的得出合理且符合现实需求，具体体现在如下几个方面：首先，从现实意义来讲，由于该新机场处于建成初期，建设相应的生产运营系统能够使该机场更早地安全投入使用，且随后建设的财务管理系统更促进了机场的高效运营.其次，从理论收益最大化看，机场的生产运营直接影响着机场的收益，而机场盈亏、收益后的再投资是由财务管理系统依据财务报告所决定的，而人力资源管理系统则是通过优化人力资源降低成本间接影响机场收益.因此，综合多方面的因素，该模型得出的决策结果具有较高的现实性与合理性，可作为机场集团高层进行决策的参考.

4 结论

机场集团信息化建设为机场管理与服务提升同时兼顾成本与效益，是极为重要的问题.通过建立机场集团信息系统实施顺序决策模型，综合机场信息系统建设资金状况、系统建设周期、各子系统之间的协同效应，为机场集团管理者做出决策提供技术支持.本文所提出的模型不仅体现了机场通过信息系统建设实现机场效益最大化的目的，还充分结合了信息系统建设的过去、当前及未来的状态，且通过实例分析验证了该模型的可行性，为机场信息化系统项目推进建设提供了一种合理顺序辅助决策技术手段，同时也为机场运营管理效益的提升奠定一种新的有效方法.

由于机场信息化建设涉及的诸多影响因素，本文考虑了内部信息化项目协同，对外部影响因素如供应商实施能力、机场客流量不同时期分布等考虑不够，笔者后续将另行撰文研究.