8船舶与海洋工程项目管理信息系统分析与初步设计.pdf

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1、第41卷第2期2 0 0 1年3月大 连 理 工 大 学 学 报Journal of Dali an Un iversity of TechnologyVol.41,No.2Mar.2 0 0 1船舶、土木工程文章编号:100028608(2001)0220207205收稿日期:2000204221;修回日期:2000210223.基金项目:国家教育部“跨世纪优秀人才培养计划”基金资助项目(1999);国家“八六三”计划资助项目(辽8632982001);国家重大引进技术消化吸收“一条龙”项目(952Y42H19);高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(2000014125).作者简介:高绍

2、新(19742),男,博士生,E2mail:;纪卓尚(19382),男,教授,博士生导师,E2mail:J;林焰(19632),男,教授,博士生导师,E2mail:.船舶与海洋工程项目管理信息系统分析与初步设计高 绍 新,纪 卓 尚,林 焰(大连理工大学 船舶CAD工程中心,辽宁 大连116024)摘要:讨论了船舶与海洋工程建造的特点和目前存在的问题,指出先进造船技术的关键是实施先进的生产管理模式 船舶项目管理.建立了面向船舶与海洋工程项目实施项目管理信息系统的理论框架、开发原则、具体研究方法和关键技术以及开发平台.提出用灰色系统理论来解决系统中的不确定性问题,实现动态控制优化生产管理.关键词

3、:海洋工程;船舶技术?项目管理;M IS中图分类号:U 673.2文献标识码:A 船舶与海洋工程庞大,周期长,涉及面广,工种众多.产品以多品种、单件生产为特色.随着国内外各种先进制造技术的涌现,船厂原有的生产模式不能适应新的竞争环境,制约着船厂的发展.我国造船工业同日本、韩国等先进造船国家的差距主要表现为:建造周期长、产量低、成本高、生产效率低.降低成本、提高效率是增强企业竞争能力和发展能力的关键因素.提高生产管理的科学性,提高生产计划的准确性,以及优化施工建造方案和工艺设计,达到省料、省工、降低建造成本,实行全过程成本和进度控制是十分必要的.目前我国船舶与海洋工程的建造单位在生产计划管理方面

4、,计算机应用的基础相对较弱,基本上停留在手工处理.为了转换造船生产管理模式1,需要变传统造船方法为壳、舾、涂一体化和设计、生产、管理一体化的区域造船法.这是系统优化造船管理,提高管理工作效率,加大生产量的过程.不断提高“高效”和“柔性”的水平,以中间产品为向导,按区域组织生产,建立以降低成本、缩短建造周期为目标,以科学控制生产进度2、优化分配资源3为手段的项目管理信息系统(PM IS)是客观的需要.1 项目管理的基本含义1.1 基本概念工程项目,是指一个在限定资源、限定时间条件下,一次性完成某特定功能和目标的整体管理对象.项目管理是为使项目取得成功(实现所要求的质量、时限、费用预算等)所进行的

5、全过程、全方位的规划、组织、控制与协调4.它具有一次性或单件性的特点,有明确的目的性,有明确的工期,需要一定的投资,项目的功能与寿命有显著的界定.项目的这些特点要求项目管理的程序具有针对性和科学性,主要是利用系统工程的观点、理论和方法进行管理.据美国PM I(Project M anagement Institute)出版的 项目管理知识体系,项目管理理论由9个主要部分组成,分别是集成管理、范围管理、进度管理、成本管理、质量管理、人力资源管理、沟通管理、风险管理、采购管理.1.2 面向船舶与海洋工程项目管理系统船舶与海洋工程的项目管理信息系统就是应用计算机仿真和优化协调技术,为大型造船企业自动

6、编制具有阶段综合平衡、阶段综合效益分析功能的较高水平的年度?月生产计划方案;是按照内在的生产过程的时间进度、生产资源的空间布置和生产活动的逻辑关系,考虑成本、产值、劳动力负荷、物量消耗和供应,以及船台、船坞、码头利用率等项重要指标,以项目管理信息系统软件为计划控制手段完成满足一定约束条件的优化方案.因此项目管理信息系统软件必须具备预测、1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.计划、实施和控制等多种功能,构成整个企业生产管理系统的核心,起到指导整个企业生产活动的纲领作用.项目管理信息系统的结构框图见

7、图1.对一般生产计划而言,计划满意度主要从3个方面来衡量:首先是进度安排是否满足合同要求,其次是产品质量是否能满足合同的要求,再次为是否达到预期的年利润指标.进度管理的满意度衡准指标将在合同中体现;成本管理的满意度衡准指标由单位的年度预期利润来体现;质量管理的满意度衡准指标一般由质量处根据业主、承包方、监理方(船级社)和国家标准来制定,并在合同里反映质量要求.针对船舶制造行业,资源利用率(包括人力资源和物质资源)和劳动力负荷也是计划是否可行的重要考虑因素和评价指标.2 开发项目管理信息系统研究方法由于PM IS是为了解决船厂的实际问题,必须先了解船厂的实际情况,制定相应的研究原则和方法.中国许

8、多大船厂虽然有经济能力花巨资购买 国 外 的 具 有 部 分 管 理 功 能 的 软 件,如TRAB I N软件,但是成本太高,而中小船厂由于资金问题无力购买.本文所论述的PM IS由于支撑平台价格低廉、功能较完备;既可以满足大型船厂的生产需要,节省投资,又可以面向中小船厂普遍推广.其实施原则为(a)从管理角度出发,建立较先进的计算机管理信息系统;(b)从船厂的实际出发,建立低成本、高效率、较高性能的PM IS;(c)从长远利益出发,建立开放信息系统;(d)减少开发成本,充分利用原有的数据和资源.针对以上实施原则,PM IS拟采用:以中间产品为导向的建造战略.具体为(1)优化工作划分结构(wo

9、rk breakdownstructure,WBS).按区域?类项?阶段对船舶产品进行工程分解.有了这些中间产品,才能在组织上构成与之相应的分道生产线,从而使生产作业也在空间上分道,时间上有序.(2)建立虚拟企业.按船舶中间产品的种类(外购件和自供件)建立与各个子企业和供应商的动态生产联盟.对于涂料、材料、设备等外购件,采取J IT(just in ti me)生产模式外部订购;对于其他中间产品,由其关联生产单位生产.主船厂就是负责把外购件和自供件等中间产品组装成整船.(3)实现并行工程思想.并行工程是提高效率、缩短建造周期的关键.可以按照中间产品为建造对象,改变原有的设计、计划、建造和舾装等

10、严格的单线生产过程,把有利于降低成本的中间产品提前生产,尽量采用标准件,把WBS规划的扁平,从而实现并行生产.(4)采用成本低、通用性好的M S Project 98为基础工作平台,实现与O racle数据库之间的跨平台异构集成.这种集成可以提高M S Project 98的数据传递效率,对项目特别是异地工程项目的实时控制起到关键作用.3 实现集成化项目管理信息系统的关键技术方案3.1 软件选型在近20年间,国内外研究开发了许多项目管理软 件5.著 名 的 有Pri mavera Co.生 产 的Pri mavera Project Planner forW indow s、ABT Co.开发

11、的Workbench、W elcom Co.的OpenPlan等软件.这些软件功能强、价格高、专业性较强.而其他公司开发的通用的、价格低的软件却存在着功802大 连 理 工 大 学 学 报第41卷 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.能不全、不适应生产实际需求等缺点.这样的软件 有Ti meline Co.的Ti meline、Scitor Co.的Project Scheduler、Pri mavera Co.的SureTrak、M icrosoft Co.的Project 98.从对任务或

12、资源的处理能力、图表直观性、时间性以及友好界面设计的角度来看,M S的Project 98居于此类项目管理软件的领先地位.因此本文的工作将以通用性好、价格低和与微软其他产品有良好兼容性的M SProject 98作为基本开发平台.3.2M S Project 98的内部数据格式既然选择M S Project 98作为项目管理信息系统的二次开发平台,就必须首先了解M SProject 98的内部数据格式.数据格式主要包括软件输入、输出格式和内部处理信息的性质:是一般文件还是数据库,文件是顺序文件,还是随机文件、二进制文件;如果是数据库,那么还要了解它的字段数、字段名、字段性质、字段长度.在了解了

13、M S Project 98软件的数据格式大体结构以后,就要研究内部处理文件(3.M PP)的格式.因为微软公司的 3.M PP的具体格式是不公开的,所以必须寻找其他途径来解读 3.M PP的详细信息.如通过公开的 3.M PT的具体格式,寻找3.M PP和 3.M PT文件之间相互转换的方法,这个问题就变得容易解决了.3.3 与其他应用软件之间的通信接口与集成虽 然M S Project 98提 供 了 3.M PP和3.M PT文件之间相互转换的可能,通过解析3.M PT内部数据信息,例如字段数、字段名、字段性质、字段长度,M S Project 98就可以直接和数据库连接;这为二次开发提

14、供了一种方法.但是通过Open Database Connection(ODBC)技术来实现M S Project 98与其他数据库交换数据,可以达到简单、方便、集成度高的效果.M S Project 98支持ODBC技术与其他数据库进行连接,同时M SProject 98内部提供的V isualBasic forApplication(VBA)也为二次开发提供了方便.V isualBasic 6.0作为微软套件的一成员,有着强大的功能.它提供A ctiveX Data Objects(ADO)访问数据库,有着良好的人机交互方式,开发效率比较高,得到普遍应用.在Project 98中提供的VB

15、A,允许开发人员建构专用的对象和功能.通过对Project 98的二次开发,可以内嵌Grey2PERT模块,来取代PERT模块执行网络计划计算的功能.3.4 客户?服务器体系结构本文将把M S Project 98与O racle数据库集成,建立客户?服务器体系结构.由于项目管理涉及的部门较多,数据源分散,对实时性要求高,采用分布式数据库系统更为适合.同时客户?服务器体系结构作为分布式数据处理的解决方案,其结构在技术上日趋成熟,并且具有很高的开放性,已显示出良好的应用前景.从安全性考虑,系统可以采用W indow sN T环境.根据需要,可以在逻辑上建立一个或多个子网.以一个项目管理子网为例的

16、逻辑结构见图2.902第2期 高绍新等:船舶与海洋工程项目管理信息系统分析与初步设计 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.4 灰色系统在项目管理信息系统中的应用4.1 灰色理论基本概念项目管理计划过程中,有许多因素是无法确定其发生的时间和次数的.在做项目初步计划过程中,有时初始数据量也是有限的.灰色线性规划理论的一些特点使灰色模型应用到生产网络计划中成为可能.首先,灰色系统中的约束条件可以随时间变化而变化,即约束条件可以是时间的函数;其次,灰色模型的系数可以在一定范围内漂移,即系数可以是有限范

17、围内的变量或者不确定值;第三,灰色目标函数不是要求严格的最大最小值,而是最优范围内的解.这里说的灰色模型是指多个模型的融合.通过运用灰色理论中的灰色线性规划方法6、7,可以减少项目管理中项目预测和项目控制的不确定性问题.灰色线性规划G(1,1)的数学形式为目标函数f(x)=max or m in(C)XT)式中:表示灰色参数,(C)=(c1)(c2)(c3)(cn).其约束条件为(A)X(B);X0式 中:(A)=11121n21222n?m1m2m n=(a11)(a12)(a1n)(a21)(a22)(a2n)?(am1)(am2)(am n)(B)=(b1)(b2)(bm)利用上述公式来

18、计算项目初始计划中的原始数据,可以使约束条件的约束值随着时间变化而变化,因此在以后的项目动态控制过程中,就可以把各个阶段的数值带入公式中,作为新状态的初始量.另外,公式的系数可以在一定范围内漂移,可以解决初始数据的不确定性.例如,ProgramEvaluationandReviewTechnique(PERT)是面向事件计算活动结点最早、最迟时间的网络分析技术,它不考虑资源约束.由PERT?Critical PathM ethod(CPM)法计算出的时间指的是在确定的资源和确定的生产活动条件下完成每个活动所需要的作业时间.PERT和CPM的区别在于PERT用概率分布的方法计算活动时间.如果把灰

19、色理论引入PERT中,就可以处理资源和活动的不确定性事件问题.例如返工和活动变更作为工程计划中经常发生的一种不确定性问题,为了解决前者,先假设所有的返工都只允许发生一次.需返工的活动需要提前指出来,并且每次只处理一个返工事件.基于以上假设,返工活动就可以被看成是某个活动的拖延,从而将网络计划中的线路循环问题转换成普通的计划拖延问题.由此拖延而产生的资源和投资的连锁变更,可以通过灰色嵌套规划模型来自动调整.上面假定提前指出需要返工的活动,可是如何提前确定需要返工的活动?在什么条件下可能发生返工?灰色系统理论认为事物发展不是完全随机的过程,一切随机过程都是在一定范围内变化的灰色过程,是一个具有上、

20、下限的灰色区间.尽管客观事物或系统表象复杂、数据离乱,但它总是有整体功能的、总体有序的,它必然潜藏着某种内在的规律.对于具体问题,决定返工的因素一定会在之前的活动中反映出来.如果这些因素越明显,返工的概率就应该越大.当根据具体问题找到这些因素,并且计算得到各个因素对返工事件的相关度,就可以把各个相关度加权而求得一个事件发生概率.当这个概率大于一个给定的阀值时,就判定返工事件将会发生.因此在编制计划时就可以把返工当做延期活动处理,避免了网络计划的循环线路.通过灰色嵌套规划模型来自动平衡资源和投资,这样就解决了活动的不确定性带来的计划上的不准确.当生产活动变更时,其处理的方法与返工的类似.灰色系统

21、理论在项目管理中的详细应用参见文献8.4.2 动态灰色控制系统框架项目管理是个动态的控制系统,在施工进度计划制定以后的执行过程中,管理人员要不断地了解现场施工的进度信息.将这些信息整理后,与原计划进度进行比较,一旦发现偏差就要分析这一偏差是否会影响总工期.如果总工期受影响,就必须立即采取措施进行纠正;上述过程在整个施工过程中要不断地进行,这就是项目进度计划的动态控制9.示意图见图3.012大 连 理 工 大 学 学 报第41卷 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.通过项目进度、资源等因素的不断

22、调整和跟踪,就可以确保项目在规定的期限内,以最小的成本得以实现.5 结 论(1)通过对船舶与海洋工程施工特点的论述,指出实施项目管理在实际船舶生产中的必要性、原则和方法.项目管理是船舶行业实行先进制造技术模式的新的管理手段,项目管理信息系统是企业实现转模的需要.(2)同时对实施信息系统在概念、方法、可行性方面加以论证、分析,指出了实施项目管理信息系统中的关键技术问题和解决办法.(3)提出把灰色系统理论应用到网络计划技术中,可以减少M S Project 98中算法存在的不确定性,提高项目计划和动态控制的精确度,有利于对项目的预测和后期对项目的动态控制.参考文献:1徐学光.论舰船先进制造技术A.

23、先进制造技术交流会论文集C.北京:s n,1997.3952399.2 W I LLY S H,ER IK L D.Project management andschedulingJ.Euro J Oper Res,1996,90:1972199.3 BABU A J G,SURESH N.Projectmanagementw ithti me,cost and quality considerationsJ.Euro JOperRes,1996,88:3202327.4周文安.建筑施工企业项目管理M.北京:中信出版社,1997.5 AL I J,KITSANA M.Towards a s m

24、art projectmanagement information system J.I nt J ProjectManage,1998,16(4):2492265.6罗庆成,徐国新.灰色线性规划与应用M.镇江:江苏科学技术出版社,1989.7邓聚龙.灰色系统基本方法M.武汉:华中理工大学出版社,1996.8 GAO Shaoxin,J I Zhuoshang,L in Yan.Integratedgreynetworkprojectmanagementinformationsystem A.Q I AN Fupei,NANCY J P,W I LL I ANO.ChinaI nternati

25、onalProjectManagementForum C.Xian:Shaanxi Science&TechnologyPress,2000.992105.9王端良.建设项目进度管理M.北京:中国水利水电出版社,1998.System analysis and pri mary design for naval architecture&oceanengi neeri ng-oriented projectmanagement i nformation systemGAOShao2xin,J IZhuo2shang,LI NYan(Ship CAD Eng.Cent.,Dalian Univ.

26、of Technol.,Dalian116024,China)Abstract:This paper presents the characteristics and the problem s in the building of naval architecture&ocean engineering.It is pointed out that the project management in shipbuilding is a critical method inmodern manufacturing technology.The authors discuss the theor

27、y,methods and technology in thedevelopment of naval architecture&ocean engineering2oriented project management information system.Grey system theory is introduced into PM IS to reduce the uncertainty and realize the dynam ic control inmanagement.Key words:ocean engineering;shipbuilding technology?project management;M IS112第2期 高绍新等:船舶与海洋工程项目管理信息系统分析与初步设计 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.