摘 要：为缩小需求分析与系统设计和实现之间的间隙，采用以需求为导向的系统开发方法，识别了航空型号研制项目干系人中的重要角色，通过对研制项目协同计划、控制过程的分析，提出了项目管理生命周期各阶段面向角色的系统需求矩阵，在此基础上构建了分布式航空型号研制项目管理信息系统框架，并给出系统用例。 

引言

航空型号研制项目是多专业、多部门参与的集设计、试制和试验于一身的复杂系统工程。相比建筑、通信、信息系统及企业改革等项目，航空型号研制项目技术含量高，历时周期长，耗资大风险高。具体特点如下：a）项目组织结构层次多，属强矩阵式，由主研制单位及多家协作单位共同组成，协作单位相对稳定，联系频繁[1]；b）工作分解结构（WBS）受项目组织结构影响，任务数量多，任务间相互制约关系复杂；c）型号产品比较相似，信息可重用性高，新项目网络计划的制订往往可以得到历史项目的经验支持[1]；d）项目实施阶段不确定因素多、进度、资源等方面往往存在冲突，计划往往发生变化； e）团队成员间存在大量的信息交换；f）项目相关文档信息量大、内容繁杂。面对激烈的全球化竞争和不断提高的客户需求，航空型号研制项目管理必须有效支持和管理多企业协作下的型号研制项目全寿命周期的过程活动，有效制订项目的协同计划，优化调度各参研单位的项目资源，及时监控项目进度，控制项目风险，确保在既定工期内交付低成本和高质量的产品。

航空型号研制项目的复杂性、庞大性以及管理需求决定了对其信息管理的必要性。项目信息管理的主要任务包括计划编制、项目控制、结构化信息、信息分布和搜索[2]。项目管理信息系统是当今项目管理的重要基石[3]。市场上推出的MS Project(2003)、P3等项目管理信息系统能够支持工作分解结构、测算成本、定义项目里程碑、制订劳务计划、时间进度计划、预算、活动工期、产生报表、净值控制、成本状态、差异比较等基本功能。同时，许多学者也对项目管理系统的发展进行了深入的研究。Rojers[4]开发了辅助分解大型系统的计算机辅助设计工具，Stallings[5]指出部分学者提出了基于智能代理的集成项目管理框架。随着时代的发展和技术的进步，项目管理信息系统已从单用户/单一项目管理系统逐渐发展成为复杂的分布式多功能系统[6]。近来越来越多的研究关注分布式协同产品研发项目管理信息系统[7,8]，徐立宏[9]、詹伟等人[10]提出了一些有价值的航空型号研制项目管理信息系统方案，然而大多从功能或流程角度设计系统，而很少考虑项目干系人的需求以及系统设计和实现与用户需求的一致性［11］。产品设计的目标在于满足用户的需求，本文介绍了协同环境下航空型号研制项目的组织结构，识别了项目团队中重要的角色，列出了各角色所关注的信息。同时，详细分析了各角色在航空型号研制项目的协同计划与控制流程和文档管理中的任务及需求，提出了在航空型号研制项目管理生命周期各阶段面向角色的系统需求矩阵。在此基础上构建了分布式航空型号研制项目管理信息系统的框架，以期为最大化识别和满足协同产品研发环境下不同项目干系人的需求奠定基础，系统地管理项目信息，提供有效的决策支持，从而提高型号研制项目的成功率，推动型号项目管理的发展。 

1 项目组织结构 

传统的项目管理模式大多是集中于单一地点的基于目标的管理，而我国航空型号研制采取以一家研制单位（集团公司）为主，多家企业（专业研究所、工厂等）支持的管理模式。型号研制生命周期一般分为方案论证（可行性论证）、初步设计（选型试验）、详细设计（工装设计、制造）、设计定型（飞行实验）、生产定型（批量生产）和使用保障六个阶段。集团公司作为主研制单位紧紧抓住总体设计和总装集成，专业研究所承担比较独立的分系统项目，形成“两头在内，中间在外，关键在手”的“哑铃型”结构，形成小核心、大协作的科研生产体系[12]。航空型号研制项目一般采取强矩阵式组织结构。集团公司下达研制任务时，为不同项目任命项目经理（总工程师）、副总工程师。随着研制工作结构的分解，还需要任命各分系统工程师和单项设备、部件的主管，明确子项目或活动的责任单位，建立组织分解结构。参研单位内继续细分研究室、车间、型号软件检测中心等职能部门，明确项目子活动的具体组织单元。同时，为保证研制任务的按期完成，集团公司还将组织机关职能部门有关人员指挥和组织研制工作。其主要任务是计划、跟踪和协调，管理各型号研制项目从启动、计划、实施控制直至收尾。 

由此，在型号研制项目团队中至少可以识别出六个重要角色，即总经理、项目经理、计划员、活动跟踪/协调员、子项目/活动负责人和顾客。总经理和项目经理关心项目的进度状态和资源耗用；终端顾客和团队成员希望获得研制生命周期中型号的各种特征和技术状态；计划员需要确定研制任务的组织与分工，组织研制协作配套网络，制订与组织研制计划与实施；控制/协调员进行日常的指挥调度，协调单位内部及单位之间的冲突等。不同的角色从不同的角度关注型号研制的状态，存在不同的信息需求。表1列出了各角色的主要信息需求[13]。

2 设计需求 

项目管理信息系统旨在为项目经理提供计划、组织、控制、报告等的决策支持[14]。Suhanic[15]指出项目管理系统应包括五个重要方面：a）项目定义――系统地建立项目范围及参数；b）项目工作分解结构――定义创造可交付产品的活动和任务；c）组织结构分解――定义资源及分配任务；d）项目预算及成本控制――基于范围和信息的质量进行估计；e）项目排程和进度控制――确保在时间范围内完成活动。Jaafari等人[16]认为项目管理信息系统的需求主要包括系统建模、记录、存储、校验、检索和综合管理整个项目生命周期的信息和数据、处理和汇报、评估、提醒以及提供与CAD等其他系统的接口。

航空型号研制是一项多组织协同工作的复杂产品研发活动，各承制单位及用户将直接参与从设计需求到使用保障整个型号研制生命周期。因此，航空型号研制项目管理信息系统还需要支持远程访问、分布式处理、跨组织团队间的信息共享和安全交互、协调异地分布资源冲突、问题跟踪、趋势预测、变更控制、文档与项目的集成管理等，以满足各角色在不同阶段的特殊需求。 

总经理企业所有项目的进度和状态 

企业所有项目的成本 

企业所有项目的进度计划或预期的技术性能的重大改变 

企业所有项目资源的需求变化 

企业所有项目的达到目标所面临的困难 

企业所有项目的技术文档资料和报告 

项目经理项目的进度和里程碑节点状态 

项目的成本 

项目进度计划或预期的技术性能的重大改变 

项目资源的需求的变化 

新的项目需求或工作内容或标准的变化 

重大决策的决定或推迟 

项目的技术文档资料和研制阶段报告 

团队成员绩效 

计划员项目任务进度和状态 

新的项目需求或工作内容或标准的变化 

项目进度计划的改变 

资源使用及需求变化 

活动跟踪/协调员活动进度和状态 

活动进度计划的改变 

活动面临的问题和困难 

问题的解决 

子项目/活动负责人项目目标的改变 

项目进度计划的改变 

项目的新需求 

工作任务的改变 

问题的解决 

顾客项目状态和进度 

项目成本、进度计划或预期的技术性能发生重大改变 

达到项目目标的困难 

21 协同计划

编制项目计划一般有三种方法：a)经验导向型，依据历史成功项目的经验来编制计划；b)标准导向型，使用事先定义好的计划及文档的标准模板；c)工具支持型，即使用工具自行编制计划[17]。由于航空型号产品比较相似，往往需要基于历史项目经验或标准模板定义项目活动、确定活动工期及各活动间的逻辑关系。而活动起止时间的调整及资源的分配可借助软件工具完成。现有商业项目管理软件尽管提供了排程、甘特图甚至工时预算、时间预测及成本估算等功能[17]。然而异地跨组织共同研制的特点决定了航空型号研制项目信息系统还需要支持在网络上运行及异地团队成员的沟通和协同。

航空型号研制项目的计划采用多级管理的思想[18]，由集团公司及各异地分布的参研单位共同完成。研制计划按管理粒度一般分为零至Ⅲ级网络计划。主研制单位（集团项目办）编制整个型号的零级计划P0，主要对项目进行上层的组织与决策，体现客户要求，明确各承制单位的分工并协调各承制单位间具有协同关系的项目任务。各实施单位在P0基础上提出更详细的I级计划PⅠ，协调本单位所属个部门所承担任务，PⅠ主要反映业务单位的主要工作节点和进度，控制性多，作业性少。各生产制造部门依据PⅠ进一步分解，编制Ⅱ级计划PⅡ，其反映各部门的内部工作节点和进度，作业性较强。业务单位或部门可根据关键、重要件需要，编制专项计划PⅢ。P0、PⅠ、PⅡ、PⅢ经由各级管理层协同集成型号研制项目的整体计划P，P={P′0,P′Ⅰ,P′Ⅱ,P′Ⅲ}。计划的协同分解和集成流程。其中，PⅠ={Pi|i=1,2,…,m},m代表研制单位数，第m个单位有nm个部门，第nm个部门包括lnm个关重件，则 PⅡ={Pmnm|i=1,2,…,m},PⅢ={Pmnmlnm|i=1,2,…,m}，便于控制，集团公司还将在整体计划P的基础上生成总体计划(调整后的零级计划P′0)和年度、月度滚动实施计划，下达至各承制单位。对实施计划的考核有助于督促计划的积极完成。尽管型号研制项目依靠历史经验可以在初期阶段制订出非常详尽的计划，然而产品研发项目在实现方法一般都不够明确[19]。在型号研制生命周期中，由于开发时间长，产品复杂，难免会产生需求上的变化。添加或删除一些产品特征，就会相应增加或减少一些活动，从而改变了原有计划。需求的调整可能产生年度或月度补充计划。型号研制整体计划，滚动实施计划及补充计划共同构成了型号研制项目的计划系统。 

22 协同控制

项目控制旨在发现计划与实际的偏差，对项目的成功起着重要的作用。项目控制生命周期是一个经典的反馈循环，包括定义目标、监控、计算偏差、采取纠偏措施四个阶段[20]。常用的项目控制方法有网络计划和甘特图技术。

分布式环境下产品开发的协同与控制是最重要的挑战之一。在型号研制项目中，型号研制计划是一个多层次计划，经审批的实施计划中待完成任务分阶段实例化到各实施单位后，各实施单位仅负责控制内部计划的实施，定期跟踪或修改计划，对子项目/活动的进展情况和相关信息进行及时的反馈。上级组织指派活动跟踪/协调员跟踪项目进度、确认子项目/活动的状态、协调下级计划间的冲突。活动跟踪/协调员需要及时向上级领导汇报或与协作单位进行沟通，辅助解决实施单位在完成任务过程中出现的问题。实际与计划的偏差信息反馈为计划员本期计划的调整或下期计划的安排提供支持。各在型号研制项目协同控制阶段中角色间的信息交互。信息反馈的及时性和准确性、信息交互的充分性以及监控的预警能力都将直接影响着协同控制机制的效率。

23 文档与项目多维集成

文档管理是信息系统中的重要组成部分[21]，在航空型号研制项目生命周期中将会产生大量的文档资料，包括图纸、文件、合同、报告等。传统的文档管理系统提供了文档创建、文档组织、文档审批、文档授权、文档发布、文档的安全传输、文档更新及文档删除等功能。文档组织指按文档类型进行分类管理。在型号研制项目中，对文档的管理提出了更高的要求，需要将文档与项目集成，对进行结构化管理。徐立宏等人[9]提出文档需要按项目进行分类管理，Mokhtar等人[21]进一步将文档与项目工作分解结构进行集成，将文档与WBS捆绑在一起，使之有序、分层、关联地组织，为项目管理生命周期中任一阶段的文档信息共享奠定了良好的基础。此外，还可将文档映射到型号产品分解结构PBS[22]、质量分解结构QBS[23]和组织分解结构OBS，提供团队成员不同角度结构化文档的渠道，利于项目范围、质量和人力资源的管理。文档与项目的多维集成，将无序排列的文档有组织地与项目紧密关联，不仅有助于快速检索相关文档，而且有利于项目的计划与控制，型号的研制和问题的跟踪。

24 需求矩阵 

基于以上分析，可以归纳出型号研制项目生命周期中各阶段的总经理、项目经理、计划员、活动跟踪/协调员等角色对项目管理信息系统的主要需求。

3 系统框架

信息系统是社会经济学系统，由硬件、软件和周围的组织系统组成[6]。在服务器硬件、网络和分布式数据库管理系统、Web应用开发工具的支持下，基于项目干系人的需求矩阵，结合通用项目管理理论[24,25]，总结出分布式航空型号研制项目管理信息系统的框架。该框架包括了服务器、网络硬件、网络协议、数据库管理系统、数据结构、系统功能、项目干系人及其需求和目标等元素。在型号研制项目中，各个角色有着不同的目标，总经理关注企业的运营计划和资源耗用及项目的成功率，用户关注是否按期交付满足需求的高质量的产品，项目经理关注计划的合理性、进度的完成情况、团队成员的绩效、资源耗用情况，子项目/活动负责人则关心是否按期交付负责的子任务，能否及时反馈、解决出现的问题等。将项目干系人的目标对应的需求映射成系统相应的功能，如范围、成本、进度、质量管理等（图中仅列出了典型的功能）。功能模型映射到数据模型以实现数据结构的设计。数据库中的数据经由各系统功能模块处理通过系统界面显示给异地分布的项目干系人，为其提供信息支持，从而满足和实现团队中各角色的需求和关注的目标。

4 应用实例 

应用需求导向的系统开发方法和分布式航空型号研制项目管理信息系统框架，对我国某航空企业的型号研制项目管理信息系统（AMDPIMS）设计开发进行了构思。AMDPIMS系统以新机研制项目为对象，将型号总指挥部、业务单位、部件生产单位的型号研制活动集成到项目管理平台上，及时有效地进行项目进度、质量的跟踪控制。总体业务流程开始于新研制项目的创建，经过项目活动分解、计划编制、计划审批、计划下达、计划实施、监控及计划调整7个过程，直至项目交付和评估。功能涵盖了项目定义、工作分解、项目计划管理、项目实施控制、项目团队管理、项目文档管理、项目质量管理、项目风险管理、项目范围管理等。

项目启动阶段，项目经理可通过项目定义与工作分解子系统从项目模板创建、从历史项目创建和全新创建三种方式来定义项目。从项目模板创建或从历史项目创建都是按一定的规则套用某种已有的数据格式（如WBS活动间紧前紧后关系，活动工期、工时及成本），可以在一定程度上减少计划人员的工作量，提高效率。

项目计划阶段，集团公司计划员通过项目计划管理子系统编制零级项目计划，设置项目的里程碑，确定子项目/活动的起止时间，责任单位和活动跟踪/协调员，各承制单位负责人在主零级项目计划基础上，编制各自计划，分配资源。计划员在集成所有单位计划后运用网络图等建模工具对研制计划统一进行优化，并利用计划生成功能提取总体计划、年度计划及月度实施计划递交给项目经理、总经理等高层领导审批。批准下达的计划任务实例化到各活动负责人的任务盒中。 

项目实施阶段，责任单位负责人通过项目实施控制管理子系统的完成情况输入模块，定期反馈任务实例的实际执行时间和实际完成率，活动跟踪/协调人通过活动状态确认模块管理任务实例的创建、激活、挂起和终止等状态，同时对反馈的实际进度、成本、质量信息进行确认。承制单位负责人通过问题管理模块将遇到的问题及时上报给相应的活动跟踪/协调人。活动跟踪/协调人上报上级领导或转发给其他承制单位进行协调，解决问题和冲突。项目经理等以上的高层管理者可通过活动监控功能随时查看总体计划、各年度计划及月度计划的计划与实际的比较网络图，以便发现偏差，及时采取必要的补救措施。此外，在项目文档管理子系统中，文档设有类别、所属项目、活动、部件、部门和对应质量标准等属性。项目团队成员通过该子系统可以上传、安全传输、发送、查询相关文档，同时还可按工作分解结构、组织分解结构、产品分解结构等浏览权限范围内的文档信息，层次清晰，方便检索。基于WBS组织的文档管理界面。

5 结束语

分布式航空型号研制项目管理信息系统的设计取决于用户的需求。本文识别了多单位协同环境下型号研制项目团队中的六种基本角色，重点分析了型号研制项目的协同计划、控制流程，构建了需求矩阵以描述各种角色在项目管理生命周期各阶段对项目管理信息系统的主要需求。识别更多的团队角色及其获取更全面的需求有待进一步研究。基于需求导向的系统设计方法提出的分布式型号研制项目管理信息系统模型为总经理、项目经理、顾客提供型号研制项目的进展状态信息，为计划人员提供了快速、高效的计划编制工具，使活动跟踪/协调员与异地分布的子项目/活动负责人得到及时的沟通，有助于缩小系统设计与用户需求之间的间隙使开发的系统更适应协同研发环境。该模型改变了航空型号研制项目管理信息系统传统的外围地位，使其处于中心地位。各组织、团队成员围绕系统进行沟通、协同、计划、实施和控制，按期完成满足技术标准的型号产品的研制工作。