系统动力学在项目管理中的应用研究

罗 春 竹

(中建方程投资发展有限公司，北京 100037)

系统动力学在项目管理中的应用研究

罗 春 竹

(中建方程投资发展有限公司，北京 100037)

采用文献分析的研究方法，选取国内外与系统动力学在项目管理中应用的文献共39篇。国外文献主要来自系统动力学(System Dynamic Review,SDR)和项目管理(International Journal of Project Management,IJPM)的代表期刊中文章，国内文献的选取采用关键词检索的方法选取关键词为“系统动力学”和“项目管理”的文章。研究目的有:分析国外系统动力学研究在项目管理应用中的主要成果及贡献;国内对系统动力学研究在项目管理应用研究的主要进展和不足。最后得出系统动力学方法在弥补传统项目管理方法的弊端，培养项目管理者系统思考的能力和多项目的战略管理方面均有其应用价值的结论。

系统动力学,项目管理,文献综述

1 概述

系统动力学(System Dynamics,SD)是由美国麻省理工学院(MIT)的福里斯特(Forrester)教授于1958年[1]为分析生产管理和库存管理等企业问题而提出的，是系统科学的一个重要分支。1968年福里斯特出版的《系统原理》[2]全面论述了系统动力学的基本原理和方法，其系统原理在之后的系统分析、决策和预测中具有广泛的适用性。20世纪60年代～70年代，福里斯特和他的学生梅多斯(Meadows)等人运用系统动力学原理，以五个重要因素建立了“世界模型Ⅱ”和“世界模型Ⅲ”。这些研究使系统动力学在世界范围内得到了广泛的传播与发展。

Roberts(1964)[3]建立了一个由30个方程组成的系统动力学模型研究R&D项目，首次将系统动力学方法应用于项目管理，提出了“实际进度”和“感知进度”的概念，对项目管理并发性问题进行了基础性研究。1980年Cooper[4]用系统动力学模型作为大型造船项目后评审的主要分析工具量化工程成本超额的原因，正式将系统动力学的应用拓展到项目管理领域。20世纪90年代，系统动力学方法已在大型公司和项目管理实践中得到广泛的应用。

目前，系统动力学在项目管理应用领域的研究虽已有二十几年的历程，但在国内的研究文献中尚未有充分的回顾性或综述性文献。因此，本文试图分析系统动力学在项目管理中应用的研究现状以及其应用价值，目的在于分析国外系统动力学研究在项目管理应用中的主要成果及贡献，总结国内对系统动力学研究在项目管理应用研究的主要进展和不足。

2 研究方法

2.1 期刊选择

系统动力学和项目管理研究的理论贡献及主要成果一般发表在国际的一流期刊上，如SDR,IJPM等。由于SDR和IJPM分别为系统动力学研究和项目管理的代表期刊，因此本文的英文文献选取主要来自上述两个期刊，其中也包括近几年发表在其他国际一流期刊上的文章。

因为国内的管理学刊物并无公开评选，并且系统动力学在项目管理方面研究尚浅，我们对国内系统动力学文献的样本的选取主要通过关键词检索的方法。首先，我们选择在国内发表学术论文比较权威的数据库——万方数据。其次，通过对关键词“系统动力学”检索，一共包括2 349篇。根据在期刊上发表的论文数量，《系统工程理论与实践》《物流技术》《系统工程》和《系统仿真学报》近几年发表的文章次数比较多。再次，将关键词“系统动力学”与“项目管理”同时进行检索，一共包括19篇，其中期刊文献14篇，学位论文5篇。本文主要是对系统动力学在项目管理领域中研究的文献评述，因此文献选择同时包含关键词“系统动力学”和“项目管理”的期刊论文。

2.2 时间跨度

系统动力学科的创立距今已有50年的历史，国外的专家学者对其原理和实践上应用都有比较深入的研究，但本文文献样本主要选取1990年以后系统动力学在项目管理领域应用的研究。

国内在这方面的研究开始于20世纪90年代，并且系统动力学在项目管理中应用的研究性文章的发表比较集中于近10年。综合上述情况，本文主要选取了39篇文献样本，其中英文文献20篇，中文文献19篇。

3 研究发现

3.1 作者与时间

所选文献样本中，单一作者的英文文献共11篇(28%)，中文文献共1篇(3%)；2位作者的文献16篇，英文占6篇(15%)，中文占10篇(26%)；3位作者的共8篇，英文仅2篇(5%)，中文共6篇(15%)；4位作者及以上的文章共3篇，中文2篇(5%)，英文1篇(3%)。将国内与国外的作者数目相比得知，合作研究在国内实属主流。单一作者的英文文献占总文献数的1/4之多，并且2位作者或者2位以下作者的文献占总数的近3/4，说明国外系统动力学科研究的合作研究形式较少。

将这39篇文献发表的时间进行统计发现，国外对系统动力学在项目管理方面的研究从1992年开始几乎没有间断，并且1998年—2003年均有2篇或2篇以上的文章在一流学术期刊发表。国内在这方面的研究开始于2003年以后，虽然每年均有文章发表，特别是2007年共有6篇发表，表现出国内学者将系统动力学研究应用于项目管理的热忱，但目前尚未有文章在国际一流期刊发表。

3.2 国外研究

在选取的两个主要英文期刊中，SDR中的文章比较注重系统动力学方法的应用研究，IJPM作为项目管理的代表期刊其研究更强调在项目管理中的实践，如项目变更，成本控制及安全管理等。对系统动力学在项目管理中的应用研究更加倾向于行业或某一领域的研究。综合上述两种期刊的文献，我们认为SD研究在项目管理应用中主要关注以下三个方面。

3.2.1SD思想在项目管理中的理解与应用

系统动力学对问题的理解，是基于系统行为与内在机制间的相互紧密的依赖关系，并且通过数学模型的建立与操作的过程逐步挖掘出产生变化形态的因果关系。Chapman(1998)[5]以建设项目为例，展示了项目的设计阶段关键项目的人事物质化与风险变更的相互影响关系，反映影响生产能力的潜在压力和关键性问题，说明了设计之后的人事变更引起生产力下降的原因。Williams(2000)[6]通过两个运输工具制造的中型项目的案例研究，指出了安全管理(safety-regulations)的变更风险，说明项目是如何在动态过程中运行的。并且他建立了能够在许多领域应用的项目管理模型，对影响项目动态的因素进行量化。

这些研究归根结底是要求项目的管理者能够从全局的层面即整体上观察项目，引发人们的系统思考。彼得·圣吉在《第五项修炼》中指出，系统思考是“看见整体”的一项修炼，它是一个架构，能让我们看见相互关联而非单一的事件，看见渐渐变化的形态而非瞬间即逝的一幕。这也是系统动力学最有吸引力的特点之一。

3.2.2SD方法与传统项目管理工具的比较分析

传统项目管理方法认为尽管项目的执行是不确定的，但在工具的使用上却假设项目实施过程是有序进行的，因此，被视作“封闭的”或“静态的”方法。而系统动力学方法从整体的视角，提供了一个严谨的方法对复杂项目系统进行描述、开发和分析。

1996年，Alexandre Rodrigues和John Bowers在SDR发表的文章[7]将传统方法与系统方法进行对比分析，试图寻找一个能够揭示二者之间相似性和差异性的新的项目管理方法。同年，他们发表在IJPM类似综述的文章[8]，更详细地阐述了传统的项目管理方法和系统动力学方法，并且统计了系统动力学在项目管理中的应用状况。他们通过对比分析和模型仿真的方法说明系统动力学应用于项目管理的优势及必要性(见表1)，不仅为国内外学者提供了一个新的研究方向，更使项目管理的实践者了解了一个能够更好地控制项目的行之有效的管理方法。Love & Holt等(2002)[9]通过描述变更如何影响项目管理系统等问题，论述隐藏在项目管理绩效背后的特殊动态要素是引起项目变更的主要原因。Colin Eden,Terry Williams和Fran Ackermann等人(2005)[10]用系统动力学方法并通过模拟数据分析项目变更导致工期拖延、成本超支等问题，将系统动力学方法与传统的“里程碑”方法对比，表明一旦出现项目变更，“里程碑”方法由于它的静态描述项目的特征将失去可信度。系统动力学方法在工程诉讼请求，索赔，建筑物废弃料以及工程再造等应用方面在国外都有深入的研究，为系统动力学在工程项目管理中的应用以及项目管理的发展产生了很大的推动作用。

表1 系统动力学方法与传统项目管理方法的对比

3.2.3SD方法在复杂(多)项目管理的应用

Nelson(2000)[11]认识到系统的方法已经广泛被经理人和学者们所接受并应用于实践，但是之前的研究是基于单一项目假设基础上的，而实际项目中往往是多个项目同时进行。因此，Nelson认为，由于多项目均衡的存在，建立一个在系统中占主导作用的正反馈回路从而脱离多项目管理导致绩效下滑的困境是有可能的。Nelson的这项研究开始了对复杂项目的关注，使系统动力学方法应用于项目管理研究领域又前进了一大步。James和Kenneth等人(2001)[12]基于战略项目管理视角下对系统动力学应用于项目管理案例的研究。通过研究发现，系统动力学模型能为项目的战略管理提供便利，诸如项目计划，薪酬系统，风险评估等。从上述的研究成果可发现，国外学者对系统动力学方法的研究已经慢慢开始由整体阐述深入到对局部细节的分析，运用多项目战略层面的案例研究等方法使其在实践领域得到广泛应用。

3.3 国内研究

由于国内对于系统动力学的研究起步比较晚，并且本文研究目的是对系统动力学方法在项目管理应用研究的文献分析，但相关文献比较少，从而没有进行期刊的筛选，而是将检索的文章全部列入阅读范围。经统计发现，国内项目管理的系统动力学研究主要集中在建设项目、软件开发和航天航空项目中，对企业中的项目管理也略有研究，但数量不多。总的来说，国内在系统动力学应用方面的研究尚不能与西方的相关领域研究相提并论，但从以下三个方面来看，国内在这个领域的研究有待进一步的深入和提高。

3.3.1注重系统模型的建立与模拟

何满辉等人[13]采用系统动力学的方法模拟了两阶段软件项目的实施过程，该模型可以对项目的完成时间进行有效的预测，同时还讨论了人员分配对项目进度的影响。翟丽等人[14]建立了大量的模型并进行应用模拟，说明随着项目规模的扩大项目组织内部各种因素形成复杂的、非线性的、动态的系统行为，应将经典的系统动力学方法和传统项目管理中以网络计划技术为基础的项目估计技术相结合来保证项目的绩效。赵金楼和齐英[15]针对建设项目的人力资源和物资管理，建立系统动力学模型，强调系统的结构和变量之间的因果关系。

系统动力学的核心是引发管理者的系统思考，而国内一些研究过于强调模型的模拟与建立，迫切地强调项目管理系统是一个动态的复杂系统。采用系统动力学方法有助于分析系统变化的行为，但是国内的研究成功未能使管理者理解运用系统动力学方法对协调和控制整个项目的核心思想或真谛。

3.3.2部分文章的理论基础显得薄弱

在建设项目管理方面，雷荣军等人[16]虽结合项目动态系统的特征，建立系统动力学模型，用反馈关系来进行量化，适应项目管理动态系统的要求，解决了网络计划技术不能全面反映和控制所有变量的问题，但是文章只是简单陈述，并未提出有力的数据加以检验。王孟钧等人[17]同样运用系统动力学理论，对建筑市场信用系统的构成、内在机理及相互之间的关系进行深入分析。通过此模型可以分析建筑市场的运行状况。

上述文章论述系统动力学在项目管理领域的动态研究的贡献，但在其应用的有效性论述及模型的建立方面不够充分，理论基础研究显得颇为薄弱。

3.3.3SD研究在国内得到广泛的认可

在研究的课题和对象上，国内在项目管理领域的系统动力学研究已经覆盖了许多行业。王其藩和宁晓倩[18]通过建立系统动力学模型从战略层面模拟研究了项目管理过程及相关变量，特别是返工对项目时间和成本的影响，并基于模拟结果总结了系统动力学方法相对传统项目管理方法的优势，在帮助项目管理者确定目标时间和成本方面有实践意义。王家远和袁红平[19]构建具有26个变量的建筑废料现场分类分拣模型，并对深圳的基础数据进行实证分析，揭示了建筑废料现场分类分拣市场过程中的诸多因素，在建筑废弃料管理领域可谓是一项创新尝试。与前面提及的文献相比，其在研究的完整性上有了非常大的进展。卢宝周和程岩[20]利用系统动力学的方法，对数据仓库项目管理过程进行分析，提出了用于数据仓库项目规划的总体概念模型DSCM。在这个概念模型体系下，对数据仓库项目开发过程进行建模。该模拟为管理人员、规划人员和开发人员提供一个沟通平台，更好地辅助项目的管理与实施。罗昌等人[21]从Cooper,Zmud和Rajagopal等人的研究出发，将系统动力学中系统思考的方法与IT实施六阶段模型结合起来，利用系统思考方法，将ERP实施划分为初始化、上线和绩效涌现过程，建立了新的ERP实施概念模型。根据模型的动态特征，整个文章体现了ERP的实施重点应从技术过渡到管理的思想。徐学军等人[22]与罗昌等人的研究相比，在因果关系反馈图的描绘上更加直观，并且包含了ERP项目的整个流程阶段。罗昌等人的研究使管理者认识到在项目管理过程中运用系统思考的便利性，而徐学军等人是从实际操作方面阐述系统动力学方法为管理带来的优势。

系统动力学在管理及项目管理的应用研究和其覆盖的行业范围表明系统动力学的方法在项目管理应用中的研究已经得到国内专家学者的认可和重视。

4 结语

本文运用文献分析的方法，对国内外系统动力学在项目管理应用研究的文献进行了归纳分析，发现系统动力学方法在弥补传统项目管理方法的弊端、培养项目管理者系统思考的能力和多项目的战略管理等方面均具有实践价值。对比国内外的研究发现：

1)国外对这方面的研究，在模型的建立和参数的选择以及与现实项目的匹配方面要求比较严格。在项目管理领域，系统动力学在思想和方法等方面在项目管理中的应用均有深入研究，并且已将研究目光转向了多项目战略层面的研究，即国外研究已从理论阐述转向局部细节的应用分析。

2)国内更关注系统动力学方法在实际应用中是如何产生作用的，大都围绕项目管理的某个阶段或某个行业进行研究，模型在实际操作中没有经过实践的充分检验，方法的有效性有待证实。

综上所述，系统动力学在项目管理中的应用已得到了国内管理者和学者们的认可和广泛关注，但系统动力学方法的应用领域仍有待进一步的拓展，基于系统动力学的项目管理方法与模型仍需要完善，特别是其方法与模型的有效性需要实证的检验。

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Theprojectmanagementreviewbasedonsystemdynamics

LuoChunzhu

(ChinaConstructionInvestment&DevelopmentCo.,Ltd,Beijing100037,China)

Using the literature analysis methods, this article selected 39 academic theses which study the application of system dynamics in project management from domestic and international. The international literatures were extracted from the representative journal of system dynamics and project management (System Dynamic Review and International Journal of Project Management) respectively. The author selected the domestic literatures by searching key words. On the one hand, this paper aims to analysis the achievements and contributions in the international research, on the other hand, it describes the progress and shortage in the field of system dynamics research in project management. The results reveal that system dynamic model can make up the disadvantage of traditional methods in project management and foster the ability of system thinking.

system dynamics, project management, literature review

2017-10-09

罗春竹(1983- )，女,硕士

1009-6825(2017)35-0244-04

C931

A