协同产品开发环境下项目管理系统的研究

宫新华

摘 要：协同产品开发是在时间、资源、资金等的约束下，由不同地点、不同企业的多学科团队协同工作完成的。在协同开发过程中，存在着大量的信息交互、共享、任务交叠、变更，资源分配、冲突和分布式协同。因此，协同产品开发环境下的项目管理不同于传统的产品开发项目管理，它面临着许多传统项目管理所不具备的问题，需深入研究。

关键词：协同开发;项目管理;关键技术

协同产品开发是在计算机技术及网络技术支持下，异地成员协作进行产品开发，涉及大量资源、信息、知识群体等，这就要求对产品开发过程进行规划、管理、协调、控制，以促进整个项目的成功高效实施。基于此，本文首先阐述了协同产品开发环境下的项目管理特征，论述了协同产品开发项目管理系统的结构，并详细的探讨了项目管理系统实现的关键技术。

1 项目管理系统简介

项目管理系统是项目的管理者应用专门管理项目的系统软件，在有限的资源约束下，运用系统的观点、方法和理论，对项目涉及的全部工作进行有效地管理。它从项目的投资决策开始到项目结束的全过程进行计划、组织、指挥、协调、控制和评价，以实现项目的目标。

2 协同产品开发环境下的项目管理特征

（1）群组交互性。协同产品开发采用开发人员群组协作的方式，所有的子任务都要密切协作才能完成，每个小组的成员间是合作关系，项目经理只能通过协调及合同来管理每个成员的活动。

（2）时空分布性。协同开发的团队成员分布在不同的地方，他们在不同的时间合作开发新产品，因文化及习惯等方面的差异，增加了项目管理的难度。

（3）动态性。在产品开发过程中，开发进程及设备状况等都在动态变化中，客户需求的不断变化及频繁修改也使开发过程的项目管理更为复杂。

3 协同产品开发项目管理系统的结构

基于客户机/服务器（C/S）结构的系统具有较强的数据操作及事务处理能力，有较高的数据安全性及完整性，但协同开发环境下的项目成员不断变化，而C/S结构不能适应这种变化;单纯的浏览器/服务器（B/S）结构虽简化了客户端，只需一个Web浏览器，但在实现复杂的功能如项目建模和优化等方面较困难。因此，本文根据B/S与C/S的特点优势，结合实验室开发的网络化制造系统原型，提出了一种三层混合体系结构的协同产品开发项目管理系统框架，该系统架构分客户层、服务层及数据库层。

3.1 客户层

它为参与协同产品开发的系统用户提供了良好的操作界面。根据B/S、C/S结构的不同特点，将客户层分为两种形式：采用标准Web浏览器的形式，用户无需安装客户端软件，只需有一个用户名和密码，主要应用于大量远程分散数据采集等简单的业务操作，如产品开发进度、成本统计等;对较为集中复杂的管理应用过程，通过组件下载，在本机上安装相应的客户端应用程序，然后通过客户端经由Socket服务器调用相应的服务，实现应用功能。

3.2 服务层

该层是三层结构的核心层，也是分布式產品数据管理（PDM）系统应用的重要交互层，几乎包含了项目管理系统所有必要的业务逻辑处理功能。由Web服务器、Socket服务器、应用服务器组成。Web服务器为客户端浏览器提供服务;Socket服务器结合应用服务器为客户端提供一些复杂的应用服务请求;应用服务器是客户端应用程序提供程序或结合Web服务器响应浏览器的服务请求。应用服务器集中了协同产品开发项目管理的几乎所有管理内容，包括系统管理、项目定义、计划建模、个人管理、进度控制、变量管理、合同管理、信息管理等，以及与分布式PDM系统集成的接口。

3.3 数据层

它为系统服务层提供各种数据操作通道，共同完成协同产品开发过程中的数据存储管理。

4 项目管理系统实现的关键技术

新产品开发过程管理的目的是缩短产品开发周期，加快产品上市速度，快速占领市场。通过对产品开发组织、资源、产品对象等的分析，建立详细、合理的产品开发过程模型是产品开发管理和缩短开发时间的前提。因此，计划建模与团队成员间的协作是实现协同产品开发项目管理系统的关键。

4.1 计划建模

在协同产品开发项目的计划阶段，采用远程协同计划编制方法，团队成员以网络和多媒体视频为协商载体，讨论产品开发作业计划的制定。

根据项目管理过程中的信息流程，建模模块提供了项目分解、流程建模、视图管理、计划优化与确认五大模块。

4.1.1 基本功能

①项目分解。产品协同开发团队根据过程控制的需要及产品设计结构的特点，将开发项目分解为若干粒度适当的任务，同时，定义任务的预期开始时间、预定时限、里程碑、可交付成果及资源分配等。

②过程建模。为项目经理提供CPM、PERT、关键链等建模方法，其中基于CCPM的建模技术是重点。另外，根据待开发产品的结构特点，针对CPM、PERT模型，将工作流系统集成，提供工作流微观建模。即将宏观任务模型中的任务节点进一步分解为工作流活动实例，建立任务节点的工作流模型。改变了传统项目管理中任务的不可见性及不可控性，实现了任务的透明管理，提高了反馈信息的实时性。

③视图管理。提供网络图、甘特图等多种视图计划查看方式。

④计划优化。提供传统的工期、成本、资源优化。

⑤计划确认。提供优化后的项目计划浏览、项目计划日历、网络图与甘特图打印等功能。

4.1.2 关键链项目管理建模技术

当前，国内外流行的项目管理软件采用传统的CPM或PERT方法进行项目计划的制定。在制定项目计划时，应优先考虑时间因素，通过确定关键路径来控制项目进度。它为项目任务时间的控制提供了一种较好的方法，但并没有解决协同开发环境下资源共享带来的资源稀缺冲突问题，而CCPM技术较好地解决了这一问题。

CCPM技术主要采用以色列Goldratt博士提出的约束理论（TOC）进行项目管理，用关键链代替PERT、CPM中的关键路径。与关键路径相比，关键链的主要优势在于它不但考虑了工作的执行时间及工作间的紧密关系约束，还考虑了工作间的资源冲突，是一个制约整个项目周期的工作序列。CCPM技术通过控制关键链上任务的执行来控制整个项目的实施。同时，辅以项目、输送、资源缓冲机制，消除不确定因素对项目计划实施的影响，确保项目计划在确定的环境下顺利实施，从而保证项目计划的动态适应性。

将这种管理技术引入到系统中，改进了传统的项目管理软件只对计划制定过程中的关键路径进行建模，以及根据资源的使用情况对计划进行修改的不足，提高了项目计划制定的质量，较好的适应了协同产品开发环境下项目管理的特点。

4.2 协同功能

在协同环境下，产品开发是集中开发团队的知识，使分散的项目团队成员能跨越时间与空间的限制协同工作，系统通过信息发布与信息管理模块的实时协同工具，提供了项目管理所必需的协同功能。

4.2.1 信息发布

它是协同产品开发项目管理系统的重要内容，充分利用计算机技术及网络通信技术，实时反映项目中产生的相关信息，使项目人员能快速收到所需信息，进而为项目管理决策提供参考，使项目信息成为协同工作中人员的公共资源，从而为任务的实施提供参考及依据。

该模块为协同项目成员提供了一个信息浏览、发布、交流和网络办公的平台。通过项目信息的发布，项目组成员能及时了解项目进展情况。在项目信息发布中，根据成员身份的不同，需建立不同的信息查看权限。项目信息发布通过Web方式进行，支持异地协同工作。

①通知公告。按权限向有关部门与人员发布通知公告。

②多种计划视图。已完成的计划以各种方式（如网络图、甘特图、表格等）在互联网上发布，供项目协作成员浏览、讨论及修改。

③进度显示。提供多种方式的进度显示。项目经理可根据权限和参与的项目查看相关项目的进度执行状况。

④通讯录。收集所有项目成员的基本信息及通讯方法。

4.2.2 实时协同工具

实验室为项目成员开发了一个实时的团队协作平台，具有分布式网络结构的特点，系统用户可根据自己的需要启动一个协作组，并允许特定用户登录协作组进行协作。在协同环境下，产品开发通常与多个团队共存，每个团队的建立是动态的，工具支持多协作小组在这种情况下动态组建及撤消。

通过该工具，项目成员向系统服务器提出协作请求，系统服务器根据请求向相关协作者发送信息，并自动提示协作者参与协作，协作组成员同意协作后，系统服务器将协作发起人标志为小组服务器，小组成员与小组服务器建立连接通信，进而协同工作。

4.2.3 项目管理集成技术

协同产品开发涉及大量的分布式数据、任务协调、复杂的业务流程。PDM关注产品开发中的工程数据信息的管理，为产品工程数据的产生、流动、处理、应用等提供工程图纸文件的动态管理、产品结构和配置管理、工程数据图档管理等;项目管理是描述产品开发过程的一种组织形式，用于控制项目进度、成本、质量等;工作流主要描述产品开發的业务过程、过程中具体活动的时间、资源约束、活动状态等。因此，项目管理、工作流、PDM的有效集成将为新产品的开发提供一套更加有效的管理工具。

产品由一组相互关联的零部件按特定的装配关系组合而成，按其组成分解产品，最终形成多级产品结构树。产品开发项目的工作结构分解（WBS），在一定程度上是一种产品结构分解。同时，项目过程中会产生大量的静态数据及文档等，PDM提供了相对强大的文档管理处理功能。另外，项目管理还对分解后的任务执行过程进行协调、控制、管理。工作流提供了业务流程的自动管理执行功能，这些为项目管理、PDM、工作流的集成提供了基础。

产品开发项目分解后形成的相关可控任务不仅是项目的基本管理单元，也是工作流建模的基本对象，为项目管理与工作流的集成提供了基础。因此，将项目管理模型描述成项目层、业务层模型。

基于以上分析，本文提出了一个如图1所示的集成框架。

新产品开发项目立项后，项目管理系统将产品设计要求及相关数据等以项目目标文件的形式存储在产品数据库中，DPDM系统通过共享的产品数据库信息提取新产品的开发需求，调用已有的相似产品结构，建立新产品结构树，并将结构树存储为项目对象信息。项目管理系统根据存储的产品结构树信息对项目进行合理分解。在与DPDM系统交互时，项目管理系统生成的其他类似项目文件也采用上述方法，将项目文件封装为项目对象，并提取相应的项目号为标记。同时，将项目文件存储为PDM中的项目文档，由文档管理进行统一管理。

项目管理和工作流通过共享数据库及模型转换接口集成。根据项目管理系统中产品开发项目的信息流转，具体集成过程为：首先，在项目管理系统中进行项目定义、分解、建模，形成有序的任务关系序列。然后，为项目模型中的每个任务节点建立业务层的工作流模型。在对业务层建模时，通过模型转换接口调用工作流系统，同时将任务节点的任务号、项目号、输入输出、控制信息、资源组织等约束传递到工作流系统中，工作流系统查询工作流模型的相应信息，建立任务与工作流模型间的关联。然后，工作流系统根据每个任务的工作流模型生成相应的工作流模型实例，由工作流执行服务负责解释执行工作流实例。根据项目分解的定义，项目管理系统触发有序任务启动节点工作流的执行，同时，工作流执行服务实时将工作流的执行情况反映到共享实例数据库中，项目管理系统通过实例数据库中的动态执行数据实时监控项目的具体执行情况。任务节点工作流实例完成后，工作流执行服务通过共享实例数据库通知项目管理系统任务已完成，工作流系统负责销毁其对应的工作流模型实例。最后，根据项目分解的定义，触发下一个任务的工作流模型，直到项目的所有任务都完成。

参考文献：

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[2]贺辛亥.面向产品协同开发的项目管理系统研究[J].计算机应用研究，2015（03）.

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