案例正文：（幼圆、小三、加粗）（全文段前与段后0

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孓闾
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1 案例正文 : 1 煤炭矿井重点工程网络计划决策系统建设摘要 : 工程网络计划技术这一先进管理方法的引入, 给煤炭矿井建设工程带来了机遇和挑战本案例通过对 PMW 矿井企业网络计划应用项目的前期准备调研启动以及信息系统开发过程的客观描述, 为读者呈现了一个真实的校企合作进行技术决策与技术创新的过程关键词 : 矿井建设工程 ; 网络计划技术 ; 管理信息化 ; 决策支持系统 0 引言 2008 年 3 月的一天, 出席 PM 集团公司的工程网络计划工作会议, 王矿长就立刻回到了 PMW 矿矿长办公室, 处理完一些矿务工作, 累了一天的他靠在的沙发上, 望着桌上的会议文件, 眼前不由浮现出工程建设的种种情景, 心里不由感慨起来, 是啊, 矿井工程建设中任何计划管理上的失误, 都会造成工期拖长和投资的浪费, 过去我们一直采用和延续的计划管理方法和手段, 自己何不就像是一个消防队长呢? 可面对集团公司将要执行新的举措, 面对工程网络计划这一新的计划管理方法, 我们真的准备好吗? 许多矿井领导在会场上的激烈争论, 一些心有余悸的恐慌性意见和看法, 不免让他惆怅起来是啊, 在当前缺人才缺管理缺技术缺经验的环境下, 会有多少困难和问题需要应对? 网络计划方法实施起来的胜率又有多大呢? 1 项目背景 (1) 集团公司网络计划工作会议的由来近年来, 随着我国经济快速发展, 能源消耗强度明显加大, 煤炭电力供应趋于偏紧的态势, 能源已成为国民经济发展的瓶颈为了满足国民经济快速发展对能源的需求,PM 集团下属的大量煤矿不得不超能力生产, 同时新建 1. 本案例由中国地质大学 ( 武汉 ) 经济管理学院的李四福, 诸克军撰写, 作者拥有著作权中的署名权修改权改编权 2. 本案例授权中国管理案例共享中心使用, 中国管理案例共享中心享有复制权修改权发表权发行权信息网络传播权改编权汇编权和翻译权 3. 由于企业保密的要求, 在本案例中对有关名称数据等做了必要的掩饰性处理 4. 本案例只供课堂讨论之用, 并无意暗示或说明某种管理行为是否有效 1

2 扩建了大批矿井由于矿井建设不直接生成产品实体, 人们往往忽视矿井建设计划和资源费用优化的重要性, 不仅拖延工期, 而且浪费了资源, 提高了建设成本针对矿井工程建设过程中出现的种种现象和管理落后的问题, 从 2007 年底开始,PM 集团公司加快了启动工程网络计划技术的应用工作 2008 年 3 月的工作会议是最后一次征求意见, 同时也是集团公司宣布公司新举措的一次会议会议要求 : 今后矿井工程建设项目的工程资金预算工程进度计划管理必须符合工程网络计划技术规程, 今后的资金预算与工程验收都要进行现场评审 (2) 工程网络计划技术网络计划技术产生于 20 世纪中叶, 其核心是提供了一种描述计划任务中各项活动 ( 工序 ) 相互间逻辑关系的图解模型 ( 网络图 ) 通过网络图和相应的计算来反映整个项目的全貌, 使项目主管清楚地知道哪些是项目实施过程中的关键工作, 哪些是非关键工作, 有利于项目决策者凭此向关键路线要工期, 向非关键路线要资源 ; 有利于各部门围绕一个明确的目标紧密配合, 对偏离计划轨道的行为及时进行整改, 克服主观随意性忙乱窝工等现象, 从而合理有效地组织施工, 达到以最少资源消耗来完成工程建设目标网络计划技术的出现, 克服了传统横道计划方法 ( 甘特图 ) 的缺陷, 在解决大型复杂工程项目的计划管理方面具有明显的技术优势, 得到了广泛的传播和应用 1992 年我国颁布了工程网络计划技术规程 (JGJ/T12199), 使工程项目的计划编制与控制管理有了一个可遵循的技术标准, 保证了计划的科学性, 对提高工程项目管理水平发挥了重大作用 (3)PMW 矿简介 PMW 矿于 1956 年建矿,1958 年底投产, 最初的设计生产能力为 120 万吨 / 年, 是 PM 集团公司的下属生产矿井之一 PMW 矿所产煤为气肥煤, 煤质较好, 但瓦斯含量高, 挥发性高, 煤尘爆炸指数也很高, 该矿井下爆炸指数检测曾有 38% 的记录, 甚至达到过 48.5% 的高标, 也是 PM 集团公司高突矿井之一在 20 世纪 60 和 80 年代, 两次特大煤矿瓦斯爆炸事故, 使名不见经传的 PMW 矿闻名全国, 再加上设备煤储量等原因, 从 1990 年至 2003 年, 亏损额高达 1.4 亿元 2002 年年底, 以王矿长为首的新一届矿领导来到 PMW 矿, 针对 PMW 矿长期严重亏损的经营现状, 紧紧围绕安全高效矿井建设要求, 通过架构安全生产目标成本煤质主辅分离 - 辅业改制的四轮驱动经营战略, 落实经济责任制区队班组核算经济考核经营调度的四位一体经营管理体系,2004 2

3 年实现了历史性的突破实现原煤产量 143 万吨, 超计划 36%, 实现销售收人万元, 实现利润 6500 万元, 较上年亏损万元, 扭亏增盈万元先后荣获省级文明单位文明煤矿和国家安全高效矿井省一级质量标准化矿井等荣誉称号,2008 年被评为河南省五优矿井安全形势的持续稳定和好转, 矿井防灾抗灾能力增强, 促进了矿井的全面进步和企业发展, 成为 PMW 矿发展历史的最好时期全矿现有 53 个基层单位, 26 个科室, 在册职工 4468 人, 其中专业技术人员 281 人, 高级职称 12 人, 中级职称 116 人为适应新时期发展需要,PMW 矿于 2006 年进行了技术改造,2008 年核定改造后的矿井设计生产能力达 210 万吨 / 年从 2009 年 7 月开始, 矿井按 300 万吨 / 年的生产能力再次进行产业升级改造, 目前已二和己四两个采区的矿井重点工程 ( 包括井巷工程与设备安装工程 ) 正在紧锣密鼓地进行, 预计 2012 年 6 月完成根据发展规划, 通过矿井改扩建实现 400 万吨生产能力, 建成 PM 集团最大焦精原料煤生产矿井 2 企业面临的问题为贯彻执行集团公司工程网络计划应用的会议精神, 迎接 2008 年 7 月即将到来的工程年度资金预算现场评审会, 矿里成立了的由杨副矿长 ( 是 PMW 矿主管煤矿工程开拓工作的副矿长 ) 牵头的网络计划专题小组, 主要负责网络计划应用的前期准备工作 2008 年 6 月, 王矿长又主持召开了网络计划工作会议, 出席会议的有杨副矿长郭总工程师, 以及各职能部门负责人会上王矿长要求大家进一步认识网络计划应用的重要性和紧迫性, 深刻理解矿井重点工程的特殊性和复杂性, 扎实做好网络计划应用的技术准备工作会上大家结合自己在煤矿领域工作经历和体会, 首先对矿井工程的特殊性和复杂性进行了较深入的讨论大家一致认为, 矿井建设工程是一项工程量大工期长投资大工程类别多劳动力多工种多专业化程度要求高各个工序环节之间制约性强由多个专业工程处共同进行施工的工程, 同普通建筑施工项目相比具有自身的经济技术特点, 主要反映在五个方面 : (1) 建设地点取决于煤炭资源的分布, 需在建设初期首先解决交通运输供电排水排矸等问题, 施工准备工作量大, 相互协作配合的单位多, 投入资金巨大 (2) 建设工程是地下综合工程项目, 受水瓦斯等自然条件的影响和制约, 由于人们对自然条件规律认识的局限性, 不能精确掌握自然条件的变化, 在施工过程中, 常常需要变更设计, 影响建设计划的准确性 3

4 (3) 矿井建设主要包括井巷土建安装三类工程, 其中井巷工程的工程量最大, 消耗的资金最多, 且很多项工程只能按照串联顺序施工, 它们是决定矿井建设工期的关键 (4) 矿井建设的周期长, 需要的器材品种多, 施工技术及组织管理工作复杂, 常常需要对人力物力财力经常进行综合平衡 (5) 矿井建设是在复杂的自然环境和社会环境中进行的, 由于政治经济气象水文地质施工方案资源供应施工环境等不确定因素的影响, 导致了在施工过程中工作活动持续时间的随机性当存在不能按期实现进度计划的可能性时, 矿井建设工期风险已经形成如果矿井建设工期大幅度拖延, 工程不能按期投产, 会降低工程的投资效益与此同时, 延误工期固然会导致经济损失, 但是盲目的加快矿井建设进度, 不仅会引起投资的增加, 也将会引起工程施工质量下降, 为以后安全生产埋下隐患, 也是不可取的看到大家热烈且很有见地的讨论和发言, 王矿长频频点头, 脸上也时而露出会心的微笑大家的发言非常好, 很深刻, 通过大家的讨论, 说明了矿井工程项目的经济技术特点有别于其他的工程项目, 大家已充分认识到矿井工程项目的特殊性和复杂性停顿片刻, 他又接着说道 : 下面我们再讨论一下, 过去我们采用的管理方法和手段有哪些利弊, 网络计划方法又该如何开展, 应该注意些什么, 我们矿现在的技术力量和应用环境是否能保证, 有哪些企业的实施经验可以吸取, 等等问题, 请大家畅所欲言过了一会, 计划科叶科长首先发言, 他是前期参与网络计划应用调研并参与网络图绘制工作的主要成员过去我们采用横道计划方法, 用甘特图来进行工程进度的计划与控制, 不是也很好吗? 而且甘特图非常直观, 通过它我们可以清楚地知道有哪些任务在什么时间段要做, 而且甘特图画起来也比较简单矿总工程师郭总接着说道 : 对啊, 甘特图大家比较熟悉, 也比较容易理解工程活动不超过 30 项时甘特图还是比较清晰的, 但目前我们面对的矿井重点工程, 仅一个采区就有上百道工序, 用甘特图来反映的就不好了此外, 用甘特图我们无法事先了解生产成本对工期或工期对生产成本的影响, 这么多的工序中, 哪些是关键工序, 哪些是非关键工序, 这些很重要的工程决策信息我们也无从得知郭总停了停又接着说道 : 比如, 当我们需要排除某一事故或修改某项工序时, 无法知道这些工序的延误对其他工序和整个工程任务的影响, 使我们对工程进度进行有效的监督和控制造成很大困难这点, 在座的王矿长和杨副矿长应该深有体会杨副矿长深有感触地点了点头 : 是啊, 为解决工程进行过程中的延误问题 4

5 和成本问题, 我们不得不经常加班, 经常开会郭总工程师又接着说道 : 据我所知, 用网络计划技术就能较好地解决这些问题, 但运用网络计划方法, 对我们有一定的技术要求可不是吗, 用网络计划方法, 首先就要画出网络图, 而且要进行网络参数计算, 才能确定工程的关键线路刚开始画的时候, 都不知如何下手, 可不容易了计划科叶科长说道这时, 参与前期网络图绘制的机电科严科长站了起来, 拿出上次绘出的网络图, 铺到办公会议桌上, 深有体会地说 : 由于我们计算机水平有限, 不会用计算机画, 只能用笔在绘图纸上进行, 费了很大劲才弄出这样一个东西, 上次给王矿长看时, 可被王矿长批惨了大家看看, 他们画的网络图是不是规范王矿长指了指桌上的图, 你们说说, 从这个图上, 我们能否看出哪个是整个工程的关键线路, 整个工程各项工作之间的相互制约关系是否表明清楚了王矿长说道按照他对网络图的理解, 他认为提交的网络图不规范, 其管理意图没有体现, 表达的信息也不全面大家端详了许久, 可能是对网络计划图不是很熟悉, 参会的其他人也没有发表出更好的见解, 似乎深怕这个烫手的山芋交给自己一般会议至此就像卡了壳, 看到这, 杨副矿长说道 : 看来, 我们还要加强网络计划技术的理论学习, 万事开头难, 但再难我们也要克服它, 这是摆在大家面前的首要任务杨副矿长看了看计划科叶科长, 叶科长, 你再将前期调查的情况跟大家说说, 特别是其他企业在网络计划应用方面的问题叶科长翻开手上记事本, 说道 : 本集团下属的矿井应用状况与我矿的情况相似, 都只是刚刚起步但从我们赴外地调研情况来看, 可以发现三个现象 : 一是许多企业的网络计划应用, 一般都局限于对主要工程项目的网络化表示, 形成一个简单的网络图, 稍好一些的能够用网络图来指明整个工程周期的时间安排至于利用网络技术来寻找最优工期费用控制, 以及资源优化等, 就很少有企业来进行 ; 二是应用单位普遍反映目前支持网络计划技术应用的人才缺乏 ; 三是网络计划应用效果的好坏与企业计算机应用水平有很大关系听到这, 大家又开始你一言我一语地议论起来有的认为基于 PMW 矿的现实, 网络计划技术的应用时机尚未成熟, 还要给我们一些消化吸收的时间 ; 有的认为网络计划应用需要计算机支撑, 我们首先要提高计算机应用水平, 加强培训 ; 有的认为矿里现在的生产和工程任务已非常繁重, 还要重新学习新的 5

6 网络计划管理技术, 困难很大 ; 有的认为现在是矿里发展的最好时期, 应该抓住机遇, 使矿里的工程管理工作上一个新的台阶, 但考虑网络计划技术的复杂性, 应该首先建立好网络计划系统的应用平台听了大家反映的情况, 似乎仍没梳理出一个清晰的思路和解决方案, 王矿长看了看表, 已近中午 11 点半, 只好要求大家尽快时间学习网络计划的相关理论和方法, 并责成相关职能部门组织相关技术人员, 尽快完善矿井重点工程网络图, 就结束了会议 3 校企合作正当 PMW 矿为工程网络计划图伤脑筋的时候, 正值高校暑期放假, 由中国 CUG 大学经济管理学院诸教授率领的科研小组正好来到 PMW 矿进行调研工作王矿长立刻找来了诸教授, 对 PMW 矿的绘图困境希望能得到帮助, 诸教授立刻表示给予最大的支持提到工程网络计划技术以及网络图绘制问题, 诸教授看了看 PMW 矿绘制的网络图, 诸教授指出 : PERT( 评审计划法 ) 和 CPM( 关键线路法 ) 是目前工程中常用的网络计划方法, 目前国内工程界常用的是双代号网络图, 它们从原理上讲并不十分复杂, 但实际应用起来还有一些困难需要克服, 尤其是对初次接触的工程人员来讲, 要绘制出规范的网络图, 的确不是一件容易的事诸教授接着说道 : 绘制网络图有一个基本的步骤, 首先要根据工程总体目标以及工程任务的先后顺序资源约束及其相互关系, 分解和细化工程项目任务, 制定出工序计划表和各个工序之间的逻辑关系, 并在此基础上, 依据工程网络计划技术规范, 合理地布点连线, 最后计算网络参数, 确定工程的关键线路停顿了一会, 诸教授笑了笑说 : 在刚才所说的步骤当中, 如何分解? 如何才称得上是合理地布点连线? 就很值得琢磨了在了解 PMW 矿网络计划应用的意图当前技术状况, 以及即将到来的集团公司资金预算现场评审等现实情况之后, 就立刻成立了李副教授等四人组成的咨询小组, 在 PMW 矿相关职能部门和工程技术人员配合下, 决定从网络计划图的绘制入手, 通过双方交流合作, 逐步理清思路, 提出可行的解决方案, 以此带动 PMW 矿网络计划应用的进程在网络图绘制的初始阶段, 由于高校人员对 PMW 矿的工程作业内容不太熟悉, 经过一天的时间与 PMW 矿工程技术人员交流和配合, 分别将己二和己四采区两项工程各自分解和细化成 100 多道工序, 并将这些基础数据储存到计算机中随后, 利用随身携带的笔记本电脑中的 Microsoft Visio 2007 图形软件, 采用人工编号人工布点和人工连线的手工绘图方式绘制网络图 6

7 由于 PMW 矿每个采区工程项目都涉及上百道工序, 加上工序之间逻辑关系比较复杂, 在初始绘制网络图时曾出现过蜘蛛网状现象, 给后续修改带来非常大的困难, 甚至无法使用在确定工程关键线路时, 由于繁琐的网络参数计算过程, 也发生过中间某一参数计算失误导致结果错误的现象发生王矿长非常关心网络图的绘制进展, 经常到绘图工作间与大家讨论经过双方人员的不懈努力, 历时一个多星期的反复修改和完善, 才绘制完成 PMW 矿两个采区的双代号时标网络图, 用计算机绘图仪输出 ( 长 2 米, 宽 1 米 ) 当提交网络图时, 王矿长也同样端详了许久, 看到王矿长露出赞许的眼神, 大家都暗暗松了口气随后不久, 在矿里召开了集团公司组织的现场评审会, 通过了 PMW 矿的工程经费预算 10 多天来的日日夜夜, 为保质完成任务, 校企双方人员发挥各自的技术优势, 从开始的无所适从到后来的配合默契, 在将管理需求和管理语言转化为企业人员易于理解的信息方面, 给大家留下了深刻的印象, 为 PMW 矿的网络计划应用迈出了坚实的一步看到这些, 王矿长的信心似乎又增加了许多为应对网络计划应用中可能存在和出现的问题, 决定校企双方加强合作, 成立了联合开发攻关小组, 为慎重起见双方还签订了相关协议 4 项目方向日渐明确利用高校人员在 PMW 矿逗留时间, 校企双方多次就网络计划技术的应用问题进行了深层次的交流和探讨诸教授也作了几次网络计划理论和方法的专题讲座, 李副教授也就计算机在网络计划应用中的支撑作用, 网络计划应用中的关键技术等问题作了专题介绍在高校人员的支持与协作下, 看到 PMW 矿的网络计划应用工作正在有条不紊的向前推进, 尤其是每当有疑惑和碰到技术难题都能获得解答和解决, 王矿长和杨副矿长都深感欣慰, 但同时他们又时常表示一定的担忧, 有你们在这, 我们心里很有底, 可你们走后我们现有的技术力量真的能应对吗? 杨副矿长满怀深情地说, 是啊, 是啊, 我们需要好好地讨论一下王矿长也表示在高校人员将要离开 PMW 矿的前几天, 杨副矿长又主持召开了项目工作会议, 着重针对 PMW 矿现有的管理基础和技术力量, 讨论制约网络计划技术在 PMW 矿应用过程中的关键技术问题, 探讨如何将网络计划的技术优势在企业工程施工实践中有效的发挥出来在会上, 计划科叶科长和机电科严科长深有体会且异口同声地说 : 网络图的绘制就是一个大的关键问题叶科长又接着说道: 刚开始我们不懂, 无从下手, 通过李教授的示范和间接, 现在我们了解了网络图的绘制方法, 但我们 7

8 的计算机水平都不高, 用计算机辅助绘图还不能运用自如其他几个参与绘图的技术人员也深有同感地频频点头高校人员的计算机水平高, 对网络图比较熟悉, 到提交成果图件不也是花了近 10 天吗? 诸教授说道, 网络计划应用中, 网络图的变更是比较频繁的, 绘图效率问题的确是一个要认真面对和要解决好的问题目前有没有支持网络图绘制的商品化软件? 说完看了看坐在旁边的李副教授有, 但现有的商品化软件的支撑作用仍然有限, 不能完全满足 PMW 矿这样的应用环境李副教授回答道, 目前国外比较有代表性的软件就是 Primavera 公司的 Primavera Project Planner(P3) 和 Microsoft 公司的 Project 2000 系列, 但国外软件依据的标准和我国不同, 主要支持单代号网络图的绘制, 而国内工程界普遍采用双代号网络图, 设计习惯上的差异, 使得国外软件不太符合国内技术人员的习惯, 使用不是很方便国内软件呢? 诸教授接着问道李副教授说 : 国内软件也有一些, 但已商品化的国内软件, 大都是在国外 AUTOCAD 软件或类似绘图软件基础上的二次开发, 系统只是提供了一种绘图的编辑环境, 依然采用人工布点人工绘制的绘图方式, 属于一种半自动的绘图过程, 需要人工的大量参与, 对使用人员的技术素质要求仍然较高诸教授又接着指出, 除了我们要关注网络图绘制效率问题, 再就是网络计划的优化问题也需要认真对待他强调, 矿井工程项目是一个多目标的复杂系统, 编制好的初始网络计划只是根据各项工作的既定施工方案预估的持续时间反映逻辑关系的一个初始方案, 通常不是最优的网络计划在将其付诸实施之前, 需要在满足既定约束条件下, 比如工期费用质量资源等约束条件下, 按某一目标, 通过不断调整活动 ( 工序 ) 的开始时间来寻求满意方案, 达到合理安排工期降低成本的目的, 只有这样才能真正发挥网络计划的优势李副教授也同时强调, 我们还有注意工程基础数据的管理工作, 考虑建立计算机数据库系统, 处理好数据的真实性完整性以及数据的不一致性等问题, 实现信息共享, 满足工程进度控制的时效性需求, 也是网络计划应用的重要基础工作在系统分析会上, 大家还就工程任务分解与细化双代号网络图的绘制方法和技巧网络优化模型构建与求解数据库模型建立, 系统开发等问题进行了深入讨论大家一致认为, 要真正用好网络计划, 从 PMW 矿目前的技术力量和管理基础来看, 迫切需要有一种有效的工具平台, 实现网络计划应用的全过程计算机化, 使人从繁杂的计算和绘图中解放出来, 并辅助人们对网络计划 8

9 进行分析与决策最后王矿长对即将开展的工作做了进一步的明确决定由中国 CUG 大学经济管理学院为主,PMW 矿技术人员参与, 针对大型工程网络计划技术的应用复杂性, 建立一种可视化的决策支持系统平台, 集网络图自动绘制网络计划优化信息管理与决策分析于一体, 对工程资源与数据信息可视化决策分析过程可视化方案评价选择可视化等方面进行研究与开发, 以支持矿井重点工程网络计划技术的应用与实施 5 联合开发 5.1 系统开发方法的选择矿井重点工程网络计划系统的开发, 从提出到完成, 只有八个月的时间期限如何减少开发成本, 缩短开发时间, 增加成功的可能性, 如何以一个良好系统开发方法作指导, 是项目研发组需要考虑的首要问题经过反复讨论, 决定采用基于团队的开发模式, 即联合应用程序开发 (JAD) 和快速应用程序开发 (RAD) 两种方法相结合的方式 (1) 联合应用程序开发 (JAD) 联合应用程序开发 (JAD) 是一种流行的事实发现技术使用这一技术, 用户可以作为一个积极的参与者参与开发过程通常隔几天或几个星期,JAD 小组成员都要在特定的会议室或非现场地点见面, 进行讨论提出问题, 完善新系统的需求文档 JAD 过程的最终产品是需求模型支持 JAD 过程的建模工具和技术选用了 Microsoft Office Visio 2007 和统一建模语言 (UML) Office Visio 2007 便于系统人员就复杂信息系统和流程进行可视化处理分析和交流使用 Office Visio 2007, 可以促进对系统和流程的了解, 通过多种图表, 包括业务流程图软件界面工作流图表数据库模型和软件图表等直观地记录设计和完全了解业务流程和系统的状态, 深入了解复杂信息并利用这些知识做出更好的业务决策统一建模语言 (Unified Modeling Language,UML) 是用来对软件系统进行可视化建模的一种语言 UML 为面向对象开发系统的产品进行说明可视化和编制文档的一种标准语言它使开发人员专注于建立产品的模型和结构, 而不是选用什么程序语言和算法实现当模型建立之后, 模型可以被 UML 工具转化成指定的程序语言代码选用 Office Visio 2007 作为 UML 的支持工具 (2) 快速应用程序开发 (RAD) 与 JAD 类似, 快速应用程序开发 (RAD) 也是使用基于团队的方法, 只是 9

10 开发更加深入一些,RAD 的最终产品是新的信息系统 RAD 是一个完整的方法, 有四个阶段的生命周期, 和传统的结构化生命周期法 (SDLC) 相对应, 包括需求计划用户设计构建和验收 RAD 需要快速应用程序开发环境的软件支持, 也非常依赖于原型的创建和用户的参与经反复比较, 选用了基于 Java 的 Eclipse 开发平台来支持 RAD 过程 Eclipse 是一个开放源代码的基于 Java 的可扩展开发平台就其本身而言, 它只是一个框架和一组服务, 用于通过插件组件构建开发环境但因众多插件的支持, 使得 Eclipse 相比其他功能相对固定的 IDE( 集成开发环境 ), 拥有更多的灵活性和传统的结构化分析方法相比,RAD 具有自己的优点和缺点主要优点是可以更快地开发系统, 并节省很多开发费用缺点是 RAD 强调系统本身的结构, 并不强调企业战略上的业务需求这样做的风险是系统可能在短时间内工作得很好, 但是系统的整体和长期目标可能得不到满足另一个潜在的风险是加快开发周期可能会导致没有更多的时间提高项目质量连贯性和设计的标准化但是, 如果能够充分了解可能存在的风险, 那么 RAD 会是一个很有吸引力的选择 5.2 系统需求分析工程应用的网络计划主要涉及如下几个环节 : (1) 根据工程总体目标以及工程任务的先后顺序资源约束及其相互关系, 进行工程项目的分解与细化, 制定各个工序的计划表和各个工序之间的逻辑关系 (2) 绘制初始的网络计划图, 计算网络参数并确定关键线路 (3) 提交讨论和审阅, 根据审阅意见修改完善初始网络计划图 (4) 根据项目目标和资源约束条件, 确定网络计划的优化目标 (5) 设计优化模型, 模型求解, 重新制定工序计划表, 重新绘制优化后的网络计划图 (6) 网络计划方案对比与决策分析 (7) 提交施工方案并组织施工 (8) 监控施工进度, 对偏离计划轨道的行为提出整改意见, 返回 (4) 过程 10

从上述流程可以发现, 网络图绘制网络参数计算优化模型设计与求解工程进度实时监控与决策分析是网络计划应用的关键环节, 也是系统开发所要解决的关键技术问题从系统使用者的角度分析, 系统面向的用户主要有两类一类是规划管理部门的计划编制人员, 这类人员主要从事上述流程中 (1) (2) (3) 方面的事务性工作, 并辅助工程管理者开展流程 (7) (8) 方面的工作 ;

11 从上述流程可以发现, 网络图绘制网络参数计算优化模型设计与求解工程进度实时监控与决策分析是网络计划应用的关键环节, 也是系统开发所要解决的关键技术问题从系统使用者的角度分析, 系统面向的用户主要有两类一类是规划管理部门的计划编制人员, 这类人员主要从事上述流程中 (1) (2) (3) 方面的事务性工作, 并辅助工程管理者开展流程 (7) (8) 方面的工作 ; 另一类是部门管理与决策人员, 他们主要从事上述流程中 (4) (5) (6) (7) (8) 方面的工作, 偏重工程管理与决策分析综合以上需求, 系统应具备 5 个主要功能模块, 在数据库系统的支持下, 运用系统集成开发技术进行集成, 做到有效配合如图 1 所示图 1 系统总体功能 1 工程基础数据管理模块: 完成工程信息与工序信息管理, 如数据的添加删除修改查询等功能 2 网络图自动绘制模块: 完成初始网络图自动绘制, 优化后的网络图自动绘制, 自动计算网络参数, 自动确定关键路线 3 网络优化控制模块: 实现工期最短优化工期 - 资源优化资金 - 时间 ( 净现值最大化 ) 优化 4 工程进度查询与决策分析模块: 实现未开工工序查询正在进行工序已完工工序快速查询 ; 以报表形式显示优化结果, 帮助决策人员与原始计划分析对比 ; 自动形成优化后的工序进度表, 可调用绘图模块显示或输出优化后的网络图 11

12 5 系统辅助管理模块: 用户帐户管理 ( 添加删除密码修改 ); 系统数据的备份与恢复 ; 提供记事本与计算器等辅助工具 5.3 数据库设计数据库是进行信息组织与管理的基础, 数据库管理系统 (DBMS) 提供了处理数据库的工具数据库设计采用目前使用最广泛的关系数据库模型, 即利用一系列存在着逻辑关系的二维表或文件来存储信息根据工程基础数据管理网络图绘制网络计划优化工程进度信息查询与决策支持的需要, 项目涉及到的主要实体及属性, 设计了五个数据库表, 包括用户表 (User 表 ) 工程项目表(Project 表 ) 工序表(Acticity 表 ) 绘图表 (Paint 表 ) 节点表(Node 表 ) 数据库的关系模型为 : (1) 用户 User:( 用户 ID, 用户名, 用户密码, 用户权限 ) (2) 工程表 Project:( 工程 ID, 工序代号, 工序名称, 工期, 计划开始时间, 计划完成时间, 施工单位, 实际开始时间, 实际结束时间, 实际工期, 成本, 实际成本 ) (3) 工序表 Acticity:( 工序 ID, 工序代号, 工序名称, 紧前工序, 紧后工序, 工期, 计划开始时间, 计划完成时间, 最早开始时间, 最晚开始时间, 最早完成时间, 最晚完成时间, 实际开始时间, 实际结束时间, 开始节点, 结束节点, 是否虚工序, 成本, 实际成本, 产量 ) (4) 绘图表 Paint:( 工序 ID, 工序代号, 工序名称, 紧前工序, 紧后工序, 工期, 计划开始时间, 计划完成时间, 开始节点, 结束节点, 是否虚工序, 是否开工, 是否完工 ) (5) 节点表 Node:( 节点 ID, 节点标号,x 坐标,y 坐标, 入度, 出度 ) 5.4 网络图自动绘制模块网络图自动绘制模块是检验系统开发是否成功的一个关键点, 也是系统开发过程中的一个技术难点其难点在于不仅要求计算机能绘制出规范的网络计划图, 模仿人的绘图行为, 而且要有一定的智能判断能力, 对问题进行推理并自行采取行动可见, 高超的算法和高效的程序是关键另外, 从网络图本身的特点, 也可发现计算机自动绘制的复杂性 (1) 网络图具有图形的不确定性和图形结构的随意性当工程规模较大工序之间的逻辑关系复杂时, 如果网络图形的布点连线考虑不周, 很可能绘出来的就是一个蜘蛛网式的网络图, 导致无法使用 12

(2) 双代号网络图用箭线表示工序, 每个工序用其首尾两端事项表示, 与单代号网络图相比, 有利于工程计划控制和优化的目的但由于双代号网络图常常要加入虚工序, 而在何处增设虚工序以完整表达工序的先后逻辑关系, 却增加了双代号网络图自动绘制的技术实现难度 (3) 工程规模大工序关系复杂的网络计划参数计算比较繁琐这点对采用人工计算方式来说的确是个难点, 对计算机来说,

13 (2) 双代号网络图用箭线表示工序, 每个工序用其首尾两端事项表示, 与单代号网络图相比, 有利于工程计划控制和优化的目的但由于双代号网络图常常要加入虚工序, 而在何处增设虚工序以完整表达工序的先后逻辑关系, 却增加了双代号网络图自动绘制的技术实现难度 (3) 工程规模大工序关系复杂的网络计划参数计算比较繁琐这点对采用人工计算方式来说的确是个难点, 对计算机来说, 只要计算机程序设计没有问题, 其效率却非常高需要保证的是计算机程序的正确性通过对网络图自动绘制的难点分析, 运用面向对象方法进行信息系统的分析与设计, 采用基于 Java 的 Eclipse 开发平台, 用 Java 高级语言实现双代号网络图的自动绘制系统运行后, 只要操作人员点击绘图按钮, 系统即可在计算机程序控制下, 调用数据库中工虚信息, 快速自动完成网络逻辑关系检查节点自动编号自动添加相应虚工序自动布点自动连线自动计算网络参数关键线路自动确定名称标注等绘图过程, 如图 2 所示对网络图不太满意的地方, 用鼠标做一下简单移动即可完成图 2 工程网络图 ( 部分 ) 5.5 网络计划优化模块网络计划优化同样是网络计划技术应用中最核心和最复杂的问题之一正因为如此, 可以发现, 很多企业很少利用优化方法进行工期优化费用控制和 13

14 资源合理配置等工作网络计划优化的复杂性主要表现在 : (1) 优化指标 ( 速度成本质量 ) 之间存在着相互制约性工程项目是一个多目标的复杂系统, 追求一种短工期低成本高质量的理想目标显然是不现实的需要考虑某一阶段工程追求的目标以及决策者的偏好等因素如何做到合理兼顾保证重点就显得非常关键 (2) 优化方法的多样性典型的有 0-1 规划整数规划法分枝定界法动态规划法等数学规划算法, 还有模拟退火遗传算法粒子群算法蚁群算法等人工智能算法由于涉及许多较深的数学知识, 使一些工程应用者望而却步 (3) 优化模型的构建与求解比较复杂对某一特定的工程应用来讲, 既要合理地选择适当的优化方法, 又要兼顾优化指标之间的相互制约, 模型的构建并不是一件容易的事, 构建的模型也较为复杂, 导致后续的求解的困难, 常常需要借助专业的数值计算软件 (4) 方法实现的复杂性随着各种优化方法的提出, 计算的结果越来越精确了, 可靠性也较高, 但是从数值计算的观点看, 方法实现的复杂度却大大增加了由此可见, 如果没有计算机的支持, 工程实践中的网络计划优化将困难重重因此, 需要从系统的观点出发, 着重从整体与部分之间整体与外部环境之间的相互联系中, 综合地考察对象, 从而达到全面地最佳地解决问题的目的其中黑箱理论是一个解决此类问题有效方法基于这一思想, 项目组开展了深入的系统分析与设计, 综合考虑 PMW 矿现有技术力量工程目标以及决策者的偏好等因素, 构建了三个优化模型 (1) 工期最短优化 : 最大限度地利用工程资源, 尽可能地提前开工, 唯一的约束条件就是工序的先后顺序, 使整个工程的工期最短该模型用于工程赶工 (2) 工期 - 资源优化 : 仍然以最短工期为优化目标, 但同时充分考虑系统外约束, 即资源的配置, 如资金人员设备等因素的约束 (3) 资金 - 时间优化 ( 净现值最大化 ): 基于资金的时间价值, 着重考虑每个工序的收益和成本, 通过折现到工程开始日, 使得整个工程的净现值最大化在此基础上, 利用美国 LINDO 系统公司 (Lindo System Inc.) 的 LINGO 软件 (Linear Interactive and General Optimizer, 交互式的线性和通用优化求解器 ) 14

15 检验模型的有效性, 将验证后的模型转化成计算机程序算法, 最后用 Java 高级编程语言予以实现系统运行后, 只要操作人员点击相应优化按钮, 通过可视化界面输入优化参数, 如图 3 所示, 系统即可在计算机程序控制下, 对存放于数据库中工序信息进行优化, 制定优化后的工序计划表优化结果以可视化的报表方式输出, 如图 4 图 5 所示同时还可以调用网络图绘制功能自动绘制优化后的网络计划图, 便于工程管理者分析对比图 3 净现值优化参数对话框图 4 己二工程净现值优化结果框 15

16 图 5 己二工程净现值优化与原计划对比图 5.6 软件系统测试验收和运行从 2008 年 7 月到 2009 年 3 月, 经过八个月时间研发组成员艰苦而卓越的努力, 终于完成了煤炭矿井重点工程网络计划决策系统的开发工作由于采用的 JAD 和 RAD 开发方法, 期间软件成果已在 PMW 矿运用, 并进行了用户使用培训 2009 年 9 月, 成果经过中国煤炭信息研究院 ( 国家一级科技查新咨询单位 ) 的国内外科技查新, 检索结果为 : 经全面检索, 在检索范围内, 共检索到相关文献 60 篇以上, 其中密切相关文献 0 篇, 一般相关文献 27 篇, 通过分析比较, 其查新结论为 : 经全面检索, 在检索范围内, 未见到与本课题查新点主要研究内容相同的双代号时标网络图的计算机自动绘制技术网络计划优化算法与系统实现, 并开发集成网络图自动绘制与网络计划优化功能于一体的网络计划软件的煤矿井重点工程 PERT 决策系统研究及应用的文献报道 16

17 2009 年 9 月, 通过河南省电子产品质量监督检验所和河南省软件评测中心的软件产品测试与鉴定包括常规测试 ( 软件可靠性易用性和易安装性 ) 和文档测试 ( 完整性正确性一致性易理解性和易浏览性 ), 还运用测试用例对软件的基础数据管理模型优化网络图绘制项目进度控制等模块进行了功能测试 2009 年 11 月, 成果通过河南省科技厅的评审鉴定, 一致认为 : 该项目技术先进, 在把集成网络图自动绘制与网络计划优化应用于煤矿重点工程决策支持方面达到国际先进水平 6 面对未来 : 机遇和挑战 2009 年 12 月, 王矿长主持了项目研发总结会议, 对前期的系统开发工作所取得的成果给予了充分的肯定他指出, 工程网络计划决策系统的开发, 扫清了我矿网络计划应用上的技术障碍, 为我矿的工程应用与实施工作奠定了坚实的技术基础同时他又强调, 尽管技术非常重要, 但它还不是关键, 真正的动力是我们如何使用技术, 如何发挥它的真正优势听到这里, 在座的李副教授也强调 : 技术只是一个工具, 可以比为一根拐杖, 可以帮助你完成自己的目标诸教授笑了笑, 接着说道 : 最好的拐杖即使做工讲究也不会为你找路信息技术的应用, 只是让自行车变成了汽车, 但是却不能使弯路变成直路诸教授妙语双关, 引起在场人员阵阵笑声随着系统研究与开发工作的结束, 高校科研人员也将逐步淡出 PMW 矿的具体应用工作, 下一步他们该如何推进呢? ( 案例正文字数 :12,300) Network Planning Decision Support System Development for Mine key project Abstract: The introduction of engineering network planning technique for mine construction projects brought the opportunity and the challenge. This case describes the process of preparation, startup and information system development in application of network planning by PMW mine enterprise, presenting a real life of 17

18 school-enterprise cooperation for decision and innovation. Key words: Coal mine engineering; Network planning technique; Management informatization; information system development 18

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