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敏捷项目管理方法在大型复杂创新物流系统仿真中的应用

2022/6/17    来源:物流技术与应用    作者:李茂  龙明武  丁兴  袁召云  银珠玲      
关键字:敏捷项目管理  系统仿真  瀑布模型  迭代  干系人  
系统规划设计呈扁平化设计趋势,用户主导或参与方案设计越来越多,客户的需求变化越来越快。尤其是在大型复杂创新物流系统仿真中,需要随需应变、快速设计、快速迭代和呈现设计方案,积极地应对和满足客户需求变化。本文采用敏捷项目管理方法研究大型复杂创新物流系统仿真应用,实现与项目干系人的协同及沟通,能快速适应需求变化及仿真结果交付。


一、背景与分析

       传统物流仿真系统项目管理常用瀑布式项目管理方法,仿真软件系统按照项目启动、需求分析、详细方案设计、系统配置与测试、数据准备及用户培训、系统上线和验收七个阶段进行。在系统仿真项目的应用当中,通常是在方案设计完成后,根据方案设计的流程与流量,对项目进行整体建模与编程,再根据仿真结果编制仿真报告,能够逐级逐步完成系统仿真项目的任务,项目管理方法较为成熟,项目组接受、认可、理解度较高,但是存在返工成本较大、变更较为复杂的情况。

       本项目应用敏捷项目管理方法,首先对系统仿真过程当中的业务和环节进行分析,并找出对项目进度、项目质量有较大影响的环节或阶段。针对这些环节或阶段应用敏捷式项目管理方法进行管理,使其能够更好地应对系统仿真中发生的变更和调整情况,更适应系统仿真的业务过程管理要求。系统仿真通过快速得出各个设备或子系统的结果,验证方案的可行性,根据仿真结果进行方案调整实现方案的优化,再对优化方案进行重新仿真不断迭代,直到方案设计没有瓶颈,完全满足设计需求。

       由此可以看出,二者最显著的区别是:瀑布式项目管理方法在项目的管理中体现出较好的逻辑性,项目管理方法清晰,适用于模式稳定,交付物清晰的项目。敏捷式项目管理则实现了快速多次交付,通过尽早获得反馈,提前应对需求变更风险,在大型复杂创新物流系统仿真中效果较为明显。

二、复杂创新物流系统仿真项目管理阶段设计与应用

       以某酒业系统集成项目为例,业主明确要求以系统仿真结果作为验收标准,通过展示设备运行情况、故障工况等仿真过程,对方案设计进行说明,将根据项目系统仿真的内容和结果进行系统集成解决方案的选择,系统仿真的质量对该项目成败具有较大的影响作用。

       在大型复杂创新项目的物流系统仿真过程中,若采用传统项目管理方法对该项目进行管理,首先需要确定项目范围、系统参数、仿真要求等,按照格式化的仿真输入,根据设备类型进行建模和编程,最后输出仿真报告,得出方案系统仿真能力。项目实施也是按照传统项目管理方法、阶段进行推进。

       不过,在大型复杂的系统仿真项目中,项目在初始阶段很难提供清晰的项目需求、项目目标。项目内的设备选型、业务流程等方面均具有不确定性,在实施过程中就会产生较多的变更。而方案的频繁变更会造成重复返工,建模过程也将会消耗更多时间,产生较大沉淀成本。同时,模型的质量也直接影响编程进度,逻辑清晰、编码连续的模型关键节点设置,能够为高质量代码提供基础。特别是在复杂系统仿真的过程当中,客户本身对项目有较高期望,对项目关注度较高的部分,通常会要求优先进行论证,再根据结果进一步优化或变更方案达到客户的要求,项目实施效果如图1所示。

项目系统仿真全景图


       传统项目管理方法在建模完成的基础上,虽然也能优先对某部分方案进行仿真,但是若要再对方案进行策略优化和设备变更时,原有模型将无法应对改变,需要根据要求重新建模,这对于进度节点要求严格的项目而言,会使项目进度的风险增大,项目成功率也会随之降低。若采用敏捷管理方法,灵活地应对变更,将频繁变更纳入到管理当中,则会有更积极的效果产生

       1.项目WBS任务分解

       在此项目的系统仿真论证过程当中,相较于原始方案,涉及设备布局更改、策略变动、设备台数增加等较大设计变更的区域,约占原方案的30%。流程优化、流量变动、设备选型等更改调整数次。通常完成一项较大内容的变更,需要在原始方案的基础上多花费约30%的时间,由于瀑布式项目管理方法在前序工作没完成的情况下,无法对后续工作进行并行变更,系统仿真仅完成建模阶段的变更就需要多花费至少60%的时间,在启动到交付时间紧张的情况下,显然存在较大进度风险,项目失败率较高。

       针对该项目时间紧、任务难、配合部门多、需求模糊、交付物模糊的情况进行分析后,最终决定采用敏捷式的项目管理方法,首先将复杂的项目进行分解,按照需求优先级,形成众多的小模块,然后进行快速交付,以此加速仿真系统分析的实现,并为下一次迭代获取足够的反馈。

传统项目管理WBS分解


       先对项目进行WBS分解,将客户关注的需要优先论证的部分,进行优先仿真,在建模及编程时就预留接口,主动积极地应对变更。与传统建模按照设备类型统一建模不同的是,敏捷式项目管理方法的思想是按照图2结构进行WBS分解出来的子系统活动包进行独立建模,例如各子系统内输送设备不再建成传统的大面积的通用输送模型,不再“牵一发而动全身”,而是子系统内的输送子模型。各子系统内的修改、变更,将不会影响到其他子系统的功能实现。各子系统之间,既独立,又有联系,既能够独立测试,又有接口,能够让物料在各子系统之间顺利运行。

敏捷项目管理WBS管理


       从WBS分解图3中可以看出,虽然敏捷项目管理需要更进一步地对首层活动包进行分解,但是在实际项目当中不会增加项目模型的数量和建模难度,仅需对设备模型名称和该设备所处系统的划分进行,命名划分管理,就能够灵活应对需求的变化;减少完成变更所需要的时间,保障项目顺利进行。在投标节点确定,进度要求严格的情况下,应用敏捷管理方法能够更好地利用时间,能够将子系统进行并行作业,假设子系统1在仿真过程中存在需求变更或者优化变更等问题时,在解决方案确定前,可以对其他子系统进行建模与编程,即使子系统1的变更会对其他子系统产生影响,也能将影响控制在一定范围内。相较于传统管理方法完全重建的情况,敏捷管理方法基本不会对子系统外的模型产生影响,减少了重复返工的发生,提高了建模效率,能够对变更需求进行快速响应。

       在应对该项目的变更中,敏捷管理方法发挥了较大作用。在系统仿真项目当中,产生设备位置部署或设备数量变化等重大变更时,对建模工作产生的影响最大,当重大变更需求产生时,暂停该子系统的建模及编程,预留相应位置。同时可以处理优化其他子系统,该重大变更不会对其他子系统建模产生严重阻碍,不会对其他子系统造成进度影响。当重大变更需求完成时,可以将变更完成后的子系统接入系统仿真模型中测试。在项目的实施过程中,利用该方法能够产生更多并行的流程,减少项目实施关键路径的时长。通过不断对方案进行迭代,最终仅用原计划建模阶段70%的时间就完成了所有的模型和流程变更,缩短了仿真建模的时间,为系统仿真项目其他流程的迭代争取了时间,间接提升了系统仿真项目的工程质量。

       2.项目关键路径节点流程

       在该系统仿真项目当中,有效的WBS分解如图4所示,使得模型的建立不再依赖完整的设计方案和详细的输入信息,与瀑布式系统仿真项目管理流程相比,项目进度不再完全受制于上游设计环节,能够产生更多并行路径,同时依托敏捷管理思想,在模型的建立过程中主动预留变更,使得应对变更更加从容,不再出现多次无效返工的现象。各子系统在迭代完成后,再集成进行系统仿真,最终得出完整的系统仿真结果,若依旧没有达到设计需求,则继续对系统集成仿真进行迭代。在迭代中不断迭代,不断完善项目内容。在模型编程当中也应用极限编程的思想,快速地迭代系统仿真,快速地展示仿真结果积极响应。这些措施都大大缩短了系统仿真建模时间,节约了项目成本。

敏捷式系统仿真迭代流程

       按传统项目管理流程如图5方法估算,通常仅完成设计阶段的系统建模需要占用30%的工作量,而开发阶段的系统仿真编程通常需要占用40%工作量。而利用敏捷项目管理思想,是在系统仿真初设阶段和迭代循环阶段就节约了较多时间。最终该系统仿真项目周期比原计划周期提前10%完成所有阶段的迭代,实现了所有交付物的按时交付。在该项目中,敏捷项目管理方法可快速推进项目进度,提高项目质量,缩短项目周期,产生了较大的经济效益。

瀑布式系统仿真项目管理流程

       为科学有效地对复杂项目进行管理,在对比不同的项目管理方法后,根据项目特点选择采用敏捷式项目管理方法对该项目进行管理,以达到缩短工期、提高项目质量、节约资源产生最大化效益的目的。

       根据项目需求为应对复杂项目业务特点,以快速交付、积极应对变更为出发点,将系统仿真项目管理阶段设计为:立项阶段、启动阶段,系统仿真初设阶段、迭代循环阶段、交付收尾阶段。所有阶段的设置,均以满足敏捷项目管理方法要求为基准划分,所有阶段均能对变更作出积极响应。

       (1)立项阶段:按照客户系统仿真项目需求,初步确认系统仿真范围,初步评估设计方案系统能力、技术风险,组建项目团队,采取迭代方式逐步推进,确定项目里程碑。

       (2)启动阶段:与客户进行有效详细地沟通,该阶段需要确认系统仿真范围、详细设计流程、设计流量、详细的设备调度策略,以及最终交付报告当中所需要包含和体现的内容,确认并记录仿真输入;确定仿真输出的内容和形式;确认项目干系人,与相关干系人确认循环发布内容和阶段,用以保证项目组内上下游专业的时间进度需求,保证项目整体质量,减少项目阶段返工,节约项目成本。

       (3)系统仿真初设阶段:在明确系统仿真范围的基础上,首先对仿真项目进行WBS分解,将复杂的系统分解为几个基本可以独立运行且互不影响的子系统,WBS第一层分解的子系统活动包需要做到建模、调试均能够独立修改,满足敏捷开发的要求。在WBS第一层分解完以后,再根据各自子系统内包含的业务流程,分解第二层活动包。最后根据以往的项目经验,对于常规设备先进性能力做风险评估,对风险较高的设备先进性能力计算。对于复杂输送设备先进行流程、流量的梳理,满足设计方案和策略后再建模。评估与梳理完成后,若方案存在设备瓶颈或能力风险较大,需及时与客户进行详细沟通,提出处理方案,进行方案变更及WBS活动包变更的准备。系统仿真项目在有限的时间内,项目范围和项目质量就会存在冲突,系统仿真的设备、流程数量和系统仿真的策略还原精细度,需要做出妥协提出重点部分和详细要求,该阶段需要对方案可行性和系统仿真详细要求作出结论。

       (4)迭代循环阶段:根据敏捷开发的要求,总体设计方案在WBS分解和初步验证后,会存在可行与不可行的活动包,对于不可行的活动包及时沟通及预留模型位置、程序接口。需要对可行的活动包进行建模,由于总体方案在设计过程中受到不可行活动包变更的影响,已经通过了初步可行性验证的独立活动包,依旧可能存在变更的情况,这就要求对于复杂的子系统(例如AGV、复杂输送线)即使通过了可行性研究,也需要评估变更风险,在建模时进行变更预留。比如AGV系统在建模规划时多设计充电及休息点以应对台数的增加,合理地设计站台名称和命名规则,满足设备变更及方便程序变更。除了设备空间预留外,同时要对软件策略变更接口进行预留,在模型及程序中需要更灵活处理,预留的点和路径也不能影响原始方案下设备的运行。由于重置路径、重置各项属性,会造成大量返工、浪费较多时间,而提前预留路径及接口则能够快速完成变更,减少很多重复工作量。在复杂系统建模的过程中,需要按迭代阶段完成文档的变更,并且留下修改依据防止项目实施过程中频繁变更产生的质量出错。在复杂系统仿真的迭代过程中,客户往往希望先做出他们关注的部分。这就要求在迭代过程中确定迭代内容、迭代节点优先级等内容及时迭代变更。在不断的迭代当中,完善各子系统的功能仿真与测试,最终需要将所有子系统集成到方案系统仿真当中,将各子系统串联起来形成一个完整的仿真系统。在形成完整的系统仿真体系后,对系统流程、流量进行观察和分析,对有瓶颈和不合理的流程与客户一起进行系统优化;对各子系统的设备能力数值整理成输出成果,高频交付,优先快速响应客户对系统仿真的需求;对满足设计需求的迭代成果进行存档;对没有满足需求的设备或策略进行重复迭代,并且记录每一次仿真的结果用以相互对比,直至满足设计需求。

       (5)交付收尾阶段:交付阶段应干系人要求进行统筹交付,对交付顺序要求有明显冲突无法协商解决的,及时找团队组长或负责人进行安排,顺利完成交付物的交接。各专业组对交付物进行检查,确认是否满足项目要求,交付过程中注意各交付物的质量,避免最后时段的返工。

三、敏捷项目管理实施效果

       在该酒业的系统仿真项目全生命周期中,采用了敏捷项目管理方法的思想,所有阶段的设立都为主动积极应对变更服务。项目在实施过程中,对各阶段出现的变更也能很好应对,特别是在系统建模仿真和最终交付环节,敏捷项目管理方法发挥了巨大作用,最终该项目在评标环节以第一名的成绩,中标该酒业项目,取得近3亿元的合同,项目达到预期目标,不仅按质按量完成系统仿真任务,并且取得较大的成功。

       利用如图6所示的传统项目管理方法,按每2日的工作量为一个单位工作量进行划分,则明显看出实施过程中阶段步骤严格按照顺序进行,需要52人/天的资源完成任务。产生变更时,需要对项目内容依次变更,每个阶段步骤需要顺序执行,变更时需要对后续所有阶段步骤进行变更,产生大量的重复工作,灵活度不高,不利于项目做出快速响应。

传统项目管理方法甘特图


       利用敏捷项目管理方法进行管理,并根据项目实际进度编写甘特图,如图7所示,则明显看出实施过程中阶段步骤按照迭代要求进行,该项目利用40人/天完成任务,特别是在子系统阶段步骤中,各子系统可独立迭代,变更过程互不影响,可根据客户对不同子系统的关注度,以及各子系统内的关键设计优先验证等项目需求,不再受到业务流程和传统瀑布管理方法对先后顺序的约束,能够同步、交叉完成各子系统项目。同步迭代的过程,能够加快项目进度缩短项目工期,减少前序步骤变更所导致的工作量增加,节约项目成本,相比传统项目管理方法的瀑布模型,可节约至少30%的项目时间。

敏捷项目管理方法甘特图


四、结束语

       项目管理的方法的改进与选取,应结合项目实际,根据具体的项目特点进行选择,同时在实施过程中也需要对项目管理方法进行持续改进,以达到有效服务项目的要求。特别是系统仿真项目确定以最终交付物为导向,围绕交付物在进度和资源同时约束的条件下,采用科学方法完成项目实施,提高客户参与度,引导客户期望,减少客户期望与最终产品的差异,从而还能提高客户的满意度。

       敏捷项目管理方法的引用,对系统仿真项目在整个项目生命周期中各阶段的作用都具有较大体现,能够缩短项目进度、提高项目质量、节约项目成本、增加客户的满意度,对改变和提升传统系统仿真项目的管理模式具有重大参考价值,尤其是在大型复杂创新项目的物流系统仿真过程中发挥重要作用,可以适应市场变化,打破技术边界,关注项目价值,满足不断变化的项目要求。

责任编辑:李瑶嘉
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