基于网络计划的项目开发费用与周期综合优化研究

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3.0 陈辉 2024-11-19 4 4 1.54MB 60 页 15积分
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第一章 绪 论
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第一章 绪 论
§1.1 本论文的研究背景及文献回顾
项目开发是一个复杂多变的过程，要在合理的工期内，对项目的费用和资源
以及完工率进行很好地计划和控制是一件非常困难的事情。随着社会的不断发展
进步，生活节奏的加快，市场变化多端，竞争也愈演愈烈。客户对项目开发的要
求越来越严格。因此，合理的项目计划，良好的进度控制和严格的实施监督对于
项目开发来说作用巨大。一个良好的项目计划和进度控制能够确定项目所需的各
项任务范围和时间安排，同时能够促进项目组成员之间交流与沟通，同时保证项
目在预定的时间内以较低的成本来完成，从而增加客户的满意度。所以如何根据
现实情况对项目开发的进度进行很好的全面控制和管理，在有限的资金和一定的
完工率条件下使项目的周期最短，这一点显得十分重要。但是由于项目开发过程
中本身具有的特点，想要对项目开发做出一个比较合理可行的计划方案并不是一
件容易的事情。因为项目开发过程是一个非常复杂的过程，工期不断变化，费用
要有一定的限制同时还要保证在一定的时间范围内完成。很早以前人们就开始用
项目管理的思想来进行项目开发进度的计划与控制，但是效果并不是十分理想。
因此为了解决这一问题，我准备利用 VB 和项目管理中的网络计划技术来完成项目
开发过程中进度计划的编制、调整及优化。
项目管理历史源远流长，从 20 世纪 40 年代一直发展到今天，现代项目管理
技术已经形成了科学的管理框架和系统方法。项目管理最初多运用于工程类项目，
而近年来，其应用领域进一步扩大，尤其在新兴产业中得到迅速发展，基本上大
部分的项目开发进度控制使用了这种管理模式也收到了一定的效果。网络计划技
术
]1[
是项目管理中制定进度计划的一种常规方法，这种经典的项目管理技术在项目
的开发中同样起到了良好的控制管理作用，这种作用尤其在工程进度规划及优化
中体现地淋漓尽致。它能够帮助我们制定合理的项目实施计划同时根据项目的进
度情况进行实时的调整即我们常说的优化。
有关这一领域的应用，许多国内外学者做了大量的研究工作。其中，国内文
献主要集中在对确定性网络的优化研究上或者将不确定网络转化成确定性网络进
行研究，而对于不确定性网络的研究主要以外文文献居多。20 世纪 50 年代末，
Malcolm 等人率先提出了 PERT (Program Evaluation and Review Technique)网络，用
于解决项目各活动逻辑关系确定，活动持续时间不确定的项目工期问题。通常把
Malcolm 等提出的 PERT 网络称为经典 PERT 网络，相应解决 PERT 网络的方法称
为经典 PERT 方法。经典 PERT 方法具有简单，并方便应用的特点。但是存在较多
项目开发过程中网络计划技术的优化与应用研究
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的缺陷，它只考虑一种路线占支配地位，其他路线成为关键路线的可能性为 0，它
考虑了活动持续时间的不确定性，但是没有考虑项目按期完工的可能性或者说风
险。因为在项目开发过程中有很多活动的持续时间是随机的，而且随着网络优化
过程的进行关键路线不断发生变化，可能同时会有几条关键路线。这样使得其计
算结果存在较大的偏差，一般是期望工期偏小，过分乐观地估计了完工概率。这
样一来往往不能按照计算出的周期完成项目而且计算精度不能满足要求。除此之
外PERT 网络对工期和费用的优化是分两步进行的，没有对 PERT 网络直接优化，
优化过程相对比较烦琐。
其次，人们所熟悉的 MC(Monte Carlo)法是一种模拟仿真方法，用于分析 PERT
网络和经典 PERT 方法一样，假设各项活动持续时间是随机独立的。同经典 PERT
方法比较，可适合于活动持续时间的各种分布，当仿真次数足够多时，计算结果
有较高精度。但是对于大型软件项目 PERT 网络，在一定的计算精度要求下，计算
工作量大，而且精度要求提高 1位时，计算次数要求提高 2位。
后来，Osman Coskunoglu 首先对 PERT 网络的优化问题进行了研究，其内容
是在 CPM 网络线性规划模型的基础上引入概率约束条件，从而考虑 PERT 网络工
作时间的不确定性问题。但是并没考虑在需要做周期压缩时所带来的项目风险即
完工率问题。近年来，随机规划和随机约束下的网络模型也得到了广泛研究。
从以上的研究背景中，我们可以知道很多学者的精力都集中在网络的优化上，
但目前针对具体问题将网络计划技术应用到项目开发进度管理及优化过程中，还
没有比较确定的优化模型和求解方法能够避免上述阐述的缺点和问题，对 PERT
网络实现直接优化的方法研究还比较少，甚至停留在仿真的层面上。现有的一些
项目管理软件中，缺少合理的进度优化功能而且项目活动之间的逻辑关系不是很
直观明了，基本上都是使用 EXCEL 表格依靠手工进行计划编制和进度调整，这对
一个大型的项目来说，工作量之大、速度之慢、效果之差可想而知。笔者准备在
此情况下就项目开发的进度编制及优化进行研究，开发应用软件并嵌入优化模型
及算法设计，这样就能为项目计划的编制及进度安排提供合理有效的理论支持和
快速优化工具。
为了达到这一目的，本文拟提出相关机会规划的理论框架，建立相关机会规
划多目标优化模型以解决项目开发过程中活动时间高度不确定性问题，并用遗传
算法对其进行求解，以解决使事件的相关机会函数即项目开发的完工率在不确定
第一章 绪 论
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环境下达到最大的问题。相关机会规划与期望值模型和机会约束规划不同，考虑
了在不确定的环境下，最优解是否能实现的可能性。这就不仅对项目开发的费用、
周期进行了优化，同时保证了一定的项目完工率，确保项目在一定的时间内尽可
能完成，提高客户满意度。
§1.2 本论文的提出及研究意义
项目开发过程是一个非常复杂的人造过程，要在预定的投资、预计的时间内
完成新项目的开发，达到期望的目标，是一件非常困难的事情。对项目开发过程
的特点，国外曾有墨菲 (Murphy) 定律这样描述：工作比想象的更为复杂；花费的
时间比预计的更长；所需的费用比设想的更多，毛病能够出到什么程度，就一定
会出到那个程度。该定律生动地说明了项目开发工作的复杂性和艰巨性。
项目开发过程是一种项目活动，具有以下一些特征：①有明确的目标。项目
工作的目的在于得到特定的结果，即项目是面向目标的。如一个项目的目标是开
发设计一种新产品。②必须协调相关的活动。一个项目里有许多彼此相关的任务
或活动,这些活动之间必须协调地开展，例如新产品的开发设计可由市场分析、产
品设计、系统实施等活动组成。系统分析必须先于产品设计。③限定的周期和成
本。项目要在一个限定的期间和成本范围内完成，有明确的开始点和结束点，当
基本目标达到时意味着项目任务的完成。如新产品开发的生命周期。④不确定性。
项目里许多相关的任务或活动的完成时间带有很大的随机性和不确定性，如系统
分析这一过程的准确完成时间是不能确定的，只能根据以往开发经验来进行粗略
地估计。
随着市场需求的不断变化，项目开发过程中对进度管理、周期控制和成本监
督的要求愈发严格，如果项目不能够按预定的时间上市，必然会失去销售市场和
客户满意度。正因为项目开发具有以上特点，所以如何根据现实情况对项目开发
的进度进行很好的全面控制和管理，使得在有限的资金或人力资源和一定的完工
率条件下项目的周期最短，显得十分重要。本文提出了一种以项目管理的理念来
进行项目开发过程的控制与管理。项目管理历史源远流长，从 20 世纪 40 年代到
今天，现代项目管理已经形成了科学的管理框架和系统方法。项目管理最初多运
用于工程类项目，而近年来，其应用领域进一步扩大，尤其在新兴产业中得到迅
速发展，越来越多的项目开发进度控制使用了这种管理模式。网络计划技术是项
目管理中一种常规的方法，这种经典的项目管理技术在项目的开发中同样起到了
良好的控制管理作用。网络计划技术在这些方面已经成为一个非常重要的手段。
项目开发过程中网络计划技术的优化与应用研究
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网络计划技术以缩短周期、提高效率、减少成本为目标，它可以为项目管理提供
许多信息，有利于加强项目管理
]2[
。它既是一种编制计划的方法，又是一种科学
的管理方法。它有助于项目负责人员全面了解、重点掌握、灵活安排、合理组织，
经济有效地完成项目目标。
为了对项目的周期、进度和开发成本进行有效的管理、监督和控制，首先我
们要为项目开发过程编制一个合理的网络计划，这一过程并不困难。但是随着项
目规模的不断扩大，单凭手工去绘制网络图形并完成计划编制是非常繁琐的。所
以本文提出使用软件绘图来代替手工，这样大大简化了编制计划的流程。除此之
外，更重要的是我们还要根据不同的要求，对网络进行适当的调整，即重新计算
和优化，包括缩短项目周期，减少项目开发费用，在费用最小的情况下压缩周期
或在周期最短的情况下降低费用等等，但往往这些目标之间并不是独立存在的而
是冲突的或者说是相关的，因为周期的压缩同时受人工费用率和完工率的约束。
加之项目中各种开发活动的持续时间是随机的，所以针对具体信息系统的开发过
程进行全面均衡地对项目进度进行管理、根据项目负责人的偏好和客户的要求对
这些相关的或者冲突的多目标进行合理的优化是非常重要的，也是我们有待于进
一步研究的问题。
网络优化技术是人们已经研究了好久的问题，其目标主要集中在劳动力、时
间资源、费用等有限制的条件下寻求周期最短或者完工费用最小。在计划的实施
过程中，根据变化的情况对计划进行及时调整，包括周期压缩、结构重组等，对
网络进行重新计算和优化，而且要保证计划按照要求周期按时完工或者说按照要
求完工的概率尽可能大，这一点是非常重要的，恰恰是容易被项目的开发者所忽
视的。一旦处理不好，将会因违约合同而承受相当的违约责任或者失去可观的潜
在市场。
一个好的、合理的网络计划编制及优化方法能够指导我们根据决策者的目的
和客户的要求对网络进行方便地调整及优化，使得我们在完工率和费用之间得到
一种平衡，不至于过度地追求最小费用而增大了项目风险，造成不必要的损失。
一个好的计划编制工具可以帮助我们根据项目活动中的逻辑关系清楚地制定出时
间计划。一个好的优化方法使得我们知道各项工作的最早可能开始时间、最早可
能结束、最迟必须开始、最迟必须结束、局部时差、总时差等时间参数，既缩短
了软件周期、减少费用同时保证一定的完工率，而且还能够告诉我们哪些是关键
工作哪些是非关键工作，从而有利于软件项目领导和负责人对整个项目进行有效
的控制和监督。这对项目的风险和费用估计具有指导性的意义。为了实现上述功
能，本论文论述了应用相关机会规划理论建立网络优化模型的过程，并用遗传算
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法对实例进行了求解，完成了计划编制及优化软件的开发并且使用仿真程序对优
化结果进行了验证。这对于以后的项目开发提供了很好的编制工具和优化方法，
大大地提高了编制及优化速度。
§1.3 本论文的研究思路和主要内容
本论文的研究思路主要是：首先对过去的研究结果进行总结回顾，分析出现
有理论的缺点和不足之处。紧接着提出自己解决问题的新方法。对论文中将要用
到的理论做了简要介绍，包括网络计划技术及优化理论、项目进度控制理论、相
关机会规划理论、遗传算法理论及仿真技术理论，并在此理论基础上，对项目的
进度风险进行分析评价并建立了时间成本和周期压缩的相关机会规划综合模型，
解决了不确定性网络的优化问题，最后结合项目开发实例论述了如何将上述理论
应用到实际问题中，具有较好的使用价值和重要意义。
本论文的主要内容是：为了方便项目计划的编制及优化，在网络计划技术指
导的基础上，作者开发了项目开发管理软件，所有程序由 VB 和ACCESS 实现，
其中 VB 作为前台开发界面，ACCESS 作为后台存储数据库，文中介绍了软件的具
体开发过程以及各模块的功能及实现原理。除此之外，本文总结回顾了网络计划
及控制技术的研究现状，分析了项目开发过程的特点，完成了项目开发各指标的
计算，尤其是完工率的计算。分析了项目开发这一过程的影响因素以及如何防范，
尽量降低风险或不确定性。系统地阐述了相关机会规划、遗传算法理论以及如何
应用到本论文要解决的问题当中。利用上述理论建立了各种模型，并结合项目开
发实例使用遗传算法对模型进行了求解，使用仿真的方法对模型的正确性与合理
性给予了验证，从而说明模型的有效性及合理性。
§1.4 本论文的框架
本研究共分七章:
第一章：绪论
阐述了本论文的研究背景，总结了前人的研究工作并分析了其中的缺点或不
足之处，说明本论文的提出原因及研究意义，详细说明了本论文的研究思路和主
要内容
第二章：项目开发计划与控制概述
叙述了项目开发计划与控制的基本理论，分析了项目开发过程的特点，阐述
项目开发过程中网络计划技术的优化与应用研究
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了项目开发计划与控制中的决策问题，分别对项目开发过程的各项指标（包括工
期、费用、完工率）进行了推导计算，最后描述了项目开发过程中存在的一些风
险因素，并提出防范的策略
第三章：项目开发进度控制与优化理论
主要阐述了网络计划技术、项目进度的计划与控制基本理论，介绍了相关机
会规划理论并阐述其应用，分别介绍了遗传算法理论及多目标优化理论
第四章：项目开发进度优化模型
本章节在前几章理论的基础上，分别建立了项目周期压缩模型、周期—费用
压缩模型和综合优化模型并进行了分析论证
第五章：实证研究
本章节在前几章的基础上，结合项目开发的实际案例使用上述模型分别进行
了求解，并和前人研究理论作对比，说明模型的有效性和合理性
第六章：仿真技术应用及计算机程序实现
本章介绍了仿真技术基本理论，使用 EXTEND 软件建立了第五章实际案例的
仿真模型，对工期压缩，费用工期同时压缩以及综合压缩效应进行了仿真模拟并
将结果和使用模型的优化结果进行比较，做了灵敏读分析。最后对作者开发的项
目开发管理软件做了介绍，包括各模块的开发原理、过程及功能。
第七章：结论与展望
对本文的研究结论、实例进行了总结分析，并对后续研究的方向进行了展望
与建议。
摘要：

第一章绪论1第一章绪论§1.1本论文的研究背景及文献回顾项目开发是一个复杂多变的过程，要在合理的工期内，对项目的费用和资源以及完工率进行很好地计划和控制是一件非常困难的事情。随着社会的不断发展进步，生活节奏的加快，市场变化多端，竞争也愈演愈烈。客户对项目开发的要求越来越严格。因此，合理的项目计划，良好的进度控制和严格的实施监督对于项目开发来说作用巨大。一个良好的项目计划和进度控制能够确定项目所需的各项任务范围和时间安排，同时能够促进项目组成员之间交流与沟通，同时保证项目在预定的时间内以较低的成本来完成，从而增加客户的满意度。所以如何根据现实情况对项目开发的进度进行很好的全面控制和管理，在有限的...

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