工程项目设计管理论文

1概述

随着经济高速增长与科技不断进步，人类与自然环境的矛盾日益严重，实现可持续发展是解决这一问题的关键[1]。很多国家将其视为一项基本国策。在此背景下，工程项目领域也要实现可持续发展，已经成为一个亟待解决的问题[2]，是全世界工程师共同的责任与义务。众所周知，工程设计对于工程项目最终绩效起到关键影响作用[3]，对工程实现可持续化有重要意义。工程项目设计不仅仅是技术工作，整个设计过程同时具有技术属性与管理属性，采用合适的管理模式可以提高设计的最终效果[4]。但是，现阶段对于工程项目设计可持续管理方面的研究很稀缺，传统设计管理模式又不能很好解决可持续问题。本文在可持续发展视角下分析工程项目所应该具备的新特点，基于“问题—处理要求—措施”的系统分析思路，通过识别传统模式问题并分析其处理要求，提出了一个新的工程项目设计管理系统模型。

2可持续发展视角下传统设计管理模式分析

2.1传统项目与可持续视角下项目区别

可持续发展要求人类综合考虑经济、社会、技术、资源、环境等多方面因素，转变传统单纯追求经济效益的发展观念，实现人与自然和谐相处，不危害子孙后代同时实现经济增长与社会进步[5]。在不同发展视角下的项目差别如表1所示，传统工程项目着重于成本、质量、工期这3个目标的实现[6]，实现经济效益的同时往往造成环境污染与资源浪费，而在可持续发展视角下，要求工程项目同时满足经济、社会、技术，环境、资源等多维可持续目标，不但实现经济效益还要获取生态效益并节约资源，即实现多维目标有效集成。为了实现项目目标，传统项目管理强调决策时要充分考虑其全寿命周期内各种因素[7]。这种思维在实现可持续项目目标时存在局限性，由于决策涉及时间范围过于狭窄，因此长远效益往往被忽略，此外决策范围过于针对项目还容易导致潜在利益相关者考虑不足，不利于社会和谐与生态平衡。综上，可持续发展视角下的工程项目要立足于全局，用系统的观点考虑问题，充分理解社会公众、政府、非利益组织、项目消费者等多利益群体的需求，实现经济、社会、生态、资源等多目标集成。这无疑会增加项目的复杂度，对于项目管理精度要求更高，并且实现项目目标风险加大

2.2传统设计管理系统存在问题及处理要求

识别传统设计管理系统的开发思路往往是DFM(DesignforManufacturing)或者DFQ(DesignforQuality)[8]，其实施通常是基于功能导向或者过程导向，缺乏对于复杂多维目标的集成与分析，因此很难同时实现经济、社会、技术、生态、资源等多维项目目标，亟需在设计管理决策系统中实现多维目标管理，对多维目标进行层级结构划分，理清目标与目标、目标与变量、变量与变量之间的复杂关系，提高决策质量从而实现多目标集成。其次，传统设计管理的主要参与者是管理人员与专业设计人员[9]，缺乏与各种潜在利益相关者进行互动，不能充分识别项目潜在需求，导致项目定位出现偏差，难以实现可持续项目所要求的利益相关者满意目标，致使设计实施过程缺乏全局性系统决策与高效目标协调机制。解决这一问题需要建立强大信息系统，通过动态信息收集充分识别各种利益相关者需求，并且将这些需求转化成各专业决策参数，在此基础上还要在决策系统中体现全局思想，追求长远利益。再次，传统设计者往往不具备可持续相关知识，对生态、能源等可持续目标难以深入理解，造成设计的局限性。为改善这一状况需要在设计运作过程中引入可持续专家，对各工种进行协调与指导，从全局角度出发改善设计绩效，还要将各种可持续目标转化成针对于各专业决策者的有效决策参数，帮助设计人员理解可持续目标，避免信息表达方式与不同数据接口造成的决策障碍。最后，在设计决策系统中还应该体现长远利益思想，避免短视决策造成的后期损失，充分考虑项目结束后的综合效益，并且建立合理的多目标绩效衡量系统，对于项目设计成果做出合理评估与反馈。

3设计管理系统实现可持续的措施

3.1可持续设计管理系统构成

可持续视角下项目的多目标性、复杂性、多利益主体性、动态性、全局性决定了其设计管理系统的复杂性。为了克服2.2中所识别的问题，满足问题处理要求，本研究建立了一个由设计运作系统、决策系统、信息系统、绩效衡量系统等4个子系统所组成的设计管理系统，如图1所示。设计运作系统反映了设计过程各阶段流程、各流程之间的逻辑关系以及设计工作完成状况，是对于整个设计工作进展状况的映射，是对设计管理工作的分解与集成。决策系统集成了决策者、决策参数、决策原则以及决策框架，反映了系统决策产生机制。其通过决策行为对设计运作系统产生影响，决定了设计运作的方向，推动设计由一个流程转向下一个流程，并且决定了设计的最终效果。信息系统为决策系统提供信息支持，从环境与系统中动态提取信息，并且实现信息存储与处理，将系统信息转换成对于不同层次、不同专业决策者有用的参数并及时输出信息；此外，信息系统也为绩效衡量系统提供有效信息输入。绩效衡量系统为设计管理提供一套完整的设计绩效综合评定标准，是对设计运行状况与决策质量的评估与反馈，其信息反馈会影响决策系统产生新决策，从而影响设计运行系统的状态，使得3者形成反馈链。

3.2设计运作系统

本研究所提出的设计运作系统是基于文献梳理并对传统模式进行改进而获得的[8-12]，如图2所示。其中虚线框中内容表示各分部设计工作的逻辑顺序，通常情况下分为3种：顺序式、平行式、搭接式(如图3所示)。其确定可以运用DSM(设计结构矩阵)或者参照文献[13]中的SSA(StructuralSensitivityAnalysis)与NDSM(NumericalDesignStructureMatrix)方法。本研究所提出的设计运作系统与传统模式相比主要有3方面改进：1)在项目设计定位前期对于客户、政府、非利益组织等各潜在利益相关者进行识别与分析，并且对于其需求的动态变化进行信息收集与决策调整，有利于协调各主体之间利益关系，提高设计决策的全局性，最终实现利益相关者满意最优。可以通过EFMEA(ExtendedFailureModeandEffectAnalysis)、AFD(AttributeFunctionDeployment)等工具实现(不限于这些工具)。鉴于本文的研究目的是建立设计管理系统，因此对于此类细节问题不进行过多讨论，在后文遇到类此情况不做赘述。2)引入可持续专家，借助专业知识，对于可持续目标进行集成与解释，通过产品全生命周期目标函数等工具协调各设计过程，加强设计者对于可持续目标的理解。专家小组具体运行机制可以采用头脑风暴或访谈形式展开。3)在设计评估审核阶段引入环境资源及其他约束审核，要求全部备选方案均满足生态等约束条件，并且结合综合效益选优程序，在设计满足约束条件基础上取综合效益最优的方案，避免了方案选择过于局限于项目本身经济效益的缺陷。其实现可以采用文献[2]中的工程项目可持续设计检查表类似工具进行。

3.3决策系统

本研究所提出的决策系统结构如图4所示。系统遵循3条决策准则作为最高指导原则，与传统模式有所不同。本研究决策准则：1)旨在实现生态、资源、经济、社会等多维目标综合最优，考虑系统全局最优解而不是局限于项目全寿命周期经济效益最大化，对于以往技术经济分析进行有益扩展。2)根据项目特点对系统不同设计目标赋予不同权重，从而分清主次实现重点控制，这种做法可以在设计返修过程中减少设计变更损失。决策框架反映了决策问题的结构，映射了系统中目标与目标、变量与变量、变量与目标的关系，并且通过约束条件划出了设计方案的可行域，在此可以通过系统分析与因果关系识别建立具体决策框架并利用多元规划等工具对于决策框架进行优化。决策中心代表了不同类型决策者以及他们之间的协作，本研究将设计管理主要参与者分为4类：设计团队、可持续设计专家、设计管理者、工程技术协调小组。其中，设计管理者主要负责组织协调与资源分配决策，并通过对决策框架分析利用WBS等工具将具体设计决策任务分解，落实到不同的设计决策者身上，之后利用可持续专家与工程技术协调小组促进不同专业设计者之间协作并进行有效可持续设计指导。这4类人主要分工如下：设计团队负责设计方案决策，设计管理者负责资源计划、进度计划、设计管理计划制定，可持续专家负责可持续决策支持，工程技术协调小组负责制定合作机制。最终，绩效衡量系统会对于决策效果评价，将信息反馈从而促成决策框架调整。

3.4信息系统

本研究的信息系统结构如图5所示。信息来源可分为设计运行系统与项目环境，获取信息后通过对于信息分类与处理实现决策支持与绩效评估。信息系统主要有3大功能：动态收集设计系统内外部信息、对于信息分类、将信息转换成对于各工种决策有效的参数。对于外部信息收集可以通过大量问卷、访谈、匿名建议征集等方式实现，并且在整个设计过程要进行定期更新，保持系统与外部信息良好的互动，及时调整决策框架取得更好设计绩效；对于内部信息收集可以通过工程记录资料、访谈、技术会议等方式收集。为方便信息收集与使用要对信息分类，本文建议的分类方式参照文献[12]，在设计工作开始前期识别各专业人员的决策参数需求，按照专业学科形成决策参数需求分类表，每一分类对应一个专业的决策者所需要的决策信息，该分类表还应该标明所需信息的表达形式以方便后续使用，在此基础上将各专业需求的参数分为内部参数、外部参数、内外部参数3类。内部参数是系统内部运作所产生的，外部参数是由系统外部环境决定的约束性条件，内外部参数是系统与环境共同作用的结果，最后根据参数分类确定其信息来源，形成信息来源列表。对于收集到的信息为提高其使用效率，需要对信息进行转换，将原始信息转换成决策参数需求分类表中规定的信息表达形式。这一工作由可持续工程专家和工程技术协调小组负责。

3.5绩效衡量系统

可持续工程项目具有目标复杂性特点，对社会可持续与生态可持续等隐性目标进行度量时难度较大，因此其绩效衡量系统十分重要。本研究所建立的绩效衡量系统如图6所示，主要包括2部分：绩效指标框架与权重赋予方法。绩效指标框架由绩效评价指标与指标层次结构组成，指标识别可以通过调研等方式实现，层次结构确定可以通过聚类分析与主成分分析等方法实现，此外，在此框架内还应该标出各指标优先取值范围、可接受范围、不可接受范围。指标权重赋予方法分为主观赋权法与客观赋权法2种，主观赋权法有AHP层次分析法、专家打分法等，客观赋权法有因子分析赋权、熵权法等，可以采用多种方法从不同角度对于系统绩效进行评价。本研究将绩效指标分为2类：目标性绩效指标、约束性指标。目标性绩效指标表示系统努力方向，反映项目最终追求成果的实现程度(如，资源节约效果)；约束性指标表示项目目标实现的约束因素，是系统要重点控制的对象(如，成本)。针对不同指标采取不同策略，对于目标性绩效指标要通过激励、优化等方式不断提高，对于约束性指标要采用有效控制手段将其限定在一个合理范围。根据性质还可以将目标性绩效指标分为结果型与影响型2类。结果型指标反映系统某一时刻表现出来的外在成果，其可视性往往很强(例如，项目某一阶段净利润)；影响型指标反映系统运行过程中对最终成果产生影响的要素内在运行状况，往往可视性差(例如，信息系统运行效率)。结果型指标达到良好表明系统在某一阶段产出较高，而影响型指标达到良好则表示在某一阶段系统运行状况良好，暗示其未来产出将会较高。由于系统产出具有阶段性特征，因此不能仅仅根据某一时刻成果来衡量系统全局绩效，还应该考察影响最终结果的要素其运行状况。通过绩效衡量系统的运作，可以映射系统全局运作状况，为决策提供反馈，改善决策质量从而提高设计可持续目标最终绩效。

4结语

本研究基于“问题—处理要求—措施”的系统分析思路，在可持续发展视角下提出了一个完整的设计管理系统模型。其理论意义在于：1)利用系统思维，从可持续发展视角下分析工程项目设计管理系统模型。这是对传统模型的完善与改进。2)与以往单一维度研究不同，实现运作流程、决策、信息、绩效衡量4个子系统的集成，在一个系统平台下实现设计管理多维度集成。其实践意义在于：1)为工程设计者提出了一套指导性很强的可持续设计管理框架。2)在框架内嵌入其主要实现工具，增加了其可操作性。本研究成果与传统设计管理系统相比较如表2所示，可以看到，本研究在精确性、全局性等方面优于传统模式，但是对于设计要求更高、管理实施难度更大、实践过程时间也往往延长，因此在采用本研究模型时需要根据项目具体特点、资源情况进行调整，但是这并不影响本研究的一般指导意义。

作者:陈寿峰 于涛 单位:上海建科工程咨询有限公司