大型工程项目网络化建模及关键节点分析方法研究

发布时间：2020-08-15 10:56

【摘要】：大型工程项目是一个典型的复杂系统，由成千上万个在时间与空间上相互影响、相互制约的项目任务所构成，同时涉及数量众多且关系复杂的项目参与方。大型工程项目任务及组织规模的增大，以及相互关系复杂性的急剧增加，导致了大型工程项目不确定性因素增多、管理难度加大、管理效率低下等问题。如何描述任务之间、组织之间特别是任务与组织之间的相互作用关系，如何在复杂的关系分析中对大型工程项目进行有效的建模，如何在各种不确定条件下从数量众多且关系繁杂的大型工程项目系统中甄别出关键要素以进行重点管理，进而为优化项目资源配置、提高管理效率提供科学的管理和决策依据，成为大型工程项目管理亟需解决的问题。本文旨在以定性定量相结合的综合集成方法论为指导，通过系统分析方法建立大型工程项目的网络分析模型，并在此模型的基础上，借鉴相关的网络建模理论与方法，从系统、整体的角度辨识和分析对大型工程项目进度具有重要影响的关键组织和任务活动节点，并针对大型工程项目实施过程面临的各种风险因素，考虑在项目完成时间不确定的情况下，依据网络拓扑结构和系统相互作用关系为项目管理者进行关键节点管理提供决策辅助。本文将网络建模与分析方法引入到大型工程项目管理中来，不仅拓展了传统的项目管理理论，并且为管理者能够在项目实践中抓住任务规划与组织管理工作的重点、提升项目管理人员的宏观统筹与总体规划能力、以及提高项目综合管理能力提供了有效的技术方法支撑。论文主要研究工作及创新点如下： 1、提出了大型工程项目系统组织——任务相互作用网络模型。把大型工程项目中的各要素集成起来，综合考虑项目任务与组织之间的相互作用关系，构建了大型工程项目组织——任务相互作用网络模型，解决了在工程项目管理中将组织和任务独立开来的问题。基于该模型，可以用社会网络理论中的各种网络指标，对项目组织和任务节点的重要性进行评价，弥补了传统的关键路径法、计划评审技术在项目任务分析中存在的不足；此外，可以将组织与项目结合起来，使得在实施工程项目的动态过程中综合衡量和分析组织节点的重要性成为可能。 2、提出了一种基于加权边分解的虚节点算法，解决了网络介数的计算复杂性问题。首先，定义并分析了网络指标在大型工程项目网络模型中的实际意义与作用并给出了计算方法；然后，为解决大型工程项目相互作用网络介数的计算复杂性问题，提出了优化计算网络指标的虚节点算法，改进并优化了介数计算方法。解析并推导了网络平均度、平均边权值与基于虚节点算法的介数优化算法复杂度的关系；通过数值仿真比较在Brandes算法中使用虚节点算法和Dijkstra算法的效率，验证了新算法的时间效率要优于Brandes算法；本算法为后续的网络指标分析奠定了计算基础。 3、提出了基于流度的关键任务节点分析方法。为分析项目网络拓扑结构对关键路径的影响，提出了新的更适应描述项目网络任务节点重要度的网络参数——流度。在分析中，采用项目网络生成器RanGen2，生成了1600个不同拓扑结构的项目网络，分析了网络节点的介数、入度、出度、流度等与项目关键路径的相关性，结果表明，流度与项目关键路径存在最大的相关性，当项目完成时间信息不确定时，以度值、介数和流度值为基础计算得到的关键路径与项目实际关键路径拟合度能达到40%-80%以上；而且，通过非关键路径灵敏度分析的仿真结果也表明，流度较大的非关键路径节点对项目完成时间的影响最大。 4、提出了组织失效的概念，建立了一套分析组织失效、鉴别关键组织节点的新方法。基于本文提出的大型工程项目组织——任务相互作用网络模型，从解析和仿真的角度分别分析了在随机型组织网络结构、集权型组织网络结构和金字塔型组织网络结构上，组织节点随机失效和优先失效对项目工期的影响，进而为组织节点重要度排序提供了参考依据。研究结果表明，只需一定比例的组织节点优先失效即可导致整个网络完全瘫痪，从而造成工期严重延误。当组织中较少比例节点优先失效时，项目工期将明显多于同样比例节点随机失效的情况。
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：N941.4
【图文】：

与项,功率,关键节点,关键路径

图 1.1 软件工程项目规模与项目成功率的关系工程项目大型化、复杂化趋势以及由此带来的问题，使得传统项目管理大的挑战，迫切需要新的管理理论与方法。1.1.2 研究问题1.1.2.1 传统项目管理及存在的问题项目管理的重要目标，就是在深入分析项目系统的组成要素及其相互作的基础上，通过科学方法甄别出项目关键节点，进行重点管理，从而调整划，优化项目资源配置，将有限的项目资源和管理精力集中到对项目目标大影响的关键节点上，有效地规避风险，保证项目目标的实现。“关键节点”的定义源于 James E. Kelly 与 Morgan R. Walker 于 50 年代的关键路径分析方法（CPM），以及同一时期由美国海军在北极星导弹计发的计划评审技术（PERT），两者均将项目任务网络中活动时间最长的路“关键路径”，将关键路径上的节点称为“关键节点”。在后来将近半个的项目管理理论的发展过程中，项目关键节点等同于项目“关键路径上的

美国杜邦,网络计划技术,项目管理,推广应用

图 1.2 项目管理概念的演变技术的开端是 CPM 和 PERT 的产生和推广应用的合作下开发出了 CPM 方法，并用于工程施工国海军为研制“北极星导弹潜艇”，开发组织工作与进度安排的方法。通过从数学和统计学关计划和管理，提出了 PERT 方法。CPM 和 P施工的顺序和时间，PERT 借助电子计算机在北，使其提前 2 年完成研制任务。PERT 根据项目

组织网络化

该模型可根据组织中知识起。在此基础上，提出了提出了度量知识网络鲁棒、核心领域知识网络抗毁及度量的问题，可应用于织成员的知识重要性等方大型工程项目相互作用网过程中的风险因素，探讨织问题的相关研究现状络结构的扩张，并导致了如图 1.3 所示）。网络式标志着组织设计中的变革

【参考文献】