工程管理系统思维与工程全寿命期管理

成 虎，韩 豫

（东南大学土木工程学院，江苏南京210018）

工程管理系统思维与工程全寿命期管理

成 虎，韩 豫

（东南大学土木工程学院，江苏南京210018）

鉴于传统的工程管理思维在工程价值观、目标体系、管理定位等方面的局限性，本文提出了工程管理系统思维的概念：从工程系统整体出发，通过贯穿工程全寿命期的管理活动实现工程全寿命期整体最优的目标。工程全寿命期管理是工程管理系统思维的管理理论和工程实践体现，是在全面把握工程全寿命期的系统规律的基础上，通过将工程管理的全部要素在全寿命期的维度上整合集成，力求实现工程全寿命期系统最优化的目标的新的管理模式。工程系统分解结构是在工程系统功能分析的基础上，按功能和专业将工程系统分解为一定细度的功能面和专业子系统而形成的树状结构，它是工程管理系统思维在工程全寿命期管理中的重要实现工具，是各项工程全寿命期管理工作的管理技术支撑。

工程管理；全寿命期；系统思维；工程系统分解结构

一、引 言

工程全寿命期管理是近几十年来我国工程界的关注重点，同时又是全社会的一个重大命题，涉及国家建设的总体指导思想、投资体制、工程建设和运行的各方面，涉及各工程领域和各工程专业以及工程管理等方面的知识。它跳出了传统的以质量、费用和进度目标为核心，以建设过程为对象，以质量控制、费用控制、进度控制为主要内容的工程管理套路，提出将工程的目标、对象、流程、技术等全部要素在全寿命期的维度上整合管理，力求实现工程全寿命周期整体最优的目标［1］。

笔者自上世纪90年代中期开始工程全寿命期管理的研究，在过程中深深感到：目前我国的工程界仍然只关注工程的建设问题，忽视工程运行阶段的管理，对工程全寿命期的基本规律的认识仍旧十分肤浅，如对工程建成后的健康状况、工程价值的变化和功能衰退的规律等研究很少，甚至缺乏基本的认识，由此导致了许多非理性的、不科学的，甚至是盲目的工程行为。而造成上述现象的一个重要原因就是工程管理者缺少工程管理系统思维，没能从工程全寿命期的角度去全面而深刻地认识工程和工程管理的相关问题。

二、传统的工程管理思维的局限性

传统的工程管理思维以工程建设阶段为管理重点；以质量、费用和进度目标为核心，并将各目标按照实施阶段和主体进行拆分落实；以质量控制、费用控制和进度控制为主要管理内容；以管理方法为主体，重视管理工具的使用，如网络计划技术、概预算软件等。这种现实性的管理思维能够基本满足工程建设管理的需要，但是其局限性十分明显：

1.以建设阶段为管理重点形成了以工程建设效率和效益为核心的工程价值观，容易产生“为建设而建设”的思想，导致不注重工程的运行维护的要求；对工程的认识是近视的，进而忽视运行阶段工程的安全、健康和可持续性等问题；对运行阶段工程功能和价值的变化规律以及如何促进工程的健康运行和可持续发展的认识严重不足，并由此造成工程在运行阶段的风险管理，维修和更新改造决策，工程拆除决策等的研究缺失。上述现状也是造成我国大量工程“短命”的原因之一。

2.传统的三大目标的包容性有限，没能反映工程界的新发展与新要求，如各方面满意、“健康——安全——环境”等。并且，由于工程的价值和效用只有在运行过程中才能体现出来，而传统的工程管理思维的阶段性、局部性，割裂了工程的决策、设计、建设和运行等主要阶段的内在联系，割裂了各阶段、各层次目标之间的联系，造成工程管理组织的分割、组织目标的不一致和组织责任的离散，造成管理过程不连续。工程管理者只是在工程的某阶段和某个主体或职能岗位上思考问题，参与者只注重局部利益，甚至为了达到局部优化而放弃或背弃了工程全寿命期的目标和准则，使工程的整体价值降低，无法实现工程全寿命期的总体目标。

3.这种面向工程建设管理和控制的思维模式导致近几十年来工程管理领域的主要研究和应用都仅仅面向建设阶段，定位于满足单一管理者、单一管理职能、单一工程专业。这种定位出自于人们对工程问题研究和解决的需要，使成果有明确的要求和很强的应用性。但视角较低，没能站在更高的层次上、用更长的时间跨度和更大的系统性思考、分析和解决工程问题，与工程有如此长的使用时间、承担如此之大的历史责任和社会责任不相符合［2］。

三、工程管理系统思维的概念

正是由于工程管理承担着实现工程全寿命期的整体最优，确保工程更符合现代社会的需要，并引领整个工程界的价值观的重大责任，因此，必须立足更高的角度、更大的视野、更长的时间跨度和更广的系统思考以分析和解决工程问题，必须具有更高层次的思维。

系统思维（System Thinking）最早由切克兰德在著名的《Systems Thinking，Systems Practice》中明确提出，强调把握研究对象的整体性，强调把思维成果系统化，具有形式多、运用广、创造性强的特点［3－5］。工程管理系统思维（Engineering Management System Thinking）是在工程管理的过程中，将工程作为一类特殊系统，根据不同类别工程的系统特征，从工程系统整体出发，面向工程全寿命期的系统过程，着眼于工程系统的整体与部分、部分与部分、系统与环境的相互联系和相互作用，将工程作为多方面联系的动态整体来加以集成管理，以期获得工程系统全寿命期整体目标最优的科学的管理思维方式。

工程管理系统思维是一种面向工程由构思到终结的全寿命期的系统过程（图1）的思维方式：工程管理系统思维始终将工程作为一个开放系统，充分考虑内外部要素在全寿命期各阶段的联系和相互作用，研究系统要素、结构和环境的动态性、发展性和变化性，并试图揭示工程系统全寿命期动态变化的机理和发展规律。

图1 工程全寿命期的系统过程

工程管理系统思维强调在进行工程系统整体特性与各子系统特性的差异和关联分析的基础上，从工程系统目标的一致性、结构的合理性和功能的整体性三方面入手，通过贯穿工程全寿命期系统过程的管理活动实现工程全寿命期整体优化的总体目标。因此，工程管理系统思维是按照工程系统及各子系统的目标、联系、结构、功能及其全寿命期动态变化规律进行的科学思维方式，是系统思维在工程管理领域的继承和发展，是贯穿工程全寿命期的最重要思维方式和研究工具。

四、工程管理系统思维下的工程全寿命期管理

（一）工程全寿命期系统分析

在工程管理系统思维模式下，工程是人类为了认识自然、改造自然、利用自然，应用现代科学和工程技术创造的，具有一定功能或价值的人造系统。它通常由在一定空间上的建筑物、构筑物、设备系统、软件系统等构成，并可用一定的功能（如产品产量或服务能力）要求、工程量、质量、技术标准等指标表达。工程处于一定的自然、经济、社会、人文和信息环境下，在一定的时间和空间上建设和运行，是一个开放的系统，与系统环境之间存在着许多交互（图2）。

图2 工程全寿命期的系统交互模型

系统环境是工程系统的边界条件，指在全寿命期中对工程系统产生影响的所有外部因素的总和。任何工程系统都存在于一定的系统环境中。在工程全寿命期中，一方面，工程系统需要系统环境提供各种资源，包括土地、原材料、劳动力乃至工程文化等，这些输入是工程系统存在和运行的前提和保证；另一方面，工程系统通过向外界输出产品或服务以满足人类需求的同时，也产生了废弃物等不利影响，还可通过工程价值观等无形输出影响着系统环境。

（二）工程全寿命期管理的系统架构

工程全寿命期管理是在传统的工程管理理论和方法的基础上，以工程的策划决策、规划设计、建设施工、运行维护和后期处理为对象的全过程管理，是从一个全新的高度和广度建立的工程管理系统架构（图3）。工程全寿命期管理在对工程系统全寿命期的基本规律进行研究和把握的基础上，提出工程全寿命期的目标体系及相应的实现方式，最终通过与工程专业技术系统创新、工程系统集成创新和工程管理实践创新紧密结合，成为推动工程进步与发展的源动力。工程全寿命期管理主要包含两方面的涵义：

1.工程寿命期内各阶段的管理工作。按照工程寿命期阶段划分，工程管理可分为前期策划管理、工程建设管理、工程运行管理和工程善后管理；从管理内容上分析，工程全寿命期管理包括工程决策管理、工程投融资管理、工程项目管理、工程造价管理、工程合同管理、工程技术管理、工程质量管理、工程运行维护和健康管理等。

2.基于工程全寿命期的管理理念、理论和方法。工程全寿命期理念是指在工程的任何一个阶段的工作（包括技术和管理工作）中都要立足于工程的全寿命期，不仅注重建设期，更注重工程的运行阶段。在实施工程全寿命期管理的过程中，始终以工程全寿命期整体最优作为管理目标，在保证工程全寿命期的安全可靠和高效运行的前提下，注重资源节约、费用优化、与环境协调、健康和可持续发展的高层次目标。工程全寿命期管理以集成为重要手段，把工程全寿命期的各个阶段的全过程作为一个整体统一管理，形成具有连续性和系统性的集成管理系统，最终实现工程全寿命期的整体效率和效益的最优，使工程在全寿命期中都经得住社会和历史的考验。

图3 工程全寿命期管理的思维层级和内容框架

在工程系统全寿命期基本规律研究层面，工程管理系统思维主要体现为哲学思维，表现为从全寿命期的角度探索工程系统的规律，对工程全寿命期的系统要素、环境、过程以及工程全寿命期的价值、代价、健康等问题的研究。在工程全寿命期的目标体系层面，工程管理系统思维中的理性思维发挥着重要作用，其从全寿命期的角度提出成功工程的要求，构建工程全寿命期的价值标准［6］。在工程全寿命期管理的实现层面，现实思维发挥着更大的作用，重点是通过各种管理理论和方法的综合运用，全面实现工程全寿命期管理的目标。

综上所述，与传统的工程管理相比，工程全寿命期管理面向工程全寿命期的系统过程，从工程系统总体出发，超越了工程的阶段性和工程的具体专业，并且通过构建集成化的工程管理系统，整合了工程相关者各方乃至整个社会的责、权、利，超越了工程中的利益主体角色和具体的工程管理职能。因此，工程全寿命期管理是现代工程管理理论和方法发展的产物，它将工程管理的理论和实践提高到了一个全新的高度。

（三）工程全寿命期管理的协调

工程全寿命期管理是涉及多阶段、多主体、多要素、多专业的“大”管理，更是“超”管理［7］。因此，如何协调错综复杂的系统内外部关系对实现工程全寿命期管理的总体目标尤为重要。而工程管理系统思维所强调的在系统差异和关联分析的基础上，以满足工程系统目标的一致性、结构的合理性和功能的整体性为抓手的工程全寿命期整体协调优化的思路，能够很好地解决这一问题。

1.目标的一致性协调。不同的工程系统虽然组成部分不同，但都服务于工程的总体功能。通过将各组成部分的目标统一于全寿命期的总体目标，能够为后续的结构和功能的协调提供前提保证。

2.结构的合理性协调。在目标协调一致的基础上，协调各部分和整体与系统环境间的相互关联，互相依赖与互相制约的关系，通过改善工程系统结构的合理性，减少内部界面之间的障碍，使之形成能够高效率运行的工程系统整体。

3.功能的整体性协调。在保证工程运行所需要的功能完整性的前提下，实现内部各部分的空间大小和产出能力均衡，做到功能搭配合理，既不残缺，也不冗余，最终实现局部功能与整体功能的协调与平衡。

五、工程管理系统思维的实现工具——工程系统分解结构

（一）工程系统分解结构的基本理论

工程是具有一定系统结构的综合体，表现为由在规划和图纸范围内的许多分部组合而成。任何工程都可以进行结构分解。工程系统结构分解是指运用工程管理系统思维，在工程系统分析的基础上，按功能和专业（技术）系统将工程系统分解为一定细度的工程子系统而形成的树状结构，即工程系统分解结构（Engineering Breakdown Structure，EBS）。实践证明，工程系统分解结构是工程全寿命期管理的基础性工作之一，必须遵守整体性、系统性和可追溯性的原则，必须体现工程系统和工程专业工作的特点［8］。

图4 工程系统分解结构模型

工程系统分解结构可分为功能面和专业子系统两个层面（图4）。工程布置在一定的空间上，是由许多空间分部组合起来的综合体。这些分部也有一定的功能，被称为功能面。例如，大学校区由教学楼、图书馆、宿舍楼、实验楼、体育馆等功能面组成。每个功能面是由若干具有一定功能的专业子系统构成的。教学楼提供教学功能，它包括建筑、结构、给排水、供电、消防、通风、通信、智能化等专业子系统。功能面能够独立工作，而专业子系统不能独立存在，必须通过系统集成以组合成功能面而发挥整体功能。

工程系统分解过程中，通过提取工程的所有专业子系统，可得到该工程所包含工程专业的体系，如地铁工程包括四十几个专业子系统。实践中，设计图纸和规范的分类，设计和施工小组的划分都与专业子系统密切相关。同时，各个专业子系统在工程系统中具有的不同作用决定了各专业学科在工程的学科集群中，以及在工程设计和施工中的各自地位和相互的内在联系。

（二）工程系统分解结构在工程全寿命期管理中的作用

工程系统分解结构能够实现工程规划、设计、施工、运行的全过程一体化管理，是工程管理系统思维在工程全寿命期管理中的实现工具，在工程设计、计划、全寿命期费用管理，全寿命期信息管理及组织管理中都发挥着重要的作用。

图5 工程系统分解结构在工程全寿命期管理中的作用

1.工程系统分解结构能够保证工程管理的工作内容和方案成果的系统性和完备性。通过基于工程系统分解结构的工程系统分析能够明确工程的组成，从而更好地把握整个工程，方便工程管理者观察、了解和控制整个工程实施和运行过程。

2.工程系统分解结构是工程规划和设计的依据［9］。工程规划实质上是对工程系统分解结构范围内的各个功能区和专业子系统的定位、总体描述和在红线范围内的布置，而工程设计就是对各个专业子系统的技术说明。

3.工程系统分解结构是工作分解结构（Work Breakdown Structure，WBS）的基础。在工程系统分解结构基础上，考虑工程建设过程各个阶段应完成的工作可得到工作分解结构。而工作分解结构确定了工程的范围，又是工程各个职能管理的基础，适用于工程管理全过程。例如工期计划、成本计划、资源计划、采购计划等的编制以及工程合同体系都是在工作分解结构上进行的。

4.工程系统分解结构是工程专业分工和建立工程管理组织责任体系的依据。例如大型工程通常按照功能面进行分期建设以及划分施工标段，工程设计按照专业子系统划分小组或分配专业人员，工程施工按照专业子系统划分分包商、供应商或者工程小组。

5.工程系统分解结构是工程运行维护管理的依据。工程运行是各功能面和专业子系统共同作用的结果，则运行维护和工程健康管理的对象也是各功能面和专业子系统。

6.工程系统分解结构是工程全寿命期费用和信息管理的共同基础。工程全寿命期费用和信息分解结构体系都是在工程系统结构分解的基础上，将工程的各个阶段的费用和信息进行分解、整合，建立各专业子系统和全寿命期费用和信息之间的映射关系，进而得到各个专业子系统的费用和信息结构矩阵［10］，为现代工程全寿命期管理提供强大的基础支撑平台。以某变电站工程为例，其各工程系统分解结构和全寿命期费用结构的映射矩阵模型如图6所示［11］。

图6 变电站工程全寿命周期费用映射模型

六、结 语

工程全寿命期管理是工程管理系统思维的管理理论和实践应用的体现，其内容丰富、涉及面广，不仅包括传统的工程管理知识，还涵盖各工程领域、各工程专业以及新的工程理念。正是这样的特性要求工程管理者必须跳出传统的工程管理思维模式，具备工程管理系统思维，全面把握工程全寿命期的系统规律，实现工程全寿命期最优的总体目标。

工程全寿命期管理理论提出的重要意义在于为各层次和各工程专业的工程决策者、设计者、施工者、管理者以及工程科研技术人员提供参考和启发，只有通过他们的工程实践和创新研究，才能将工程全寿命期理念转化为能够实现的工程专业技术。对上述人员来说，最重要的是要重视工程全寿命期的理念、理论和方法在实际工程中的应用，掌握基本的思维方式和工作方法，树立工程的社会责任感和历史使命感。因为，我国的工程界并不缺少先进的工程技术、方法，也不缺少做好工程的智慧，但缺少先进的理念以及对工程的历史责任感和社会责任感［12］。因此，工程管理系统思维和工程全寿命期管理不仅仅是工程管理的思维方式和理论方法问题，更是体现了一个社会向历史、向子孙后代负责的精神，体现了全社会的良知和理性。

［1］ 成虎.建设项目全寿命期集成管理研究［D］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2000.

［2］ 冒刘燕，成虎.工程专业学科体系统一性的思考［J］.高等工程教育研究，2009（4）：52－55.

［3］ 刘国章.系统思维与现代管理［J］.系统科学学报，2010，18（2）：33－37.

［4］ 苗东升.系统思维与复杂性研究［J］.系统辩证学学报，2004，12（1）：1－5.

［5］ 魏宏森.复杂性研究与系统思维方式［J］.系统辩证学学报，2003，11（1）：7－12.

［6］ 陈光，成虎.建设项目全寿命期目标体系研究［J］.土木工程学报，2004，37（10）：87－91.

［7］ 成虎.工程管理概论（第二版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2011.

［8］ 成虎，陈群.工程项目管理（第三版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2009.

［9］ 韩豫，成虎.工程全寿命周期设计框架研究［J］.科技进步与对策，2010，19：32－35.

［10］ 董建军，陈光，陆彦.工程项目全寿命周期费用结构体系研究［J］.土木工程学报，2010，43（2）：138－142.

［11］ 韩豫，胡继军，查申森，等.变电站全寿命周期设计的理论及应用［J］.中国电力，2011，44（3）：23－26.

［12］ 成虎，陆彦.论工程项目组织的使命［J］.建筑经济，2004（9）：23－26.

TV023

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1671－511X（2012）02－0036－05

2011－06－07

国家“十一五”科技支撑项目（2006BAG02B01－06），江苏省交通厅科技项目（04Y057），国家电网公司科技项目（8805000013）成果之一。

成虎（1955－），男，江苏盐城人，东南大学土木工程学院教授，博士生导师，研究方向：工程全寿命期管理，工程管理教育。