1、嵌入式项目集成管理模型研究与设计 1摘要嵌入式产业是后 PC 时代一个崭新的行业，由于嵌入式系统需要软硬件协同开发的特点，传统的嵌入式产品项目管理模式严重制约了我国嵌入式产业的发展。为了保证嵌入式系统产品软硬件协同开发效率，最小化项目开发的风险，实现快速嵌入式产品的集成开发，我们深入研究并设计了嵌入式项目的集成管理模型，设计了跨部门的集成开发团队解决了传统各职能部门之间各自为政的弊端；引入并行工程和公共基础模块保证了嵌入式产品的快速高效的集成开发模式；创新性地设计了多项目之间并行开发时的管道管理，确保公司资源能被充分的高效的利用。本设计模型已经得到嵌入式系统开发公司的认可，在实际项目开发中得到
2、采用，并且取得了良好的应用效果。关键字：集成管理;集成开发;并行工程;公共基础模块; 管道管理; Integration Management Research and Design of Embedded Systems ProjectAbstract：This paper analyses the problems of embedded system project management operating in current corporations. And we design the Integration Management model Of Embedded Systems
3、 Project, The process of scientific decision-making is facilitated by introducing functions measurement mode. Developing embedded system from advanced components technology and integration model of software and hardware is a key requirement for actualizing embedded system project development, which
4、facilitate flexible designing embedded system production. The model shortens embedded systems software and hardware development period effectively. The design has been adopted in practice and proved to be correct and effective by the successful result.Keywords：Integration management; Integration dev
5、elopment; Concurrent Engineering; CBB; Pipeline managementCLC number：C931.2引言嵌入式产业是一个蓬勃发展的行业，但是中国高新技术企业能否抓住契机并快速发展，不仅依赖于是否掌握先进的嵌入式技术，更重要的是在于如何对嵌入式研发项目进行有效的管理。据美国国防部 19 世纪 70 年代立项研究软件项目做不好的原因, 结果发现 70%的项目问题是由于管理不善引起的, 而不是因为技术能力不够。在传统的嵌入式产品项目开发模式中，企业内部的市场、研发、财务和制造等部门都是按学科功能划分的，彼此相对独立，各部门之间存在明确的界面，如研发与
6、市场界面、研发与制造界面、市场与制造界面等1 。由于缺乏有效的界面管理模式，企业内部各职能部门之间的界面成为彼此沟通与合作的障碍，导致部门间缺乏交互作用、沟通和对对方的积极评价，甚至造成相互不信任。同时，传统的部门界面分割的开发模式可能造成产品开发早期存在的问题直到下游的相应功能部门才暴露出来，由此导致设计反复修改和返工，造成资源的巨大浪费。由于嵌入式系统需要软硬件协同开发的特点，为了保证嵌入式产品开发效率，最小化项目开发的风险，必须要对嵌入式系统产品项目进行有效的集成式管理。一、嵌入式项目集成管理模型核心设计思想1、模块化分工与集成化管理相结合模块化和集成是一对对立的概念2，在组织架构上实现
7、模块化是为了分工协同工作，在开发上采用模块化是为了实现流水线式快速开发；流水线式的生产流程是产品的拷贝，实现产品快速的上市3，同样，理想的开发过程也是一种拷贝，强调全程固化的流程以保证产品的一致性，而实际的产品开发是有限度的创新与成熟模块的有效集成，它不同于生产流程，在“拷贝”和“创新”之间实现了快速高效的产品开发。开发上的集成是指把模块化的开发完成的各个部分集成起来，组装成一个完整的产品。管理上的集成是为了协调各个职能部门的协同工作，保证开发的高效性与资源高效利用。2、建立高效的集成开发团队集成开发团队通过建立跨职能部门的团队，为部门间界面管理提供了一种有效的解决方案。跨部门团队消除了部门界
8、面隔阂，成为各部门沟通和共享信息的桥梁。这样，开发团队从一开始就综合考虑产品生命周期中的成本、开发、可测试性和可维护性等各种因素，从而能在最大限度上避免各种弊病的产生。在项目初期即由不同功能部门共同参与，组成跨部门管理团队，各个部门在项目初期对项目所要经历的流程、所要实现的功能、需要达成的目标能够有统一的认识。在集成开发团队内部分成四类职能部门：集成管理团队，产品开发团队，工艺设计团队，品质保证团队。3、采用并行工程提高开发效率，降低人员流动性的影响并行工程就是通过严密的计划、模块化的分工、标准的接口设计、公用构建模块，把原来的许多后续活动提前进行，各职能部门并行工作，这样可以提高开发效率、缩
9、短产品上市时间（TTM） 。公用构建模块（Common Building Block，CBB，又称共用基础模块）是实现并行工程的基础和手段。当产品是基于许多成熟的共享 CBB 和技术搭建或集成而成，产品的质量、进度和成本会得到更好的控制和保证。4、利用管道管理提高资源利用效率管道管理指同时对多个项目的资源进行有效的平衡，对项目及其所需资源进行优化配置的管理活动4。不但对于同一个项目的开发采用并行工程，多个项目依然会同时并行的开展，管道管理类似于多任务处理系统中的资源调度和管理，是根据公司的业务策略对开发项目及其所需资源进行优先排序及动态平衡的过程。这种资源和技能平衡叫做管道合理化。5、加强风险
10、控制，保证项目开发进程和产品质量集成管理团队严格按照计划阶段制定的项目计划控制项目的开发流程，当项目开发遇到困难，集成管理团队需要及时协调处理；当项目开发未能达到计划要求时，集成管理团队要及时的修正或改变计划进程。在整个开发过程中采用版本控制开发流程，项目开发部门开发的模块由系统集成部门组合成完整的产品，然后交予品保部门检验，并把结果反馈给开发部门，开发部门根据反馈的结果继续修正完善，这样反复循环开发与检验，直至产品逐渐完善并达到足够高的质量。二、嵌入式项目集成管理模型框架设计嵌入式集成项目管理理论框架集成了项目管理实践所包含的理论要素，包括并行工程模块、集成开发团队、管道管理、结构化流程等模
11、块的内容。其理论框架设计如图 1 所示。概 念 计 划 开 发 验 证发 布 生 命 周 期结 构 化 的 流 程集 成 开 发 团 队并 行 工 程管 道 管 理集 成 开 发 团 队支 撑 的 绩 效 考 评 系 统图 1 嵌入式项目集成管理模型框架嵌入式项目集成管理的核心包括了流程决策系统、专家支持系统两大部分，其中流程决策系统指决策产品的开发模式，监控开发进程；专家支持系统关注标准接口设计与经验数据库建设。上述框架的各个要素中，集成开发团队、结构化流程、管道管理属于流程决策系统范畴；并行工程和公共基础模块属于专家支持系统；框架中的各个要素是有机的集成体，模块之间的协调运作才能达成最佳产
12、品开发方式，整个框架需要建立在IT基础平台之上。流程、组织、IT的均衡是各个子系统集成在一起高效运作的基础5。1、流程决策系统流程决策系统主要关注集成开发团队的运作、结构化的流程、管道管理三个方面。在结构化流程的每一个阶段及决策评审点，由不同功能部门，不同层次的人员组成的跨部门集成开发团队协同工作，共同完成产品开发的战略决策和产品的设计开发工作，通过管道管理来保证所有具有市场潜力的项目顺利地得到开发并获得成功。1.1、高效的集成开发团队组织结构是流程运作的基本保证，在集成开发团队内部分成四类职能部门：集成管理团队，产品开发团队，工艺设计团队，品质保证团队。这四类部门团队的人员组成和工作重点都不
13、同，其职责贯穿了整个项目的开发过程。1.1.1、集成管理团队，属于高层管理决策层，集成管理团队由研发、生产、采购、财务、制造、客服等不同的跨部门人员组成，其职责是确保公司在市场上有正确的产品定位，负责基于增长、赢利、可用的资源和风险选择市场区段，做出持续进行的业务投资决策。集成管理团队以专业的项目管理技能和程序来管理嵌入式项目的开发，他们保持一定数量的已承诺调拨的和未承诺调拨的资源，在决策检查点时分配这些资源给项目开发团队，保证资源能按计划到位，同时确保这些资源被有效地利用。集成管理团队同时管理多个的项目进程，通过管道管理平台规划资源供给，并从市场的角度考察他们是否盈利，保证将公司有限的资源投
14、放到高回报的项目上。集成管理团队内部分为两个子层：集成管理委员会和集成管理小组；集成管理委员会负责项目的决策与控制；集成管理小组由各职能部门负责人组成，负责具体项目的管理和运作，管理着多个项目同时存在和运行。集成管理团队有四个重要的工作智能：一是负责与集成开发团队之外的部门协调工作，二是协调产品开发团队内部各职能部门协同工作，三是监控项目开发进程并提供风险控制，四是负责公共基础模块的建设和使用。集成管理团队是本模型中唯一具备跨职能部门的功能，而且其架构是固定的，与IPD6（Integrated Product Development, 集成产品开发）不同，这样的设计极大的简化了整个模型的复杂性
15、，使其能适合于大中小型嵌入式系统开发公司。1.1.2、产品开发团队，属于项目执行层，对集成管理团队负责；其工作采用结构化开发流程，各开发团队内部及团队之间采用模块化分工，采用并行工程协同开发，内部各模块化功能组采用公共基础模块保证开发的可靠性。1.1.3、系统集成团队，属于项目集成层，对集成管理团队负责；由于嵌入式集成管理模型完全采用了模块化分工，各模块之间协同工作，最后需要系统集成团队完成产品的系统化集成，对产品开发版本进行控制，通过持续的过程改进和版本提升，最终实现高质量产品的开发。1.1.4、品质保证团队，属于产品检验层，对集成管理团队负责；系统集成团队更新产品开发版本并提供完整的产品供
16、品保团队的验证工程师进行检验，并反馈检验结果给系统集成部门，系统集成部门把反馈结果提供给产品开发部门进行持续的改进，这样周而复始直到产品开发完成。图2 嵌入式集成开发团队1.2、结构化的流程结构化的流程是指建立在相互关联的流程活动上的一个系统化框架结构，并有一定的组织原则来支持该流程运作。结构化的嵌入式产品开发流程，划分为概念、计划、开发、验证、发布、生命周期六个阶段。在主要阶段交叉点设有决策评审点(Decision Check Point，DCP)，决策评审点是项目关键的里程碑6。结构化流程的决策点有一致的衡量标准，只有完成了规定的工作，具备投资价值才能够由一个决策点进入下一个决策点。开发和
17、验证是结构化流程的核心部分，它们又可以进一步细分为：机构设计、硬件设计、系统与驱动开发、应用程序开发、系统集成和产品验证等几个部分。概 念 计 划 开 发 验 证 发 布 生 命 周 期验证机构设计 硬件设计 驱动开发 应用程序 系统集成图3 结构化的流程在概念阶段，一旦集成管理委员会认为新项目有价值或者接到外包项目，分配任务到集成管理小组，集成管理小组将了解现有市场与公司战略，分析未来市场机会、收集信息、功 能 组 1开 发系 统 集 成验 证机 构 设 计 团 队硬 件 开 发 团 队软 件 开 发 团 队功 能 组 2 功 能 组 3功 能 组 n系 统 集 成 团 队品 质 保 证 团
18、 队功 能 组 1 功 能 组 2 功 能 组 3功 能 组 n循环产品品质验证循环产品品质验证制定业务计划。业务计划主要包括市场分析、产品概述、竞争分析、生产和供应计划、市场计划、客户服务支持计划、项目时间安排和资源计划、风险评估和风险管理、财务状况等方面信息。业务计划中不同方面的内容分别由集成管理小组中不同职能部门的人员负责完成。在制定业务计划的过程中集成管理小组成员一起形成总体概念，如客户需要什么样的产品，怎样进行开发、生产、销售、服务等，然后把这些信息综合起来形成业务计划，并代表各自的职能部门在业务计划中做出承诺，使业务计划对集成管理委员会的决策具有参考意义。业务计划完成之后，在概念决
19、策评审点上，集成管理小组向集成管理委员会汇报，说明项目是否有商业意义，集成管理委员会审视这些项目并管理手头上所有的项目，对其是否能够进入计划阶段进行决策，保证投资的正确性。在概念决策评审通过之后，项目进入计划阶段。在计划阶段，集成管理小组要制定详细的项目计划。集成管理小组通过了解部门活动间的相互依赖关系来细化计划，如根据开发需求制定出详细的开发计划，增加所有这些活动和依赖关系后，定义项目的开发周期。在这一阶段，集成管理小组的职责是一起定义计划中每一活动完成所需的时间及费用，将这些信息集成起来，形成一个总体、详细的项目计划。集成管理小组提交该计划给集成管理委员会评审，如果评审通过，项目进入开发阶
20、段。在集成管理委员会和集成管理小组之间要签订一个合同，集成管理小组负责管理从计划决策评审点直到项目结束整个开发过程，保证产品在计划的价格和成本范围内，按计划的时间准时上市。在项目开发全过程中，就每一活动所需要的时间及费用，不同层次人员、部门之间都将依次做出承诺。各职能部门向集成管理小组成员做出承诺，集成管理小组成员向集成管理委员会做出承诺，并且承诺是一致的，集成管理小组成员的承诺代表自己所在的职能部门的承诺。承诺以合同的方式存在，并作为考评体系的指标。一旦项目完毕，集成管理委员收回相关的资源，便于新项目的顺利开展。值得指出的是，为了缩短嵌入式项目的开发时间，通过业务计划在研发活动真正开始之前将
21、相关的职能部门串联起来是非常重要的。业务计划让所有不同的职能部门在设计早期达成共识，各职能部门提前介入到项目的开发过程，各部门的需求在开发的早期就得到关注并解决，避免后期返工的成本浪费。而且从进度方面来看，一旦某一点的计划确定下来，那么整个开发周期中的许多非依赖活动是可以并行的开展。项目的开发不仅仅是研发部门的事，在这一过程中，每个部门均起到非常重要的作用。1.3、管道管理管道管理指在项目开发的全过程中，集成管理团队对项目及其所需资源进行的管理活动。管道管理类似于多任务处理系统中的资源调度和管理，是根据公司的业务策略对开发项目及其所需资源进行优先排序及动态平衡的过程。概念阶段和计划阶段是管道管
22、理中比较重要的两个阶段。管道管理在多个项目进程之间进行资源平衡分配，集成管理团队根据战略管理的输出对不同产品的资源进行优先级排序，以使得有限的公司资源得到最有效的利用，并保证产品品质和及时上市。最佳实践表明任何组织应该把资源容量的85%分配给承诺的项目，剩余15%用于职能提升、教育以及非计划项目，有效的组织资源平衡(不是超负荷)将使资源得到有效利用4。管道管理提供了一种评估和平衡多项目成功开发所需要的关键技能供应和需求的方法论，对当前和未来的项目所需要的资源根据可用的和规划的资源进行合理化分析。这种资源和技能平衡叫做管道合理化。当正在开发的项目需要的资源加上那些在未来一定时期内计划启动的项目所
23、需要的资源小于或等于资源供应量时，则称此时的管道为合理化管道。在管道管理的操作阶段，当启动、修改或取消一个单独的开发项目时，负责该项目的集成管理团队组员要对该项目所需要的资源和技能进行详细评估，根据评估结果及其它项目信息来做出继续、终止、改向或优化排队顺序方面的决策。2、专家支持系统流程决策系统在组织、流程等方面对项目的管理与开发进程进行了变革，嵌入式项目集成管理模型的另外一个重要的方面是专家支持系统。专家支持系统是提高开发效率、保证项目开发质量的重要手段，它主要关注于并行工程和公共基础模块(CBB)。2.1、并行工程并行工程的基本思想是将项目的开发工作分解为不同层次的任务，通过减弱各开发层次
24、间的依赖关系，实现所有层次任务的并行开发7。在以往的开发过程中，由于上层技术或系统通常依赖于下层的技术，因此，开发层次之间的工作具有相互依赖性，如果一个层次的工作延迟了，将会造成整个项目时间的延长，这是导致开发延误的主要原因。图4比较了传统嵌入式产品的串行开发流程和并行工程的开发流程。并行工程借助于标准化的接口和公共基础模块实现了各模块之间的并行开发，缩短了项目开发周期。机构设计 硬件设计 驱动开发 应用程序 系统集成机构设计硬件设计驱动开发应用程序 系统集成串 行 的 开 发 流 程并 行 工 程图4 异步开发模式（并行工程）2.2、公共基础模块（CBB）在多层并行开发模式中，通常出现开发延
25、误的主要原因之一是开发层次之间的工作互相依赖8 。但是当产品是基于许多成熟的共享的模块和技术搭建或集成而成的话，产品的质量、进度、成本无疑会得到更好的控制和保证，产品开发中的技术风险将大为降低，并使开发周期缩短，产品能快速推向市场。这些可以在不同产品线之间共享的模块和技术称为公共基础模块(CBB)。建设 CBB 的原则是在不牺牲差异的情况下优化通用性。CBB 的建设和管理流程原理为：当收到开发组要求为新项目增加新公共部件的需求时，CBB 指导委员会根据该项目技术路标、技术特性/菜单、参考的平台结构，对其中的技术和子系统的通用性合并计划做出判断，确定通用性合并计划/目标，反馈给开发组。委员会将认
26、为是属于战略化的优选部件以及优选部件的确认说明加到通用部件库中。开发组根据委员会的通用性合并计划/目标修订有关的设计文档，包含：用户需求、设计指标、提供菜单、技术路标、参考平台结构、通用性合并计划，定义出所需的设计元素，从部件库中选择已有的部件(子系统) 用到新项目中，并将开发好的新通用部件加到部件库中，并进行新部件发布工作。如图 5 所示，各个职能部门提交 CBB 到 CBB 指导委员会，根据 CBB 原则进行审核，并动态更新 CBB。验证机构设计 硬件设计 驱动开发 应用程序 系统集成C B BI T I T I T I T标 准 化 接 口图 5 公共基础模块CBB 是所有资源部门和产品
27、开发团队都要共享的信息，这个信息必须是动态的，反映最新实际情况的。因此，需要 IT 基础设施的支持来建立 CBB 共享平台以及实施 CBB 流程的工作流。通过建立 CBB 专家数据库，实现技术、模块、子系统、零部件在不同产品之间的重用和共享，可以缩短产品开发周期、降低产品成本。三、总结与展望嵌入式项目集成管理模型通过实现流程决策系统、专家支持系统等重要的组件，关注市场，客户需求和有效的产品开发，在相关 IT 工具的支持下，能够使公司的研发活动通过分析客户需求，优化投资组合和合理使用资源，保证项目开发过程的顺利进行；通过建设和使用公用基础模块和集成管理平台，采用并行工程开发模式缩短了项目开发周期
28、，降低了综合成本；通过建立跨部门的集成管理团队与开发团队，并辅以有效的考评体系来保证整个项目开发的有效进行，在产品上市时间，产品质量，研发成本，研发损失费用等方面产生了巨大的改善，这些改善将极大的提高了公司的核心竞争力。本文设计的嵌入式项目集成管理模型已经在嵌入式系统产品开发公司中得到采纳，在实际项目中得到部分的应用和实现，取得了良好的应用效果，实践表明本设计模型是实用的和高效的。参考：1 陈劲主编 研发项目管理. 北京：机械工业出版社, 2004 年 1 月2 海峰. 管理集成论.北京：经济管理出版社，2003，73 Jamed P. Lewis. The project managers
29、desk reference, 2nd edition, the McGraw-Hill Education, 20004 Vittorio Chiesa. R&D Strategy and Organization. London: Imperial College Press, 20015 Robert G. Cooper. 新产品开发流程管理 . 刘崇献译. 北京 : 机械工业出版社, 19996 IPD 项目组.集成产品开发概述 .华为管理优化报，1999，117 Biren Prased, Concurrent Engineering Fundamentals, Prentice Hall, September 19968 朱瑞萍.IPD一种集成的产品开发模式 .市场研究，2003，12：4142
