計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)對(duì)建筑工程項(xiàng)目管理的啟示

易 嘉

（上海朗詩規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限公司，上海 200092）

《人月神話（The Mythical Man-Month）》[1]一書是被譽(yù)為美國(guó)計(jì)算機(jī)軟件工程之父的弗雷德里克·布魯克斯對(duì)于大型計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的論著，其中講述了布魯克斯在1961—1965 年間身為IBM OS/360 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)開發(fā)的項(xiàng)目經(jīng)理，是如何理解項(xiàng)目設(shè)計(jì)和管理的。該操作系統(tǒng)耗資超過5 億美元，總計(jì)約有100 萬行代碼，投入超過2 000 名軟件工程師，總工作量約5 000 人年，拉開了計(jì)算機(jī)軟件工程的序幕。

布魯克斯的觀點(diǎn)除了被計(jì)算機(jī)專業(yè)工程師所熟知外，也吸引了諸如醫(yī)生、律師、建筑師等其他領(lǐng)域的讀者群，因?yàn)槠溆^點(diǎn)以人和團(tuán)隊(duì)為導(dǎo)向，闡述了項(xiàng)目設(shè)計(jì)和管理的通識(shí)和忠告，可為跨專業(yè)的工程人員提供借鑒和參考。

1 計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)對(duì)建筑工程項(xiàng)目管理的啟示

1.1 焦油坑

焦油坑是一種瀝青湖，從地層中冒出來的石油干涸后，只留下半固態(tài)的焦油瀝青，在烈日的照射下，焦油變軟，無論什么東西接觸到它，都會(huì)永遠(yuǎn)地陷在其中。在歷史的長(zhǎng)河中，恐龍、猛犸象、劍齒虎這些曾經(jīng)主宰地球的巨獸，都無法逃脫焦油的束縛，掙扎得越猛烈，焦油糾纏得越緊，最后都沉到了坑底。

布魯克斯在其論著的開篇，用“焦油坑”比喻大型軟件系統(tǒng)開發(fā)的艱難：各種團(tuán)隊(duì)，大型的或小型的，龐雜的或精干的，一個(gè)接著一個(gè)淹沒在了“焦油坑”中，雖然其中大多數(shù)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了可以運(yùn)行的系統(tǒng)，但只有極少數(shù)項(xiàng)目滿足了目標(biāo)、進(jìn)度和預(yù)算的要求。表面上看好像沒有任何一個(gè)單獨(dú)的問題會(huì)造成困難，每個(gè)問題都能獲得解決，但是當(dāng)其相互糾纏在一起的時(shí)候，團(tuán)隊(duì)的行動(dòng)就會(huì)變得越來越慢，整合協(xié)同的難度呈非線性快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

在建筑工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域也不能幸免，單個(gè)專業(yè)遇到的問題似乎解決起來并不難：建筑外表皮要賞心悅目、內(nèi)部空間要便于使用、結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性[2]、建筑應(yīng)滿足消防安全的要求[3]、給排水系統(tǒng)需要滿足最小排水坡度的要求[4]、電氣系統(tǒng)要負(fù)載均衡[5]、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)要節(jié)能減排[6]及室內(nèi)裝飾要平易近人。但當(dāng)上述分系統(tǒng)合成的時(shí)候，各種矛盾便顯露出來，如結(jié)構(gòu)構(gòu)件和設(shè)備管線與室內(nèi)空間凈高的矛盾、建筑空間與設(shè)備管線轉(zhuǎn)換的矛盾、建筑外立面效果與采暖通風(fēng)能耗的矛盾等，項(xiàng)目整合協(xié)同的難度快速增大以至于淹沒在“焦油坑”中，建筑最后成了“遺憾的藝術(shù)”，如圖1 所示。

圖1 某商業(yè)辦公樓地下1 層全專業(yè)管線綜合BIM 模型

1.2 人月神話

所謂“人月”，指的是計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的工作量統(tǒng)計(jì)，即一種計(jì)量單位。例如，某個(gè)系統(tǒng)開發(fā)使用了6 個(gè)人，花了4 個(gè)月的時(shí)間完成，則該開發(fā)系統(tǒng)的工作量是6×4=24 人月。由此很容易引發(fā)聯(lián)想，如果已經(jīng)估算出工作量，能否用反算的方法來調(diào)節(jié)所需的人員或工期呢？例如，增加2 個(gè)人，是否能使工期由4 個(gè)月縮短為24÷（6+2）=3 個(gè)月呢？

布魯克斯認(rèn)為在系統(tǒng)開發(fā)中，人和月不具備互換性，理想中的用增加人手來縮短工期的辦法具有欺騙性，只是一個(gè)遙不可及的“神話”。究其原因，不像割小麥或者收獲棉花那樣獨(dú)立作業(yè)，新增的人員之間需要進(jìn)行相互交流和協(xié)同工作，以及通過必要的培訓(xùn)來熟悉項(xiàng)目，期間所消耗的時(shí)間已經(jīng)抵消了對(duì)原有任務(wù)分解所產(chǎn)生的有利作用，“向進(jìn)度已然落后的計(jì)劃中添加更多的人力，只會(huì)使進(jìn)度更加落后”。如圖2—圖5所示。

圖2 人月關(guān)系1：完全可以分解的任務(wù)

圖3 人月關(guān)系2：無法分解的任務(wù)

圖4 人月關(guān)系3：需要溝通的可分解任務(wù)

圖5 人月關(guān)系4：關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜的任務(wù)

對(duì)于建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐，項(xiàng)目管理者曾經(jīng)嘗試過在項(xiàng)目行進(jìn)過程中增加人力，但效果并不理想，例如：建筑專業(yè)后期增加人員設(shè)計(jì)樓梯大樣、墻身大樣等詳圖，但由于該類詳圖需要與整體建筑圖相互匹配及同步調(diào)整，雖然減少了整體建筑圖設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)詳圖的時(shí)間，但卻增加了其協(xié)調(diào)和溝通的時(shí)間，最后即使項(xiàng)目能夠按時(shí)完成，也會(huì)留下或多或少的圖紙不一致缺陷，為后期施工服務(wù)埋下隱患。

1.3 外科手術(shù)團(tuán)隊(duì)

如何組建一個(gè)既有分工又具備總體協(xié)同能力的團(tuán)隊(duì)呢？布魯克斯認(rèn)為最理想的是團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)類似于“外科手術(shù)團(tuán)隊(duì)”，主要成員包括外科醫(yī)生、副手、麻醉醫(yī)師和護(hù)士等輔助職員角色，其中外科醫(yī)生需要極高的天分、豐富的經(jīng)驗(yàn)、大量的系統(tǒng)知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)，負(fù)責(zé)實(shí)施手術(shù)；副手是外科醫(yī)生的后備，應(yīng)能完成任何一部分工作，僅是相對(duì)經(jīng)驗(yàn)較少，其主要作用是作為思考者、討論者和評(píng)估人員，外科醫(yī)生可試圖與之溝通，但不受其建議的限制；輔助職員的工作則是按照外科醫(yī)生的指令給予必要的協(xié)助。

以建筑工程設(shè)計(jì)的各方角色做類比，則建設(shè)方類似于“病人”，存在著林林總總的需求；設(shè)計(jì)項(xiàng)目經(jīng)理類似于主刀外科醫(yī)生，負(fù)責(zé)獲取建設(shè)方的需求信息，并經(jīng)過濾、整理后分發(fā)給各專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人；各專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人類似于外科醫(yī)生的副手，接到設(shè)計(jì)項(xiàng)目經(jīng)理的信息后做出技術(shù)評(píng)估，如果可行，則將設(shè)計(jì)指令下達(dá)至設(shè)計(jì)人員；設(shè)計(jì)人員類似于輔助職員，接到專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人的設(shè)計(jì)指令后，按部就班地執(zhí)行。

但值得注意的是，上述職責(zé)的劃分，不存在利益的差別，設(shè)計(jì)人員在深化設(shè)計(jì)過程中，遇有技術(shù)困難也可以向?qū)I(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人反饋，整個(gè)設(shè)計(jì)過程不是單向不可逆的，而是不斷迭代反饋和修正。

1.4 貴族專制、民主政治和系統(tǒng)設(shè)計(jì)

法國(guó)蘭斯大教堂經(jīng)歷了8 代擁有自我約束和犧牲精神的建筑師們的努力才得以建成，其中每個(gè)人都犧牲了自己的一些創(chuàng)意，以獲得更純粹的設(shè)計(jì)，如圖6所示。

圖6 法國(guó)蘭斯大教堂外景

布魯克斯借用蘭斯大教堂的設(shè)計(jì)建造來比喻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的“概念完整性”（此處計(jì)算機(jī)科學(xué)家跨領(lǐng)域從建筑學(xué)獲取靈感，其共同之處是任務(wù)被分成了若干人完成），主張：“在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，概念完整性應(yīng)是最重要的考慮因素，寧可省略一些可能很好的設(shè)計(jì)，也不提倡獨(dú)立和無法整合的系統(tǒng)。”

布魯克斯認(rèn)為，概念完整性必須由一個(gè)人或者非常少數(shù)互有默契的人員來實(shí)現(xiàn)，而犧牲其余具體編碼人員的部分創(chuàng)意。正如貴族的專制統(tǒng)治一樣，這是一種“無須任何歉意的貴族專制統(tǒng)治”，相比多頭統(tǒng)帥的民主政治，更容易凝聚項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)士氣，統(tǒng)一前進(jìn)目標(biāo)。

在建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是建筑方案設(shè)計(jì)及緊接其后的施工圖設(shè)計(jì)，兩者的關(guān)系很像專制統(tǒng)治的貴族及辛勤勞作的平民百姓，前者獲取建設(shè)方需求后，對(duì)整體建筑風(fēng)格、內(nèi)部功能布局、主要材料選用和總體技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等做出了方向性的約束；后者則在前者的概念方案基礎(chǔ)上進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，力求從工程上實(shí)現(xiàn)前者的概念構(gòu)想，方案設(shè)計(jì)圖的每根線條是設(shè)計(jì)師用筆繪制出來的，工程實(shí)體的每根線都是用建筑材料施工而成的。從另一個(gè)角度講，施工圖設(shè)計(jì)也并非毫無創(chuàng)意可言，為了實(shí)現(xiàn)概念方案，通過多種技術(shù)措施的比選以降低施工難度、節(jié)約材料用量，同樣可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)相協(xié)調(diào)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[7]。

1.5 為何巴比倫塔會(huì)失敗

“巴比倫塔”又名“通天塔”，源于《圣經(jīng)·創(chuàng)世紀(jì)》，故事講述了很久以前地球的人類只講同一種語言，他們?cè)噲D建造一座通往天國(guó)的通天塔，上帝知道后大為震驚，于是打亂了人類的語言，使之不能聽懂他人的話語，以至于被迫停止建造通天塔。

布魯克斯引用這則故事，說明交流協(xié)作對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性。對(duì)于大型項(xiàng)目，如果有n 個(gè)工作人員，則有種相互交流的接口，有近2n 個(gè)必須合作的潛在小團(tuán)隊(duì)，因此，項(xiàng)目組織者需要進(jìn)行人力劃分并限定各層級(jí)成員的職責(zé)范圍，通過樹狀層級(jí)結(jié)構(gòu)來減少龐雜的網(wǎng)絡(luò)化交流，提高溝通的效率。

在工程設(shè)計(jì)過程中，每個(gè)項(xiàng)目會(huì)有m 個(gè)單位工程（建筑單體），每個(gè)單位工程又至少有5 個(gè)專業(yè)協(xié)同工作，每個(gè)專業(yè)設(shè)置1 名專業(yè)負(fù)責(zé)人及n 名設(shè)計(jì)人員，項(xiàng)目經(jīng)理采取何種信息傳遞策略對(duì)于項(xiàng)目推進(jìn)具有很大的影響，其溝通交流的方法可以使用諸如會(huì)議、電話、即時(shí)信息、社交媒體和視頻會(huì)議等方式[8]，溝通的原則應(yīng)如下。

1）日常技術(shù)交流或信息咨詢，可以采用無約束的口頭討論方式，不受職責(zé)范圍和層級(jí)的約束，屬于全通道式溝通，如圖7 所示。

圖7 全通道式溝通

2）不需要反饋的共享項(xiàng)目信息，應(yīng)由項(xiàng)目經(jīng)理直接書面通知項(xiàng)目組全體成員，例如：項(xiàng)目圖簽信息、項(xiàng)目暫?；蜓悠谕ㄖ㈨?xiàng)目受到獎(jiǎng)懲等，屬于輪式溝通，如圖8 所示。

圖8 輪式溝通

3）需要技術(shù)決策的項(xiàng)目信息，應(yīng)由項(xiàng)目經(jīng)理書面通知各專業(yè)負(fù)責(zé)人，各專業(yè)負(fù)責(zé)人經(jīng)討論形成解決方案后，交由設(shè)計(jì)人員執(zhí)行，屬于環(huán)式溝通，如圖9 所示。

圖9 環(huán)式溝通

1.6 沒有銀彈

所謂“銀彈”，是指在古老的傳說里，狼人是不死的，但可以用銀制的子彈將其殺死，故常用“銀彈”比喻解決難題的靈丹妙藥。

布魯克斯以“沒有銀彈——軟件工程中的根本問題和次要問題”一文作為《人月神話》結(jié)尾，稱“在未來十年內(nèi)，無論在技術(shù)上還是管理方法上，都看不出有任何突破性的進(jìn)步，能夠保證大幅度提高軟件生產(chǎn)率、可靠性和簡(jiǎn)潔性”，原因在于現(xiàn)代軟件系統(tǒng)中無法回避的內(nèi)在特性：復(fù)雜度、一致性、可變性和不可見性。這些特性是現(xiàn)代軟件系統(tǒng)與生俱來的，憾江山易，改本性難，故稱“沒有銀彈”。

布魯克斯描述的現(xiàn)代軟件系統(tǒng)中無法回避的4 個(gè)內(nèi)在特性中，除了不可見性外，其余3 個(gè)特性基本可以直接用于描述現(xiàn)代建筑工程設(shè)計(jì)的根本困難。

1.6.1 復(fù)雜度

相比古代建筑以結(jié)構(gòu)建筑為主體，現(xiàn)代建筑的子系統(tǒng)逐漸增多：強(qiáng)弱電系統(tǒng)、采暖通風(fēng)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)和幕墻系統(tǒng)等，在原有的n 個(gè)系統(tǒng)基礎(chǔ)上每增加1 個(gè)系統(tǒng)，就會(huì)增加n 種系統(tǒng)間的相互協(xié)調(diào)工作，每增加m 個(gè)系統(tǒng)，組合數(shù)就會(huì)增加f（m）=C2（n+m）- C2n=種系統(tǒng)間的相互協(xié)調(diào)工作，可見其協(xié)同工作的增速是非線性的，呈快速上升的拋物線型。令n0=2，表示最初只有建筑和結(jié)構(gòu)2 個(gè)子系統(tǒng)，則f（m）=，如圖10 所示。

圖10 子系統(tǒng)增加對(duì)協(xié)同工作量的影響

1.6.2 一致性

對(duì)于建筑工程而言，一致性包含了單專業(yè)自身設(shè)計(jì)的一致性（如平立剖面和大樣圖一致、計(jì)算模型與設(shè)計(jì)參數(shù)一致、系統(tǒng)圖和平面布線圖一致等）和多專業(yè)碰撞檢查，是協(xié)同工作無法回避的問題。雖然可以嘗試采用基于AutoCAD 的二維協(xié)同平臺(tái)來減少圖紙錯(cuò)漏碰缺，但此舉僅是解決了設(shè)計(jì)人員整合圖紙的意識(shí)問題，由于二維圖紙相互獨(dú)立，不具備自相關(guān)性和同步更新性，故未能實(shí)質(zhì)性解決圖紙自身的邏輯對(duì)應(yīng)問題，常常由此埋下施工隱患，參見圖1 所示。

1.6.3 可變性

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)為主導(dǎo)的大環(huán)境中，建設(shè)方要隨市場(chǎng)而動(dòng)才能獲取利潤(rùn)，由此引發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈下游的設(shè)計(jì)、施工、材料緊隨其變，唯一不變的就是改變。

布魯克斯作為計(jì)算機(jī)科學(xué)家，但其觀點(diǎn)和解決問題的方法卻不局限于計(jì)算機(jī)學(xué)科，而是博采眾長(zhǎng)，由此積累的經(jīng)驗(yàn)也令其他領(lǐng)域工程師受益，為了獲得工程的概念完整性和一致性，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中需要有靈魂人物；為了團(tuán)隊(duì)能齊心協(xié)力，需要建立高效的溝通機(jī)制。

唯獨(dú)在應(yīng)對(duì)項(xiàng)目根本困難上，布魯克斯沒有給出令人期待的答案，認(rèn)為“沒有銀彈”。在建筑工程領(lǐng)域，BIM 技術(shù)具有集成化、智能化、數(shù)字化及模型關(guān)聯(lián)性等優(yōu)點(diǎn)[9]，可架起工程建設(shè)溝通的橋梁，令建設(shè)方、施工方、設(shè)計(jì)方和材料供應(yīng)商在統(tǒng)一的信息模型下協(xié)同工作，有希望成為“銀彈”，再造工程項(xiàng)目建設(shè)的“巴比倫塔”。

2 結(jié)束語

綜上所述，計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的復(fù)雜度和難度并不亞于建筑工程項(xiàng)目，由于計(jì)算機(jī)軟件的不可見性，以致其開發(fā)難度甚至超過建筑工程項(xiàng)目。因此，適用于計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的原則和方法，也能移植到建筑工程項(xiàng)目管理中，通過采取項(xiàng)目管理的文檔化、工程設(shè)計(jì)的可視化、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的層級(jí)化和職責(zé)權(quán)限明晰化等策略，可以有效地防止項(xiàng)目管理走向無序，促成建筑工程項(xiàng)目實(shí)施的穩(wěn)定性和可持續(xù)發(fā)展性。