原型设计在炼油厂生产受控项目管理实践中的应用报告

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1、原型设计在“炼油厂生产受控管理系统”项目管理实践中的应用报告 北京鑫海睿杰科技有限公司 王明昌 摘要：本文以“炼油厂生产受控管理系统”的项目管理实践为背景，对原型设计进行了简单说明，对原型设计在具体项目中的应用进行了详细介绍，并总结了原型制作的一些基本方法，最后讨论了一下原型设计方法在软件项目管理中的一些利弊。 关键词：原型设计 项目管理实践 生产受控 1. 引言 公司长期从事石油石化行业软件开发，在多个项目管理中应用到了原型设计的理念与方法。在此基础上，本文以“炼油厂生产受控管理系统”的项目管理实践为背景，对原型设计方法的应用进行总结。 2. 原型的

2、定义 原型(prototype)即把系统主要功能和接口通过快速开发制作为“软件样本”，以可视化的形式展现给用户，及时征求用户意见，从而明确无误地确定用户需求。同时，原型也可用于征求内部意见，作为分析和设计的接口之一，可方便于沟通。 3. 原型设计的实际应用 3.1 背景 炼油厂没有建立各个车间基础的生产数据存储仓库，导致无法给生产决策者提供基础数据分析、查询统计、汇总上报等功能。 为奠定炼油厂安全生产科学管理的数据基础，为建立生产信息管理平台、降低生产能耗、提高生产效率和科学管理生产提供准确的依据，此生产受控系统的建立尤为重要。 以下为各个子模块的背景做逐一介绍。 1. 气防

3、巡检：气防巡检问题都以文件形式保留，无法在任何时间段上都能检索到被检查和考核的问题，无法供管理人员及时核对历史数据，无法对各个问题按检查纪实、硫化氢检查和问题很好的分类和统计，无法动态显示各单位的共性和个性问题，以达到以点带面的作用、防微杜渐的目的。并且对气防站来说录入数据工作量相当大。 2. 气防设备：气防设备分布较广，不易进行管理，现今都是文件管理的简单记录方式。无法对各个车间的气防设备进行统计，特别是气防设备的状态（设备的正常、过期、过期送检、待修）无法有效统计，这就为安全生产埋下隐患。 3. 票证管理：炼油厂现场作业票（火票、有限空间作业票、射线票、动土证、占道证）均在总值班室审签

4、，同时总值班室还肩负安全巡回检查的落实。从票证签发的数据量上说明现场临时作业范围广，作业量大。由于票证签发数量原因导致各级管理人员不能及时掌握、了解各类现场信息，容易造成安全生产和临时作业发生冲突的现象，同时给生产安全的运行和人员健康（射线作业）埋下隐患，时常发生现场临时作业的进度影响生产运行的状况发生。即使安全巡检查出问题，也只能通过每月的汇总，在讲评会上或通过其他手段告知全厂，无法将当天发生再各类现场的问题及时传达给各级人员，起不到防微杜渐的作用。 4. 油品计划：油品车间每天必须编制生产计划，当前采用复写纸人工书写一式三份，每日18：00点前分别传至油品车间建南原油泵房、油品车间建北汽

5、油泵房及总值班室。在此期间容易出现以下问题：字体模糊、字迹不清，造成重复工作频繁，给生产带来不良的影响;在生产计划的传递过程中，存在耗用人员多、时间长、容易遗漏；生产计划的执行过程中只有油品车间和总值班室能看到计划，其它车间和相关科室都无法明确了解情况，存在信息沟通局限性大，相互之间配合容易出现盲区。 3.2 需求座谈 首先，笔者邀请各模块相关人员，包括操作员、工作负责人、主管领导，进行座谈，以确定软件系统的基本要求。根据原型所要体现的特性（或界面形式、或处理功能、或总体结构、或模拟性能等），描述基本规格说明，以满足开发原型的需要。快速分析的关键是要注意选取分析和描述的内容，围绕使用原型的

6、目标，集中力量，确定局部的需求说明，从而尽快开始构造原型。 　　如果是在需求分析阶段要使用原型法，必须从系统结构、逻辑结构、用户特性、应用约束、项目管理和项目环境等多方面来考虑，以决定是否采用原型法。 　　当系统规模很大、要求复杂、系统服务不清晰时，在需求分析阶段先开发一个系统原型是很值得的。特别当性能要求比较高时，在系统原型上先做一些试验也是很必要的。 　　这个步骤的目标是：讨论构造原型的过程；写出一简明的骨架式说明性报告，反映用户的信息需求方面的基本看法和要求；列出数据元素和它们之间的关系；确定所需数据的可用性；概括出业务原型的任务并估计其成本；考虑业务原型的可能使用。 　　用户的

7、基本责任是根据系统的输出来清晰地描述自己的基本需要。设计者和用户共同负责来规定系统的范围，确定数据的可用性。设计者的基本责任是确定现实的用户期望，估价开发一原型的成本。 　　这个步骤的中心是用户和设计者定义基本的信息需求。讨论的焦点是数据的提取、过程模拟。 3.3 原型制作 　　在快速分析的基础上，根据基本规格说明，尽快实现一个可运行的系统。为此需要强有力的软件工具的支持，例如采用非常高级的语言实现原型，引入以数据库为核心的开发工具等。并忽略最终系统在某些细节上的要求，例如安全性、健壮性、异常处理等。主要考虑原型系统应充分反映的待评价的特性，暂时忽略一切次要的内容。例如，如果构造原型的目

8、的是确定系统输入界面的形式，可以利用输入界面自动生成工具，由界面形式的描述和数据域的定义立即生成简单的输入模块，而暂时不考虑参数检查、值域检查和后处理工作，从而尽快地把原型提供给用户使用。如果要利用原型确定系统的总体结构，而忽略转储、恢复等维护功能，使用户能够通过运行菜单来了解系统的总体结构。 　　初始原型的质量对于原型生存期的后续步骤的成败是至关重要的。如果它有明显的缺陷，会带给用户一种不好的思路；如果为追求完整而做得太大，就不容易修改。这时，会增加修改的工作量。因此，要有一个好的初始原型。 　　提交一个初始原型所需要的时间根据问题的规模、复杂性、完整程度的不同而不同。3——6周提交一个

9、系统的初始原型应是可能的，最大限度不能超过两个月。两个月后提交的应是一个系统而不是一个原型。 　　综上所述，本步骤的目标是：建立一个能运行的交互式应用系统来满足用户的基本信息需求。 　　在这一步骤中用户没有责任，由设计者去负责建立一个初始原型，其中包括与设计者的需求及能力相适应的对话，还包括收集用户对初始原型的反映的设施。 设计者的主要工作有：编辑设计所需的数据库；构造数据变换或生成模块；开发和安装原型数据库；建立合适的菜单或语言对话来提高友好的用户输入/输出接口；装配或编写所需的应用程序模块；把初始原型交付给用户，并且演示如何工作、确定是否满足设计者的基本需求、解释接口和特点、确定用户

10、是否能很舒适地使用系统。 本步骤的原则是： ① 建立模型的速度是关键因素，而不是运行的效率。 ② 初始原型必须满足用户的基本需求。 ③ 初始原型不求完善，它只响应用户的基本已知需求。 ④ 用户使用原型必须要很舒适。 ⑤ 用户－系统接口必须尽可能简单，使用户在用初始原型工作时不致于受到阻碍。 3.4 原型讨论与修改 这阶段是频繁通信，发现问题，消除误解的重要阶段。其目的是验证原型的正确程度，进而开发新的并修改原有的需求。它必须通过所有相关人员的检查、评价和测试。 由于原型忽略了许多内容，它集中反映了要评价的特性，外观看起来可能会有些残缺不全。用户要在开发者的指导下试用原型，

11、在试用的过程中考核评价原型的特性，分析其运行结果是否满足规格说明的要求，以及规格说明的描述是否满足用户的愿望。纠正过去交互中的误解和分析中的错误，增补新的要求，并为满足环境变化或用户的新设想而引起系统需求的变动而提出全面的修改意见。 为了鼓励用户来评价原型，应当充分地解释原型的合理性，但不要为它辩护，以求能广泛征求用户的意见，在交互中达到完善。 在演示/评价/修改的迭代初期，主要达到的目的是： ① 原型通过用户验收，让用户能获得有关系统的亲身经验，必须使之更好地理解实际的信息需求和最能满足这些需要的系统种类。； ② 总体检查，找出隐含的错误； ③ 在操作原型时，使用户感到熟悉和舒适。

12、 而在迭代的后期，要达到的主要目的是： ① 应发现丢失和不正确的功能； ② 测试思路和提出建议； ③ 改善/系统界面。 开发者不应认为提供了完整的模型就等于系统的成功。因为即使开发过程完全正确，用户还是可以提出一些有意义的修改意见，这不能看作是对开发者的批评，而是在开发过程中的一种自然的现象。原型化的目标是鼓励改进和创造，而不是仅仅保持某种设想。 在本步骤中的原则是：对实际系统的亲身经验能产生对系统的真实理解；用户总会找到系统第一个版本的问题；让用户确定什么时候更改是必需的，并控制总开发时间；如果用户在一定时间里（比如说一个月）没有和开发者联系，那么用户可能是对系统表示满意，也可能

13、是遇到某些麻烦，设计者应该与用户联系。 4. 原型的制作 4.1 基本要求 对原型的基本要求包括： * 体现主要的功能； * 提供基本的界面风格； * 展示比较模糊的部分，以便于确认或进一步明确，防患于未然。 * 原型最好是可运行的，至少在各主要功能模块之间能够建立相互连接。 4.2 处理方法 原型的处理方法基本上有2种不同类型，即抛弃型和演化型（不同的软件工程书籍称发不同，实质意义则类似）。可以抛弃原型，在取得的明确需求基础上重新开始设计与开发；也可在原型的基础上继续开发。一般小项目不采用抛弃型原型，否则成本和代价似乎会偏高。 4.3 表达工具 原型的表达工具可以有

14、很多，如果是演化型的原型，当然优先选用软件本身的开发工具。否则还可以应用各种快速显示的工具，例如，HTML，Powerpoint等等，只要能够充分而形象地表达就可以了。 根据笔者的经验，在原型系统中，可以采用一些与常规不同的做法，例如，可以在界面上比较显著的地方写明当前模块或界面的主要目的，由哪些角色操作，能解决其什么问题。这么做可以使得用户或开发团队成员一开始就有非常清楚的概念；又如，对于决策分析，你可以直接把一些分析结果画成图，并且配上一些文字说明，这样可以避免输入大量初始数据，等等。 5. 原型设计的利弊 原型设计的弊端可能有：需要付出前期进度和人力成本；由于程序员对问题的不了

15、解而效率低下，受客户牵制而在原型上反复修改；因为仓促设计而做不利于进一步在其基础上继续开发；由于过早展示原型给客户，使得客户可能提高其期望值，并提出更多离谱的要求，等等。 值得一提的是原型方法的主要价值之一就是尽早揭示软件中可能存在的风险及不确定因素，尤其是关于用户需求一致性方面的风险。 6. 结束语 经过原型设计方法的实践，炼油厂生产受控管理系统已如期投入使用，并在使用过程中进行了几次需求变更，使用情况良好。 原型设计已作为本公司在进行行业软件开发中的一个重要方法，希望本文的研究工作能给相关的工作人员一些帮助。 参考文献： [1] 张海藩，《软件工程导论（第5版）》，清华大学出版社，2005 [2] （美）麦克康奈尔 《快速软件开发（珍藏版）》 ，清华大学出版社，2008