问题
世界最大的轮机制造商之一，有一个非常有前景的五年期的燃气轮机生产项目组合，项目组合的净利润率可达30％。这个五年项目组合包括100多个项目集，由1000多个项目组成，每个项目又都包含多个阶段。依靠过去的良好表现，该公司围绕其可靠性建立了战略竞争优势，从而使他们能够为延迟交付提供罚款，并为早期绩效提供奖金。
在这个五年项目组合进行大约一年以后，管理层意识到完成整个项目组合所需的一些项目面临着严重的延误。他们希望在项目和程序级别添加的缓冲区能够吸收这些意外的延迟。考虑到这些延误后，尽管积压的订单不断增加，销售团队仍在新程序中保证了标准的交货周期，但公司仍对是否能够满足客户和股东的承诺感到担心。
如今，面对更高水平的VUCCA（波动性、不确定性、复杂性、约束性和模糊性），向客户和股东做出可靠的承诺变得越来越困难。另外，由于那些基于项目的公司满足了复杂适应系统的标准，因此，通常一个小的变化就会造成很大的正面或负面的影响。传统的项目管理和项目规划软件不能考虑所有的动态相关性、资源约束和可变性，因此不能用来回答领导团队面临的以下关键问题：
- 考虑到目前的延误，如果继续使用传统的项目规划和执行惯例，公司的五年项目组合需要多长时间才能完成？
- 考虑到可能的完工延迟，公司是否仍能从该项目组合中获利？
- 如果他们愿意按基于约束理论的项目关键链管理（CCPM）制定的项目规划和最佳操作执行项目，那么他们的绩效能提高多少？
- 考虑到上述情况，项目完成情况、对客户的成本承诺和对股东的盈利承诺需要改变多少？
对此，该公司及其项目关键链管理（CCPM）软件提供商和实施合作伙伴向 Goldratt研究实验室（GRL）寻求帮助，基于约束的研究和创新服务理论主要源自该实验室。GRL建议，可以开发公司项目投资组合的数字孪生体，用于模拟制造项目管理策略。这包括进行测试以量化实施新的CCPM的运营和财务影响，以及限制在制品（WIP）的敏捷规划和执行规则，并启用正确的执行优先级以减少多任务处理和非同步执行造成的延迟。
传统制造项目管理与关键链制造项目管理的区别
制造业数字孪生能回答的另外一个问题是，什么是最佳的在制品（WIP）控制机制，以及这种机制对在制品（WIP）的限制是什么。他们是否应该在项目集级别、项目级别或在混合级别上控制在制品（WIP），以便在容量有限的资源用完之后，在项目集级别上控制在制品（WIP）并发布更多项目。 即使是最有经验的CCPM和敏捷专家也无法回答这些问题。
在这个项目中，GRL的目标是双重的。首先，开发一个能够准确地代表该公司的数字孪生，为管理团队提供决策支持，帮助他们回答关键问题。其次，利用这一机会进一步开发和测试他们一直在开发的可自我配置的数字孪生平台，来帮助有类似问题的客户仿真任何项目集、项目和阶段的组合问题。
该数字孪生模型是为制造项目的管理设计的，目的是找出：
- 如果公司继续遵循现行（传统）项目管理规则（在运营和财务影响方面），会产生什么样的结果？
- 如果公司采用新的项目关键链管理（CCPM）规则会发生什么？
- 最佳在制品控制机制是什么， “最佳”在制品限制是什么？
- 如何优先安排和分配资源以提高流量和盈利能力？
解决方案
GRL多年来一直在使用AnyLogic生产仿真软件来构建制造仿真模型，该模型可以预测使用传统供应链和项目管理实践以及TOC最佳实践可能对运营和财务产生的影响。这些模型用于显示公司如果实施TOC的最佳实践可以取得更好的绩效，以及最快、最简单、成本最低和风险最低的方法将是什么。
制造项目管理仿真工具演示
在这个项目中，GRL之所以决定使用AnyLogic生产制造仿真软件来构建数字孪生模型，是因为：
- 在制造项目管理仿真方面，使用多方法建模能够更精确地复制复杂的现实环境。
- 可以将生产仿真模型建模为一个自配置实体，一旦连接到输入数据源，就可以作为一个数字孪生模型。这使得模型更具可伸缩性，并确保了现在和将来更好的可用性。
- 将模型导出为独立应用程序或导出到AnyLogic云，能够更轻松地共享和测试模型，以及将制造优化结果传达给客户。
- 通过访问AnyLogic云仿真功能，用户可以更快、更高效地执行复杂的多次运行实验。
GRL在AnyLogic中创建了一个制造项目管理优化平台，他们的开发人员可在任意环境中创建一个完全自配置的数字孪生模型。GRL已经在其他商业和工业领域对其进行了测试，现在将其用于该特定项目的目标。
该模型采用了基于智能体的和离散事件的仿真方法。模型的输入数据是整个项目组合的完整工作分解结构，直接从客户的项目管理系统导出到Excel的。另外，还有其他Excel数据，说明资源的位置、资源可用性、延迟完工罚款和提前完工奖金等。制造项目管理模拟模型还使用户能够选择使用传统项目计划和执行实践还是使用约束理论CCPM规则的最佳实践来运行方案。
基准情景旨在了解如果公司继续使用传统规则，模拟项目管理组合可能需要花费多长时间，传统规则包括：
- 不管积压情况如何，标准交货时间。
- 通过尽快启动一切项目来保持资源处于忙碌状态。
- 将资源应用到多任务（任务切换）方式，以显示尽可能多的项目进度。
- 不要等到具有完整的工具包才开始启动项目。
制造项目管理仿真模型旨在为用户提供以下三种运行方式：
- 单次运行实验模式，用户可以在执行项目集、项目和阶段时监视正在运行的模型动态。图表显示了每个项目和项目集在缓冲区的消耗和关键链完成方面的进度。甘特图视图可用于查看阶段、项目和项目集级别累积延迟的大小和原因。用户还可以实时看到延迟的资源利用率和财务影响。
- 敏感性分析模式，用户可以通过对项目集或项目的在制品限额进行逐步更改，来确定投资组合期限和获利能力的敏感性。
- 方案比较模式，可以将其中三个最重要的方案与基准进行比较。
仿真输出包括AnyLogic制造仿真软件内置的报告，用户可以在其中比较不同场景中的不同特性、得到详细的Excel报告以及深入了解特定项目或阶段执行的日志。
结果
制造项目管理仿真结果
GRL向公司管理团队提交了四种方案的运营和财务结果。第一个基准情景展示了公司遵循传统制造项目管理完成计划的五年项目组合的结果。很明显，即使他们用在报价时预计的净利润你来抵消之前的开支，用于延迟项目和项目集的资源也不足以使他们按时完成项目组合并获利。事实上，根据仿真显示，令管理团队惊恐的是，项目完成可能会逾期两年以上，造成1.81亿美元的损失。
其他三个方案的重点是，如果他们在CCPM实施中实施了三种不同的WIP控制机制，那么公司在按计划进行的计划中以及在整体盈利能力方面都可以做得更好。
- 情景2显示了在项目层面控制WIP的影响。
- 场景3显示了在项目集层面控制WIP的影响。
- 场景4展示了使用混合规则控制WIP的影响，该规则在项目集层面控制WIP，但如果受限的资源缺乏工作时，则可以启动其他项目。
数字孪生模型显示，对公司来说，项目层面的WIP控制似乎是最好的选择。尽管公司将在交货期九个月后完成整个项目组合，但仍将有1.04亿美元的净利润。此外，由于并非所有的项目集和项目都有惩罚和奖金，因此可以通过运行场景来确定最佳优先级规则，从而获得更好的财务结果，以确保那些延迟完成的惩罚和提前完成的奖金最大的项目集和项目获得最高优先级。
另外，GRL的制造项目管理仿真也表明，他们能够使用AnyLogic平台创建一个可重复使用、可自配置的项目管理数字孪生模型，可对任何项目环境进行建模。其易于配置，可以与公司的项目管理系统集成，可以考虑任务持续时间的变化和其他随机事件，可以准确预测使用传统的规则与使用CCPM规则可能的结果，还可以确定资源分配和优先级规则的变化对公司运营和财务绩效的影响。
观看Alan Barnard博士和Jaco Ben Vosloo博士在AnyLogic会议上介绍此案例的视频或下载演示文稿。
