The Use of Control Theory in Project Management

作者：賴志宏 博士   出處：Kris專案管理學院   日期：2015/8/26

控制理論的原理

      系統是由一群具互相關聯及互相作用的元素所構成的一個整體，通常一個系統具有特定的運作功能，用以產出特定的結果或功效。例如，人體的呼吸系統、汽車的電路系統、組織管理系統、特殊教育系統、雲端資料儲存系統等。

      系統的運作是否正常，通常受到兩個因素的影響，一個是外在的環境變化、另一個是內在的功能運作能力。因此，如果要系統的操作功能保持正常的運作，就必須有效控制這兩個影響因素。

      例如，如果要讓你的手機正常運作，就需要隨時注意外在的環境，如溫度、天氣、地點等。同時也要注意實際操作方式和狀況。如果，兩個影響因素的實際狀況，都超過手機的正常操作條件的允許範圍，那麼就必須採取適當的調整行動，以避免手機的損害。

      基本上，每個系統都至少具有一個「操作功能」和一個「控制功能」。「操作功能」主要是根據系統預定的「目標」來產出必要的結果。「控制功能」則是用來監控系統操作功能的實際運作狀況，以確保操作功能運作正常。兩個功能之間的互動作用愈好，代表系統的運作功能愈好。有關系統的操作功能及控制功能的組成元素及互相運作關係，請參考下圖。

圖1:控制理論的原理

      操作功能的組成元素主要有：「輸入」、「操作流程」及「輸入」等。這三個組成元素主要是來達成系統預定「目標」，相關的定義如下：

• 目標(goals)：指系統運作所必須產出的預期產出結果、效果、效益。通常，系統的目標經常包含計量的(quantitative)目標及計質的(qualitative)目標兩種。目標也會隨外在環境需求變化而改變。

• 輸入(input)：指為了讓「操作流程」產出的預期結果，所必須提供的能量、資源、付出或代價。

• 操作流程(operating processes)：將「輸入」轉化成「輸出」所必要經過的操作程序及活動。

• 輸出(output)：「輸入」經過「操作流程」後所產出的有形或無形的產物、結果或效果。

      控制功能則包含「監視、分析、評估、調整」等四個子功能，他們的定義如下：

• 監視(monitoring)：持續追蹤紀錄「操作流程」的“輸出”結果。

• 分析(analyzing)：比對「目標」與「輸出」之間的差異(variance)，並分析「操作流程」的效率(輸出/輸入)及效能(輸出/目標)。

• 評估(assessing)：評估「操作流程」的效率(輸出/輸入)及效能(輸出/目標) 的正面或負面影響，並構思及篩選最佳的處置方案。

• 調整(adjusting)：採取適當的行動來調整「輸入」、「運作流程」或「目標」等，以維持或改善系統的正常運作。

      控制功能的子功能間互相作用所需的訊息則是透過回饋迴路(feedback loop)的機制來傳遞。「回饋」是一個功能把訊息傳遞給另一個功能的動作，而「迴路」則是訊息傳遞的循環管道。

控制理論的應用範例

      以汽車的引擎風扇裝置為例，現代化的車子都會在電腦內事先設定好散熱風扇的啟動溫度(目標)，當車子啟動後時，感溫裝置就會隨時「監視」引擎的溫度，然後將偵測到的溫度訊息「回饋」給行車電腦，來「分析」引擎溫度是否正常，並「評估」是否要啟動散熱裝置來降低引擎溫度。

      若引擎溫度超過某個溫度的限制，行車電腦就會將需要「調整」引擎溫度的訊息「回饋」給散熱裝置，來啟動降溫的動作，以持續控制引擎的溫度在限定的範圍。引擎溫度的控管機制是個不斷循環的回饋循環機制，其目的在確保散熱系統正常的運作。

      再來，以員工績效考核為例，通常在新的年度開始，企業的主管都會和個別員工共同設定個人的年度工作績效目標，以做為考核、輔導或獎懲的依據。之後，主管們就會根據考核的方法，持續「監視」員工的實際工作狀況，並「分析」實際工作結果和預期目標間的差異。接著，再「評估」員工的實際績效表現結果和影響，之後採取必要的「調整」的行動，例如輔導、訓練或獎懲等，來改善員工的工作能力和態度。

      控制理論最早被廣泛應用在自然科學和工程領域上。接著，在社會科學的領域上也被廣泛應用，例如在教育、經濟、交通、氣候、犯罪管理等。在管理領域上，控制理論更被大量運用在各種工作的控管上，例如，策略、生產、品管、財務、會計、研發、品管等。

系統運作良好的三個需求要件

      原則上，操作功能與控制功能之間的互動作用愈好，系統功能的運作也會愈好。因此，為了提高系統的運作功效，我們必須儘量達成以下的三個主要需求條件，包含：

• 效率高：讓操作流程的「效率」愈好。亦即，「輸入」愈少及「輸出」愈多(輸出>輸入)。效率通常是由計量的輸出和輸入比對的結果(效率=輸出/輸入)。成本通常是效率最大的考量。

• 效能好：讓操作流程的「效能」愈好。亦即，輸出的品質、效果、效益等愈大愈好(輸出>目標)。效能通常是由計質的輸出和目標比對的結果(效能=輸出/目標)。功能的品質和效用通常是效能最大的考量。

• 訊息好：讓系統控制功能的「訊息回饋」愈快及愈精確，同時「訊息傳遞管道」愈暢通及愈有效率，則四個子功能間的互動效率就會愈好。

      以感冒吃藥為例，吃藥的量愈少，恢復的時間越快，那麼用藥的成本越低，「效率」愈高。同時，吃藥之後所有的副作用愈少(昏睡、心悸、血壓增高、胃痛等)，那麼藥的「效能」愈好。

      再來，以生產線作業為例，輸入的物料、人力、能源越少，產出的產品數量越多，則生產的成本愈低，效率越高。同時，生產良率及產能越高，那麼生產的功效愈好。為了要有效控管生產線的狀況，必須要有良好的生產管理資訊系統，來精確紀錄和傳遞必要的訊息，以做為判斷和決策依據。

控制理論在專案管理流程架構的運用

      綜合上述控制理論的原理，我們可將專案管理的核心流程架構歸納成如下圖所示。有關這個核心流程架構所有子流程的活動及彼此間的互相運作關係，摘要說明如下：

圖1:專案管理的核心流程架構

•  問題/機會(why)：專案成立的目的主要是是為了解決現有的問題或開發新的機會，因此，必須先仔細分析問題及機會的狀況，並構思、評估及篩選最佳的實現方法。

• 需求/目標(why)：在確認問題或機會的必要性，同時實現方法是可行性之後，詳細檢檢視和定義專案的需求和目標，以做專案計畫發展、工作執行及完成驗收的依據。

• 組織(who)：一旦專案的需求和目標被定義後，接著就是成立一個正式的專案管理組織，以負責所有的專案管理工作，亦即計畫、執行及控管等相關的工作。

• 計畫(what)：有了正式的的專案管理組織後，接著就需要根據專案的需求和目標，來發展詳細的專案計畫，以做為專案執行及控管的依據。

• 執行(how)：根據專案的計畫，以最有效率的方法，來執行專案的產出工作，並交付預期的產品或服務。同時，達成專案的需求和目標。

• 控管(how)：以精確而有效的訊息回饋及傳遞機制，來持續從事「監視」、「分析」、「評估」、「調整」的活動，使專案的「產出流程」維持最佳的「效率」，以產出最大「效能」的結果。

      有關專案控管流程在「監視」、「分析」、「評估」、「調整」等四個子流程的活動內容，摘要說明如下：

• 監視：在專案進行中，持續追蹤及記錄所有必要控管的進度資料，以做為績效分析評估的依據，包含：產出、進度、費用、資源、品質、議題、變更、風險等相關的進度狀況資料。

• 分析：比對所有進度狀況資料與計畫目標的差異，並分析專案在各目標上的績效狀況，如產出、時程、品質、預算、資源、效益等相關的績效。

• 評估：檢討專案績效狀況對專案的影響，並構思及篩選可能的更正行動。同時，將分析評估的結果，製成專案狀況報告(project status report)，以做為績效檢討及更正行動的決策依據。

• 調整：根據專案狀況報告的檢討結果，執行必要的更正行動，以保持專案正常的執行。更正行動可能包含：變更專案計畫、變更專案組織、變更專案需求或目標、及解決發生的問題等。

      這四個子流程主要是靠有效的訊息回饋和傳遞管道，不斷地互相回饋訊息。因此，若要以達成最佳的互相運作效率，就必須具備以下幾個條件：

• 及時性(timely)：專案控管流程間所傳遞的訊息必須是及時性的。

• 可量化(quantifiable)：專案控管流程間所傳遞的訊息必須是可量測及量化的客觀數據。

• 層級性(hierarchical)：專案控管流程間之回饋訊息是根據不同管理層級人員的需求來收集與編輯的。

• 預應式(preventive)：專案控管流程運作最主要的目的，是為了防止未來可能的風險和錯誤。

      基本上，所有的專案管流程架構是根據上述的原理所發展出來的，包含所有國際專案管理標準的流程架構，例如PMBOK, PRINCE 2, ISO 21500, CMMI等。

      因此，不管你是從事哪種類型或規模的專案，若要讓專案管理的流程發揮最大的效用，就必須按照這個架構原理的邏輯來規畫。同時，你也可以運用這個原理來不斷檢討和改善你的專案管理流程。

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