随着社会和经济的发展,人们对乳制品的要求越来越高,同时国家也通过颁布法律法规的方式严格规范乳制品的建设生产标准,使得其生产标准也越来越向药品标准靠近,从而导致相关建设工程项目的复杂程度越来越高,项目中涉及的活动越来越多,各个活动之间的联系也越来越紧密。对于项目承包方来说,未知的风险也越来越多,因此项目的工期也变得更加难以控制,很容易导致项目工期的拖延。
本文利用关键链进度管理方法,结合乳品行业项目的实际情况,对项目进度在单一资源约束下的计划和控制进行分析研究,并构建基于关键链技术的进度控制模型。通过对比关键链法和传统进度管理方法,证实关键链技术在进度管理中的有效性和合理性,以此提升项目承包方的竞争力。
随着乳品行业的标准越来越高,项目承包方不仅要提供优质高效的生产线设备,还需要具备高素质的工程项目管理能力,只有这样才能保证整个项目能够实现最终的目标。从项目立项后,项目承包方需要经历国内、国外的联合设计阶段、联合制造阶段、海外运输阶段、国内运输阶段、安装阶段以及最后的调试运行阶段,每个阶段既独立又可能互相交叉,项目活动之间的关系也比较复杂,所以需要建立详细、有效的进度计划,以保证每个阶段的工作都能够按时达到既定的目标。
不同于单一成套设备,乳品设备生产线的设计需要经过反复的验证,以减少出现错误的可能性,避免在设备投产后出现重大的设计缺陷,延长改造的时间。同时,在设备制造阶段也需要严格控制制造工艺和质量,特别是对于大型设备,不仅不易运输,而且通常是在现场组装,一旦出现制造质量问题,将会导致不可预估的延期,给业主和承包商自身带来巨大的损失。另外,由于绝大多数设备、不锈钢管道都会直接接触产品,所以在安装时需要对所有焊接处内部做惰性气体保护和抛光打磨处理,如果处理不彻底就会导致在投产后有金属杂质混入产品,造成整批产品的报废。以上这些不确定性都会影响整个项目的进度,因此需要项目承包方采取有效的进度计划和控制,充分考虑可能出现的风险并提前制定相应的应对措施和保留应对时间,这样才能保证项目能够按照计划顺利进行。
关键链项目进度计划的编制核心仍是基于关键路径的理论,不同之处在于需要充分考虑项目实施过程中的资源约束的问题,因此在确定关键链之前需要首先进行资源的分配和平衡,并重新安排项目活动的次序和逻辑关系,这一过程可以称作资源受限项目调度问题(Resource Constraint Project Scheduling Problem)。本文研究了项目在单一资源约束下,采用基于一定优先规则的优化调度方案,以实现项目的进度计划和控制,具体步骤为:
步骤1:目前CCPM的研究主要还是以工期最短为目标,这时可对单个资源受限项目调度问题作数学描述,其目的是对项目所包含的活动集合的逻辑关系做一定的约定。
步骤2:基于不同优先规则的启发式算法可被用于求解该数学描述,而影响算法性能的主要因素有调度生成方案和优先规则。目前没有一种优先规则对所有的实际问题都能求出令人满意的解,不同的优先规则与调度方案的配合会得出不同的调度结果,并且该结果还要受到网络复杂性、资源因素的影响,因此对于项目活动的不同阶段和遇到的不同问题,可以选用不同的组合方案或者选用多种组合,从中选出最优的调度方案。这里选择采用MINSLK (最小自由时间)这种优先规则,并采用串行调度方案。有很多学者对此做了研究,认为基于MINSLK优先规则的项目调度计划的完成效果最好。
步骤3:基于生成的可行调度计划,通过以下识别流程可以得出项目在资源约束下的关键链,如图1所示。实际上该算法是一种识别关键链的通用算法,不同的调度计划会有不同的关键链,仅仅依靠对调度计划进行左移或者右移是无法判别得出的关键链是否是最优的。
关键链技术通过减少安全裕度时间和增加缓冲时间的方法减少人为因素和其他未知风险对项目进度计划编制的影响,并以此设置缓冲区来保证项目最终能够在计划时间内完成。传统的缓冲区计算方法如Goldratt法、剪切法、均方差法虽然简洁方便,但是都没有区分不同类型的项目活动特点以及这些活动不同的持续时间的概率分布特性。另外,这些方法也没有考虑到项目管理者不同的风险偏好,因此不能很好地覆盖项目进度管理的全部过程,特别是对于项目的全过程、精细化进度估算无法做到面面俱到。
本文在蔡晨等提出的基于PERT的三点估计方法的基础上,赋予关键链活动和非关键链活动不同的完工概率,并引入了位置权数和风险权数来计算出缓冲区的大小,这样做的目的就是尽量区别对待不同重要性的活动以及体现项目的一些缓冲影响因子对缓冲区大小的影响。
(1)建立WBS分解并估算各项工作的持续时间以及资源分配,如图2所示。
(2)绘制网路图,确定关键路径。在CPM/PERT中往往采用最悲观时间作为项目活动的计时估计,即90%概率的完工时间。根据项目活动的逻辑关系和资源需求绘制基础网络图,如图3所示。最终得出关键路径为:A—W—AK—AR—AT—AU—BA—BB—BE—BF—BM—BS—BU—BV—BX—B Y—CC—CD。
(3)分配资源,生成调度计划,识别关键链。按照现有的人力资源分配给项目活动,并根据最小自由时间的优先规则和串行调度方案进行调整,生成一个可行的左齐调度计划,然后对该调度计划进行右移操作得到该调度计划的关联右齐计划,此时进度计划中的全部活动都处在满足资源约束条件下的最迟开始时间。计算TS=0的活动并得出关键链为:A—W—AK—AR—AS—AT—AU—BA—BB—BE—BF—BG—BM—BN—BO—BP—BQ—BK—BJ—BS—BU—BR—BT—BV—BX—BW—BY—CB—C A—CC—CD。
为了避免由于学生综合症和帕金森定律等负面影响对安全时间的浪费,本文基于以往同类型项目的经验,对关键链上的工序与非关键链上的工序区别对待,赋予关键链上工序60%的完成概率,非关键工序50%的完工概率。其公式如下:
关键链上工序的消减时间
非关键链上工序的消减时间
式中,c是关键链上的活动集合;f是非关键链上的活动集合。
基于关键链技术的项目进度管理消减了多余的安全时间,并通过一定方式将缩减后的安全时间置于项目缓冲、输入缓冲中来吸收项目中的不确定性。
(1)计算弹性系数
(2)计算位置系数
(3)计算风险应对缓冲时间。首先建立风险影响矩阵,然后通过专家判断和历史经验识别关键链上的工序可能出现的风险以及该风险的影响和发生概率,并在此基础上计算风险应对缓冲时间和
(4)基于以上的三个系数利用Excel公式最终计算得到的项目缓冲为
(5)计算输入缓冲。输入缓冲一般设置在与关键链活动有紧前关系的非关键链活动之后,且关键链活动的开始时间减去非关键链活动的结束时间要小于计算出来的该非关键链上的输入缓冲时间,即生成的进度计划中如果这两个活动之间本身就有足够大的安全时间,则无需在非关键链活动后面设置专门的输入缓冲区。该项目满足以上条件的地方总共有六处,分别位于U和BF之间,Z和AT之间,AJ和AS之间,BD和BE之间,BI和BK之间,BZ和CB之间。计算结果如下
(6)设置缓冲区。将项目缓冲区置于活动路径的最后,同时将输入缓冲区插入到右齐调度计划中去,同时对插入输入缓冲区的非关键链上的活动进行左移操作,如果没有发生资源冲突,则调整后的调度计划就可作为基于关键链技术的进度管理计划。最终得到增加了缓冲的项目网络图如图4所示,其中虚线代表资源的流向,深灰色活动代表关键链上的活动。
在本案例中,专业的人力资源成为了项目实施的关键瓶颈,如何正确合理的安排这些资源成为项目能够实施的关键。虽然基于CPM/PERT技术的方案计划的总时长更短,但是可以看出原方案在现有资源条件下能够按时实施的可能性几乎没有,除非增加相应的资源。同时原方案没有考虑一些未知的风险,一旦遇到导致延期的事件发生就会使整个进度被动的调整,无法达到全局的优化。而且原方案的活动中考虑了过多的安全时间,在项目实施过程中会由于人的一些行为特征,例如“学生综合症”“帕金森定律”等导致安全时间的浪费。以上这些原因都会导致项目实际周期远远大于原方案计划的时间。而基于关键链的进度计划充分考虑了资源的限制性,在计划初始阶段就考虑了资源对项目进度安排的巨大影响,并根据一定的优先原则分配资源,以确保这些活动能够按计划实施,并以此为基础制定了具有可行性的进度计划。另外,将关键链技术引入缓冲区,既消除了多余的安全时间,又充分保护了关键链上的活动,通过缓冲区的消耗来应对未知的延期和风险,不会导致进度计划的盲目更改。通过对缓冲区的管理可以使项目管理人员更有效地面对各种未知的事情,消除一些不确定的风险事件对项目进度的负面影响,增加项目进度控制的弹性,有效保护已有的进度计划。
本文主要是在分析目前关键链技术的基础上提出一些改进和应用的方法,即关键链的识别、缓冲区的计算以及缓冲区的设置,并以此建立了项目进度管理模型。通过该模型在乳品工程生产线建设项目中的应用,分析了关键链技术对项目进度管理的改进和优化,以及该技术是如何较好地确保了项目进度计划的有效性和可行性。特别对于大型工程而言,其资源的限制和项目本身的大量不确定性都对进度控制有着巨大的影响,而关键链技术充分考虑了这些影响因素,有效地确保了项目的进度。借助不断发展的计算机技术和网络技术平台,关键链技术也将有着更广阔的发展和应用。
