隨著社會和經濟的發展,人們對乳制品的要求越來越高,同時國家也通過頒布法律法規的方式嚴格規范乳制品的建設生產標準,使得其生產標準也越來越向藥品標準靠近,從而導致相關建設工程項目的復雜程度越來越高,項目中涉及的活動越來越多,各個活動之間的聯系也越來越緊密。對于項目承包方來說,未知的風險也越來越多,因此項目的工期也變得更加難以控制,很容易導致項目工期的拖延。
本文利用關鍵鏈進度管理方法,結合乳品行業項目的實際情況,對項目進度在單一資源約束下的計劃和控制進行分析研究,并構建基于關鍵鏈技術的進度控制模型。通過對比關鍵鏈法和傳統進度管理方法,證實關鍵鏈技術在進度管理中的有效性和合理性,以此提升項目承包方的競爭力。
隨著乳品行業的標準越來越高,項目承包方不僅要提供優質高效的生產線設備,還需要具備高素質的工程項目管理能力,只有這樣才能保證整個項目能夠實現最終的目標。從項目立項后,項目承包方需要經歷國內、國外的聯合設計階段、聯合制造階段、海外運輸階段、國內運輸階段、安裝階段以及最后的調試運行階段,每個階段既獨立又可能互相交叉,項目活動之間的關系也比較復雜,所以需要建立詳細、有效的進度計劃,以保證每個階段的工作都能夠按時達到既定的目標。
不同于單一成套設備,乳品設備生產線的設計需要經過反復的驗證,以減少出現錯誤的可能性,避免在設備投產后出現重大的設計缺陷,延長改造的時間。同時,在設備制造階段也需要嚴格控制制造工藝和質量,特別是對于大型設備,不僅不易運輸,而且通常是在現場組裝,一旦出現制造質量問題,將會導致不可預估的延期,給業主和承包商自身帶來巨大的損失。另外,由于絕大多數設備、不銹鋼管道都會直接接觸產品,所以在安裝時需要對所有焊接處內部做惰性氣體保護和拋光打磨處理,如果處理不徹底就會導致在投產后有金屬雜質混入產品,造成整批產品的報廢。以上這些不確定性都會影響整個項目的進度,因此需要項目承包方采取有效的進度計劃和控制,充分考慮可能出現的風險并提前制定相應的應對措施和保留應對時間,這樣才能保證項目能夠按照計劃順利進行。
關鍵鏈項目進度計劃的編制核心仍是基于關鍵路徑的理論,不同之處在于需要充分考慮項目實施過程中的資源約束的問題,因此在確定關鍵鏈之前需要首先進行資源的分配和平衡,并重新安排項目活動的次序和邏輯關系,這一過程可以稱作資源受限項目調度問題(Resource Constraint Project Scheduling Problem)。本文研究了項目在單一資源約束下,采用基于一定優先規則的優化調度方案,以實現項目的進度計劃和控制,具體步驟為:
步驟1:目前CCPM的研究主要還是以工期最短為目標,這時可對單個資源受限項目調度問題作數學描述,其目的是對項目所包含的活動集合的邏輯關系做一定的約定。
步驟2:基于不同優先規則的啟發式算法可被用于求解該數學描述,而影響算法性能的主要因素有調度生成方案和優先規則。目前沒有一種優先規則對所有的實際問題都能求出令人滿意的解,不同的優先規則與調度方案的配合會得出不同的調度結果,并且該結果還要受到網絡復雜性、資源因素的影響,因此對于項目活動的不同階段和遇到的不同問題,可以選用不同的組合方案或者選用多種組合,從中選出最優的調度方案。這里選擇采用MINSLK (最小自由時間)這種優先規則,并采用串行調度方案。有很多學者對此做了研究,認為基于MINSLK優先規則的項目調度計劃的完成效果最好。
步驟3:基于生成的可行調度計劃,通過以下識別流程可以得出項目在資源約束下的關鍵鏈,如圖1所示。實際上該算法是一種識別關鍵鏈的通用算法,不同的調度計劃會有不同的關鍵鏈,僅僅依靠對調度計劃進行左移或者右移是無法判別得出的關鍵鏈是否是最優的。
關鍵鏈技術通過減少安全裕度時間和增加緩沖時間的方法減少人為因素和其他未知風險對項目進度計劃編制的影響,并以此設置緩沖區來保證項目最終能夠在計劃時間內完成。傳統的緩沖區計算方法如Goldratt法、剪切法、均方差法雖然簡潔方便,但是都沒有區分不同類型的項目活動特點以及這些活動不同的持續時間的概率分布特性。另外,這些方法也沒有考慮到項目管理者不同的風險偏好,因此不能很好地覆蓋項目進度管理的全部過程,特別是對于項目的全過程、精細化進度估算無法做到面面俱到。
本文在蔡晨等提出的基于PERT的三點估計方法的基礎上,賦予關鍵鏈活動和非關鍵鏈活動不同的完工概率,并引入了位置權數和風險權數來計算出緩沖區的大小,這樣做的目的就是盡量區別對待不同重要性的活動以及體現項目的一些緩沖影響因子對緩沖區大小的影響。
(1)建立WBS分解并估算各項工作的持續時間以及資源分配,如圖2所示。
(2)繪制網路圖,確定關鍵路徑。在CPM/PERT中往往采用最悲觀時間作為項目活動的計時估計,即90%概率的完工時間。根據項目活動的邏輯關系和資源需求繪制基礎網絡圖,如圖3所示。最終得出關鍵路徑為:A—W—AK—AR—AT—AU—BA—BB—BE—BF—BM—BS—BU—BV—BX—B Y—CC—CD。
(3)分配資源,生成調度計劃,識別關鍵鏈。按照現有的人力資源分配給項目活動,并根據最小自由時間的優先規則和串行調度方案進行調整,生成一個可行的左齊調度計劃,然后對該調度計劃進行右移操作得到該調度計劃的關聯右齊計劃,此時進度計劃中的全部活動都處在滿足資源約束條件下的最遲開始時間。計算TS=0的活動并得出關鍵鏈為: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。
為了避免由于學生綜合癥和帕金森定律等負面影響對安全時間的浪費,本文基于以往同類型項目的經驗,對關鍵鏈上的工序與非關鍵鏈上的工序區別對待,賦予關鍵鏈上工序60%的完成概率,非關鍵工序50%的完工概率。其公式如下:
關鍵鏈上工序的消減時間
非關鍵鏈上工序的消減時間
式中,c是關鍵鏈上的活動集合;f是非關鍵鏈上的活動集合。
基于關鍵鏈技術的項目進度管理消減了多余的安全時間,并通過一定方式將縮減后的安全時間置于項目緩沖、輸入緩沖中來吸收項目中的不確定性。
(1)計算彈性系數
(2)計算位置系數
(3)計算風險應對緩沖時間。首先建立風險影響矩陣,然后通過專家判斷和歷史經驗識別關鍵鏈上的工序可能出現的風險以及該風險的影響和發生概率,并在此基礎上計算風險應對緩沖時間和
(4)基于以上的三個系數利用Excel公式最終計算得到的項目緩沖為
(5)計算輸入緩沖。輸入緩沖一般設置在與關鍵鏈活動有緊前關系的非關鍵鏈活動之后,且關鍵鏈活動的開始時間減去非關鍵鏈活動的結束時間要小于計算出來的該非關鍵鏈上的輸入緩沖時間,即生成的進度計劃中如果這兩個活動之間本身就有足夠大的安全時間,則無需在非關鍵鏈活動后面設置專門的輸入緩沖區。該項目滿足以上條件的地方總共有六處,分別位于U和BF之間,Z和AT之間,AJ和AS之間,BD和BE之間,BI和BK之間,BZ和CB之間。計算結果如下
(6)設置緩沖區。將項目緩沖區置于活動路徑的最后,同時將輸入緩沖區插入到右齊調度計劃中去,同時對插入輸入緩沖區的非關鍵鏈上的活動進行左移操作,如果沒有發生資源沖突,則調整后的調度計劃就可作為基于關鍵鏈技術的進度管理計劃。最終得到增加了緩沖的項目網絡圖如圖4所示,其中虛線代表資源的流向,深灰色活動代表關鍵鏈上的活動。
在本案例中,專業的人力資源成為了項目實施的關鍵瓶頸,如何正確合理的安排這些資源成為項目能夠實施的關鍵。雖然基于CPM/PERT技術的方案計劃的總時長更短,但是可以看出原方案在現有資源條件下能夠按時實施的可能性幾乎沒有,除非增加相應的資源。同時原方案沒有考慮一些未知的風險,一旦遇到導致延期的事件發生就會使整個進度被動的調整,無法達到全局的優化。而且原方案的活動中考慮了過多的安全時間,在項目實施過程中會由于人的一些行為特征,例如“學生綜合癥”“帕金森定律”等導致安全時間的浪費。以上這些原因都會導致項目實際周期遠遠大于原方案計劃的時間。而基于關鍵鏈的進度計劃充分考慮了資源的限制性,在計劃初始階段就考慮了資源對項目進度安排的巨大影響,并根據一定的優先原則分配資源,以確保這些活動能夠按計劃實施,并以此為基礎制定了具有可行性的進度計劃。另外,將關鍵鏈技術引入緩沖區,既消除了多余的安全時間,又充分保護了關鍵鏈上的活動,通過緩沖區的消耗來應對未知的延期和風險,不會導致進度計劃的盲目更改。通過對緩沖區的管理可以使項目管理人員更有效地面對各種未知的事情,消除一些不確定的風險事件對項目進度的負面影響,增加項目進度控制的彈性,有效保護已有的進度計劃。
本文主要是在分析目前關鍵鏈技術的基礎上提出一些改進和應用的方法,即關鍵鏈的識別、緩沖區的計算以及緩沖區的設置,并以此建立了項目進度管理模型。通過該模型在乳品工程生產線建設項目中的應用,分析了關鍵鏈技術對項目進度管理的改進和優化,以及該技術是如何較好地確保了項目進度計劃的有效性和可行性。特別對于大型工程而言,其資源的限制和項目本身的大量不確定性都對進度控制有著巨大的影響,而關鍵鏈技術充分考慮了這些影響因素,有效地確保了項目的進度。借助不斷發展的計算機技術和網絡技術平臺,關鍵鏈技術也將有著更廣闊的發展和應用。
