關(guān)鍵鏈技術(shù)在項(xiàng)目進(jìn)度管理中的研究進(jìn)展

文/賈雨金 郭 海

關(guān)鍵鏈技術(shù)在項(xiàng)目進(jìn)度管理中的研究進(jìn)展

文/賈雨金 郭 海

摘 要：關(guān)鍵鏈技術(shù)是一門新興的技術(shù)。與傳統(tǒng)的項(xiàng)目進(jìn)度管理技術(shù)相比，最大優(yōu)勢(shì)就在于考慮了資源的約束，因此，成為了近年來人們研究的重點(diǎn)及熱點(diǎn)。本文對(duì)近期國內(nèi)外在關(guān)鍵鏈技術(shù)方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行概括總結(jié)，為該技術(shù)的進(jìn)一步研究與應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：關(guān)鍵鏈技術(shù)；識(shí)別；緩沖區(qū)；進(jìn)展

目前，我國正由計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌，在非經(jīng)營性政府投資工程項(xiàng)目的管理中，存在著對(duì)項(xiàng)目功能與方案審核不力、政企不分、專業(yè)技術(shù)人員缺乏、管理粗放、地方壟斷和地方保護(hù)、缺乏競爭等許多問題。關(guān)鍵鏈技術(shù)是繼CPM/PERT之后項(xiàng)目管理領(lǐng)域的一大進(jìn)步，與傳統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)度管理方法相比最大優(yōu)勢(shì)就在于考慮了資源的約束，因此，成為了近年來人們研究的重點(diǎn)及熱點(diǎn)。本文針對(duì)近年來關(guān)鍵鏈技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)和回顧，并且在此基礎(chǔ)上對(duì)其下一步發(fā)展方向做出了自己的預(yù)測(cè)。

1.關(guān)鍵鏈技術(shù)的研究回顧

關(guān)鍵鏈項(xiàng)目管理(Critical Chain Project Management，CCPM)是以色列物理學(xué)家高德拉博士基于約束理論提出的一種項(xiàng)目管理的新方法。關(guān)鍵鏈?zhǔn)侵疙?xiàng)目中既考慮活動(dòng)間的先后關(guān)系又考慮資源約束關(guān)系的最長工序列，是決定項(xiàng)目工期的制約因素。其中緩沖區(qū)的設(shè)置和估計(jì)是CCPM的核心。高德拉博士在其著作中提出通過設(shè)置項(xiàng)目緩沖(Project Buffer， PB)、匯入緩沖(Feeding Buffer， FB)和資源緩沖(Resource Buffer， RB)來消除不確定因素對(duì)工期的影響[1]。

2000年，Larry P. Leach[2]發(fā)表文章指出關(guān)鍵鏈具有“專注性”特點(diǎn)，并認(rèn)為關(guān)鍵鏈與關(guān)鍵路線最大的區(qū)別在于資源依賴性和路線穩(wěn)定性；同年，Graham K. Rand認(rèn)為造成項(xiàng)目工期拖延的主要原因在于傳統(tǒng)進(jìn)度管理中的里程碑設(shè)置，關(guān)鍵鏈技術(shù)較之傳統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)度管理的最大進(jìn)步則體現(xiàn)在將里程碑的思想淡化。

2001年Herman Steyn[3]就關(guān)鍵鏈的創(chuàng)新性問題對(duì)其基本假定進(jìn)行了調(diào)研，證明了關(guān)鍵鏈技術(shù)在進(jìn)度管理等方面具有實(shí)用性。Herroelenl[4]在2001年通過實(shí)例將CCPM與傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理方法進(jìn)行了比較，得出CCPM優(yōu)于關(guān)鍵路徑(CPM)及計(jì)劃評(píng)審技術(shù)(PERT)的結(jié)論，并總結(jié)了CCPM的優(yōu)缺點(diǎn)。但是，Herroelenl也指出CCPM只能解決部分資源受限條件下的項(xiàng)目管理問題，原因在于項(xiàng)目進(jìn)度管理的實(shí)際過程是復(fù)雜的，而CCPM將這一過程簡單化了。

2007年，Watson[5]對(duì)關(guān)鍵鏈技術(shù)及傳統(tǒng)進(jìn)度計(jì)劃技術(shù)(CPM和PERT)進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，結(jié)果表明關(guān)鍵鏈技術(shù)可以更加有效地縮短工期。2009年，Bevilacqua M[6]將關(guān)鍵鏈技術(shù)與傳統(tǒng)的項(xiàng)目進(jìn)度管理方法進(jìn)行了比較，進(jìn)而指出二者的區(qū)別，并強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵鏈技術(shù)的優(yōu)越性。

通過國外眾多學(xué)者對(duì)關(guān)鍵鏈基本理論的研究，關(guān)鍵鏈技術(shù)的可行性及正確性得到了證實(shí)，這為后續(xù)關(guān)鍵鏈的進(jìn)一步發(fā)展、豐富與運(yùn)用奠定了良好的基礎(chǔ)。 關(guān)鍵鏈理論提出之后引起學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，一部分學(xué)者驗(yàn)證了其假設(shè)的正確性、方法的合理性，而大多數(shù)學(xué)者將關(guān)注的重點(diǎn)集中在關(guān)鍵鏈的核心技術(shù)上，使關(guān)鍵鏈理論得到進(jìn)一步的豐富與完善。

Herroelen[7]總結(jié)了一個(gè)關(guān)鍵鏈識(shí)別的通用框架：首先在資源受限項(xiàng)目的調(diào)度模型基礎(chǔ)之上建立數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，并運(yùn)用模型生成可行的項(xiàng)目調(diào)度方案；其次，根據(jù)項(xiàng)目目標(biāo)調(diào)整，得到新的項(xiàng)目調(diào)度計(jì)劃；最后將自由時(shí)差為零的工序連接起來成為關(guān)鍵鏈。TOMuBRT認(rèn)為關(guān)鍵鏈的管理方法具有經(jīng)驗(yàn)主義的特征，因此采用離散數(shù)學(xué)模型，建立基于AON的進(jìn)度計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)圖，在此基礎(chǔ)尋找關(guān)鍵路線，最后確定關(guān)鍵鏈的結(jié)構(gòu)和長度。2007年，Rabbani[8]提出采用反向調(diào)度方法識(shí)別關(guān)鍵鏈，該方法綜合考慮了活動(dòng)時(shí)間的概率密度分布及隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提倡使用決策點(diǎn)來確定任務(wù)的結(jié)束時(shí)間。同年，Long和hsat[9]在其文章中提出基于資源約束和不確定性環(huán)境下的模糊關(guān)鍵鏈法，該方法的核心思想是任務(wù)可以在一定的范圍內(nèi)變動(dòng)，而任務(wù)的時(shí)間必須根據(jù)具體的內(nèi)容和資源情況來確定。

2000年Shou[10]等認(rèn)為對(duì)于不同的項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)采取不一樣的安全水平，在緩沖區(qū)尺寸大小的設(shè)置中應(yīng)更多地考慮項(xiàng)目管理員對(duì)待風(fēng)險(xiǎn)的態(tài)度及每項(xiàng)任務(wù)的不確定性程度。 2002年Leaeh對(duì)項(xiàng)目延期及成本超支問題進(jìn)行了研究，找出了二者產(chǎn)生的原因，并提出成本緩沖、匯入緩沖的設(shè)置方法。

從國外學(xué)者的研究來看，關(guān)鍵鏈識(shí)別的具體方法千差萬別，但是都遵循基本的原則，即資源受限項(xiàng)目(Resource Constrained Project Scheduling Problem， RCPSP)調(diào)度理論。同樣，緩沖區(qū)的設(shè)置也有十余種方法。時(shí)至今日，無論是關(guān)鍵鏈的識(shí)別還是緩沖區(qū)的設(shè)置都沒有達(dá)成共識(shí)。因此，關(guān)鍵鏈的識(shí)別與緩沖區(qū)的設(shè)置有待進(jìn)一步的研究。

2.國內(nèi)關(guān)鍵鏈技術(shù)研究現(xiàn)狀

（1）關(guān)鍵鏈的識(shí)別

關(guān)鍵鏈技術(shù)的研究在國內(nèi)起步較晚，在關(guān)鍵鏈的識(shí)別方面劉士新、萬晨等起到了領(lǐng)航的作用。劉士新考慮資源受限條件下關(guān)鍵鏈的確定問題；王會(huì)玲則主要通過啟發(fā)式算法來確定工期一定的情況下多資源的平衡；劉娟對(duì)啟發(fā)式算法進(jìn)行了改進(jìn)，認(rèn)為在多工序爭奪資源的情況下，項(xiàng)目工期的縮短是首要目標(biāo)，她提出在找出關(guān)鍵路徑的基礎(chǔ)上對(duì)有資源沖突的工序進(jìn)行調(diào)整，修改緊前緊后關(guān)系，得到了最長鏈路即為關(guān)鍵鏈[11]；而冉桂萍則在參考萬晨方法的基礎(chǔ)上提出了一種將多資源約束轉(zhuǎn)換為單資源約束的方法，該方法的核心在于權(quán)重的設(shè)置，主張針對(duì)不同資源的特點(diǎn)和供應(yīng)數(shù)量設(shè)置相應(yīng)的權(quán)重，大大提高了啟發(fā)式算法的應(yīng)用性；田文迪等在啟發(fā)式算法中引入動(dòng)態(tài)規(guī)劃的思想，使得關(guān)鍵鏈的識(shí)別更加科學(xué).

彭武良認(rèn)為項(xiàng)目中的關(guān)鍵鏈具有唯一性，提出通過二次調(diào)度的方法來解決緩沖加入后產(chǎn)生的資源沖突，運(yùn)用混合遺傳算法實(shí)現(xiàn)優(yōu)先權(quán)的排序，最后求得最優(yōu)解。龔俏巧在綜合考慮關(guān)鍵鏈工序自身因素及非關(guān)鍵鏈工序?qū)ζ溆绊懙幕A(chǔ)之上采用遺傳算法得出近似最優(yōu)關(guān)鍵鏈，并在文章中通過對(duì)PsPUB中典型案例的求解來描述遺傳算法的運(yùn)用過程。2011年，龔婷對(duì)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵鏈進(jìn)行了定義并提出了關(guān)鍵鏈在隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的識(shí)別方法及識(shí)別步驟。同年，鐘穩(wěn)等針對(duì)多項(xiàng)目進(jìn)度管理問題，提出了關(guān)鍵鏈?zhǔn)母拍睿J(rèn)為在多項(xiàng)目中資源間的約束不僅存在項(xiàng)目內(nèi)部也存在項(xiàng)目之間，每個(gè)項(xiàng)目均存在關(guān)鍵鏈，關(guān)鍵鏈的集合即為關(guān)鍵鏈?zhǔn)?。主張用關(guān)鍵鏈?zhǔn)鴣肀碚鞫囗?xiàng)目瓶頸。 2012年李俊亭提出關(guān)鍵鏈多項(xiàng)目整體調(diào)度的啟發(fā)式算法，旨在解決多項(xiàng)目間的資源沖突問題，該方法通過將多項(xiàng)目優(yōu)先級(jí)轉(zhuǎn)化為項(xiàng)目單位時(shí)間延遲損失進(jìn)而使用單項(xiàng)目資源進(jìn)度的啟發(fā)式算法來實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)目間的資源優(yōu)化[12]。但是該方法需要運(yùn)用關(guān)鍵鏈多項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)概念模型、數(shù)學(xué)模型及優(yōu)化目標(biāo)、調(diào)度算法等，理論上可行，推廣到實(shí)際的運(yùn)用中有一定的難度。2012年，劉瓊為解決關(guān)鍵鏈調(diào)度方法的解的魯棒性較差問題，在關(guān)鍵鏈多項(xiàng)目調(diào)度模型中引入了魯棒性指標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上提出結(jié)合遺傳算法實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)目的混合優(yōu)化，得出各活動(dòng)的優(yōu)先權(quán)排序，進(jìn)而生成多項(xiàng)目調(diào)度計(jì)劃，避免了現(xiàn)有優(yōu)先規(guī)則在選取上的主觀性及選擇范圍局限性兩個(gè)缺陷。

從目前的資料來看，國內(nèi)學(xué)者對(duì)關(guān)鍵鏈的識(shí)別方法研究主要分為兩大類：一是主張采用啟發(fā)式算法，一是主張采用遺傳式算法。兩種算法對(duì)計(jì)算機(jī)的軟件編程能力要求均較高，在理論上是可行的，但在實(shí)際運(yùn)用中卻造成了諸多不便，因此，兩類算法都有待改進(jìn)，使之更便于項(xiàng)目管理者的運(yùn)用。

（2）緩沖區(qū)的設(shè)置

目前，國內(nèi)外有關(guān)CCPM的研究中，設(shè)置緩沖最常用的方法有：剪切粘貼法、根方差法。

剪切粘貼法也稱50%法，該方法是去除各項(xiàng)工作的安全時(shí)間，然后將其總和的1/2作為緩沖量設(shè)置在鏈路的末端。該方法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡便，但主觀性太強(qiáng)，將工序工期減半缺乏科學(xué)性，而且緩沖區(qū)大小與累計(jì)安全時(shí)間成線性關(guān)系，隨著不同項(xiàng)目工序數(shù)的不同，容易造成緩沖區(qū)過大或者過小的現(xiàn)象。根方差法假定鏈路上的工序工期相互獨(dú)立，以2倍鏈路標(biāo)準(zhǔn)差作為鏈路的緩沖估計(jì)，即：

FB表示非關(guān)鍵鏈路的緩沖量，t表示工序的安全時(shí)間，n對(duì)應(yīng)鏈路上的工序數(shù)。根方差法對(duì)緩沖的設(shè)置未考慮項(xiàng)目的特點(diǎn)和屬性，對(duì)不同項(xiàng)目采用相同的處理方式，將影響項(xiàng)目計(jì)劃的可行性和優(yōu)化性。

國內(nèi)許多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究，并在根方差法的基礎(chǔ)上提出各種緩沖區(qū)的優(yōu)化方法。

楊立熙提到在設(shè)置緩沖時(shí)要考慮鏈路工序數(shù)大小、工序執(zhí)行時(shí)間不確定程度和開工柔性程度三個(gè)與具體項(xiàng)目相關(guān)的屬性對(duì)項(xiàng)目計(jì)劃性能的影響[13]。褚春超認(rèn)為緩沖的設(shè)置必須考慮資源的約束程度，工序的復(fù)雜程度及管理者的風(fēng)險(xiǎn)偏好。劉士新等人經(jīng)過仿真提出采用工作的自由時(shí)間作為匯入緩沖的大小有時(shí)會(huì)導(dǎo)致緩沖區(qū)過大。

2011年，林晶晶從不確定性來源出發(fā)，對(duì)引起工序不確定性的因素進(jìn)行了深入分析，采用嫡權(quán)距離綜合評(píng)價(jià)法量化不確定性因素，得出各工序的不確定性系數(shù)，進(jìn)一步計(jì)算出工序中包含的安全時(shí)間，將其作為緩沖尺寸計(jì)算的依據(jù)。

2012年，楊小平在總結(jié)以往關(guān)鍵鏈緩沖設(shè)置方法的基礎(chǔ)上引入排隊(duì)模型以求解多資源約束下的時(shí)間緩沖，通過構(gòu)建成本函數(shù)，結(jié)合實(shí)例確定與企業(yè)資源相對(duì)應(yīng)的最優(yōu)緩沖尺寸。

總體上來看，國內(nèi)學(xué)者對(duì)緩沖區(qū)設(shè)置主要集中在緩沖區(qū)尺寸大小上，但忽略了關(guān)鍵鏈路上的工作沒有時(shí)差，而非關(guān)鍵鏈路上的工作存在時(shí)差。采用相同的計(jì)算方法設(shè)置項(xiàng)目緩沖和匯入緩沖極可能出現(xiàn)匯入緩沖量大于工作總時(shí)差的現(xiàn)象。當(dāng)匯入緩沖量超出非關(guān)鍵鏈末端工作的總時(shí)差時(shí)可能會(huì)引起新的資源沖突，改變整個(gè)項(xiàng)目工期，使原來的關(guān)鍵鏈轉(zhuǎn)變?yōu)榉顷P(guān)鍵鏈等，從而失去設(shè)置匯入緩沖的意義。同時(shí)，將項(xiàng)目緩沖與匯入緩沖統(tǒng)一設(shè)置在鏈路的末端，不便于進(jìn)行項(xiàng)目進(jìn)度的管理。

（3）關(guān)鍵鏈在項(xiàng)目進(jìn)度管理中的運(yùn)用

現(xiàn)在國內(nèi)關(guān)鍵鏈技術(shù)的應(yīng)用還處于初級(jí)階段，但隨著項(xiàng)目管理復(fù)雜性的增加及其在國外取得的顯著成績必將推動(dòng)關(guān)鍵鏈技術(shù)在國內(nèi)的使用。在國內(nèi)，廣東、北京等幾個(gè)地方的關(guān)鍵鏈運(yùn)用的效果較為明顯，比如深圳一家表業(yè)制造公司在業(yè)務(wù)擴(kuò)充的過程中遇到了很多問題，其采用關(guān)鍵鏈的思想之后，一個(gè)月之內(nèi)項(xiàng)目生產(chǎn)效率大大提高，工作時(shí)間縮減了57%～63%。2005年，中鐵五局將關(guān)鍵鏈思想引入到TNPM中，對(duì)青藏高原施工進(jìn)行可行性分析，取得了滿意的效果。除此之外，國內(nèi)學(xué)者對(duì)關(guān)鍵鏈如何在項(xiàng)目進(jìn)度管理中發(fā)揮作用也進(jìn)行了大量的理論研究。如表1所示：

表1 關(guān)鍵鏈在項(xiàng)目進(jìn)度管理中的運(yùn)用現(xiàn)狀

3.結(jié)語

筆者認(rèn)為，目前國內(nèi)和國外對(duì)于關(guān)鍵鏈技術(shù)的研究都主要集中在三個(gè)方面：關(guān)鍵鏈的識(shí)別方法、緩沖區(qū)的設(shè)置及關(guān)鍵鏈技術(shù)在項(xiàng)目管理中的運(yùn)用。而關(guān)鍵鏈的確定與緩沖區(qū)的設(shè)置均未有統(tǒng)一的方法；同時(shí)對(duì)于緩沖區(qū)的預(yù)警機(jī)制相關(guān)研究較少；現(xiàn)有的關(guān)鍵鏈技術(shù)僅僅是以縮短工期為目標(biāo)，而實(shí)際項(xiàng)目中目標(biāo)往往是多樣化的，如成本最低，資源消耗最?。魂P(guān)鍵鏈技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需借助于大量的計(jì)算機(jī)軟件如項(xiàng)目管理的P3軟件，但現(xiàn)有關(guān)鍵鏈技術(shù)與這些計(jì)算機(jī)軟件的融合度不高。因此如何實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵鏈與計(jì)算機(jī)軟件的結(jié)合、預(yù)警機(jī)制的進(jìn)一步完善以及如何實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵鏈的多目標(biāo)化將是學(xué)術(shù)界未來的研究方向。

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〔基金項(xiàng)目：全軍后勤專業(yè)科研計(jì)劃〕

作者單位：（解放軍總醫(yī)院海南分院/解放軍總醫(yī)院）