多級項目進度風險預警系統(tǒng)的研究

邵曉亮，盛步云，汪星剛，柴忠民，姚 璐

(1.武漢理工大學 機電工程學院，湖北 武漢430070;2.武漢征原電氣有限公司，湖北 武漢430070)

隨著科技的不斷發(fā)展進步，現(xiàn)代項目的規(guī)模越來越大，涉及到的專業(yè)也愈加廣泛與多樣，其內部關系也愈加錯綜復雜，所要調動的資源數(shù)量與種類相對以往也更加巨大和繁雜。然而，在紛繁復雜的自然環(huán)境與社會環(huán)境中，項目執(zhí)行的過程中受到許多內在與外在因素的影響和制約，使項目常常無法遵循預定的項目進度計劃，實現(xiàn)既定的目標，從而導致整個工期的延遲，資源的浪費，影響整個項目的質量與安全。因此項目在實施過程中，面對各種風險影響，對其發(fā)展趨勢進行預判和警示，建立預警機制，是確保項目遵循既定的進度計劃軌跡，按時保質完成的一個重要方法。

當前，國內外在項目進度風險預警機制方面進行了比較廣泛的研究，取得了豐碩的成果。周津慧等［1］在軟件開發(fā)過程中運用掙值法作為理論基礎，利用費用偏差、進度偏差兩個差異分析變量指標和成本偏差率、進度偏差兩個指標變量，實現(xiàn)了對軟件項目成本和進度的監(jiān)控。陳建國等［2］引入設計結構矩陣(DSM)來描述工作依賴關系和信息傳遞過程，構建了進度計劃與動態(tài)優(yōu)化模型，實現(xiàn)進度管理的動態(tài)性。裴小兵等［3］在產品開發(fā)過程中，利用進度信息與原計劃的偏差，實現(xiàn)進度控制。崔曉明等［4］引入工業(yè)項目進度控制方法即實際進度前鋒線法，綜合了網絡計劃技術、關鍵鏈法等進度控制方法與技術，提出了一個高效便捷的進度控制系統(tǒng)設計方案。陳東方等［5］提出了進度風險預警的一般流程，利用綜合指標法，選取工期進度和投資進度兩個指標建立工程進度風險預警模型，并將其作為進度跟蹤控制的一種預警工具。趙明光等［6］提出了一種企業(yè)聯(lián)盟中各級盟員生產進度的計算方法，用進度曲線的形式來獲取盟員的進度信息，并提出了以任務實施計劃圖、進度計算、進度匯報和進度監(jiān)控為主流程的進度監(jiān)控策略，能夠直接反映出多級子項目的動態(tài)進度和盟員生產資源的變化狀況。張俊光等［7］利用過程控制的原理，提出依據(jù)重大偏差標準和風險儲備時間對軟件項目全過程進行動態(tài)控制，實現(xiàn)對軟件項目進度的估計與監(jiān)控。

但是多數(shù)研究在進度風險預警監(jiān)控方面，通常都是從整個項目宏觀出發(fā)，或是著眼于各個任務完成狀況的微觀角度。如果從整個項目進行預警，經常會出現(xiàn)預警不準確、項目進度反饋滯后等狀況，影響項目經理對項目的掌控。而從微觀角度預警，雖然每個任務的執(zhí)行狀況、完成進度反饋都比較準確，但是對整個項目的進度狀況卻常常無法準確反應，影響整個項目進度風險的預警監(jiān)控。雖然胡楊博等［8］曾提出過多層次的進度風險預警，但其對各個級別的劃分不太明確，同時在進度分析上偏重于進度反饋監(jiān)測，對預警方面分析相對薄弱。因此，筆者就此問題深入地進行研究，找出一個解決方案。

1 多級項目進度風險預警機制的結構

項目進度管理的關鍵是項目進度風險的預警，即實現(xiàn)實時監(jiān)控項目的進度，定期將實際進度和項目計劃進度進行比較分析，及時對出現(xiàn)的偏差做出糾正［9-10］。

項目在執(zhí)行前，通過任務分解，通?？梢詫⒁粋€復雜的項目分成許多子項目和任務，并將任務指派給項目團隊中的各個人員來完成。因此一個項目通常是由若干個子項目及這些子項目細分出的若干個任務構成。而這些子項目和任務就組成了一個結構嚴密的多層網絡結構模型。

項目被分成多級，各級都有相關的負責人員。項目由項目負責人負責，子項目由節(jié)點負責人負責，任務由任務執(zhí)行人負責。在項目實施過程中，各級負責人最優(yōu)先關注的是自己所負責任務的完成情況，根據(jù)出現(xiàn)的狀況采取合理的彌補措施。因此，項目預警需要根據(jù)項目的層次來進行分級預警，以方便相關人員了解自己所負責工作的情況，準確把握工作進度，同時又可以排除一些無關信息的干擾。

因此，筆者提出了一個多級項目進度風險預警機制，如圖1 所示，從項目級別、節(jié)點級別及任務級別3 個方面對項目進度進行分級監(jiān)控與預警，滿足不同級別人員的需求，為各級負責人作出下一步決策提供準確的信息支持［11］。

圖1 項目進度風險預警框架

2 多級項目進度風險預警模型

2.1 多級項目進度風險監(jiān)控流程

造成項目進度延誤的因素有許多，這些因素對項目進度的影響最終反映在實際進度與計劃進度的偏差上。因此，項目進度風險的預警關鍵在于對項目進度偏差分析及項目緩沖時間消耗的計算。

任務級別的進度監(jiān)控預警流程如圖2 所示，通過定期對任務實際進度進行監(jiān)控收集，分析進度偏差狀況。如果進度偏差不大，延期狀況不太嚴重，則對任務執(zhí)行人反饋一個提醒信息，讓其加快工作效率，追趕任務進度，及時糾正偏差狀況;若偏差太大，剩余時間無法完成后續(xù)工作，則讓上一級負責人進行處理。

圖2 任務級別的進度風險的監(jiān)控預警流程

節(jié)點級別與項目級別的進度風險的監(jiān)控預警流程，通過分析子級消耗父級預留的緩沖時間的比例及父級進度的偏差狀況，預測其對父級進度的影響及發(fā)展趨勢，判斷父級的進度延遲程度，從而給父級提供預警信息，如圖3 所示。

圖3 節(jié)點級別與項目級別的進度風險預警流程

2.2 多級項目進度風險預警數(shù)學模型

2.2.1 任務級別進度風險預警模型

任務是項目細分后最基本的工作單元，一個項目最終是由許多個任務組成的。因此，項目總的工期是由這許許多多任務的工期與預留的緩沖時間構成的。該任務級別的進度風險預警主要是從工期的進度偏差入手。

首先在某個計劃工時為TR的任務時間區(qū)間內，根據(jù)任務的特點設定n個監(jiān)測點，用來實時監(jiān)測各點上任務完成狀況。在某監(jiān)測點上的計劃任務進度公式為：

式中，TRi為在第i個監(jiān)測點的任務計劃完成工時。

在該監(jiān)測點上的實際任務進度公式為：

式中，T'Ri為在第i個監(jiān)測點的任務實際完成工時。

則在該監(jiān)測點上的進度偏差為：

進度偏差d反映了任務在i監(jiān)測點上實際任務進度與計劃任務進度之間的偏差，因此設定一個警戒閾值ds。當d≥0 時，說明任務進度正常，任務進展順利。當ds＜d＜0 時，說明任務進度出現(xiàn)延遲，可能會造成任務無法完成，需要提高效率，追趕進度。當d≤ds時，則說明任務進度嚴重延誤，已無法按時完成任務［12］。

2.2.2 節(jié)點級別進度風險預警模型

節(jié)點級別主要是對其所屬的所有下級任務的進度進行整體監(jiān)控預警。由于其下屬各個任務的進展狀況各不相同，如果只通過監(jiān)控節(jié)點的進度偏差來進行預警，往往會出現(xiàn)下屬個別任務雖然有出現(xiàn)嚴重延期現(xiàn)象，造成整個節(jié)點已無法保證按時完工，但是由于其他任務的進度提前，在節(jié)點總進度中抵消了延期任務帶來的影響，從而出現(xiàn)節(jié)點進度反映為與計劃進度一致，甚至有提前的情況，無法實現(xiàn)節(jié)點進度的預警功能。因此，將節(jié)點各個并行任務的進度偏差量對緩沖時間的消耗與該節(jié)點的進度偏差結合起來作為節(jié)點進度風險預警的綜合指標相對更科學合理。

某個節(jié)點在第i個監(jiān)測點上的進度偏差為：

式中：TD為該節(jié)點的總計劃工時;為第i個監(jiān)測點的節(jié)點實際完成工時;TDi在第i個監(jiān)測點的節(jié)點計劃完成工時。

在該監(jiān)測點節(jié)點下某個任務的進度偏差為：

式中：為第j個任務監(jiān)測到的實際工時;TRj為第j個任務的計劃進度。

該任務的緩沖時間消耗率為：

式中，PB為該節(jié)點提供的緩沖量。

對于擁有m個任務的某節(jié)點，其緩沖時間的消耗率為：

其中，αj為該節(jié)點中各個并行任務的緩沖時間消耗率。因各個任務對節(jié)點預留的緩沖時間的消耗并不會相互影響，故在所有任務的緩沖時間消耗率中選出最大值，該最大值能客觀反映節(jié)點對預留的緩沖時間的消耗量［13-14］。

該節(jié)點的綜合預警指標為：

式中，x1和x2分別為e和α 的權重。

根據(jù)以往經驗，預先對m設定預警閾值mA和mB。通過分析m值并與預警閾值進行比較，實現(xiàn)對節(jié)點進度風險的監(jiān)控預警。當m≥mA時，說明該節(jié)點中的任務都按計劃進度完成，沒有出現(xiàn)延誤狀況。當mA＞m＞mB時，說明該節(jié)點的進度出現(xiàn)一定程度的延誤，情況還處在可控范圍內，但應給予提醒避免情況持續(xù)惡化。當m≤mB時，說明該節(jié)點中的進度已經嚴重延期，過度消耗緩沖時間，已經無法按時完成任務。

2.2.3 項目級別進度風險預警模型

從項目的層次結構中，可以發(fā)現(xiàn)節(jié)點級別由多個并行下級任務組成，而項目由多個并行下級節(jié)點組成。因此項目級別的進度監(jiān)控預警和節(jié)點級別的進度監(jiān)控預警是類似的。通過監(jiān)測項目各個節(jié)點的項目預留緩沖時間的消耗及項目的進度偏差情況，可實現(xiàn)對項目整體進度的監(jiān)控預警，其數(shù)學模型可借鑒節(jié)點級別進度風險預警模型。

某個項目在第i個監(jiān)測點上的進度偏差為：

式中：TL為該項目的總計劃工時;T'Li為第i個監(jiān)測點的項目實際完成工時;TLi為第i個監(jiān)測點的項目計劃完成工時。

在該監(jiān)測點項目下某個節(jié)點的進度偏差為：

式中：T'Dk為第k個節(jié)點監(jiān)測到的實際工時;TDk為第k個節(jié)點的計劃進度。

該節(jié)點的緩沖時間消耗率為：

式中，PB為該項目提供的緩沖量。

對于擁有m個節(jié)點的某項目，其緩沖時間的消耗率為：

該項目的綜合預警指標為：

式中，y1和y2分別為γ 和β 的權重。

因此，綜合預警指標η 能夠從整體上比較客觀地預測項目進度是否出現(xiàn)延遲，或無法完成的可能性。通過對η 設定預警閾值，可實現(xiàn)對整個項目進度風險的監(jiān)控預警。

2.3 多級項目進度風險的預警信號分析

通過建立的多級項目進度風險預警模型，比較各級別預警的預警值和相關閾值，可以將各級進度的警情劃分為3 個等級，分別用綠色、黃色和紅色3 種預警信號表示，如表1 所示。

表1 預警等級、警況描述和預警信號的對應關系

根據(jù)不同的進度風險預警信號，各級預警級別對項目各級負責人進行預警提醒，讓負責人及時有效地對進度進行控制。

(1)根據(jù)進度風險預警模型，當任務、節(jié)點或項目級別的預警值在正常水平時，預警信號為綠色，表示在該狀態(tài)下，工作進展順利，不需要做出調整。

(2)當預警值在輕度的狀況時，預警信號設置為黃色，表示在這個狀態(tài)下，工作進度已經出現(xiàn)延誤問題，情況還在可以控制范圍中，但是需采取一定措施，同時應加強進度風險監(jiān)控。

(3)當預警值處在嚴重狀態(tài)時，預警信號設置為紅色，表示工作進度出現(xiàn)嚴重延誤，不能按計劃完成工作，需要將問題反映給上級進行處理。

因此，對于多級項目進度風險預警模型，可以從項目、節(jié)點及任務3 個方面建立一個交互聯(lián)系的系統(tǒng)。下一級的預警單位可將進度信息反饋給上一級單位進行監(jiān)控管理，同時上一級的預警單位可將預警信息向下進行追溯，從下級單位中找到影響進度的癥結點。從而對項目進度實現(xiàn)系統(tǒng)的、全面的監(jiān)控預警，為企業(yè)提供多層次的進度信息。

3 實例驗證

針對某鐵路電氣設備公司在項目進度管理方面存在的問題和實際需求，根據(jù)上述多級項目進度風險預警機制，開發(fā)了一個以多級項目進度風險預警為核心的項目管理系統(tǒng)。通過系統(tǒng)其他模塊反饋的進度信息，在預警模塊中進行匯總分析，實現(xiàn)對項目進度的全面、實時監(jiān)控預警。

對于任務級別預警，根據(jù)任務負責人進行搜索，獲取該負責人所有的參與任務的進度情況。如圖4 所示，從中可以獲取任務的完成情況、剩余時間、超出時間、預警信號等。任務負責人可以清楚地了解到自己負責的任務哪些進度正常、哪些出現(xiàn)延遲、哪些無法按時完成，從而使任務負責人做出及時合理的調整。

圖4 任務進度風險預警界面

對于節(jié)點級別預警，可以根據(jù)項目名稱和負責人來進行搜索，獲取相應的節(jié)點進度信息。如圖5 所示，根據(jù)反饋的節(jié)點進度信息，系統(tǒng)會對照生成相應的預警信息。如節(jié)點電動機試制在預定的工期過了大半，只完成了41%的任務，在剩余的時間基本無法完成剩余的工作，因此預警信號為紅色。如果要了解節(jié)點無法完成的原因，點擊查看，可以查看該節(jié)點下所有任務的完成狀況，了解是哪個任務出現(xiàn)問題導致的。

圖5 節(jié)點進度風險預警界面

對于項目級別預警，項目負責人可以實時查看負責項目的進度情況，如圖6 所示。若出現(xiàn)延遲或無法按時完成，則可以通過查看詳情，來了解是在哪個節(jié)點出現(xiàn)問題，從而做出相應的措施來調整項目進度。

該系統(tǒng)在實施過程中，較出色地完成了對項目進度風險的監(jiān)控和預警，提高了各級負責人對所負責任務進度的掌控，降低了項目延期的風險。

圖6 項目進度風險預警界面

4 結論

筆者根據(jù)項目層次結構，對項目進度延誤從任務、節(jié)點及項目3 個級別進行監(jiān)控預防，并且根據(jù)各級別進度延誤的特點，確立了比較準確的預警指標，從而建立了一套科學的多級進度風險預警機制。該預警機制不僅可以從節(jié)點級別和項目級別對項目的進展在宏觀方面進行監(jiān)控，同時也可以從任務級別對具體任務的完成情況進行微觀的掌控，方便各級負責人對自己負責部分進度信息的把握。因此，規(guī)避了單從宏觀角度或微觀角度進行進度監(jiān)控預警的弊端與不足之處。

該預警機制在實際應用中，對項目進度風險的預警表現(xiàn)比一般的預警系統(tǒng)更加準確，同時在操作使用及信息反饋上顯得更人性化。因此，對企業(yè)控制項目進度具有重要意義。

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