基于關(guān)鍵鏈技術(shù)的國(guó)際石油鉆機(jī)系統(tǒng)集成項(xiàng)目進(jìn)度管理研究

陳剛 李建國(guó) 馬小全

(中國(guó)石油寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721002)

0 引言

石油鉆機(jī)是世界各石油資源國(guó)以及國(guó)際石油公司進(jìn)行石油勘探的唯一裝備。石油的開采，在油田作業(yè)區(qū)，尤其是爭(zhēng)議地區(qū)的油田區(qū)塊，時(shí)效性是一項(xiàng)非常重要的盈利保證因素。誰(shuí)能快速找出井位并迅速進(jìn)行勘探開采，誰(shuí)就能優(yōu)先獲得豐厚的石油資源回報(bào)。石油鉆機(jī)集成，尤其是國(guó)際石油鉆機(jī)集成具有非常強(qiáng)的時(shí)效性，因?yàn)檫@些鉆機(jī)最終大多會(huì)在國(guó)際石油熱點(diǎn)國(guó)家進(jìn)行搶先開采。鉆機(jī)交付的工期越短，給石油開采公司帶來的利潤(rùn)就越可觀。國(guó)際上各大型的石油勘探公司，在制訂年度財(cái)務(wù)計(jì)劃和估算盈余時(shí)，都以鉆機(jī)交貨期和開始開采的日期為基礎(chǔ)，力爭(zhēng)精確到天數(shù)。

作為常用的項(xiàng)目進(jìn)度規(guī)劃技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃評(píng)審法和關(guān)鍵路徑法雖然對(duì)進(jìn)度控制具有一定的積極作用［1］，但總體而言偏向于對(duì)結(jié)果的評(píng)價(jià)，而非過程的策劃和控制。同時(shí)，由于其在實(shí)施時(shí)未能充分考慮到人和資源兩者會(huì)產(chǎn)生的制約因素，因此不能有效地對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，導(dǎo)致不可預(yù)見因素過多，從而容易導(dǎo)致項(xiàng)目出現(xiàn)延遲、延期和項(xiàng)目失敗的現(xiàn)象?？偠灾?，傳統(tǒng)的項(xiàng)目進(jìn)度管理方法存在以下兩點(diǎn)弊端:

(1)工期預(yù)測(cè)時(shí)間超長(zhǎng)。不確定因素，尤其是工序之間的時(shí)間不確定是項(xiàng)目進(jìn)度控制的重要特征。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，項(xiàng)目工序完成的概率成對(duì)數(shù)正態(tài)分布。項(xiàng)目管理者為確保有足夠的時(shí)間空間來抵消工序中的不確定因素，尤其是不確定的時(shí)間，會(huì)采取90%完工的低風(fēng)險(xiǎn)概率進(jìn)行時(shí)間預(yù)測(cè)，這與實(shí)際中的50%完工的風(fēng)險(xiǎn)概率相比，存在過多的安全時(shí)間設(shè)置，很容易導(dǎo)致項(xiàng)目超期和延期現(xiàn)象。

(2)實(shí)際工期超期現(xiàn)象嚴(yán)重。盡管很多項(xiàng)目管理者在項(xiàng)目執(zhí)行中，采用了諸如甘特圖、S 曲線等項(xiàng)目管理軟件進(jìn)行管理，而且在工期預(yù)測(cè)中也給予了相當(dāng)足夠的安全空間。但最后的結(jié)果往往不如人意，很多項(xiàng)目實(shí)際工期與計(jì)劃相比超期現(xiàn)象嚴(yán)重。

本文將對(duì)國(guó)際石油鉆機(jī)系統(tǒng)集成項(xiàng)目的進(jìn)度管理進(jìn)行具體分析，通過對(duì)現(xiàn)階段項(xiàng)目管理中常用的管理工具進(jìn)行比較，選取出一種理論先進(jìn)且符合該項(xiàng)目實(shí)際的項(xiàng)目進(jìn)度控制技術(shù)——關(guān)鍵鏈法，并在實(shí)際項(xiàng)目中得以運(yùn)用檢驗(yàn)。

1 基本理論

1.1 關(guān)鍵鏈理論基本思想

關(guān)鍵鏈管理是Eli Goldratt 博士在約束理論的基礎(chǔ)上提出的，它的基本思想是“工程項(xiàng)目必須遵循整體優(yōu)化而非局部?jī)?yōu)化”。所謂關(guān)鍵鏈?zhǔn)侵改切┬枰褂藐P(guān)鍵資源的活動(dòng)項(xiàng)目，與關(guān)鍵路徑上其他活動(dòng)相結(jié)合，得到的一個(gè)流程串，這些由資源沖突而引起的依存路徑就是關(guān)鍵鏈［2］。

1.2 關(guān)鍵鏈管理的應(yīng)用方法

關(guān)鍵鏈管理在制訂項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃時(shí)，充分考慮了人的行為因素的影響，在進(jìn)度計(jì)劃制訂中，將約束理論和風(fēng)險(xiǎn)聚合理論等引入，通過消除安全時(shí)間、設(shè)置緩沖區(qū)域、使用最遲計(jì)劃、控制關(guān)鍵鏈、避免資源并行分配等方法，解決傳統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)度管理中存在的矛盾和問題，其應(yīng)用方法如下:

(1)對(duì)項(xiàng)目約束條件進(jìn)行識(shí)別。

(2)確定項(xiàng)目的關(guān)鍵鏈。

(3)消除項(xiàng)目的安全時(shí)間。

(4)設(shè)置項(xiàng)目緩沖區(qū)。

(5)設(shè)置匯入緩沖區(qū)。

(6)設(shè)置資源緩沖區(qū)。

(7)建立長(zhǎng)效的監(jiān)控機(jī)制。

(8)非關(guān)鍵鏈工序服從項(xiàng)目資源約束的要求。

2 基于關(guān)鍵鏈的進(jìn)度計(jì)劃編制

2.1 項(xiàng)目計(jì)劃工期分析

國(guó)際石油鉆機(jī)系統(tǒng)集成項(xiàng)目是一項(xiàng)系統(tǒng)的、復(fù)雜的、多方聯(lián)動(dòng)的項(xiàng)目［4］，涉及六十多個(gè)生產(chǎn)廠家、二十多個(gè)基層單位、上千種配套物資、上萬(wàn)個(gè)質(zhì)量及生產(chǎn)工序。整個(gè)項(xiàng)目工期能否順利實(shí)現(xiàn)，需要多方主體在預(yù)定的工期范圍內(nèi)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)配合，只有這樣，才能嚴(yán)格確保項(xiàng)目在計(jì)劃工期內(nèi)執(zhí)行。目前關(guān)鍵鏈理論認(rèn)為項(xiàng)目超期的主要因素有以下幾個(gè)方面［5］:

(1)各種不確定因素。比如，項(xiàng)目配套方均執(zhí)行招投標(biāo)制度，按照合同要求，工期已經(jīng)約定，為了確保按期完工，必然會(huì)悲觀考慮工期，高估每項(xiàng)工作任務(wù)的時(shí)間。同時(shí)，在項(xiàng)目實(shí)際實(shí)施環(huán)境中，不確定性因素很多，例如:設(shè)計(jì)變更、采購(gòu)的設(shè)備不能按時(shí)到貨、施工力量不足、施工工具準(zhǔn)備不充分等。為了應(yīng)對(duì)這些在項(xiàng)目中可能發(fā)生的變化，項(xiàng)目實(shí)施人員在估計(jì)工期時(shí)也會(huì)采用保守的方式。

(2)項(xiàng)目經(jīng)理及各級(jí)管理者的安全邊界。在項(xiàng)目工期估算時(shí)，因?yàn)楣芾韺蛹?jí)的原因，也會(huì)影響工期估計(jì)。工期的估算與項(xiàng)目管理者的管理層級(jí)存在一定的聯(lián)系。管理層級(jí)越高的項(xiàng)目管理者，對(duì)工期的預(yù)測(cè)往往會(huì)比他級(jí)別低的管理者更長(zhǎng)。

(3)為防止項(xiàng)目整體削減時(shí)間而人為延長(zhǎng)工期。項(xiàng)目管理負(fù)責(zé)人在審核各單位做出的工期估算時(shí)，會(huì)根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)對(duì)項(xiàng)目工期進(jìn)行整體削減，而因?yàn)殚L(zhǎng)期從事這類項(xiàng)目管理工作，各單位都預(yù)知這種情況，因此會(huì)人為地對(duì)項(xiàng)目工期增加一定的安全時(shí)間，以確保自己?jiǎn)挝换虿块T負(fù)責(zé)的那部分工作任務(wù)不被削減。

2.2 項(xiàng)目關(guān)鍵鏈確定的思路

基于關(guān)鍵鏈的項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃編制過程主要有以下幾個(gè)步驟:

(1)確定項(xiàng)目的關(guān)鍵鏈。第一，運(yùn)用相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)，將項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃編制和項(xiàng)目資源分配進(jìn)行結(jié)合，并將項(xiàng)目緩沖和匯入緩沖列入網(wǎng)絡(luò)圖中［3］。第二，檢查網(wǎng)絡(luò)圖，盡可能將工作任務(wù)的開始時(shí)間往后移。第三，找出約束資源，并確定資源瓶頸，將需要優(yōu)先使用該資源的工作任務(wù)往前移。第四，繼續(xù)解決其他資源瓶頸，直至解開所有瓶頸。第五，將網(wǎng)絡(luò)圖中工作任務(wù)之間的關(guān)系由并行轉(zhuǎn)化為串行，找出最長(zhǎng)鏈條，即關(guān)鍵鏈。

(2)充分利用關(guān)鍵鏈。對(duì)關(guān)鍵鏈中所有工作任務(wù)時(shí)間進(jìn)行測(cè)算，形成項(xiàng)目緩沖時(shí)間和匯入緩沖時(shí)間。

(3)將非關(guān)鍵鏈工作任務(wù)合理組織，保證關(guān)鍵鏈任務(wù)工作。

(4)增加項(xiàng)目資源或提升資源的使用效率，進(jìn)一步縮短項(xiàng)目空閑時(shí)間。

(5)重新返回并執(zhí)行第一個(gè)步驟，進(jìn)一步優(yōu)化項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃。

3 基于關(guān)鍵鏈的國(guó)際石油鉆機(jī)系統(tǒng)集成項(xiàng)目實(shí)例研究

根據(jù)國(guó)際石油鉆機(jī)編號(hào)，該編號(hào)為L(zhǎng)RAP2-ND110，即本文所要運(yùn)用關(guān)鍵鏈技術(shù)實(shí)行進(jìn)度管理的項(xiàng)目，以下簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)RAP2-ND110 項(xiàng)目。

根據(jù)合同要求，LRAP2-ND110 項(xiàng)目的鉆機(jī)要求在合同簽訂日起實(shí)現(xiàn)14 個(gè)月交貨(以到達(dá)客戶指定的現(xiàn)場(chǎng)并安裝調(diào)試驗(yàn)收為準(zhǔn))。為確保該鉆機(jī)進(jìn)度控制的簡(jiǎn)單及科學(xué)化，從14 個(gè)月的交貨期中剔除4 個(gè)月的工期，確定從簽訂合同之日起，在10 個(gè)月交貨期內(nèi)完成項(xiàng)目啟動(dòng)、工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、物資采購(gòu)、組裝試驗(yàn)、整改包裝、廠內(nèi)發(fā)運(yùn)七大流程，即確保LRAP2-ND110項(xiàng)目在2014 年9 月1 日完成廠內(nèi)發(fā)運(yùn)。

3.1 確定項(xiàng)目關(guān)鍵鏈

3.1.1 WBS 分解

根據(jù)LRAP2-ND110 項(xiàng)目的情況，將各項(xiàng)任務(wù)進(jìn)行分解，明確工作范圍，確定項(xiàng)目工作邊界，繪制WBS 分解圖見圖1。

3.1.2 對(duì)LRAP2-ND110 項(xiàng)目工作任務(wù)排序

根據(jù)項(xiàng)目各工作任務(wù)之間的邏輯關(guān)系，對(duì)LRAP2-ND110 項(xiàng)目工作任務(wù)進(jìn)行排序，整個(gè)項(xiàng)目的排序見表1。

表1 LRAP2-ND110 項(xiàng)目工作任務(wù)排序

圖1 LRAP2-ND110 項(xiàng)目WBS 分解圖

根據(jù)工作任務(wù)排序繪制雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖見圖2。

圖2 LRAP2-ND110 項(xiàng)目的雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖

3.1.3 LRAP2-ND110 項(xiàng)目的工作任務(wù)時(shí)間估算(關(guān)鍵路徑法)

根據(jù)類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，估計(jì)出各項(xiàng)工作任務(wù)的持續(xù)時(shí)間見表2。

表2 工作任務(wù)時(shí)間估算表 (單位:d)

3.1.4 LRAP2-ND110 項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃(關(guān)鍵路徑法)

根據(jù)工作任務(wù)時(shí)間估算，結(jié)合本工程開工時(shí)間和完工時(shí)間，對(duì)各項(xiàng)工作任務(wù)時(shí)間計(jì)劃安排如下:

(1)組織機(jī)構(gòu)設(shè)立A:2013 年11 月1 日～2013 年11 月3 日。

(2)人員配備B:2013 年11 月4 日～2013年11 月8 日。

(3)設(shè)計(jì)圖設(shè)計(jì)C:2013 年11 月9 日～2013 年12 月24 日。

(4)設(shè)計(jì)圖交流審簽D:2013 年12 月25 日～2014 年1 月28 日。

(5)設(shè)計(jì)圖及工藝下發(fā)E:2014 年1 月29 日～2014 年2 月13 日。

(6)H 型鋼生產(chǎn)F:2014 年2 月14 日～2013 年3 月1 日。

(7)底座G:2014 年3 月1 日～2014 年5月1 日。

(8)絞車H:2014 年3 月1 日～2014 年4月7 日。

(9)底座起升油缸I:2014 年3 月1 日～2014 年4 月10 日。

(10)機(jī)組及控制系統(tǒng)J:2014 年3 月1 日～2014 年5 月15 日。

(11)固控系統(tǒng)K:2014 年3 月1 日～2014年5 月15 日。

(12)鉆臺(tái)面設(shè)備L:2014 年3 月1 日～2014 年5 月20 日。

(13)高壓管匯M:2014 年3 月1 日～2014年5 月20 日。

(14)動(dòng)力及控制系統(tǒng)調(diào)試N:2014 年5 月21 日～2014 年6 月5 日。

(15)臺(tái)面設(shè)備調(diào)試O:2014 年6 月6 日～2014 年7 月1 日。

(16)固控系統(tǒng)及大聯(lián)調(diào)P:2014 年7 月2日～2014 年7 月12 日。

(17)整改Q:2014 年7 月13 日～2014 年7月23 日。

(18)撤出調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)R:2014 年7 月24 日～2014 年8 月10 日。

(19)清洗包裝S:2014 年8 月11 日～2014年8 月25 日。

(20)發(fā)運(yùn)T:2014 年8 月26 日～2014 年9月1 日。

以關(guān)鍵路徑法計(jì)算，本項(xiàng)目于2013 年11 月1 日開工，2014 年9 月1 日結(jié)束，總計(jì)劃工期300d。

3.1.5 LRAP2-ND110 項(xiàng)目關(guān)鍵路徑

根據(jù)圖2 可知，該項(xiàng)目關(guān)鍵路徑有三條，分別是:

A-B-C-D-E-F-H-O-P-Q-R-S-T

A-B-C-D-E-F-J-O-P-Q-R-S-T

A-B-C-D-E-F-I-G-N-O-P-Q-R-S-T

3.1.6 找出關(guān)鍵鏈

根據(jù)LRAP2-ND110 項(xiàng)目實(shí)際，特別是以往項(xiàng)目中設(shè)備材料采購(gòu)進(jìn)度拖延導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)度滯后的情況，考慮資源約束后，關(guān)鍵鏈可確定為A-B-C-D-E-F-I-G-N-O-P-Q-RS-T，組織機(jī)構(gòu)設(shè)立—人員配備—設(shè)計(jì)圖設(shè)計(jì)—設(shè)計(jì)圖交流審簽—設(shè)計(jì)圖及工藝下發(fā)—H 型鋼生產(chǎn)—底座起升油缸—底座—?jiǎng)恿翱刂葡到y(tǒng)調(diào)試—臺(tái)面設(shè)備調(diào)試—固控系統(tǒng)及大聯(lián)調(diào)—整改—撤出調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)—清洗包裝—發(fā)運(yùn)。

3.2 項(xiàng)目緩沖區(qū)構(gòu)建

3.2.1 關(guān)鍵鏈工序計(jì)劃時(shí)間估算

對(duì)各工序運(yùn)用兩點(diǎn)時(shí)間(a，b)進(jìn)行估計(jì)，取計(jì)劃時(shí)間的50%為樂觀時(shí)間為a，取計(jì)劃時(shí)間的90%為悲觀時(shí)間b，同時(shí)咨詢專家及技術(shù)人員，根據(jù)工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，以專家評(píng)審法估計(jì)出最可能的時(shí)間m，根據(jù)公式t = (a +4m +b)/6，得到各項(xiàng)目的計(jì)劃時(shí)間見表3。

表3 LRAP2-ND110 項(xiàng)目工作分解結(jié)構(gòu)時(shí)間估算列表

(續(xù))

3.2.2 關(guān)鍵鏈工序工期計(jì)算

利用公式K= (m-a)/ (b -a)計(jì)算項(xiàng)目彈性系數(shù)，得到關(guān)鍵鏈彈性系數(shù)見表4。

表4 LRAP2-ND110 項(xiàng)目關(guān)鍵鏈工序彈性系數(shù)表

計(jì)算得到非關(guān)鍵鏈工序彈性系數(shù)表見表5。

表5 LRAP2-ND110 項(xiàng)目非關(guān)鍵鏈工序彈性系數(shù)表

利用公式PB= (b -a)/K 計(jì)算緩沖區(qū)，得到關(guān)鍵鏈緩沖時(shí)間見表6。

表6 LRAP2-ND110 項(xiàng)目關(guān)鍵鏈工序緩沖時(shí)間表

利用公式FB= (b-a)/K 計(jì)算得到非關(guān)鍵鏈緩沖時(shí)間見表7。

表7 LRAP2-ND110 項(xiàng)目非關(guān)鍵鏈工序緩沖時(shí)間表

將各工作任務(wù)時(shí)間t 代入單代號(hào)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計(jì)算圖中，可得項(xiàng)目關(guān)鍵鏈總工期為259d。項(xiàng)目緩沖PB=19d，整個(gè)項(xiàng)目總工期為259 +19 =278 (d)。利用關(guān)鍵路徑法計(jì)算，該項(xiàng)目的總工期為300d，相對(duì)于關(guān)鍵鏈法計(jì)算的工期減少了12d。因此，本項(xiàng)目總共工期為259d，項(xiàng)目緩沖區(qū)為19d。

4 項(xiàng)目實(shí)施結(jié)果

在LRAP2-ND110 項(xiàng)目進(jìn)度管理中，項(xiàng)目管理部門嚴(yán)格制訂了詳盡的實(shí)施方案，在充分利用LRAP1-ND61 項(xiàng)目中相關(guān)進(jìn)度管理工具和方法外，引入了項(xiàng)目緩沖區(qū)優(yōu)勢(shì)，預(yù)防和控制了大部分不確定因素。大部分工作任務(wù)都能按時(shí)完成，少數(shù)工作任務(wù)未能在緩沖區(qū)得到有效解決。從項(xiàng)目整體工期控制來看，該項(xiàng)目實(shí)際工期從2013年11 月1 日至2014 年8 月15 日，共計(jì)工作日285d，比以關(guān)鍵鏈計(jì)算的總工期259d 滯后了26d工作日，比以關(guān)鍵路徑法制定的工期300d 提前了工作日15d。

總體來說，盡管受不可控因素及眾多變更的影響，但由于該項(xiàng)目在制訂計(jì)劃后及時(shí)響應(yīng)，運(yùn)用了科學(xué)的進(jìn)度計(jì)劃及控制手段，將項(xiàng)目控制在了以關(guān)鍵路徑法計(jì)算的工期范圍內(nèi)，得到了客戶的高度認(rèn)可。

5 結(jié)語(yǔ)

關(guān)鍵鏈管理方法在大中型工程項(xiàng)目管理中依然處于不斷研究和應(yīng)用的階段，在今后的國(guó)際石油鉆機(jī)系統(tǒng)集成項(xiàng)目進(jìn)度管理中還有以下兩點(diǎn)待進(jìn)一步探索和研究:

(1)對(duì)國(guó)際石油鉆機(jī)系統(tǒng)集成項(xiàng)目這種多資源、多任務(wù)的復(fù)雜項(xiàng)目，實(shí)際操作中其資源約束的變化往往會(huì)改變項(xiàng)目的關(guān)鍵鏈，因此關(guān)鍵鏈確定本身就是一個(gè)循環(huán)往復(fù)，復(fù)雜多變的過程。在實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)度管理中，要考慮不同資源約束對(duì)項(xiàng)目的影響，不斷調(diào)整優(yōu)化項(xiàng)目計(jì)劃，使項(xiàng)目進(jìn)度管理更加可控。

(2)緩沖區(qū)的設(shè)置概率問題還有待進(jìn)一步研究。根據(jù)行業(yè)特征和經(jīng)驗(yàn)，找出最適合的概率來估算每道工序的時(shí)間，為項(xiàng)目設(shè)置緩沖區(qū)。

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