改進(jìn)關(guān)鍵鏈掙值技術(shù)在軟件工程及集成項(xiàng)目進(jìn)度控制中運(yùn)用探討

胡維濤 鄧雅尹 馬成前

摘 要： 軟件工程及集成項(xiàng)目由于既包含軟件開發(fā)又涵蓋硬件施工等工序，其進(jìn)度控制一直是施工單位、業(yè)主面臨的主要問題之一。關(guān)鍵鏈項(xiàng)目管理通過設(shè)置緩沖區(qū)將進(jìn)度的風(fēng)險(xiǎn)降到最低，同時(shí)對此類項(xiàng)目的軟、硬件工序進(jìn)行分層分類管理，相較于傳統(tǒng)的進(jìn)度管理方法有天然的優(yōu)勢。在借鑒關(guān)鍵鏈管理方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合掙值法，提出改進(jìn)的關(guān)鍵鏈掙值技術(shù)。該方法借鑒PERT法，采用未消耗緩沖區(qū)、完全消耗緩沖區(qū)和最可能消耗緩沖區(qū)三種情況確定計(jì)劃工期，將關(guān)鍵鏈項(xiàng)目工期轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)掙值法可以應(yīng)用的工期，同時(shí)對緩沖區(qū)消耗監(jiān)控方法加以改進(jìn)，在外部和內(nèi)部兩個(gè)層面上對項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行控制，提高了工期監(jiān)控的準(zhǔn)確性和靈活性，并進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞： 軟件工程;集成項(xiàng)目;關(guān)鍵鏈;掙值;進(jìn)度控制

中圖分類號： TB????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A????? doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.13.088

1 引言

隨著科技的飛速發(fā)展，信息技術(shù)逐步滲透到了社會生活的方方面面，極大地促進(jìn)了社會生產(chǎn)力的提高，IT產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)重要的支柱產(chǎn)業(yè)，根據(jù)工業(yè)和信息化部的資料，2018年國內(nèi)IT項(xiàng)目總產(chǎn)值已達(dá)到3萬億元人民幣，國務(wù)院制訂了中國制造2025計(jì)劃，到2025年，IT產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值有望突破10萬億元。隨著軟件工程及集成項(xiàng)目的廣泛開展，軟件工程的返工率高、軟硬件施工難配合等問題將成為此類項(xiàng)目管理的重要制約因素。

項(xiàng)目管理實(shí)踐中，相較于關(guān)鍵路徑法，關(guān)鍵鏈法很好的克服了資源約束、帕金森定律以及學(xué)生綜合癥等問題，并能夠節(jié)省不必要的安全時(shí)間，同時(shí)用緩沖區(qū)作為項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的緩釋機(jī)制，可最大程度保證項(xiàng)目順利完成。但該方法也有其局限性，比如同樣是緩沖消耗比例為30%，但兩個(gè)任務(wù)分別完成80%和20%，其所對應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級是完全不同的，再加上緩沖時(shí)間的大小設(shè)定本來就不夠精確，使得該監(jiān)控方法不能準(zhǔn)確把握項(xiàng)目進(jìn)行過程中的風(fēng)險(xiǎn)，因此單純利用緩沖區(qū)監(jiān)控來進(jìn)行項(xiàng)目進(jìn)度管理會帶來很多問題。

項(xiàng)目管理掙值技術(shù)，廣泛應(yīng)用于國防軍工、工程和制造等行業(yè)，對項(xiàng)目進(jìn)度和成本管理比較成熟和有效，但也有其局限性，掙值法的偏差指標(biāo)不能說明成本和進(jìn)度是否在項(xiàng)目可控范圍內(nèi)，若發(fā)生重大偏差則不具備控制意義。本文考慮將掙值技術(shù)運(yùn)用于關(guān)鍵鏈項(xiàng)目，通過掙值分析，定性分析進(jìn)度是否延誤，同時(shí)利用關(guān)鍵鏈理論，對緩沖區(qū)監(jiān)控方法進(jìn)行改進(jìn)，定量分析進(jìn)度延誤的程度，通過定性和定量兩方面對軟件工程及集成項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行控制。

2 軟件工程及集成項(xiàng)目進(jìn)度管理特點(diǎn)

軟件工程及集成項(xiàng)目由于既包括軟件開發(fā)又包含硬件施工、安裝等工序，其進(jìn)度管理以及工期安排有不同于傳統(tǒng)項(xiàng)目的特點(diǎn)，具體來說有如下幾點(diǎn)。

2.1 軟件高返工率的影響

軟件系統(tǒng)越來越復(fù)雜，需求變動快，返工頻繁，對整個(gè)項(xiàng)目的完工期限構(gòu)成了潛在的威脅。有關(guān)資料表明，70%的軟件開發(fā)項(xiàng)目超出預(yù)定周期，90%項(xiàng)目超過計(jì)劃成本，充分反映軟件高返工率對進(jìn)度和成本的巨大影響。

2.2 與主體工程銜接的影響

軟件工程及集成項(xiàng)目與建筑施工有銜接，比如樓宇數(shù)字系統(tǒng)就要等大樓基礎(chǔ)施工結(jié)束后才能進(jìn)行，隧道監(jiān)控系統(tǒng)要等到隧道洞穿后才能與基礎(chǔ)施工一起進(jìn)行預(yù)埋件安裝等作業(yè)，如果銜接不緊，將導(dǎo)致時(shí)間資源浪費(fèi)甚至工期延誤等情況發(fā)生。

2.3 工序工期和重要性程度不匹配的影響

在施工過程中，初期就要把類似于傳感器等預(yù)埋件安裝到位，然后建筑施工才能進(jìn)行，雖然看起來延續(xù)的時(shí)間很長，因?yàn)橐冉ㄖ┕ね戤叢拍馨惭b、上線系統(tǒng)，但實(shí)際工作量很小，花費(fèi)也很少，必須全部完工才能驗(yàn)收，合格后才能收到項(xiàng)目款。而項(xiàng)目中有的工作，比如研發(fā)軟件，研發(fā)的周期與前者工期一樣，但工序復(fù)雜且返工頻繁，費(fèi)用很高，重要性程度明顯高于前者，中途因?yàn)槌鲥e(cuò)導(dǎo)致的返工將嚴(yán)重影響項(xiàng)目進(jìn)度。

3 改進(jìn)的關(guān)鍵鏈掙值管理方法

緩沖區(qū)的設(shè)置方法，已經(jīng)有很多學(xué)者進(jìn)行了研究，本文主要采取根方差法對緩沖區(qū)進(jìn)行設(shè)置?；趯Υ祟愴?xiàng)目進(jìn)度管理特點(diǎn)的分析，為更好地解決不同工序工期長短與風(fēng)險(xiǎn)重要度的錯(cuò)配問題，提出改進(jìn)的關(guān)鍵鏈掙值方法，其要點(diǎn)如下：

一是基于項(xiàng)目各工序?qū)φw項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)影響程度不同提出風(fēng)險(xiǎn)影響度系數(shù)的概念，進(jìn)而得到對項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)影響最大的工序鏈路，定義該鏈路為項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)鏈，一個(gè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)鏈可能是該項(xiàng)目關(guān)鍵鏈，也可能是該項(xiàng)目非關(guān)鍵鏈。

二是對項(xiàng)目關(guān)鍵鏈建立基準(zhǔn)工期，運(yùn)用掙值技術(shù)和緩沖區(qū)監(jiān)控兩種方法監(jiān)控項(xiàng)目執(zhí)行情況。

三是對項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)鏈（當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)鏈與關(guān)鍵鏈不同時(shí)）進(jìn)行監(jiān)控，防止因風(fēng)險(xiǎn)鏈路中工序延誤導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)鏈被動成為項(xiàng)目關(guān)鍵鏈的情況發(fā)生。

對于風(fēng)險(xiǎn)鏈處理如下：

如果風(fēng)險(xiǎn)鏈不是關(guān)鍵鏈，那么必須重點(diǎn)監(jiān)控，防止因該鏈路工序延誤導(dǎo)致變成項(xiàng)目關(guān)鍵鏈，先確定期望工期，計(jì)算出接駁緩沖剩余緩沖量，然后監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)鏈上工序執(zhí)行情況，若緩沖消耗量小于工序進(jìn)度，則不采取行動，若緩沖消耗量大于工序進(jìn)度，則立即查找原因，采取趕工等措施，防止風(fēng)險(xiǎn)鏈轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)鍵鏈。

對于關(guān)鍵鏈處理如下：

按照工序重要性程度將緩沖區(qū)分配至各個(gè)工序，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)高低來決定分配量大小，而不是根據(jù)工期長短搞平均分配，同時(shí)借鑒PERT三值法，對緩沖區(qū)消耗情況按照未消耗緩沖區(qū)、完全消耗緩沖區(qū)、最可能消耗緩沖區(qū)這三種情況進(jìn)行取值，得到緩沖區(qū)計(jì)劃消耗的期望值，進(jìn)而得到工序期望工期，以此數(shù)值作為BCWS取值的依據(jù)，再進(jìn)行掙值處理，使得傳統(tǒng)掙值法能夠運(yùn)用到關(guān)鍵鏈項(xiàng)目，同時(shí)對各個(gè)工序的重要性程度進(jìn)行定量加權(quán)取值，反映到期望工期中，使得進(jìn)度管理具有針對性，進(jìn)而得出相對可靠的結(jié)論。

3.1 確定工序期望工期

關(guān)鍵鏈項(xiàng)目中存在項(xiàng)目緩沖，求BCWS具體以解決緩沖區(qū)消耗期望值為主，設(shè)未消耗緩沖區(qū)、最可能消耗緩沖區(qū)、完全消耗緩沖區(qū)這三種情況工序工期分別為a、b、c，借鑒PERT三值法，則期望工期n=（a+4b+c）/6。根據(jù)工序重要性系數(shù)Pi將整個(gè)項(xiàng)目緩沖虛擬分配至各個(gè)工序中，將關(guān)鍵鏈掙值問題轉(zhuǎn)化為普通項(xiàng)目掙值，下面主要說明如何求解工序重要性系數(shù)Pi，從而得到工序期望工期。

3.1.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

按照決策的目標(biāo)、準(zhǔn)則及對象三者之間的相互關(guān)系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層，繪出層次結(jié)構(gòu)圖，層次結(jié)構(gòu)模型如圖1。

3.1.2 構(gòu)造判斷矩陣

判斷矩陣是表示本層所有因素針對上一層某一個(gè)因素的相對重要性的比較。根據(jù)一致矩陣法，采用相對尺度將所有因素兩兩比較，得到判斷矩陣。

3.1.3 一致性檢驗(yàn)

為了克服對各類因素兩兩比較時(shí)造成的主觀誤差，需要對矩陣的一致性進(jìn)行設(shè)定，一般項(xiàng)目實(shí)踐中對判斷矩陣的一致性值控制在0.1以內(nèi)。

3.1.4 計(jì)算緩沖監(jiān)控量

設(shè)工序1、工序2、…、工序n的重要性系數(shù)分別為P1、P2、…、Pn，其中∑ n i=1 Pi=1，且0SymbolcB@PiSymbolcB@1，那么工序i緩沖監(jiān)控量Mi=Pi×PB。

3.1.5 最可能緩沖區(qū)消耗比例

假設(shè)采用項(xiàng)目經(jīng)理、專家、問卷調(diào)查法三種方法所占權(quán)重相同，設(shè)三種方法所得到緩沖區(qū)消耗比例分別為e1、e2、e3，最可能緩沖區(qū)消耗比例為e，則e=（e1+e2+e3）/3。

3.2 緩沖區(qū)監(jiān)控與掙值分析綜合應(yīng)用

針對緩沖區(qū)監(jiān)控未能按項(xiàng)目進(jìn)度區(qū)分臨界點(diǎn)的局限，在軟件工程及集成項(xiàng)目中，將項(xiàng)目緩沖虛擬分配至關(guān)鍵鏈上各個(gè)工序中，按照前述理論得到期望工期和各工序剩余緩沖，緩沖區(qū)監(jiān)控基準(zhǔn)線按照進(jìn)度與緩沖區(qū)消耗比例1 ∶ 1進(jìn)行設(shè)置，假設(shè)項(xiàng)目在檢查點(diǎn)關(guān)鍵鏈進(jìn)度達(dá)到3%，若緩沖消耗5%則消耗過快，需要采取行動，若進(jìn)度達(dá)到10%，消耗也是10%則表明進(jìn)度與消耗比例協(xié)調(diào)，不需要采取行動。針對軟件工程及集成項(xiàng)目涵蓋軟件和硬件等工序的情況，以工序重要性序數(shù)Pi來衡量哪些工序雖然工期短，但是風(fēng)險(xiǎn)程度更高，哪些工序工期長，但是風(fēng)險(xiǎn)程度更低，以此來界定風(fēng)險(xiǎn)重要程度，緩沖區(qū)監(jiān)控步驟如下：

步驟1：在項(xiàng)目執(zhí)行之前確定該項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵鏈以及緩沖總量的大小。

步驟2：根據(jù)層次分析法計(jì)算工序重要性系數(shù)Pi進(jìn)而確定各個(gè)工序的緩沖分配量大小。

步驟3：對項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)控，對工序i進(jìn)行跟蹤，按照臨界線進(jìn)行預(yù)警并采取必要行動。

步驟4：工序i結(jié)束后提取該監(jiān)控點(diǎn)處緩沖剩余量到項(xiàng)目緩沖中作為庫存緩沖。

步驟5：若某一工序?qū)嶋H消耗緩沖量超出虛擬分配量則用項(xiàng)目緩沖中庫存緩沖進(jìn)行補(bǔ)充，并查找原因采取行動。

步驟6：重復(fù)步驟3至5，直至項(xiàng)目完成。

以上是監(jiān)控緩沖區(qū)消耗情況，結(jié)合改進(jìn)后的掙值監(jiān)控法，綜合應(yīng)用步驟如下：

選取項(xiàng)目監(jiān)控點(diǎn)，根據(jù)前述理論計(jì)算項(xiàng)目掙值BCWP和BCWS，設(shè)項(xiàng)目總的進(jìn)度偏差為SV、關(guān)鍵鏈路進(jìn)度偏差為SVC。

情況一：SVC>0，SV>0。此時(shí)重點(diǎn)觀察當(dāng)前緩沖區(qū)消耗情況，若此時(shí)所有前序工序總的緩沖消耗量與關(guān)鍵鏈進(jìn)度的比值小于1，則表明項(xiàng)目進(jìn)度超前或者按計(jì)劃;若比值大于1，則說明緩沖區(qū)消耗過量，此時(shí)應(yīng)密切注意此工序緩沖消耗率，比值繼續(xù)擴(kuò)大時(shí)應(yīng)果斷采取措施。

情況二：SVC<0。此時(shí)項(xiàng)目進(jìn)度拖延，應(yīng)觀察當(dāng)前緩沖消耗情況，若緩沖區(qū)消耗量與關(guān)鍵鏈進(jìn)度比值在正常范圍內(nèi)，則不必采取行動，若比值大于1，則應(yīng)立刻采取行動。

情況三：當(dāng)SVC>0，SV<0時(shí)，此時(shí)項(xiàng)目由于風(fēng)險(xiǎn)鏈路緩沖區(qū)消耗過多而出現(xiàn)延誤，導(dǎo)致關(guān)鍵鏈路被動消耗項(xiàng)目緩沖區(qū)。此時(shí)先查看工序i的緩沖消耗情況，若還有富余，則整個(gè)工程的工期還未被延誤，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)控接駁緩沖FB，對風(fēng)險(xiǎn)鏈工序采取趕工措施，防止影響關(guān)鍵鏈進(jìn)度。

4 案例分析

某軟件工程及集成項(xiàng)目主要由設(shè)計(jì)、實(shí)施、調(diào)試、收尾四個(gè)任務(wù)組成，該項(xiàng)目工作分解結(jié)構(gòu)如圖2所示。

項(xiàng)目實(shí)施的計(jì)劃信息表如表1所示。

根據(jù)項(xiàng)目計(jì)劃信息表畫出項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖如圖3所示。

4.1 傳統(tǒng)掙值法分析

通過圖3可知項(xiàng)目關(guān)鍵路徑為：A-C-F-G-J-K-L-M。按照傳統(tǒng)進(jìn)度計(jì)劃安排和掙值法，項(xiàng)目進(jìn)行到第56天時(shí)，根據(jù)各工序完成情況，計(jì)算得到BCWP=41.8，BCWS=41.8，BCWPC=23.3，BCWSC=22.3，因此SV=41.8-41.8=0，SVC=23.3-22.3=1。

通過項(xiàng)目總掙值和關(guān)鍵路徑掙值綜合分析，項(xiàng)目關(guān)鍵路徑提前，第56天按照原計(jì)劃項(xiàng)目關(guān)鍵路徑正好完成工序G工作，但是現(xiàn)在工序J工作也完成了。但是實(shí)際情況是，非關(guān)鍵路徑由于工序E程序開發(fā)出現(xiàn)返工，導(dǎo)致工序E工期延誤，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)工程工期延誤，此時(shí)工序A-C-E-I-K-L-M轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)鍵路徑。

以上分析說明，按照傳統(tǒng)掙值法進(jìn)行項(xiàng)目管理，無法及時(shí)監(jiān)控計(jì)劃的不合理，對出現(xiàn)的偏差不能及時(shí)處理，使項(xiàng)目的管理效果不佳。而且掙值是采用成本的方法來對偏差情況進(jìn)行分析，無法對偏差的程度進(jìn)行量化，只能判斷是否延誤，程度如何、是否在可控范圍內(nèi)，都無法給出結(jié)論。

4.2 改進(jìn)的關(guān)鍵鏈掙值分析

通過對該項(xiàng)目的分析，確定出工序工期的最樂觀時(shí)間，將原計(jì)劃時(shí)間作為安全時(shí)間。根據(jù)圖3，可知關(guān)鍵鏈為A-C-F-G-J-K-L-M，非關(guān)鍵鏈有3條，分別為：B;D-H;E-I，根據(jù)根方差法，可計(jì)算出項(xiàng)目緩沖PB=7天，根據(jù)層次分析法，計(jì)算出關(guān)鍵鏈工序A、C、F、G、J、K、L、M重要性系數(shù)以及各工序?qū)?yīng)的完全消耗工期如表3，經(jīng)過計(jì)算，項(xiàng)目經(jīng)理、專家、問卷調(diào)查所得到緩沖區(qū)消耗比例分別為65% 、55%、70%，則最可能消耗比例e=（65%+55%+70%）/3=63.3%，得到關(guān)鍵鏈項(xiàng)目期望工期。

按照期望工期公式得出結(jié)果如表2，其中工序J、K、L、M均少于1天，為便于安排工期，取最樂觀工期值為期望工期。通過上表可以看出關(guān)鍵鏈法相較于傳統(tǒng)工期安排方法，大大減少了總的項(xiàng)目工期，同時(shí)對于過程監(jiān)控更加精確。選定工序G期望工期的最后一天，即項(xiàng)目第47天進(jìn)行分析，測算得到，工序G完成了該工序工作量的95%，運(yùn)用掙值法，經(jīng)過計(jì)算得到BCWS=5*0.28+3*0.67+13*1.15+26*0.14=22，BCWP=21.27，SV=BCWS-BCWP=-0.76<0，可以判斷出關(guān)鍵鏈工期延誤，根據(jù)關(guān)鍵鏈完成情況測得，整個(gè)關(guān)鍵鏈任務(wù)已完成93%，通過計(jì)算得到目前消耗緩沖區(qū)1.3天，則已經(jīng)消耗緩沖比例為1.3/3=43.3%<93%，說明工序G延誤仍然在可控范圍內(nèi)，只需要保持工程按照原來進(jìn)度即可。

下面對項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)鏈進(jìn)行分析，通過層次分析法對項(xiàng)目整個(gè)工序風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得到工序風(fēng)險(xiǎn)程度系數(shù)如表3。

通過圖3可知，該項(xiàng)目共有三條工序鏈路，分別是A-C-D-H-K-L-M、A-C-E-I-K-L-M和A-C-F-G-J-K-L-M。通過各工序風(fēng)險(xiǎn)程度系數(shù)計(jì)算得到三條鏈路加權(quán)工期分別為4.187、5.478和3.6755。由結(jié)果得到第二條鏈路（E-I）為該項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)鏈，且該項(xiàng)目關(guān)鍵鏈與風(fēng)險(xiǎn)鏈不是同一條，該鏈路應(yīng)引起高度重視。該風(fēng)險(xiǎn)鏈為項(xiàng)目的非關(guān)鍵鏈，按照前述理論，計(jì)算得到接駁緩沖FB=5，非關(guān)鍵鏈重要性系數(shù)為（0.8，0.2），得到非關(guān)鍵鏈緩沖區(qū)數(shù)據(jù)如上表所示。分析可知，項(xiàng)目第47天，工序E完成該工序95%工作量，整個(gè)風(fēng)險(xiǎn)鏈（即非關(guān)鍵鏈E-I）完成93.3%工作量，所消耗接駁緩沖區(qū)比例為0.9/2=45%，說明緩沖消耗正常，工序E在正常進(jìn)度范圍內(nèi)，且按照目前進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)鏈不會轉(zhuǎn)化成關(guān)鍵鏈。

5 結(jié)語

關(guān)鍵鏈項(xiàng)目中，緩沖區(qū)消耗一直存在緩沖區(qū)監(jiān)控不夠準(zhǔn)確、臨界點(diǎn)不易設(shè)置等問題。采取傳統(tǒng)掙值法能簡單、直觀地對項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行評判和控制，但由于關(guān)鍵鏈項(xiàng)目中存在緩沖區(qū)，導(dǎo)致采用掙值法時(shí)BCWS無法確定。本文借鑒PERT三值法，提出期望工期的概念，以此為基礎(chǔ)，將關(guān)鍵鏈項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)項(xiàng)目，并在此基礎(chǔ)上運(yùn)用掙值理論進(jìn)行進(jìn)度分析。同時(shí)，本文提出風(fēng)險(xiǎn)鏈的概念，針對軟件工程及集成項(xiàng)目中軟硬件工序?qū)τ诠て谂c風(fēng)險(xiǎn)不匹配的問題，提出用工序風(fēng)險(xiǎn)程度系數(shù)衡量重點(diǎn)工序的風(fēng)險(xiǎn)程度，防止出現(xiàn)工期長但技術(shù)含量低的工序占用大量管理資源，有些技術(shù)含量高、返工率高但工期較短的工序卻得不到重視的問題。掙值法在整體上對關(guān)鍵鏈項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行分析，工序緩沖區(qū)消耗監(jiān)控在內(nèi)部對掙值結(jié)論進(jìn)行確認(rèn)和驗(yàn)證，二者從兩個(gè)角度對項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行分析和控制，保證了關(guān)鍵鏈項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

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