基于關(guān)鍵鏈的核電大修進(jìn)度管理研究

姜 武

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江嘉興 314300）

0 引言

核電機(jī)組大修具有工期緊、任務(wù)重、投入資源多、規(guī)模龐大、接口多、過程復(fù)雜、安全質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，對(duì)大修計(jì)劃編制和進(jìn)度控制提出了非常高的要求。秦三廠與參考電站月城電站大修相比工期偏長，根據(jù)公司五年發(fā)展規(guī)劃要求，未來五年實(shí)現(xiàn)30 d 內(nèi)大修的目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，必須在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行工期優(yōu)化。

大修的進(jìn)度計(jì)劃與進(jìn)度控制是大修管理工作的重要環(huán)節(jié)，項(xiàng)目進(jìn)度管理是衡量項(xiàng)目管理水平高低的重要指標(biāo)。目前電廠的大修進(jìn)度管理仍沿用傳統(tǒng)的管理方法，即采用運(yùn)用關(guān)鍵路徑法、里程碑節(jié)點(diǎn)控制大修工期，缺乏新理論、新方法，由于技術(shù)方法、天氣、人的因素以及備品配件等原因，致使大修實(shí)際工期與原計(jì)劃工期有較大差距，造成時(shí)間和大修資源的浪費(fèi)，影響企業(yè)效益。傳統(tǒng)的進(jìn)度管理考慮過于片面，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代項(xiàng)目管理的新的形勢(shì)，因此迫切需要利用先進(jìn)的項(xiàng)目管理手段對(duì)大修項(xiàng)目進(jìn)行系統(tǒng)、全面、有效的管理。

關(guān)鍵鏈管理技術(shù)在一定程度上能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)度管理方法的不足，目前其在國外已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但在國內(nèi)運(yùn)用處于萌芽狀態(tài)。因此，加強(qiáng)關(guān)鍵鏈的理論研究和實(shí)際運(yùn)用十分必要，可以為我國項(xiàng)目進(jìn)度管理水平的提升貢獻(xiàn)力量。與傳統(tǒng)的項(xiàng)目進(jìn)度管理方法相比，關(guān)鍵鏈技術(shù)基于約束理論，在考慮工作邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上還將項(xiàng)目中的資源約束和人的因數(shù)考慮在內(nèi)，解決了傳統(tǒng)項(xiàng)目管理中工期估計(jì)過長、資源受限情況下的進(jìn)度管理等問題。緩沖區(qū)設(shè)置方法有多種，沒有形成統(tǒng)一的方法，根據(jù)實(shí)際情況本文選用了彈性系數(shù)法來設(shè)置緩沖區(qū)的大小，為大修項(xiàng)目工期優(yōu)化提出了新的思路。

大修關(guān)鍵路徑對(duì)核電大修進(jìn)度控制至關(guān)重要，關(guān)鍵路徑長短直接影響大修工期。本文將關(guān)鍵鏈理論和方法應(yīng)用于大修關(guān)鍵路徑管理，為大修進(jìn)度管理目前所面臨的難題提供了好的解決方法，通過優(yōu)化大修進(jìn)度管理和計(jì)劃控制，從而縮短大修工期，促進(jìn)我國核電項(xiàng)目管理水平的提升，進(jìn)而提高企業(yè)經(jīng)營水平和核心競(jìng)爭(zhēng)力。

1 關(guān)鍵鏈理論基礎(chǔ)

1.1 約束理論

TOC（Theory of Constraints，結(jié)束理論）是以色列物理學(xué)家高德拉特博士在其開創(chuàng)的優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的管理哲學(xué)。TOC 主要有5 個(gè)核心步驟，具體步驟如圖1 所示。

圖1 約束理論核心步驟

1.2 關(guān)鍵鏈理論

關(guān)鍵鏈?zhǔn)腔诩s束理論提出的項(xiàng)目管理方法，以約束理論為指導(dǎo)，從整體角度出發(fā)，分析制約瓶頸，合理安排項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃。關(guān)鍵鏈基本思想如下：

（1）用50%概率的可能完成時(shí)間估計(jì)任務(wù)工期。

（2）重視資源約束限制。

（3）引入緩沖器控制。

（4）利用緩沖區(qū)控制和衡量項(xiàng)目進(jìn)度。

（5）使非關(guān)鍵鏈任務(wù)服從資源約束。

1.3 關(guān)鍵鏈與傳統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)度管理方法的比較

傳統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)度管理方法是先繪制網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖，再計(jì)算時(shí)間參數(shù)，最后尋求最長路徑，這與關(guān)鍵鏈法是一致的，只是最長路徑的考慮因素不同。關(guān)鍵鏈技術(shù)與傳統(tǒng)的關(guān)鍵路徑法和計(jì)劃評(píng)審技術(shù)（CPM/PERT）相比存在一些不同，下面將從5 個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比分析（表1）。

表1 關(guān)鍵鏈與CPM/PERT 的對(duì)比分析

2 基于關(guān)鍵鏈技術(shù)的項(xiàng)目進(jìn)度管理

2.1 關(guān)鍵鏈的識(shí)別

關(guān)鍵鏈的識(shí)別共分3 個(gè)步驟：根據(jù)樂觀時(shí)間繪制網(wǎng)路圖，在網(wǎng)路圖中檢查各任務(wù)資源；將可能后移的工序后移，最低項(xiàng)目多任務(wù)的情形；最后持續(xù)時(shí)間最長的鏈路即為關(guān)鍵鏈。

2.2 緩沖區(qū)的設(shè)置

2.2.1 緩沖區(qū)的設(shè)置位置

緩沖區(qū)有項(xiàng)目緩沖PB、輸入緩沖FB 及資源緩沖RB 三種。PB 設(shè)置在關(guān)鍵鏈的末端，吸收不確定性因素帶來的風(fēng)險(xiǎn)；FB 設(shè)置在非關(guān)鍵鏈與關(guān)鍵鏈的交匯處，只占用時(shí)間而不消耗資源；而RB 設(shè)置在關(guān)鍵鏈路上、兩種不同資源的交替處（圖2）。

圖2 緩沖區(qū)位置示意

2.2.2 緩沖區(qū)的計(jì)算

常用的緩沖區(qū)的計(jì)算方法主要有以下3 種：

（1）50%法則：將關(guān)鍵鏈長度的一半作為項(xiàng)目緩沖的大小。

（2）根方差法：將關(guān)鍵鏈上活動(dòng)工期不確定性的平方和的平方根作為緩沖大小。

（3）利用彈性系數(shù)計(jì)算緩沖大小。

其中，方法1 缺乏理論證明，容易產(chǎn)生緩沖區(qū)過大或過小的現(xiàn)象；方法2 可以避免緩沖區(qū)過長或過短現(xiàn)象，對(duì)于較長的工作鏈可能產(chǎn)生較小的緩沖；方法3 充分利用了最樂觀時(shí)間估計(jì)，將所有不確定性吸收到項(xiàng)目緩沖和輸入緩沖，確保項(xiàng)目提前完成。

秦三廠自商運(yùn)以來，經(jīng)過十幾次大修，積累了豐富的檢修經(jīng)驗(yàn)和計(jì)劃管理經(jīng)驗(yàn)，掌握了工作時(shí)間估計(jì)，使確定工序的彈性系數(shù)成為可能，故采取方法3 計(jì)算緩沖區(qū)大小。

每個(gè)活動(dòng)給出3 種估計(jì)，所以某個(gè)活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間T 是：

式中 a——樂觀時(shí)間，h

m——最可能的時(shí)間，h

b——悲觀時(shí)間，h

資源緩沖區(qū)是解決有限的資源管理問題，保證關(guān)鍵鏈上作業(yè)所需資源到位的提前時(shí)間，其大小無須計(jì)算。

2.3 緩沖區(qū)管理

2.3.1 項(xiàng)目緩沖區(qū)管理

高德拉特博士的緩沖區(qū)管理采用緩沖區(qū)消耗量的3 種情況（紅、黃、綠3 種顏色）進(jìn)行管理：綠色區(qū)表示項(xiàng)目進(jìn)展良好，黃色區(qū)表示項(xiàng)目有一定的延期風(fēng)險(xiǎn)，紅色區(qū)表示項(xiàng)目進(jìn)度嚴(yán)重落后。高德拉特的緩沖機(jī)制沒有將項(xiàng)目緩沖區(qū)消耗量和項(xiàng)目的任務(wù)完成率很好的結(jié)合，隨著項(xiàng)目進(jìn)度的推進(jìn)，項(xiàng)目的消耗量也會(huì)增加，故在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)（圖3）。

圖3 改進(jìn)后的項(xiàng)目緩沖監(jiān)測(cè)圖

2.3.2 輸入緩沖區(qū)管理

輸入緩沖區(qū)管理與項(xiàng)目緩沖區(qū)管理的區(qū)別是只要輸入緩沖沒有消耗完，就不必?fù)?dān)心關(guān)鍵鏈。非關(guān)鍵任務(wù)的監(jiān)控同樣通過緩沖區(qū)的消耗量進(jìn)行管理。

2.3.3 資源緩沖區(qū)管理

資源緩沖提醒資源即將要到關(guān)鍵鏈上工作，通過提醒來保證相關(guān)資源準(zhǔn)備就緒。

2.4 基于關(guān)鍵鏈的項(xiàng)目進(jìn)度管理模型

通過工期估算，消除工序的安全時(shí)間，并解開資源沖突識(shí)別項(xiàng)目的關(guān)鍵鏈，然后使用彈性系數(shù)法設(shè)置緩沖區(qū)確定項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃，最后運(yùn)用緩沖區(qū)監(jiān)控進(jìn)行項(xiàng)目進(jìn)度管理。管理模型的流程如圖4 所示。

圖4 關(guān)鍵鏈的項(xiàng)目進(jìn)度管理模型

3 Q3-OT209 大修項(xiàng)目進(jìn)度管理優(yōu)化

3.1 OT209 大修項(xiàng)目簡介

Q3-OT209 大修為秦三廠2#機(jī)組第九次大修，目標(biāo)工期67 d。機(jī)組計(jì)劃于2018 年4 月5 日與電網(wǎng)解列，計(jì)劃于2018年6 月4 日并網(wǎng)。Q3-OT209 大修初始關(guān)鍵路徑見圖5：建立保證停堆安措（GSS）安措→1#備用柴油發(fā)電機(jī)（SDG）解體檢修→低水位檢修（含進(jìn)出低水位）→停冷系統(tǒng)閥門檢修→EPS（應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)）年度試驗(yàn)→失去四級(jí)電源試驗(yàn)→機(jī)組啟動(dòng)。大修主要檢修項(xiàng)目有反應(yīng)堆廠房泄漏率試驗(yàn)（RBLRT）、全堆芯燃料通道定位端互換、1#蒸汽發(fā)生器一次側(cè)傳熱管渦流檢查、核級(jí)支管焊縫檢查和處理、1#/4#主泵電機(jī)更換、1#SDG 解體檢修、主變放油內(nèi)檢、發(fā)電機(jī)出口斷路器檢修、1#SDG 勵(lì)磁系統(tǒng)和保護(hù)裝置升級(jí)改造、5422 線保護(hù)改造等。

圖5 209 大修關(guān)鍵路徑

3.2 關(guān)鍵鏈識(shí)別

3.2.1 工期估計(jì)

對(duì)于常規(guī)的預(yù)防性維修工作估計(jì)，釆取類比估算法進(jìn)行。對(duì)于變更改造和初次實(shí)施的項(xiàng)目，邀請(qǐng)各專業(yè)的專家評(píng)估各項(xiàng)目的檢修工期，收集并匯總相關(guān)意見，開會(huì)討論得到基本一致的看法，最后根據(jù)投票結(jié)果最終確定各項(xiàng)目的檢修工期。每項(xiàng)檢修工作給出3 種工期估計(jì)，各工作時(shí)間的估計(jì)見表2。

表2 各任務(wù)工期估計(jì)表

3.2.2 確定關(guān)鍵鏈

以樂觀時(shí)間作為各工作的持續(xù)時(shí)間，對(duì)原關(guān)鍵路徑圖進(jìn)行調(diào)整，將次關(guān)鍵路徑上的可以后移的工作后移，盡量降低多任務(wù)的情形發(fā)生。實(shí)際大修工作比想象的要復(fù)雜，非關(guān)鍵路徑延誤會(huì)消耗掉輸入緩沖波及到關(guān)鍵鏈，僅對(duì)部分非關(guān)鍵工作后移，部分非關(guān)鍵工作與關(guān)鍵鏈同時(shí)進(jìn)行。將母線檢修推后2 d 開始，解決了大修前期運(yùn)行操作量過大的問題。均衡資源后得出關(guān)鍵鏈為：建立GSS 安措→1#SDG 解體檢修→低水位檢修（含進(jìn)出低水位）→停冷系統(tǒng)閥門檢修→EPS 年度試驗(yàn)→失去四級(jí)電源試驗(yàn)→機(jī)組啟動(dòng)。

3.3 緩沖區(qū)計(jì)算

3.3.1 項(xiàng)目緩沖區(qū)PB 計(jì)算

根據(jù)KB公式，計(jì)算各工作彈性系數(shù)和相關(guān)值（表3）。根據(jù)項(xiàng)目緩沖區(qū)PB 計(jì)算公式，確定項(xiàng)目的緩沖區(qū)：｝=1+48+2+72+4+24+4+2+12=169 h≈7 d。

由此得出，與大修的樂觀工期60 d 的計(jì)算結(jié)果相符，將減少的7 d 作為項(xiàng)目緩沖區(qū)大小。對(duì)于209 大修工作來說，項(xiàng)目緩沖時(shí)間消耗的越少，大修工期縮短的越多。

3.3.2 輸入緩沖FB 計(jì)算

根據(jù)表3 中的非關(guān)鍵鏈工作彈性系數(shù)和相關(guān)值，同時(shí)根據(jù)輸入緩沖區(qū)FB 計(jì)算公式，輸入緩沖區(qū)計(jì)算如下：

表3 各工作彈性系數(shù)和相關(guān)值

FB1放在再循環(huán)冷卻水（RCW）切回正式系統(tǒng)后，關(guān)鍵鏈的匯入處(開始進(jìn)低水位前)；FB2放在主變檢修完成后，關(guān)鍵鏈的匯入處（EPS 年度試驗(yàn)前），F(xiàn)B3放在1#EPS 檢修后，關(guān)鍵鏈的匯入處（EPS 年度試驗(yàn)前），F(xiàn)B4放在4#主泵電機(jī)更換完成后，關(guān)鍵鏈的匯入處（主系統(tǒng)退出低水位前），F(xiàn)B5放在屏蔽門和橋架檢修與試驗(yàn)后，關(guān)鍵鏈的匯入處（EPS 年度試驗(yàn)前）。

將項(xiàng)目緩沖區(qū)和輸入緩沖區(qū)加入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計(jì)劃圖中，檢查各工作不存在資源沖突，得到項(xiàng)目的最終計(jì)劃（圖6）。

圖6 項(xiàng)目關(guān)鍵鏈

3.3.3 設(shè)置資源緩沖RB

因關(guān)鍵路徑上的工作均由不同的責(zé)任部門實(shí)施，按照資源緩沖設(shè)置原則，均需插入資源緩沖。采取電話和郵件提醒的方式提前1 d 確認(rèn)，并在計(jì)劃會(huì)上強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵路徑計(jì)劃安排，確保后續(xù)工作所需資源及時(shí)到位。

3.4 運(yùn)用關(guān)鍵鏈的緩沖區(qū)管理方法進(jìn)行大修進(jìn)度控制

大修實(shí)施過程復(fù)雜，大修過程中外部環(huán)境、突發(fā)狀況的影響，造成項(xiàng)目進(jìn)展變化，導(dǎo)致項(xiàng)目無法按原計(jì)劃開展，故實(shí)施過程中對(duì)項(xiàng)目有效監(jiān)控是至關(guān)重要的。按照60 d 大修工期確定本次大修計(jì)劃里程碑節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)見表4。

表4 大修里程碑節(jié)點(diǎn)

本項(xiàng)目釆用緩沖區(qū)管理方法對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度實(shí)施監(jiān)控，由關(guān)鍵路徑控制專項(xiàng)組負(fù)責(zé)計(jì)劃管控。圖7 為計(jì)劃人員繪制的最終緩沖區(qū)狀態(tài)圖，黑色圓點(diǎn)表示實(shí)際值，黑色曲線表示進(jìn)展趨勢(shì)。由圖可以看出，整個(gè)209 大修實(shí)施過程中，項(xiàng)目進(jìn)度狀態(tài)均處于綠區(qū)，任務(wù)進(jìn)度執(zhí)行良好。

圖7 緩沖區(qū)狀態(tài)監(jiān)控圖

3.5 進(jìn)度管理效果

本次大修采用甘特圖、里程碑及關(guān)鍵鏈相結(jié)合的方法，使其進(jìn)度控制更加科學(xué)。本次大修目標(biāo)工期67 d，實(shí)際工期為60 d，大修提前7 d 圓滿完成。

4 結(jié)論和展望

本文應(yīng)用關(guān)鍵鏈法對(duì)OT209 大修關(guān)鍵路徑進(jìn)行管理，管控效果良好，驗(yàn)證了關(guān)鍵鏈法用于實(shí)際項(xiàng)目的可行性。通過與傳統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)度管理方法對(duì)比、分析，得出如下結(jié)論：

（1）關(guān)鍵鏈相比傳統(tǒng)的項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃更具有可執(zhí)行性。關(guān)鍵鏈更加重視資源沖突與人的行為因素帶給關(guān)鍵工作的影響，有效解決了資源沖突以及項(xiàng)目進(jìn)度失控等問題。

（2）運(yùn)用關(guān)鍵鏈方法能更有效監(jiān)控大修進(jìn)度。關(guān)鍵鏈的緩沖區(qū)管理方法使項(xiàng)目管理人員更加專注進(jìn)度，通過監(jiān)控緩沖區(qū)的緩沖消耗量，可以準(zhǔn)確判斷項(xiàng)目進(jìn)展情況，根據(jù)監(jiān)控管理機(jī)制制定強(qiáng)有力的保障措施，保證項(xiàng)目按期完成。

對(duì)于關(guān)鍵鏈法在核電大修項(xiàng)目管理中應(yīng)用的研究目前尚且較少，沒有引起廣泛的關(guān)注。本文基于關(guān)鍵鏈建立的項(xiàng)目進(jìn)度管理模型，雖然通過案例驗(yàn)證具有一定的價(jià)值，但對(duì)關(guān)鍵鏈方法的研究和應(yīng)用僅涉及大修項(xiàng)目中的關(guān)鍵路徑工作上，未將研究范圍擴(kuò)大到整個(gè)大修工作的進(jìn)度管理上。本文的研究還存在一些不足，未來關(guān)鍵鏈法項(xiàng)目管理的研究可以從以下3個(gè)方面開展：

（1）由于項(xiàng)目本身的特點(diǎn)使管理具有較大的復(fù)雜性，一般的管理軟件如Project、P6 等難以實(shí)現(xiàn)有效的管理，有必要開發(fā)新的基于關(guān)鍵鏈法的項(xiàng)目管理軟件，或?qū)σ延械能浖M(jìn)行更新完善。

（2）關(guān)鍵鏈法運(yùn)用PERT 對(duì)活動(dòng)時(shí)間的估算，以樂觀時(shí)間作為最終的工期，緩沖區(qū)大小設(shè)置始終是個(gè)難點(diǎn)，緩沖區(qū)大小的科學(xué)合理性需要更多的實(shí)踐證明。

（3）本文采用緩沖區(qū)消耗與項(xiàng)目進(jìn)度結(jié)合的緩沖區(qū)監(jiān)控管理，如何設(shè)計(jì)更加合理的緩沖消耗預(yù)警線、為管理者提供準(zhǔn)確判斷，是未來值得深入研究的方向。