關(guān)鍵鏈技術(shù)在整車油漆車間項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度管理的研究與應(yīng)用

文／陸超 上汽通用汽車有限公司 上海 201206

引言：

G公司正是一家老牌合資整車制造企業(yè)，在乘用車領(lǐng)域銷售份額方面長期保持梯隊(duì)前列。同時有著一定的生產(chǎn)線擴(kuò)展、整車工廠的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。在目前汽車整車行業(yè)競爭日趨激烈的情況下，如何運(yùn)用科學(xué)的管理方法做好對新整車工廠工程項(xiàng)目的建設(shè)管理加快建設(shè)工程的進(jìn)度，使得項(xiàng)目盡早投產(chǎn)，具有重大的經(jīng)濟(jì)及戰(zhàn)略意義。項(xiàng)目管理者的管理能力在項(xiàng)目中具有決定性的因素，如何利用已有的知識體系、項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)更科學(xué)高效得做好項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃的編排、并在實(shí)際管理中做好控制工作，這對G公司工程制造團(tuán)隊(duì)整車工廠工程項(xiàng)目管理部來說是一個重要的課題。如何確保工廠按計(jì)劃開工建設(shè)、按計(jì)劃完成土建施工并最終完成各類設(shè)備安裝調(diào)試并投產(chǎn)，將決定G公司能否在如今競爭如此激烈的乘用車競爭中先拔頭籌繼而站穩(wěn)腳跟的關(guān)鍵因素。

G公司J新能源整車工廠項(xiàng)目除了傳統(tǒng)整車工廠所具備的車身車間、油漆車間、總裝車間以外還包括了電池組裝車間等新能源汽車制造所必要的工藝車間，是一個極為完整及典型的新能源汽車整車工廠，其中又以油漆車間的建筑安裝工藝最為復(fù)雜、建設(shè)周期最長。因此，本項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)度管理研究對于整車工廠的項(xiàng)目管理工作具有較好的借鑒意義。

1、關(guān)鍵鏈項(xiàng)目管理的基本概念

1.1 項(xiàng)目進(jìn)度管理主要理論

關(guān)鍵鏈項(xiàng)目管理（CCPM）是基于約束理論（TOC）衍生出來的方法和算法。與從1910年到1950年發(fā)展起來的傳統(tǒng)方法(即Critical Path Method，CPM；Program Evaluation Review Technique，PERT；Graphic Evaluation and Review Technique，GERT甘 特 等)相比，CCPM的應(yīng)用被認(rèn)為可以更快、更低成本的地完成項(xiàng)目。Goldratt博士觀察到員工的某些行為模式會阻礙工作流程。這包括：（1）拖延癥或“學(xué)生綜合癥”，（2）“帕金森定律”和未能報(bào)告提前完成任務(wù)，（3）多任務(wù)處理。開發(fā)CCPM方法論就是為了消除這些行為。

（1）識別關(guān)鍵鏈在集中協(xié)調(diào)管理中，所有活動都有時間，不包括安全時間。雖然已經(jīng)制定了許多提供持續(xù)時間的方法，但在大多數(shù)情況下，在使用集中協(xié)調(diào)方案時，活動的持續(xù)時間是50%-50%[1]。關(guān)鍵鏈被識別為同時考慮了優(yōu)先級約束和資源約束條件下調(diào)度中的最長鏈。（2）建立關(guān)鍵鏈，任何可以減少項(xiàng)目持續(xù)時間的任務(wù)重新排序都完成了。然后在關(guān)鍵鏈的末端添加項(xiàng)目緩沖區(qū)。添加項(xiàng)目緩沖區(qū)是為了補(bǔ)償從上述步驟中每個活動中扣除的安全時間。（3）將其他任務(wù)、路徑和資源從屬于關(guān)鍵鏈通過向所有提供關(guān)鍵鏈的鏈添加關(guān)鍵鏈饋送緩沖區(qū)來保護(hù)關(guān)鍵鏈。（4）通過在特定時間段內(nèi)使用額外的資源來打破競爭，提高（縮短）項(xiàng)目的交付時間（5）返回步驟1，識別關(guān)鍵鏈。不讓慣性成為約束。

2、基于關(guān)鍵鏈技術(shù)的整車項(xiàng)目進(jìn)度特點(diǎn)的優(yōu)化原理

Goldratt博士在《關(guān)鍵鏈》一書中用“撲朔迷離”來形容各個工序中的安全時間（safetytime），經(jīng)過分析大刀闊斧的砍掉了了原來工序計(jì)劃中持續(xù)時間的一半作為每個活動的安全時間，記者把將所有工序的安全時間進(jìn)行累加，把項(xiàng)目最終的緩沖時間的長短按之前安全時間之和的50%進(jìn)行確認(rèn)[2]。他的方法非常的簡潔實(shí)用，具有很高的實(shí)用性，但于此同時也顯得不夠嚴(yán)謹(jǐn)精準(zhǔn)。根據(jù)整車工廠工程的特點(diǎn)以及累計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，可與對次進(jìn)行相關(guān)的優(yōu)化，使得緩沖區(qū)及工作工序鏈的長度、比例更為合理。

2.1 對資源分類的改進(jìn)

約束理論TOC在提出之處其最大應(yīng)用在于制造行業(yè)的進(jìn)度管理領(lǐng)域，其中絕大多數(shù)的約束往往是指實(shí)物類別的約束。但是根據(jù)整車項(xiàng)目的特點(diǎn)以及現(xiàn)狀發(fā)展，有大量的非實(shí)物類別的約束，比如，建設(shè)地點(diǎn)的動拆遷及土地交付，比如政策法規(guī)報(bào)建報(bào)批的因素[3]，這些約束往往不消耗實(shí)物資源，可以稱它們?yōu)榉琴Y源類約束[4]。

對于實(shí)物類的資源因素，在發(fā)生進(jìn)度影響風(fēng)險的情況下，建設(shè)方可通過增加相關(guān)的資源不管是人力、材料或是其他可以供給的一切資源條件來確保資源因素對項(xiàng)目進(jìn)度拖延的影響。對于非資源約束，建設(shè)單位則可成立專項(xiàng)小組或指定專人有針對性的加快相關(guān)約束的清除，從而保證總體進(jìn)度。

2.2 對安全時間提取的改進(jìn)

整車工程工序復(fù)雜繁多，不同工序的工藝特點(diǎn)截然不同，有的工序只要增加足夠的勞動力或設(shè)備就可以明顯縮短工期，而又的工序基于自身施工或安裝特點(diǎn)只能按部就班的完成。從以上因素我們可以發(fā)現(xiàn)，Goldratt博士對每個工序都取50%的時間作為安全時間的長短是不夠合理的，所以安全時間的確認(rèn)可以通過各個工序的特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

2.3 對緩沖區(qū)處理的改進(jìn)

緩沖區(qū)的控制是關(guān)鍵鏈方法進(jìn)度管理過程控制的重要的組成部分，主要原因在于關(guān)鍵工序的活動時長很難有大幅度的優(yōu)化減少，可是在周期漫長的整車工程項(xiàng)目來說項(xiàng)目會受到各種各樣的干擾，緩沖區(qū)的設(shè)置可以被用作項(xiàng)目對不可預(yù)計(jì)風(fēng)險的保護(hù)，越是持續(xù)時間長的項(xiàng)目或工序其不可一件的因素也會增多，而緩沖區(qū)的設(shè)置很大程度取決于項(xiàng)目管理者的對風(fēng)險的敏感度以及對風(fēng)險偏好[5]。

3、基于整車項(xiàng)目特點(diǎn)的關(guān)鍵鏈方法的進(jìn)度模型建立

3.1 確定工序工期對工期進(jìn)行扣減系數(shù)測算

扣減系數(shù)可以通過組織行業(yè)專家進(jìn)行頭腦風(fēng)暴、或綜合打分的辦法以及基于計(jì)劃/實(shí)際進(jìn)行對比的方法進(jìn)行測算。整車工廠項(xiàng)目工序多且復(fù)雜，如果整個工程全周期都采用上述的幾個方式確定ai，相關(guān)的工作強(qiáng)度及工作量會很大，效率極為底下。為了因?qū)φ麄€問題，筆者認(rèn)為可以根據(jù)工程環(huán)境因素的不同ai進(jìn)行更合理的優(yōu)化調(diào)整，這樣我們便可以得到滿足各個不同環(huán)節(jié)及工況階段的扣減系數(shù)。

3.2 緩沖區(qū)大小的確定

項(xiàng)目緩沖區(qū)Buffer的大小與項(xiàng)目各個工序安全時間safetytime的大小有關(guān)[6]，但于此同時筆者在前文中已明確認(rèn)為將緩沖區(qū)大小的估算方式變成累計(jì)安全時間一半的做法不夠合理嚴(yán)謹(jǐn)。與緩沖區(qū)有關(guān)的大小因素實(shí)際上還有不少，從整車項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)中有以下幾個因素也起到很大的影響作用：

①工序工作安全時間di

②工序工作先對位置權(quán)數(shù)βi[7]

式中：li為工序i的時間中間點(diǎn)與項(xiàng)目啟動時間的距離；Li為工序i所在工序鏈路的總工期長度。

③風(fēng)險偏好程度γi

式中：ai為項(xiàng)目管理工程師估計(jì)的工序i的持續(xù)時間；mi為具有2個以上完整整車項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的項(xiàng)目管理專家估計(jì)的工序i的持續(xù)時間；bi為項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)估計(jì)的工序i的持續(xù)時間。

④緩沖區(qū)buffer大小

在分析了以上幾個維度的修正系數(shù)之后，在綜合考慮工期的扣減系數(shù)、以及工序相對位置權(quán)數(shù)及風(fēng)險偏好程度的情況下，各關(guān)鍵鏈鏈路的緩沖區(qū)估計(jì)為

針對整車項(xiàng)目的特點(diǎn)，對緩沖區(qū)采用上述方法進(jìn)行優(yōu)化，可以有效合理地調(diào)整緩沖區(qū)的大小，不會因?yàn)樵瓉砉ば蚣跋嚓P(guān)鏈路的工序數(shù)量多少影響緩沖區(qū)的大小。在方法的實(shí)例運(yùn)用中更為貼合適用。

4、關(guān)鍵鏈方法在整車油漆車間項(xiàng)目進(jìn)度管理上的應(yīng)用

由于整車工廠項(xiàng)目各個單體的各類活動較多，其間接口復(fù)雜，基于油漆車間工藝設(shè)備安裝量大，調(diào)試工作多，是所有整車工廠建設(shè)的重要瓶頸，土建交付越早為后續(xù)工藝設(shè)備安裝也會越早，從而對整個整車新建項(xiàng)目的投產(chǎn)時間起到至關(guān)重要的作用，所以我們這次課題以各個車間中施工難度最高，工期要求最嚴(yán)的油漆車間的土建施工工程作為研究介紹的對象。

4.1 基于關(guān)鍵鏈方法的整車工程項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃編制

G公司J整車工廠油漆車間工作核心可以分為主體結(jié)構(gòu)工程以及輔助的建筑配套兩大類施工部分。通常來說建筑的主體結(jié)構(gòu)部分是其他所有配套設(shè)備的啟動施工及安裝的基礎(chǔ)。土建工程的初始進(jìn)度計(jì)劃為471，我們根據(jù)本文第3.2節(jié)建立的基于關(guān)鍵鏈的工期優(yōu)化模型對工廠油漆車間土建項(xiàng)目進(jìn)行建模及優(yōu)化。

4.2 關(guān)鍵鏈方法工期的計(jì)算

通過G公司歷史項(xiàng)目以及其他類似項(xiàng)目的相關(guān)同類分部分項(xiàng)施工工藝的計(jì)劃與實(shí)際完成時長的比對結(jié)合專家的頭腦風(fēng)暴討論，得到油漆車間相關(guān)的工序時長的折減系數(shù)，通過原計(jì)劃時間與相應(yīng)的折減系數(shù)計(jì)算，可以得到更新的工期時長，通過所有工序時長中間點(diǎn)與項(xiàng)目全周期時長的對比計(jì)算，可以得到各個施工工序的位置權(quán)數(shù)、風(fēng)險偏好度，最后得到緩沖區(qū)的時長，計(jì)算如圖4.1所示。

圖4.1 工期折減系數(shù)及工期時長、位置權(quán)數(shù)、風(fēng)險偏好度、緩沖期計(jì)算

4.3 最終優(yōu)化工期

通過關(guān)鍵鏈技術(shù)方法的研究及優(yōu)化計(jì)算，最終得到了優(yōu)G公司J整車工廠項(xiàng)目油漆車間土建工程的關(guān)鍵鏈進(jìn)度計(jì)劃。從上述數(shù)據(jù)中可以看到，相對于項(xiàng)目原來的工期總計(jì)劃，使用關(guān)鍵鏈技術(shù)調(diào)整后的計(jì)劃工期為324天，緩沖區(qū)預(yù)留工期為30天，兩者相加總工期應(yīng)不超過354天。較原來初始的方案計(jì)劃設(shè)定的471天足足縮短了117天，總計(jì)劃工期是原來計(jì)劃工期的75%，大大縮短了土建工程的項(xiàng)目周期，為后續(xù)的工藝設(shè)備安裝的進(jìn)度保障提供了極好的條件。油漆車間工程進(jìn)度計(jì)劃見圖4.2。

圖4.2 關(guān)鍵鏈優(yōu)化進(jìn)度計(jì)劃

5、研究結(jié)論

本文筆者通過對關(guān)鍵鏈方法的研究，結(jié)合對整車工廠項(xiàng)目的進(jìn)度編制優(yōu)化應(yīng)用實(shí)例表明，關(guān)鍵鏈技術(shù)對整車項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)度管理具有較好的應(yīng)用價值和適用性，該方法較大幅度縮短了整車工廠工程建設(shè)的周期，為關(guān)鍵鏈在整車項(xiàng)目進(jìn)度管理領(lǐng)域提供了有效的參考案例。

隨著大數(shù)據(jù)人工智能時代的來臨，工程進(jìn)度管理一定會與人工智能大數(shù)據(jù)計(jì)算進(jìn)行結(jié)合。計(jì)算項(xiàng)目周期是一個海量的計(jì)算工作（即適值函數(shù)表示困難），因此一次編程計(jì)算，算法中進(jìn)行處理就可以記錄這種邏輯依賴關(guān)系；但是基于人工智能的各種算法，已經(jīng)被漸漸應(yīng)用到工程管理的各個領(lǐng)域，相信隨著大數(shù)據(jù)人工智能及超級云計(jì)算的時代到來，工程管理的各種優(yōu)化求解會得到更好的應(yīng)用結(jié)果。人工智能將會在工程管理領(lǐng)域占有一席之地。