關(guān)鍵鏈技術(shù)在煤改電工程進度管理中的應(yīng)用研究

郭 申，朱兆順，潘 華*

（1.上海電力大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院，上海 201306；2.國網(wǎng)萊蕪供電公司，山東 濟南 271100）

當前大氣污染形勢嚴峻，國家電網(wǎng)公司發(fā)揮央企責任擔當并積極尋找替代能源，提出了以電能能源作為替代品的規(guī)劃。其中，最具有代表性的部分是煤改電工程。煤改電工程具有點多面廣、時間緊迫的特點，隨著煤改電規(guī)模逐年增加，建設(shè)過程中的問題也日益突出，尤其是施工中的進度問題。然而，由于自然環(huán)境和建設(shè)環(huán)境的變化而導(dǎo)致施工的進度計劃無法與實際的施工進度相匹配，經(jīng)常出現(xiàn)延期、資源浪費等現(xiàn)象。因此，合理的編制工程項目進度計劃，充分考慮項目實施過程中可能發(fā)生的意外狀況，并合理設(shè)置解決方案是工程項目施工管理過程中必不可少的重要步驟。

通過參考沈敏圣等[1]科研項目管理新模式的實踐與思考、胡國峰[2]關(guān)鍵鏈在核電工程工期優(yōu)化中的應(yīng)用、曾俊岳[3]研發(fā)項目進度管理研究等文獻，關(guān)鍵鏈技術(shù)作為項目施工進度管理的重要方法，在電廠建設(shè)、鐵路施工、通信工程等項目管理中具有重要的實踐意義，本文將關(guān)鍵鏈技術(shù)運用到煤改電工程實際施工過程中，分析了關(guān)鍵鏈技術(shù)在煤改電工程進度管理中的應(yīng)用情況，切實解決了煤改電工程進度管控不當?shù)膯栴}，在實踐中完善關(guān)鍵鏈技術(shù)的理論體系，使其有效性得以更好地發(fā)揮。同時對其他項目完善進度管理提供了借鑒，有著重要現(xiàn)實意義。

1 煤改電進度分析

1.1 煤改電工程工程管理分析

煤改電工程管理在單個臺區(qū)的前、后工序搭接進行，多個臺區(qū)的相同工序搭接進行，人員、機具等資源在多區(qū)施工建設(shè)過程中進行調(diào)度。在多臺區(qū)煤改電工程項目管理中采用傳統(tǒng)的進度管理方法，存在部分缺陷和局限性。本文以A 供電公司煤改電工程為例，將關(guān)鍵鏈項目管理方法引入到工程項目進度控制管理中，對傳統(tǒng)的項目進度管理方法進行改進，保證工程如期竣工投產(chǎn)。

項目部作為該項目的總承包商代表，在執(zhí)行項目的進度管理過程中，應(yīng)當從以下幾個方面的工作進行考慮，其工作-時間關(guān)系如圖1 所示。

圖1 煤改電工程各部分工作-時間關(guān)系圖

1.2 施工進度網(wǎng)絡(luò)圖

A 供電公司煤改電工程概況如下：新裝三相315kVA 柱上變壓器196 臺。敷設(shè)電纜ZC-YJY22-8.7/15-3×300mm2，總長為2 400 m，ZC-YJY22-8.7/15-3×150mm2，總長1 380 m。新建中壓絕緣線JKLYJ/QN-185線路總長76 613 m、JKLYJ/QN-70 線路總長26 855 m，低壓絕緣線JKLYJ－150×4 線路總長81 799 m、JKLYJ－70×4 線路總長21 977 m；新立電桿Φ190/15m 共1 168基，新立電桿Φ190/12m 共2 932 基，新立電桿Φ190/10m 共34 基，新立呼高13 m 鋼桿2 基。新裝單相智能電能表共6 069 具，三相智能電能表共507 具。敷設(shè)光纜46 139 m，安裝相應(yīng)光設(shè)備，拆除舊設(shè)備及線纜等。

根據(jù)煤改電工程特點以及項目的實際施工要求，項目部共分包5 個施工隊伍，將高低壓線路施工、變壓器安裝、表箱表計安裝、光纜敷設(shè)任務(wù)進行劃分，創(chuàng)建工作分解結(jié)構(gòu)（WorkBreakdownStructure，WBS），考慮正常情況下的施工工期，建立單個施工隊伍的煤改電施工進度網(wǎng)絡(luò)圖，如圖2 所示為煤改電工程單個施工隊伍進度網(wǎng)絡(luò)圖。

圖2 煤改電工程單個施工隊伍進度網(wǎng)絡(luò)圖

1.3 工程進度管理影響因素分析

作為資源密集型的項目，煤改電工程在項目執(zhí)行過程中需要大量的各類資源作為支撐，任何資源的調(diào)度出現(xiàn)問題，都可能導(dǎo)致項目無法向前推進，最終導(dǎo)致工程項目延期。進度影響因素思維導(dǎo)圖，如圖3 所示。

圖3 進度影響因素思維導(dǎo)圖

2 煤改電初始關(guān)鍵鏈模型構(gòu)建

2.1 50%完工概率工期分析

高德拉特在關(guān)鍵鏈理論中詳細闡述了安全時間問題，即在進行工期規(guī)劃時，執(zhí)行人員往往偏向于完工概率比較高的工期作為預(yù)估工期，如90%或者95%的完工概率工期，但這個工期會造成很大的浪費。他將每道工序90%完工概率的完工工期和50%完工概率的完工工期的差值稱為這道工序的安全時間。在進度規(guī)劃階段、識別初始關(guān)鍵鏈時，應(yīng)當按照50%完工概率進行工期規(guī)劃[4]。

通過表1 的對比數(shù)據(jù)，估算的50%概率完工的預(yù)估工期比原計劃工期可縮短2.35 個月時間，即常規(guī)工期估算情況下的安全工期合計為2.35 個月。

表1 A 供電公司煤改電工程工期計劃

2.2 資源約束增加虛工序

在大量資源沖突、工序邏輯關(guān)系錯綜復(fù)雜的情況下，通常采用平行算法來解決資源受限的調(diào)度問題。平行法的求解核心思想是計算工期內(nèi)的每一個時間段內(nèi)所有工序所需的資源，然后從資源集合中尋找該資源，確定該資源的供應(yīng)量是否能夠滿足這一時間段內(nèi)所有工序的總需求量，如果不能滿足，則按照工序的優(yōu)先準則進行安排，沒有得到資源分配量的工序則推遲到一個時間段，待優(yōu)先分配資源的工序釋放資源之后再開始，進而建立初始關(guān)鍵鏈[5]。其計算步驟如圖4 平行算法流程圖所示。

圖4 平行算法流程圖

在進行平行算法分配資源的過程中，當某工序由于資源沖突被推遲到下一個時間段開始，需要在網(wǎng)絡(luò)計劃圖中引入虛工序，使得在該時間段內(nèi)起資源沖突的工序之間由并行關(guān)系變成串行。在具體資源沖突的工序串行調(diào)度上，有多種串行調(diào)度準則，目前比較通用的是最小的最早完成時間準則（The Minimum Early Finish，MinEF）：當資源短缺或者資源沖突時，優(yōu)先安排那些最早完成時間最小的工序，也就是該準則按照工序的最晚完成時間從小到大進行調(diào)度，該準則調(diào)度的最終目的是使資源在工序上的占用工期盡可能短，資源沖突盡早結(jié)束，資源盡早被釋放。

同時，在添加虛工序之后，對整個網(wǎng)絡(luò)圖進行重新計算，檢查關(guān)鍵鏈是否已發(fā)生變化。如果添加虛工序后的鏈路大于原關(guān)鍵鏈，則該鏈路為新的關(guān)鍵鏈，需要重新進行平行算法分配資源。

3 緩沖區(qū)設(shè)置與最終關(guān)鍵鏈模型構(gòu)建

3.1 緩沖設(shè)置分析

高德拉特在關(guān)鍵鏈項目管理方法中提出以50%完工概率的時間作為預(yù)估完工工期，將原計劃工期減去50%完工概率的工期得到安全時間，匯總所有工序的安全時間放在關(guān)鍵鏈的末端，即項目緩沖（Project－Buffer，PB）。在非關(guān)鍵鏈末端、匯入關(guān)鍵路徑的前端設(shè)置一個輸入緩沖（Feeding Buffer，F(xiàn)B），用于防止非關(guān)鍵路徑上的工序影響到關(guān)鍵路徑上的工序的進度，導(dǎo)致整個項目延期。為了保證鏈路上的工序及時得到資源，在工序開始前將所有資源準備就緒，在該工序前設(shè)插入資源緩沖（Resource Buffer，RB）。如圖5 所示為緩沖設(shè)置位置。

圖5 緩沖設(shè)置位置

部分理論研究學(xué)者簡單地將緩沖區(qū)平均分成3 部分，每個部分即為3 個區(qū)域[6]。然而，在工程實踐中證明，平均分法缺乏考慮對工程實際應(yīng)用中影響的因素以及由此產(chǎn)生對成本等因素的影響。隨著工程項目的執(zhí)行，緩沖區(qū)消耗的比例對項目進度的影響程度不同，如采用平分法，在項目后期可能過早地出發(fā)預(yù)警觸發(fā)點，使得相應(yīng)的項目管理者過早地采取修正措施，造成資源的浪費。因此，在項目執(zhí)行的不同階段，應(yīng)當設(shè)置不同位置的觸發(fā)點，在項目執(zhí)行的前期，其觸發(fā)點的位置應(yīng)當設(shè)置比較低，隨著項目的向前推進，觸發(fā)點的位置應(yīng)當逐步提高，具體設(shè)置的位置及數(shù)量，應(yīng)當根據(jù)項目的實際情況而定，如圖6 所示為改進后的緩沖區(qū)觸發(fā)機制示意圖。

圖6 改進后的緩沖區(qū)觸發(fā)機制

緩沖設(shè)置位置是在項目進行進度規(guī)劃或者項目執(zhí)行過程中，根據(jù)項目的實際情況，結(jié)合關(guān)鍵鏈項目管理方法的理論基礎(chǔ)，進行定性分析。而具體緩沖量的計算，需要在此定性的基礎(chǔ)上，進行詳細計算，進而編制最終的關(guān)鍵鏈。緩沖設(shè)置網(wǎng)絡(luò)圖如圖7 所示。

圖7 緩沖設(shè)置網(wǎng)絡(luò)圖

本文采用根方差法（Root Square Error Method，RSEM）[7]，該方法從概率的角度出發(fā)，認為工序的安全工期Δti代表了工序工期的不確定性，它用Δti/2作為工序工期的標準差，鏈的緩沖量是采用2 倍的鏈路標準差。設(shè)鏈路上工序的工期是互不相關(guān)，則根據(jù)中心極限定理可得：

式中：ΔB 為緩沖量；Δti為第i 個工序的安全時間；N 為第i 個工序所對應(yīng)的鏈上的工序數(shù)目。

根據(jù)統(tǒng)計學(xué)解釋，該方法的優(yōu)點在于緩沖量的大小不受鏈路上工序數(shù)量的影響。進度管理者不需要刻意因為項目工序的多少而減少或者增加工序的預(yù)估工期，從實用的角度，該種方法更好地避免了進度管理者和項目執(zhí)行人員的矛盾，特別是對于工序較多的大型項目，不會因為工序太多而放大緩沖量。

通過計算可得：

式中，F(xiàn)B1 為變壓器施工緩沖量，F(xiàn)B2 為0.4 kV 線路施工緩沖量，F(xiàn)B3 為變箱安裝緩沖量。

對于資源緩沖而言，其中網(wǎng)絡(luò)計劃中并不實際占用時間，只是對資源的調(diào)度起到警示的作用，但是并不意味著這個緩沖量可以隨意設(shè)置，應(yīng)當根據(jù)項目的實際情況進行設(shè)置。

3.2 最終關(guān)鍵鏈模型

綜上分析，經(jīng)過50%完工概率的關(guān)鍵鏈及緩沖設(shè)置所得到的關(guān)鍵鏈模型如圖8 所示。

圖8 最終關(guān)鍵鏈模型

4 結(jié)論

本文構(gòu)建了準初始關(guān)鍵鏈模型，分析了煤改電工程中進度影響的因素，估算初始關(guān)鍵鏈的工期，確定三類緩沖的插入位置、計算緩沖量的大小，構(gòu)建完成煤改電工程的關(guān)鍵鏈模型。

在本案例中，分析了一個典型的資源沖突，由于這個資源，在關(guān)鍵鏈和非關(guān)鍵鏈的工序之間引入了一個虛工序，并且由于該虛工序的引入，導(dǎo)致關(guān)鍵鏈發(fā)生了變化。在構(gòu)建初始關(guān)鍵鏈的基礎(chǔ)上，主要是從3 類緩沖的插入位置、緩沖量大小計算入手進行論述，從而完整構(gòu)建最終關(guān)鍵鏈模型。由于緩沖概念的引入，關(guān)鍵鏈項目管理技術(shù)克服了傳統(tǒng)進度管理缺乏柔性、忽視動態(tài)管理的缺點，使之能夠更好地進行進度管理，特別是對于復(fù)雜的項目而言，能夠更好地調(diào)度資源，保證項目如期完工。