關(guān)鍵鏈技術(shù)在工程項(xiàng)目進(jìn)度優(yōu)化中的應(yīng)用

劉曉娟

（華北水利水電大學(xué)土木與交通學(xué)院，河南 鄭州 450045）

進(jìn)度控制是項(xiàng)目管理中的重中之重，進(jìn)度控制的好壞直接影響工程項(xiàng)目能否成功交付。據(jù)中國審計(jì)部門統(tǒng)計(jì)，近幾年中國工程建設(shè)項(xiàng)目交付率較歷史最高水平有高達(dá)10%的差距，所以對項(xiàng)目進(jìn)度管控的技術(shù)要求更加先進(jìn)。目前進(jìn)度控制的方法有甘特圖法、關(guān)鍵路徑法、PERT 計(jì)劃評審技術(shù)。隨著進(jìn)度管控理論的發(fā)展，1997 年由GOLDRATT 博士[1]在關(guān)鍵路徑法的基礎(chǔ)上引入TOC 約束理論而形成的關(guān)鍵鏈法備受歡迎，它是一種新型的進(jìn)度網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)，主要特點(diǎn)就是考慮資源的有限性。GOLDRATT 在書中指出，傳統(tǒng)的進(jìn)度控制方法僅考慮工序間的邏輯關(guān)系，并且在各工序上加入大量的安全時間，致使人們會出現(xiàn)類似“學(xué)生綜合征”的情況和工作前松后緊的現(xiàn)象。關(guān)鍵鏈法強(qiáng)調(diào)“整體最優(yōu)而不是局部最優(yōu)”，克服了資源的有限性、人的行為因素（學(xué)生綜合征、帕金斯定律）等。這為進(jìn)一步提高中國進(jìn)度管控提供了可靠的基礎(chǔ)理論。目前中國項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃均依靠具有進(jìn)度計(jì)劃編制功能的軟件，最有代表的是Project、Primavera 6.0軟件。本篇以關(guān)鍵鏈技術(shù)作為進(jìn)度控制方法，并借用P6 軟件進(jìn)行操作，希望可以讓項(xiàng)目在進(jìn)度優(yōu)化上有一個新的突破[2-3]。

1 傳統(tǒng)進(jìn)度控制方法的局限性

1.1 資源配置缺陷

在工程項(xiàng)目進(jìn)度控制中傳統(tǒng)采用的方法是關(guān)鍵路徑法和PERT 計(jì)劃評審技術(shù)。這2 種方法雖然在進(jìn)度管控中取得了一定的成就，但仍存在一些問題，尤其是在資源分配上，并不能高效合理地進(jìn)行資源配置，僅僅依靠管理人員的安排，想當(dāng)然地認(rèn)為資源數(shù)量充足，卻忽略了資源有一定數(shù)量限制，導(dǎo)致工序間出現(xiàn)資源搶奪等現(xiàn)象[4-5]。此時的進(jìn)度管控方法只能將出現(xiàn)資源爭奪的工序向后順延，最終導(dǎo)致工程施工成本增加，進(jìn)度滯后。

1.2 人的心理行為因素

在傳統(tǒng)進(jìn)度控制方法中，技術(shù)人員往往是根據(jù)以往相似項(xiàng)目或是類似工序來安排工期，并且注重單一工序的完成，在編制進(jìn)度計(jì)劃時會考慮不確定性因素，加入大量的安全時間，而忽略整體的進(jìn)度目標(biāo)。在現(xiàn)場施工時，部分施工人員的責(zé)任意識比較淡薄，綜合素質(zhì)也比較低，多數(shù)存在“學(xué)生綜合征”“帕金森定律”等心理，致使工作效率低下，進(jìn)度目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。

2 關(guān)鍵鏈技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 約束理論

關(guān)鍵鏈?zhǔn)窃陉P(guān)鍵路徑的基礎(chǔ)上加入約束理論而形成的。其核心步驟為：①識別鏈條中的制約因素；②充分挖掘鏈條上制約因素并最大限度利用；③鏈條中的其他要素服從制約因素的調(diào)配；④提升制約因素的能力；⑤判斷鏈條是否出現(xiàn)新的制約。

2.2 考慮因素全面

關(guān)鍵鏈技術(shù)不僅僅是考慮簡單的工序邏輯關(guān)系，還將心理學(xué)中人類的行為心理因素考慮進(jìn)去。通常把這些稱為關(guān)鍵鏈技術(shù)的基本假設(shè)。

學(xué)生綜合征：指學(xué)生會在臨交作業(yè)前趕工完成的現(xiàn)象。在工程上的管理人員和工人存在學(xué)生心理，總是將原計(jì)劃該完成的工作推遲到最后關(guān)頭才做。

帕金森定律：指同樣的一件事每個人去做所花費(fèi)的時間和精力都不同。如果時間充足，那么人就會放慢工作節(jié)奏或者將時間分配其他事情上，此時工作將會消耗掉所有時間；如果工作可以推遲完成，那么就會在允許時間的最后一刻完成。所謂的“前松后緊”現(xiàn)象嚴(yán)重。

墨菲定律：人們總是擔(dān)心不好的事情會發(fā)生，然而越擔(dān)心越有可能出錯。指所有的事情尤其指不好的事情有可能會發(fā)生，即使概率很小，也有可能發(fā)生。

滾雪球效應(yīng)：指雪球會越滾越大，在我們工程中，一個工序的延期就會導(dǎo)致緊后工序拖延，最終會影響我們整個項(xiàng)目的工期，致使項(xiàng)目不能實(shí)現(xiàn)進(jìn)度目標(biāo)。

2.3 注重抓重點(diǎn)

關(guān)鍵鏈技術(shù)在工程項(xiàng)目中雖然考慮因素全面，但也不像傳統(tǒng)進(jìn)度管控辦法那樣，要對工程項(xiàng)目中每一項(xiàng)工序定期進(jìn)行記錄、分析和跟蹤項(xiàng)目的進(jìn)展情況。使用關(guān)鍵鏈技術(shù)僅需關(guān)注延期的工序或項(xiàng)目，或是將在關(guān)鍵鏈上出現(xiàn)資源爭奪的工序進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整處理等，進(jìn)而達(dá)到工程項(xiàng)目在進(jìn)度上的優(yōu)化，使其更加接近進(jìn)度目標(biāo)。

2.4 提前完成項(xiàng)目

為了保證工程項(xiàng)目能夠如期交付，我們通常會安排一個裕量。而關(guān)鍵鏈技術(shù)中的裕量是從工作時間縮減的50%，把富裕出來的時間，按照工程項(xiàng)目工期的50%來安排工作裕量，這樣能至少提前1/3 的時間完成項(xiàng)目。

2.5 關(guān)鍵鏈技術(shù)的應(yīng)用步驟

2.5.1 關(guān)鍵鏈的識別

工期估計(jì)：本篇主要采用三點(diǎn)估算法即考慮3 種可能性，即最可能工期、最樂觀工期以及最悲觀工期，進(jìn)而計(jì)算出活動的期望工期，計(jì)算公式為：

式（1）中：T為期望的活動工期；a為最樂觀工期；b為最可能工期；m為最悲觀工期。

確定關(guān)鍵路徑：確定關(guān)鍵路徑的方法有2 種。第一可以將項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)圖中的每條線路上的活動所需時間累加，找到時間最長的一條線路就是關(guān)鍵路徑；第二可以計(jì)算6 個時間參數(shù)，找出有最小時差的活動，由最小時差活動組成的線路就是關(guān)鍵路徑。值得注意的是關(guān)鍵路徑可能出現(xiàn)多條。

平衡資源約束：對于項(xiàng)目上的活動出現(xiàn)資源爭奪現(xiàn)象時，可以按照不同的優(yōu)先規(guī)則進(jìn)行資源排序，然而使用不同的優(yōu)先規(guī)則將會得到不同關(guān)鍵鏈，常用的優(yōu)先規(guī)則有最小的最早/最遲完成時間、最小的最遲開始時間、最小的總時差、最長的活動時間、最早的到達(dá)時間、最大的工作量/資源需求量、最短緊急活動、最少的/最多的后繼活動、最少的/最多的直接緊后活動、最長的緊后路徑。

2.5.2 緩沖區(qū)設(shè)置

關(guān)鍵鏈中的緩沖設(shè)置一般為3 種，分別是項(xiàng)目緩沖（PB）、輸入緩沖（FB）、資源緩沖（RB）。3 種緩沖的位置和作用各不相同。項(xiàng)目緩沖一般設(shè)置于關(guān)鍵鏈路末端來吸收不確定性，占用時間；輸入緩沖一般設(shè)置于關(guān)鍵鏈與非關(guān)鍵的交接處，不消耗資源但占用時間；資源緩沖一般設(shè)置于關(guān)鍵鏈上2 種不同資源交替處，其預(yù)警機(jī)制作用不占用時間。緩沖區(qū)的計(jì)算方法常有3 種，具體如下。

第一，GOLDRATT 博士提出的50%法，將所有工序的1/2 時間作為緩沖區(qū)，計(jì)算公式為：

式（2）中：B為項(xiàng)目緩沖；n為關(guān)鍵鏈中的工序數(shù)；di為工序i的持續(xù)時間。

第二，剪切粘貼法，將活動的最悲觀時間與最樂觀時間的差值的1/2 作為緩沖區(qū)，計(jì)算公式為：

式（3）中：Δti為工序i的安全時間。

第三，根方差法，其認(rèn)為項(xiàng)目中的所有任務(wù)都是相互獨(dú)立的，每一個任務(wù)的工期按照概率分布，計(jì)算公式為：

2.5.3 緩沖區(qū)管理

目前對于緩沖區(qū)的管理主要采用的還是GOLDRATT 博士提出的紅黃綠三色緩沖區(qū)管理法，根據(jù)資源消耗的緩沖區(qū)程度所處的區(qū)域進(jìn)行監(jiān)督和處理。

3 基于關(guān)鍵鏈技術(shù)的算例分析

3.1 項(xiàng)目概況信息

該項(xiàng)目工程總建筑面積為3 269 m2，工期要求：初步計(jì)劃工期為290 d。資源供應(yīng)R1、R2和R3且單位最大供應(yīng)量分別為5 t、10 t、4 t。質(zhì)量要求：質(zhì)量合格。該工程項(xiàng)目大致分為15 個活動，各個活動工序時間參數(shù)如表1 所示。

3.2 編制初步進(jìn)度計(jì)劃

根據(jù)表1 內(nèi)該工程項(xiàng)目的活動信息情況，首先采用傳統(tǒng)進(jìn)度控制方法在P6 軟件中得到初步進(jìn)度計(jì)劃，如圖1 所示，紅色標(biāo)識線路為關(guān)鍵線路A—C—D—G—I—M—O—N，工期為301 d，相比計(jì)劃工期延遲了11 d。

圖1 進(jìn)度計(jì)劃圖

表1 項(xiàng)目活動信息表

3.3 識別關(guān)鍵鏈

結(jié)合工程概況以及表1 和圖1 發(fā)現(xiàn)活動B 和活動D、活動H 和活動G 有資源R1爭奪現(xiàn)象，此時關(guān)注關(guān)鍵路徑上的資源沖突活動，依據(jù)最長的緊后路徑資源排序原則，分別在活動D 和活動B、活動G 和活動H之間設(shè)置一個“FS”邏輯關(guān)系。此時得到關(guān)鍵鏈工序?yàn)锳—C—D—G—I—M—O—N。結(jié)合關(guān)鍵鏈思想，消除安全時間，以最樂觀工期為工序工期，此時該項(xiàng)目工期為215 d。

3.4 設(shè)置緩沖區(qū)

3.4.1 緩沖區(qū)的位置

依據(jù)關(guān)鍵鏈的理論將項(xiàng)目緩沖設(shè)置在關(guān)鍵鏈的末端，輸入緩沖設(shè)置在關(guān)鍵鏈與非關(guān)鍵鏈的交界處。具體設(shè)置的位置如圖2 所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖

3.4.2 緩沖區(qū)的大小

項(xiàng)目緩沖和輸入緩沖均按照根方差法計(jì)算，依據(jù)前面公式（4）計(jì)算緩沖區(qū)，首先計(jì)算出各個工序的安全時間。

關(guān)鍵鏈為A—C—D—G—I—M—O—N，計(jì)算項(xiàng)目緩沖和輸入緩沖（B1、B2表示輸入緩沖）：

運(yùn)用關(guān)鍵鏈技術(shù)，消除安全時間，將最樂觀時間作為工序的工期，此時關(guān)鍵鏈A—C—D—G—I—M—O—N，工期為215 d，插入緩沖區(qū)為64 d，最終工期為279 d。與前面關(guān)鍵路徑法相比提前22 d，與計(jì)劃工期相比提前11 d。由此可以看出關(guān)鍵鏈技術(shù)在工程項(xiàng)目進(jìn)度優(yōu)化中應(yīng)用的優(yōu)越性，使其更接近進(jìn)度目標(biāo)。

4 結(jié)語

在建筑工程項(xiàng)目進(jìn)度控制中引用關(guān)鍵鏈技術(shù)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了對工程項(xiàng)目進(jìn)度的控制和優(yōu)化。與傳統(tǒng)進(jìn)度控制方法相比，關(guān)鍵鏈技術(shù)考慮因素更加全面，更加客觀，更接近實(shí)際情況。結(jié)合本文計(jì)算案例可以得出如下結(jié)論。

關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)施比傳統(tǒng)進(jìn)度控制方法更能縮短項(xiàng)目工期，提高工程項(xiàng)目的效率。能夠減輕部分人員的“學(xué)生綜合征”“帕金森定律”等心理因素。關(guān)鍵鏈技術(shù)通過插入緩沖區(qū)可以消除部分不確定性因素，降低風(fēng)險(xiǎn)，更接近實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)度目標(biāo)。關(guān)鍵鏈技術(shù)的實(shí)施，依據(jù)其抓重點(diǎn)環(huán)節(jié)，使其資源和進(jìn)度得到優(yōu)化，并且優(yōu)化效果均很明顯。

希望本文的研究結(jié)果可以為以后相關(guān)學(xué)者在研究相關(guān)課題時提供一些參考價(jià)值，能為項(xiàng)目管理技術(shù)人員在進(jìn)度管控中提供理論基礎(chǔ)以及方案選擇的參考依據(jù)。