復(fù)雜工程計劃管理中潛在關(guān)鍵線路的理論探索及應(yīng)用研究

摘要：近年來，我國投資建造了大批關(guān)系國計民生的基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域大型復(fù)雜工程，它們在實施過程中對項目計劃管理提出了更高要求。傳統(tǒng)的基于關(guān)鍵線路法（CPM）的計劃管理方法已經(jīng)較為成熟，但在面對復(fù)雜工程時表現(xiàn)出剛性、低效等問題。同時，一些非關(guān)鍵線路在復(fù)雜工程中有更大概率轉(zhuǎn)化為關(guān)鍵線路，從而導(dǎo)致進(jìn)度管控失效。因此，通過采用風(fēng)險分析方法，運(yùn)用Risky Project軟件完成對潛在關(guān)鍵線路的分析，以優(yōu)化項目總進(jìn)度計劃編制及管控過程。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜工程；計劃管理；風(fēng)險分析；潛在關(guān)鍵線路

0引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，各地區(qū)大型復(fù)雜工程建設(shè)越來越普遍。同時，在“一帶一路”倡議下，大量國內(nèi)建設(shè)企業(yè)“走出去”，進(jìn)入國際工程市場。在此背景下，建設(shè)項目管理中的計劃管理工作水平亟待提升。一方面，大型復(fù)雜工程各工作間復(fù)雜的關(guān)聯(lián)性使工期目標(biāo)變得更為“脆弱”，某一領(lǐng)域問題的發(fā)生會大概率影響其他領(lǐng)域，因此需要借助計劃管理工具發(fā)現(xiàn)其潛在“脆弱點”并予以應(yīng)對；另一方面，在國際工程中，尤其是在基于歐美項目管理體系的國際工程中，計劃管理起到貫穿項目全生命周期的核心作用，是項目設(shè)計、施工、合同管理等重要工作的依據(jù)，因此，做好項目計劃管理是項目管理團(tuán)隊推進(jìn)項目、維護(hù)自身權(quán)益的重要保證。

自關(guān)鍵線路法（CPM）被提出以來，網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)一直是項目計劃管理的普遍工具。但是，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)在應(yīng)對多任務(wù)、不確定性和風(fēng)險時，其計劃功能無法有效發(fā)揮，計劃管理者也無法針對項目經(jīng)理最關(guān)心的進(jìn)度問題做出準(zhǔn)確回應(yīng)。除了項目關(guān)鍵作業(yè)，仍有部分總時差略大于關(guān)鍵作業(yè)的非關(guān)鍵作業(yè)需要在項目計劃編制和管控的過程中予以重點關(guān)注。因此，本文在傳統(tǒng)關(guān)鍵線路法的基礎(chǔ)上，重點關(guān)注潛在關(guān)鍵線路。潛在關(guān)鍵線路對于項目總進(jìn)度的影響可視為各非關(guān)鍵作業(yè)的風(fēng)險因素對于項目總進(jìn)度的影響，是對關(guān)鍵線路法的有效補(bǔ)充。本文嘗試通過風(fēng)險分析的方法并運(yùn)用Risky Project軟件對潛在關(guān)鍵線路進(jìn)行定量分析，以探析其對項目總進(jìn)度的影響。

1相關(guān)研究現(xiàn)狀

1.1計劃管理

關(guān)鍵線路法（CPM）最早出現(xiàn)于1956年，美國杜邦公司在制訂協(xié)調(diào)企業(yè)不同業(yè)務(wù)部門的系統(tǒng)規(guī)劃時提出，之后廣泛運(yùn)用于計劃管理工作。而計劃評審技術(shù)（PERT）起源于美國海軍軍械局，當(dāng)時用來確定導(dǎo)彈項目中活動之間的邏輯關(guān)系，以及解決項目的工期問題。兩種方法的基本原理相同，但側(cè)重點有所不同。

近年來，國內(nèi)學(xué)者也注意到項目關(guān)鍵活動和關(guān)鍵線路對于項目進(jìn)度控制的重大意義。烏云娜[1]將PERT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用到項目全生命周期的過程管理中。賈文安[2]提出了柔性網(wǎng)絡(luò)計劃的概念，并建議柔性網(wǎng)絡(luò)的分析方法。黃永康等[3]對隨機(jī)路徑時間變量進(jìn)行對比，并根據(jù)研究結(jié)果確定項目的關(guān)鍵路線。趙歡[4]以PERT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，利用灰色變權(quán)聚類法評判每個活動對于整個工程工期的關(guān)鍵性，并對工程的建設(shè)運(yùn)營提供參考。

針對項目計劃中非關(guān)鍵線路的研究，鐘登華等[5]使用柔性網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)來解決傳統(tǒng)的PERT只考慮一條關(guān)鍵線路的限制，并避免關(guān)鍵線路發(fā)生轉(zhuǎn)移時系統(tǒng)模型失真。張薇等[6]利用概率分析的原理及方法分析了非關(guān)鍵線路的敏感性。Simons[7]提出零時差關(guān)鍵線路的概念，認(rèn)為當(dāng)兩條關(guān)鍵線路存在優(yōu)先關(guān)系時，會產(chǎn)生有零時差的第三條線路；如果這條線路比另外兩條線路都短，該線路可能不是關(guān)鍵線路，此時出現(xiàn)了一條全部由零時差活動組成的非關(guān)鍵線路。

1.2風(fēng)險管理

大型復(fù)雜工程的計劃管理往往伴隨著對進(jìn)度的動態(tài)控制與風(fēng)險預(yù)警體系的建立。通過識別可能造成工程進(jìn)展與進(jìn)度計劃發(fā)生偏差的影響因素，從發(fā)生概率和影響兩個維度來評估風(fēng)險大小；進(jìn)而針對這些影響因素擬定相關(guān)措施，防止進(jìn)度滯后情況的發(fā)生。陸斌[8]采用風(fēng)險管理中常用的蒙特卡羅模擬方法對比常用的進(jìn)度管理方法和關(guān)鍵鏈技術(shù)，發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵鏈技術(shù)通過設(shè)置緩沖區(qū)可降低不確定因素對項目工期的影響，其進(jìn)度按計劃完成的可能性更大。葉如等[9]采用基于AHPCIM模型的混合進(jìn)度風(fēng)險評價方法對寧波地鐵5號線1期項目進(jìn)行實證分析，發(fā)現(xiàn)項目進(jìn)度風(fēng)險的主要因素為管理和技術(shù)因素。近年來，風(fēng)險分析的方法已逐漸被應(yīng)用于大型復(fù)雜工程的進(jìn)度計劃管理中，以有效提高項目計劃編制及管控的合理性、科學(xué)性、可行性，為項目進(jìn)度管理提供更多數(shù)據(jù)分析支撐。

2潛在關(guān)鍵線路分析

2.1研究方法

本文以某大型機(jī)場擴(kuò)建項目航站區(qū)工程計劃為潛在關(guān)鍵線路分析的對象，采用關(guān)鍵線路法并結(jié)合蒙特卡羅模擬法對項目計劃執(zhí)行過程中潛在關(guān)鍵線路的不確定性因素進(jìn)行分析。

2.1.1關(guān)鍵線路和潛在關(guān)鍵線路

采用關(guān)鍵線路法將項目建模為一個活動網(wǎng)絡(luò)，并通過優(yōu)先關(guān)系聯(lián)系起來。通過活動網(wǎng)絡(luò)的最長線路被稱為關(guān)鍵線路，被視為項目及時完成的關(guān)鍵。確定關(guān)鍵線路的方法有3種：①將網(wǎng)絡(luò)圖從起點開始到終點為止的工作總時差為0或最小值的關(guān)鍵工作串聯(lián)起來，即為關(guān)鍵線路。②將時差為最小值的節(jié)點串聯(lián)起來，即為關(guān)鍵線路。③從網(wǎng)絡(luò)圖起點開始到終點為止，工期最長的即為關(guān)鍵線路。

在實際項目中，由于執(zhí)行環(huán)境的不確定性，如因工作質(zhì)量不達(dá)標(biāo)而造成的返工、工期估算偏差等情況，工作完成時間經(jīng)常會多于計劃工期。在這種情況下，原來的某條非關(guān)鍵線路可能會變成新的關(guān)鍵線路，而原來的關(guān)鍵線路可能變成非關(guān)鍵線路。這種在工期變化時易轉(zhuǎn)化為關(guān)鍵線路的非關(guān)鍵線路，被稱為潛在關(guān)鍵線路。

對于潛在關(guān)鍵路線，其并沒有明確的定義予以識別。一般而言，對于總時差較小的工作，其更有可能在風(fēng)險因素的作用下發(fā)生工期延長，進(jìn)而使?jié)撛陉P(guān)鍵線路轉(zhuǎn)化為關(guān)鍵線路，并影響進(jìn)度總目標(biāo)的實現(xiàn)。因此，可以將若干個總時差低于某個固定值的作業(yè)組成的線路視為潛在關(guān)鍵線路。由于不同項目的總工期、復(fù)雜程度、管控頻率不同，該固定值并不存在一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)?？偣て谳^長、項目較復(fù)雜、管控頻率較低的項目，其不確定因素更多，因此可以把固定值定得較高；反之，則可以把固定值定得較低一些。

2.1.2蒙特卡羅模擬法

蒙特卡羅模擬法（Monte Carlo Methods，MCM）是利用隨機(jī)性來解決理論上可能是確定性的問題的一種方法，其實質(zhì)是一種隨機(jī)實驗。該方法以一個概率模型為基礎(chǔ)，通過模擬實驗求得結(jié)果，以作為問題的近似解。將大型復(fù)雜工程進(jìn)度計劃中識別出來的潛在關(guān)鍵線路及其相關(guān)風(fēng)險事件的影響程度和發(fā)生概率作為蒙特卡羅模擬的概率模型，運(yùn)用Risky Project軟件進(jìn)行350次模擬計算，即可得到作用于潛在關(guān)鍵線路的風(fēng)險因素對于項目總工期影響程度的模擬實驗結(jié)果，通過計算得到的數(shù)據(jù)對風(fēng)險因素、潛在關(guān)鍵線路、項目總工期三者之間的關(guān)系予以研究。

2.2分析模型建立

作為大型機(jī)場的航站區(qū)項目，其規(guī)模巨大，大量專業(yè)工程需要在項目實施過程中予以配合，搭接關(guān)系復(fù)雜。同時，航站區(qū)工程外圍還存在多個不同建設(shè)主體的相關(guān)配套工程。在對航站區(qū)工程實施策劃時，建設(shè)時序均存在重要的關(guān)聯(lián)性。這意味著除了項目本身的復(fù)雜性，還存在大量項目內(nèi)外部風(fēng)險因素，給項目進(jìn)度計劃的編制及管控帶來巨大的不確定性。為了將模型簡化，本文的分析模型建立在項目總進(jìn)度計劃基礎(chǔ)上，對于更細(xì)層級的二級、三級計劃不做具體展開。

使用Primavera P6軟件完成項目總進(jìn)度計劃編制，確定項目關(guān)鍵線路，如圖1所示。

在本項目中，選擇總時差低于60d的作業(yè)作為潛在關(guān)鍵線路上的作業(yè)進(jìn)行重點分析。

將項目計劃導(dǎo)入專業(yè)風(fēng)險分析軟件Risky Project，完成對項目潛在風(fēng)險因素的梳理。結(jié)合本項目的特性及大型復(fù)雜工程的常見風(fēng)險，列舉了項目主要風(fēng)險，見表1。

由于本文研究的對象是潛在關(guān)鍵線路，為消除風(fēng)險因素對關(guān)鍵線路的影響，將各風(fēng)險僅分配給會受該風(fēng)險影響的潛在關(guān)鍵線路上的作業(yè)，并對其發(fā)生概率及影響程度賦值，即可建立潛在關(guān)鍵線路分析模型。潛在關(guān)鍵線路作業(yè)風(fēng)險分配如圖2所示。

2.3計算結(jié)果分析

通過軟件進(jìn)行蒙特卡羅模擬計算，得到用于分析研究的多個數(shù)據(jù)結(jié)果。

2.3.1項目工期

該項目的原計劃工期為2059d，竣工投運(yùn)日期為2028年8月20日。經(jīng)過蒙特卡羅模擬計算，若考慮潛在關(guān)鍵線路上的非關(guān)鍵作業(yè)所涉及的風(fēng)險影響，項目竣工投運(yùn)時間及工期概率分布圖如圖3所示。

項目預(yù)計的竣工時間均值為2028年10月15日，工期均值為2114.16d。按悲觀估計，項目延遲至2029年2月竣工的概率為96%；而按樂觀估計，項目有3%的概率能在2028年7月前竣工。項目在不同目標(biāo)時間前竣工概率表見表2。

由以上數(shù)據(jù)可知，如不考慮關(guān)鍵線路上的延遲，在預(yù)設(shè)的風(fēng)險概率和風(fēng)險影響作用下，部分潛在關(guān)鍵線路存在較大概率轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)鍵線路，并且造成均值約2個月的總工期延長。

2.3.2作業(yè)工期

與項目工期類似，在相應(yīng)風(fēng)險影響作用下，被分配了風(fēng)險因素的作業(yè)會呈現(xiàn)出樂觀、均值及悲觀三個工期。對這三個工期與作業(yè)初始工期進(jìn)行比較，可以很快判斷出風(fēng)險因素對于某一作業(yè)的影響程度。例如，可以在本項目中篩選出潛在關(guān)鍵線路作業(yè)中原計劃工期與均值工期、悲觀工期相差較大的作業(yè)。部分受風(fēng)險因素影響較大的潛在關(guān)鍵線路作業(yè)見表3。這些作業(yè)會隨著風(fēng)險事件的發(fā)生有更大概率轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)鍵作業(yè)。

2.3.3敏感性分析

敏感性分析結(jié)果揭示了項目的某些不確定因素影響項目工期的概率。它們對項目工期的影響程度以敏感性系數(shù)表示，系數(shù)越高，影響程度越大。經(jīng)軟件計算，本項目風(fēng)險因素敏感性分析表見表4。

2.3.4重點作業(yè)

通過敏感性分析，可以從項目計劃的潛在關(guān)鍵線路中篩選出對項目總工期有較大影響的作業(yè)，它們在進(jìn)度管控過程中需要重點關(guān)注。在本項目的分析中，這些作業(yè)是在潛在關(guān)鍵線路上最有可能轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)鍵作業(yè)并使?jié)撛陉P(guān)鍵線路轉(zhuǎn)化為關(guān)鍵線路的作業(yè)。重點作業(yè)見表5。

通過以上數(shù)據(jù)結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)潛在關(guān)鍵線路上的風(fēng)險對項目總工期、具體作業(yè)工期的影響程度及產(chǎn)生這種影響的主要因素，并從眾多潛在關(guān)鍵線路作業(yè)中提煉出有重大影響的重點作業(yè)。

值得注意的是，表3中受風(fēng)險因素影響較大的潛在關(guān)鍵線路作業(yè)并不都是表5中需關(guān)注的重點工作，這說明在風(fēng)險因素影響下，部分作業(yè)的時長存在較大浮動，但對于總工期的影響仍然可控，或其影響小于其他關(guān)鍵作業(yè)所造成的影響。而如土地手續(xù)辦理緩慢、相關(guān)審批進(jìn)程慢于預(yù)期這樣被賦予較高發(fā)生概率和影響性的風(fēng)險，最終計算結(jié)果時并未被列入主要影響風(fēng)險項，這可能是其主要影響的是項目前期的某幾項作業(yè)，相對于其他在漫長施工階段會發(fā)生的長期性、全局性的風(fēng)險而言，它們對項目整個工期的影響仍然相對較小。但在實際經(jīng)驗中，這些前期的風(fēng)險往往不容忽視，因此，建議將項目前期的工作形成專項計劃，以項目開工時間為目標(biāo)，單獨(dú)進(jìn)行類似分析。

3潛在關(guān)鍵線路進(jìn)度管控

大型復(fù)雜工程的詳細(xì)計劃往往涉及大量任務(wù)作業(yè)，即便是總控級別為一級計劃的作業(yè)，也可達(dá)到數(shù)百或上千條，存在的潛在關(guān)鍵線路也為數(shù)眾多，若全部進(jìn)行重點管控，從資源配置的角度看并不現(xiàn)實。通過潛在關(guān)鍵線路分析模型的建立、計算及數(shù)據(jù)整理，識別出那些較大概率影響項目總工期的潛在關(guān)鍵線路及其相應(yīng)的任務(wù)作業(yè)，即可對潛在關(guān)鍵線路上的重點作業(yè)予以篩選，再針對這些作業(yè)做出相應(yīng)的管控行動。

3.1事前預(yù)警

潛在關(guān)鍵線路的進(jìn)度管控實質(zhì)上是對項目潛在風(fēng)險的管控。針對潛在關(guān)鍵線路上識別出的重點工作，從其相關(guān)風(fēng)險入手，建立預(yù)警機(jī)制，前瞻性地制定相關(guān)應(yīng)對措施。例如，針對設(shè)計圖樣不到位、設(shè)計變更等設(shè)計風(fēng)險，可以通過從源頭上加強(qiáng)對設(shè)計單位的管理，引入第三方設(shè)計評估機(jī)制、現(xiàn)場實施單位提前介入設(shè)計工作等方式，在較早時期付諸實施，提前降低風(fēng)險隱患。

3.2過程控制

項目實施過程中，做到動態(tài)主動控制。對于潛在關(guān)鍵線路，核心是發(fā)現(xiàn)問題、梳理風(fēng)險。主動控制是一個動態(tài)循環(huán)的過程，即隨著項目的推進(jìn)，應(yīng)按照一定的時間間隔預(yù)先評估未來可能造成項目進(jìn)度計劃偏差的風(fēng)險，并及時進(jìn)行進(jìn)度預(yù)警，采取相應(yīng)的預(yù)防措施控制風(fēng)險[10]。在項目進(jìn)度管控過程中，新的問題或風(fēng)險會不斷顯現(xiàn)，同時也會有風(fēng)險隨著項目的發(fā)展或合理的應(yīng)對措施而消除，這就需要定期對潛在關(guān)鍵線路分析模型中的風(fēng)險項進(jìn)行更新，部分作業(yè)會得益于合理的應(yīng)對措施而降低對總工期的不利影響，而新的風(fēng)險也會催生出新的潛在關(guān)鍵線路上的關(guān)鍵作業(yè)，這有利于項目管理團(tuán)隊適時轉(zhuǎn)變資源配置重點。

4結(jié)語

大型復(fù)雜工程通常涉及大量專業(yè)工程的交叉作業(yè)，這意味著影響工程進(jìn)度計劃的除了關(guān)鍵線路上的關(guān)鍵作業(yè)，必然還存在大量潛在關(guān)鍵線路上的作業(yè)，后者在內(nèi)外部風(fēng)險因素的作用下轉(zhuǎn)化為關(guān)鍵線路上的關(guān)鍵作業(yè)的概率極大，從而影響項目工期目標(biāo)的實現(xiàn)，也使得大型復(fù)雜工程的原定總工期目標(biāo)更脆弱。

潛在關(guān)鍵線路的核心是對各種不確定性因素影響下轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)鍵線路的可能性及其對總工期的影響程度進(jìn)行研究。通過風(fēng)險分析對潛在關(guān)鍵線路進(jìn)行剖析，項目管理者可以從大型復(fù)雜工程的大量計劃作業(yè)中找出潛在關(guān)鍵線路上最有可能影響項目總工期的作業(yè)，并在關(guān)鍵線路之外額外配置一定的資源，以消除或減緩潛在關(guān)鍵線路的風(fēng)險影響。

從計劃管控角度來看，潛在關(guān)鍵線路分析在項目早期能提前揭示除關(guān)鍵線路的主要進(jìn)度風(fēng)險，能使項目有足夠時間進(jìn)行進(jìn)度糾偏，提前配置資源、消除影響。與此同時，潛在關(guān)鍵線路分析也有助于項目管理人員及時捕捉項目關(guān)鍵線路的變化，優(yōu)化項目資源配置。從合約管理角度來看，強(qiáng)化對潛在關(guān)鍵線路的識別與管控，能精確定位項目工期滯后的責(zé)任，有利于項目管理團(tuán)隊在工期索賠事件、尤其是國際工程管理中更好地維護(hù)自身利益。

值得注意的是，在風(fēng)險識別過程中，對風(fēng)險發(fā)生可能性及影響參數(shù)的設(shè)定主要依賴于項目管理者的經(jīng)驗及主觀判斷，這可能會對最終分析結(jié)果造成一定的影響。項目團(tuán)隊如何有效利用專家分析法、頭腦風(fēng)暴法、歷史數(shù)據(jù)分析等方法完成對風(fēng)險的識別和判斷，提高分析的準(zhǔn)確性，值得進(jìn)一步研究和探索。

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收稿日期：2023-12-25

作者簡介：

張寧（1988—），男，計劃經(jīng)理，一級建造師，研究方向：工程管理。