大型粮库施工进度优化设计

2013-12-10陈桂香宋久乐

河南工业大学学报（自然科学版） 2013年4期

陈桂香，刘旭，宋久乐

（河南工业大学土木建筑学院，河南郑州 450001）

0 引言

粮食是关系国计民生的重要商品，是经济发展、社会稳定和国家自立的基础.近年来，我国粮食的仓储、运输、装卸及包装条件不断改善.根据《粮食现代物流发展规划》，2015年将初步建成全国主要散粮物流通道和散粮物流节点，形成现代化的粮食物流体系.根据此规划，地方政府和企业启动了大型粮库和物流园区的建设.

大型粮库具有功能多、工艺复杂、技术含量高、资金需求量大和建设周期长的特点.随着项目的大规模建设，进度控制已成为政府主管部门、业主和施工企业面临的重要问题之一.目前，在进度控制中多采用传统的进度控制方法，在资源调配、进度计划与控制方面仍存在一些问题，成为造成工程项目进度延迟的主要因素[1].

基于约束理论（Theory of Constrain，TOC)的关键链项目管理技术（Critical Chain Project Management,CCPM）在进度管理方面具有较大优势，利用风险聚合原理缩短项目工期[2-3].通过设置缓冲区，消除不确定性因素对项目进度计划的影响；在项目实施过程中，通过监控缓冲区以实现对项目进度进行控制[4]，不仅考虑了工序的逻辑关系，还考虑了资源制约及人的因素等[5].

CCPM在大型粮库建设项目中的应用研究还比较缺乏.结合大型粮库进度管理的特点，作者研究了CCPM应用的优势，对该方法进行了改进，并以某大型粮库为例进行实证研究，研究结果对类似工程有参考价值.

1 CCPM在大型粮库进度管理中的优势

CCPM是Goldratt博士在约束理论的基础上提出的，弥补了传统项目进度管理的不足，在应对大型粮库进度优化方面主要有以下几方面的优势.

1.1 考虑了各类约束因素对进度的影响

大型粮库一般集储备、中转、运输、加工、检测研发、期货交割等功能为一体.如上海外高桥粮食储备库具有粮油接卸中转、粮食储备、粮油加工和行政办公四大功能.建设方和施工单位对不同功能区的施工技术、进度计划编制与进度控制等方面具有一定差异.

CCPM从系统的角度，根据大型粮库各功能区的不同，分别识别影响进度的约束因素，将约束因素提到了与工序逻辑关系同等重要的地位，评估各种因素对项目进度计划造成的影响和各个工序间资源冲突.同时考虑工序的紧前紧后逻辑关系，并通过“五步法”[6]最大限度优化项目的制约因素和进度计划.

1.2 考虑了资源约束因素

大型粮库和物流园区不同功能区对建设资源要求的差异性较大，施工工种多且工序复杂，包括土建、安装、水电、信号、设备安装等作业，在施工过程中需要人员、材料和设备等资源的种类多，这些资源如供应不足或不及时，对进度计划产生一定的影响.

CCPM综合考虑大型粮库不同功能区工序所需资源，根据资源的约束情况，在某些工序前插入资源缓冲区，对关键性的资源进行整合和优化，降低因资源配置而引起的进度风险，保证工程顺利实施.

1.3 考虑了前期工作持续时间的影响

大型粮库占地面积较大，在建设时要涉及到土地、交通、生态环境保护等各方面大量的前期协调工作.传统的项目进度计划一般给协调工作持续时间赋予较多的安全时间，而安全时间不能保证项目按时完成，成为进度延迟的可能因素.

CCPM在编制项目进度计划时，剔除了可能存在于工序之中不必要的安全时间，把剔除的安全时间提取并综合利用，设置成各类缓冲区，加入到关键链末端，作为项目缓冲来应对影响项目进度的约束因素，保证整个项目按时完成，缩短工作的持续时间.

1.4 考虑了进度管理中人的因素

传统的项目进度计划是按照最早开始时间或者最早完工时间编制，会造成项目管理者容易将大量的工作放到最晚开始的那一刻才开始进行[7]，从而使帕金森定律和学生综合症成为制约项目进度的潜在风险.CCPM按照各个工序最晚开始时间编制项目进度计划，使项目参与者从一开始就必须投入足够精力到项目中去，减少因人的惰性而造成的项目延迟，提高了工作效率.

高校教师是一流大学及学科专业建设的主体力量。对于行业特色型大学而言，“双一流”建设使命的完成有赖于高素质的教师队伍。在此背景下，科学有效地激发高校教师队伍围绕“双一流”建设任务和目标要求，积极投身到“双一流”建设大潮之中就显得非常急迫而重要。高校教师绩效考核评价体系是教师行为的“指挥棒”，科学设计能够反映行业特色型大学“双一流”建设任务的考核评价机制就成为实现“双一流”建设目标的重要手段。［2］

2 对关键链技术的改进

Goldratt认为，项目中各工序的持续时间均有“安全时间”存在，通过剪切-粘贴法[8]提取工序持续时间的一半作为活动的工序安全时间，并且将缓冲区的大小定义为所有工序安全时间之和的一半.该方法简单地将各个工序时间折减一半，主观性强，同时造成了缓冲区的大小与项目工作安全时间呈线性关系，在复杂项目中工序越多越容易造成缓冲区过大或过小，因此需要对关键链进行改进.

本文中结合大型粮库建设项目复杂性、工序多、交叉作业项目多等特点，将PERT三点估算法与关键链技术相结合，将工期折减系数和位置权数运用到缓冲时间估算中，使得优化后的关键链技术更加适应于大型粮库的进度管理.

2.1 工期折减系数的确定

项目中不确定性因素和管理者的风险偏好，会影响采用PERT三点估算法对工期估算的精确性.将PERT估算法与关键链技术相结合，得到了基于PERT的工期折减系数λi：

工序工期折减系数λi越小，表示该工序在关键链技术确定的时间内完成的可能性越大，工期延迟可能性也越小；反之该工序在关键链技术确定的时间内完成的可能性越小，项目工期延期可能性也越大.通过观察工期折减系数的大小，提示管理者在工序工期缓冲区安排上多加注意，起到预警作用.

2.2 关键链工期的确定

在估算工期时，项目管理者积极的主观愿望、消极的负面影响、对项目的熟悉程度及对进度计划的把握度，都能影响到估算工期的客观性.为了避免人为不确定性因素，把包含了这些不确定性因素的工期进行折减，得到工期折减系数，进一步确定关键链工期Di，即：

式中：Ti表示原进度计划工期；λi意义同前.

2.3 位置权数

复杂项目中工序较多，实际项目中位置靠后的工序工期不确定性越强，因此引入由单汨源等[9]提出的位置权数这一概念.确定各工序的位置权数γi即：

式中：li表示各工序1/2时间到项目开始时的距离长度；li表示项目链路的总时间长度.

2.4 计算缓冲区的改进方法

根据关键链每个工序上的位置权数和工期折减系数得出缓冲区的大小为：

改进后的关键链技术综合考虑了工期折减系数和位置权数两种影响项目进度的风险因素，避免了管理者与执行者之间时间估计的矛盾以及对风险的偏好度，同时不会因为链路上任务较少而缩小缓冲区，也不会因为任务过多而放大缓冲区，更适用于大型粮库项目的进度控制.

3 实例研究

以某大型粮库建设项目为例，将优化后的关键链计划方法运用到进度规划实例中.各工序代码及名称见表1.

表1 工序代码及名称

该项目初始进度计划如图1所示.

图1 初始进度计划

3.1 关键链技术工期计算

结合该大型粮库建设项目与初始进度计划工期Ti分析. 在已知ai、bi、mi前提下，以PERT三点估算法以及在充分考虑资源约束因素下，得出本案例中相关工序的工期折减系数λi及关健链工期Di，如表2所示.

表2 工期折减系数及关键链工期

3.2 工序位置权数的计算

该工程项目的各工序的位置权数见表3.

表3 各工序的位置权数

3.3 缓冲区大小的计算

根据关键链技术各个工序上的位置权数和工期折减系数，得出该项目缓冲区的大小，见表4.

表4 各工序缓冲区的大小

通过改进后的关键链技术方法，得到该粮库建设项目的进度计划，如图2所示.

图2 改进后关键链技术项目进度计划

应用改进关键链技术，得到本案例有两条非关键链分别是：FB1.A1030—A1040，时间为187 d；FB2.A1050—A1060，时间为189 d.通过改进后的工期确定关键链PB为A1000—A1010—A1020，持续时间为195 d，加上37 d的缓冲时间，总工期为232 d.与原进度计划260 d相比减少了28 d，证明了改进后的CCPM优化了进度计划.