关键链理论优化项目组合进度控制及资源配置

文／张昊渤 巴希

随着新能源及电力行业的快速发展，企业面临着项目组合管理成功开展的挑战。过往的解决方案大多忽略了资源约束和工期不确定性两个要素，关键链理论扎根于约束理论，不仅能够帮助企业缩短工期，找出受约束的资源，还能够帮助企业改善提升。

多项目环境下各项目在重要性、规模和进展情况等方面可能各不相同，但各项目共享企业有限的资源，项目间在能源、人力资源、资金等资源上存在竞争和冲突。故在项目组合的实施过程中，资源的配置效率是关键问题之一。选择适用的项目组合管理资源配置方法，将有利于新能源发电企业项目的顺利实施和效益的实现，同时将有效提高企业项目组合管理中的资源配置效率，减少企业多项目管理过程中的种种矛盾。

在项目导向型新能源发电企业中，资源配置必须基于企业战略目标，统筹兼顾，全面规划，以保证企业能合理投入资源，保证所有项目的顺利实施。同时，在多项目间配置资源是一项综合性的资源管理工作，在安排逻辑关系和各项项目时，需考虑资源的限制，遵循全面管理、粗细结合的原则，制定项目计划时，既要有基于企业层次的整体计划又须制定详细的项目层次资源计划来保证项目的顺利实施。另外，还根据优先级配置资源。新能源发电企业同时承接多个工程项目，而各个项目的工期、规模、重要性等不尽相同，项目之间有共性或是相关性或是不相关，而资源是有限的，因此在企业的资源在多项目间配置时不能随机分配，而是根据优先级来确定资源配置。

国内外已有许多专家和学者提出了很多有效的方法，用以解决资源有限条件下企业多项目管理资源配置问题，如计划评审技术（PERT）/关键路线法（CPM）和数学规划方法。但上述方法没有考虑资源约束和工期不确定性，不适用于项目组合条件下的资源配置。

关键链项目管理

1997年以色列物理学家及企业管理大师艾利·高德拉特将约束理论（Theory of Construction，TOC）应用于项目管理中，从而开创了一种既考虑资源约束又考虑工期不确定性的项目管理方法——关键链项目管理（Critical Chain Project Management，CCPM）方法。

在约束理论中，将企业的每个项目看做一个子系统，那么项目组合就可以看做一个复杂系统。要针这个复杂系统中的约束因素采取一定的措施，不断优化改进。约束理论的核心步骤是先找出系统中的约束因素；再针对约束，找出克服约束因素的方法，并制定改进方案；接着在项目进行中实施改进方案，在此过程中不断提高企业效益。当上述工作结束后，寻找新的约束因素，重复上述步骤，不断改进，具体如图1所示。

图1 约束理论基本循环图

关键链（Critical Chain，CC）是约束理论应用于项目管理领域而建立的全新项目进度和资源管理理论与方法。关键链是指在充分考虑任务的依赖性与资源约束等决定性因素的基础上，多项目管理中工期最长的路线。

关键链管理认为存在一个最小时间，在少于这个时间内完成项目的可能性为零，若完成时间增多则完成项目的概率将有所增加，这意味着人们也可以在同等资源的情况下利用比平均时间长得多的时间完工。CCPM的研究者大多认为，大多数活动的持续时间估计都接近90%的准确度。从统计学的观点看，项目可能会在比估计概率提前的某个百分比完成项目，如果时间估计的可能性是50%，则有50%的可能性提前完成；如果时间估计的可能性是90%，将有90%的可能性提前完成，故50%～90%之间的时间为安全时间，如图2所示。

单项目应用关键链调度过程中，有两个假设：一是使用同一种资源的多个项目必须在进度上交错，以避免资源冲突；二是使用尽可能晚的思想，一般情况下是提前开始进度，提前开始可以通过提前完成任务来降低项目风险，但这意味着所有非关键链上的任务都尽早开始。尽量晚开始思想是为了防止项目总体受输入路径延期完工的影响。考虑到输入缓冲，可将活动计划得尽可能晚开始。这种方法有利于项目经理集中于关键链活动和其他非关键链上的偶然事件。

项目组合关键链管理比单项目关键链管理存在更多的不确定性。项目组合关键链管理致力于寻找起着关键作用的瓶颈资源，并采取有效的措施对这些资源进行最优配置，而不是将关注点放置于所有资源。因此，项目组合关键链管理的目标是实现组织整体最优，而非局部最优。

结合项目组合的综合效益最大，战略资源优化-工期延迟最小，企业战略性资源单位有效产出最大化的思想，进行项目组合关键链管理的具体实施步骤如下：①识别项目组合中的瓶颈资源；②按关键链方法调度各单个项目，避免项目内的资源冲突；③按照资源有限-工期最短确定工序优先级；④按优先级交错各个项目，使得一种资源在同一时间段内不被多个项目同时占用，从而避免项目间资源冲突；⑤设定缓冲区进行缓冲管理。

图2 关键链项目工期估计

缓冲管理

缓冲管理是多项目组合管理在资源有限下多项目优化调度的重要工具。一般分为项目缓冲（Project Buffering，PB）、输入缓冲（Feedding Buffering，FB）和资源缓冲（Resource Buffering，RB）。

项目缓冲的设置是项目组合关键链管理应用的重点。将项目缓冲设置在关键链的最后，能够保证项目组合不受关键链上的单个工序（或项目）不确定性的影响。项目缓冲在项目进度计划中以活动的形式出现，但不给其分派工作。

输入缓冲的目的是在输入路径或与关键链合并的路径的最后使用缓冲，来保护关键链。只要有非关键链的工序（或项目）并入关键链，就要有输入缓冲。这样既可以防止关键链不受进入该链的工序（或项目）的干扰，又可以允许关键链上的活动在一切都顺利时提前开始。

确定缓冲时间大小有3种方法。第一种方法是将缓冲的大小设置为路径上活动持续时间的90%估计与50%估计之间的时间差值的一半。第二种方法由高德拉特提出，他建议输入缓冲或项目缓冲的大小就是给缓冲之前的工序（或项目）根据1/2方法加上其工期的一半。这种方法简单易行，但易出现缓冲区过大或者过小的问题。第三种方法是将安全时间的平方和加总，然后用这个和的平方根来确定缓冲的大小。更适合工序较多的情况，但容易忽视工序间的相关性。

资源缓冲是一种不占用关键链时间的缓冲。资源缓冲试图防止关键链受资源短缺的影响。只要资源在关键链上进行分配，并且该关键链上的前序活动由不同资源完成，就要设置资源缓冲。资源缓冲起着预警的作用。

对项目组合进行控制利用的是CCPM中的缓冲管理思想，这里应注意观察两件事：一是项目组合缓冲的实际使用状况；二是关键链及非关键链的完工情况。用直观的比率值来分析会更加形象。故可将项目组合的缓冲的实际使用情况与缓冲的计划值进行比较，得到缓冲使用率。将项目的实际完成情况和计划值进行比较，得到完工率。这两个比率综合反应了项目组合的进度和资源配置状况。

得出缓冲使用率和完工率后，可根据Jerzy Stawicki的思想，将项目状态分为A、B、C三个区域（区域的划分可据项目组合负责人的经验来定）。位于A区的项目处于良好状态，项目经理不需要采取任何措施进行调整；对于B区的项目，项目经理要给予一定的重视，设计恢复计划，分析缓冲区消耗较多的原因，并针对具体原因设计一定的措施；位于C区的项目，项目经理应提高警惕，该类项目耗用缓冲过多，已严重影响了整个项目组合的进度，须立即执行项目恢复计划。

优化资源配置

项目组合管理资源配置的优化离不开单项目关键链识别与资源调度。首先应先找出项目组合中单一项目的关键链，建立最晚完成方式的任务排列图，并识别其主要资源。如果任务需要多种资源，则需要识别出起制约作用的主要资源，如果有多个主要资源，以每个主要资源相应分解任务。观察网络图中资源是否存在冲突，如果不存在冲突则直接识别最长的链作为关键链。如果存在资源冲突，则首先识别需要解决的冲突。这个冲突应当是距项目最近的冲突或者出现最多的冲突，如果出现多个同样数目的冲突，则选择距项目结束最近的冲突。然后重新排列任务，解决资源冲突，一直到资源冲突被克服则停止优化。

当企业面对多个项目组合时，如果每个项目组合使用的资源是独立的，那么可以按照单项目的方式来管理。当企业所涉及的人力、设备资源被多个项目共同使用，且由企业统一管理时，项目组合之间将存在千丝万缕的联系。如果不提前考虑多项目组合时候的资源冲突给进度带来的拖延情况，将会对企业所有项目组合整体进度带来巨大影响。

这种情况下，我们必须找出项目组合中的约束资源。项目组合的资源约束能够严重影响关键链状态，如果出现多种约束资源，选择对项目组合系统进度贡献最明显的资源，或者选择在进度计划上出现最早的资源进行优化。

一般来说约束资源主要包括人力资源约束、资金资源约束和能源资源约束。人力资源约束主要表现在两个方面：一方面是负责项目组合的高层领导，其要具备相应的预测和规划能力，须制定合理的企业战略，否则项目组合在实施中将历经多次改动，浪费企业资源，直接影响着项目组合的成功与否；另一方面是项目组合的有关实施人员，要求其具备企业主人翁意识和高度的责任感，时刻以大局为重，否则项目组合在实施过程中容易出现冲突，阻碍其顺利实施。资金约束同样也表现在两个方面：一是预算，项目组合预算合理，才能保证充足的资金供应；另一方面，在项目组合的实施过程中要合理地按规划使用资金，才能保证资金及时到位，否则将严重制约项目组合的进一步实施。能源资源是能源电力建设项目组合中最重要的资源，丰富的可再生能源才能保证多个项目同时实施。

只有将关键链项目管理方法运用得当，真正理解项目缓冲、约束资源的概念和重要性，才能够通过将工序的安全时间统一集中分解为非关键链的输入缓冲和关键链的项目缓冲，进行统一调度，有效缩短项目以及项目组合的工期，确保项目的顺利实施和效益的实现，有效提高项目组合管理中的资源效率，减少多项目管理过程中的种种矛盾。