关键链管理技术在多机组电站建设工程项目中的应用

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(1.上海电力学院 经济与管理学院,上海 200090; 2.上海电气电站工程公司 华事德项目部,上海 201199)

在多机组电站建设工程项目进度管理中,单纯采用关键路径法(Critical Path Method,CPM)会存在很多风险,如进度策划过程中过度估算工期、项目执行过程中进度管理失控、资源浪费等。因此,有必要对关键路径法进行改进,以期达到资源优化配置和进度管控得当的目的。

1 传统关键路径法的弊端

当前在我国的电力工程项目管理领域,进度管理技术主要是以关键路径法为主。由于电站工程项目本身具有系统庞大、工序逻辑关系复杂等特点,如果单纯使用关键路径法,往往无法满足要求,最终导致项目的延期。究其原因,主要有以下4个方面。

(1) 关键路径法的前提条件是假设无资源约束。这一条件对于复杂的电站工程项目是无法满足的,任何一个零部件的缺失都可能导致整个工序无法完成,进而影响到紧后工序的按时开工,特别是在多机组电站工程项目中,公用系统的缺陷必定影响到所有机组的紧后工序,最终导致整个工程项目无法按时完工投产。

(2) 关键路径法中的局部最优思路会导致级联效应。在项目进度管理中,并行工序的其中一个工序提前完成,但剩余时间并不能被紧后工序所利用;如果其中一个工序延误,由于逻辑关系产生级联效应,延迟的时间会被紧后工序所承受,导致整个项目延误[1]。

(3) 多层级系统分包或多层级专业施工分包的管理模式将导致工期的延长。在进行项目进度规划时,各级制定者或执行者倾向于采用完工概率较高的工期估计值[2],因此会对工序的工期进行放大,最终导致估算的工期被过分夸大,造成资源的浪费。

(4) 关键路径法中所有逻辑关系的设定和工期估算都仅仅考虑了客观因素,劳动力的主观因素往往被忽略。

2 关键链管理技术的基本概念及理论基础

1994年,高德拉特提出了进度管理的新方法——关键链项目管理(Critical Chain Project Management,CCPM),引起了项目管理界的高度重视。关键链管理技术被认为是自关键路径法和计划评审技术(Program Evaluation and Review Technique,PERT)之后在项目进度管理方面最重要的进展之一。关键链管理技术是将项目工期整体最优作为项目进度管理的目标,同时考虑工序和资源的双重约束及人的行为因素对项目的影响,并将缓冲的概念用于确定关键链和对项目进度进行控制[3]。

高德拉特认为,组织行为是影响进度管理的重要因素之一。在项目实施阶段,运用关键路径法进行工期估算时,每个工序都预留了安全时间,但这些安全时间并没有被合理利用,反而会对完工产生不利的影响。

(1) 学生综合症 学生综合症体现在项目进度管理上,即由于项目成员的惰性和习惯性拖拉,无论预留了多少安全时间,项目成员都会拖拉到最后期限才开始赶工。因此,预留越多的安全时间,导致越多的资源浪费[4]。

(2) 帕金森定律 要完成一项工作时,如果时间越充裕,那么打算要做的事情也就会越多,即通常人们在工作时间紧迫的情况下,会有比较高的工作效率,但是如果人们在某项工作上有足够的时间,就会把精力转移到其他事情上或者以很低的效率来做这项工作直到时间都被消耗[5]。根据帕金森定律,在项目进度管理中,如果预留了足够的安全时间,反而会使项目执行人员放慢了工作节奏,出现“磨洋工”现象,造成资源浪费,即使提前完成工作,也不会汇报给上级,导致本应节约的时间没有被后续的工序或工作所利用。

高德拉特提出,以50%完工概率的时间作为预估工期,将项目关键链上所有工序的安全时间放在关键链的末端,设置一个项目缓冲(Project Buffer,PB),可以有效缩短工期;在非关键路径末端、汇入关键路径的前端设置一个输入缓冲(Feeding Buffer,FB),用于防止非关键路径上的工序对关键路径的工序进度造成影响。为了保证关键路径上的工序能够及时得到资源,在工序开始前设置了资源缓冲(Resource Buffer,RB)。上述缓冲的设置位置如图1所示。

图1 缓冲设置位置

关键链管理技术克服了关键路径法的缺陷,在资源约束、工期计划等方面能够更好地适用于多机组电站工程项目。它将项目看作一个整体系统,将所有工序的安全时间放到关键路径的末端,在项目执行过程中,任何工序提前结束或释放了资源,都可以立即开始紧后工序。如果关键路径上的任一工序延期完成,并且延期时间超过预设的安全时间警戒比例,就会引起执行管理人员的警觉,及时对工期进行调整。在多机组电站工程项目中,不同机组的相同工序占用相同的资源,在前台机组的工序完成后,立即释放资源以供后台机组进入相同工序。采用50%概率完工的预估工期,能够很好地节约资源、缩短工期。

3 关键链管理技术的应用

在多机组电站工程项目中,单台机组前、后工序搭接进行,多台机组的相同工序搭接进行,人员、机具等资源在多台机组之间调度,因此公用系统的建设进度会对各台机组的投产产生不同的影响。关键链管理技术能够在编制计划阶段加快项目的进度,并在项目执行过程中以较高的概率如期完工,达到资源的优化配置。

3.1 单台机组中的应用

图2是上海某国有企业2×610 MW燃油(气)火电项目单台机组的主要工序网络示意图。其中,“桩基施工—锅炉基础浇筑—锅炉钢结构安装—锅炉本体安装—锅炉水压试验—锅炉酸洗—点火冲管—首次并网”为关键路径。

图2 单台火电机组工序网络

为了确保工程如期完成和资源的优化配置,根据关键链管理技术,采用专家评价法估算50%概率完工的预估工期,如表1所示。

表1 50%概率完工预估工期 月

由表1的对比数据可知,专家评价法估算的50%概率完工的预估工期比原计划工期可缩短6个月。图2中设置了3类缓冲:在3条非关键路径汇入关键路径之前,插入输入缓冲FB1,FB2,FB3;点火冲管所需的消音器等冲管工具作为资源缓冲RB1插入关键路径。在对整个项目进度进行预估时,采用了50%概率完工工期,取消了每个工序的安全时间放大量,将所有安全时间放置在项目末端,即为PB1。上述设置如图3所示。

3.2 多(两)台机组中的应用

多台机组电站工程项目设置3类缓冲的工序网络和进度网络示意图如图4和图5所示。

在多机组电站工程项目中,施工所需的机具等资源通常为多台机组的公用资源,只有等前台机组释放了该资源后,后续机组才可使用。如图3中的RB1,只有在1#机组点火冲管完成后,2#机组的点火冲管工作才能开始进行,这是典型的资源约束。

图3 单台机组设置3类缓冲的工序网络

图4 多机组电站工程项目设置3类缓冲的工序网络

图5 多机组电站工程项目设置3类缓冲的进度网络

在项目执行过程中,需要对资源不断进行评估,寻找瓶颈资源。瓶颈资源的约束,可能导致关键路径的变化。

图4中,若启动锅炉的安装(1#机组和2#机组的公共系统)出现严重的资源短缺,可能会使1#机组的关键路径发生变化,进而影响1#机组的总体工期,但2#机组的关键路径并不一定会发生变化;图5中,非关键路径上的RB2为汽机安装特种工具,是1#机组和2#机组的公用资源,假设由于海运清关等原因,导致该特种工具无法按照前期预设的时间到达现场,延误时间较长,突破了该工序的自由时差,就需要使用输入缓冲FB3和FB3′,如果继续延迟,就可能导致非关键路径变成关键路径,而原始的关键路径变成非关键路径,从而造成整体工程的延期。

若设置缓冲的插入顺序不同,则有可能导致不同的资源冲突。例如,在设置输入缓冲时,非关键路径与关键路径上的工序产生资源冲突,非关键路径与非关键路径上的工序产生资源冲突。

该项目经理管理部采用关键链管理技术对2台火电机组的电站工程项目进行进度管理和资源调配,达到了很好的效果,在优化资源配置的同时,提前9个月完成了基建工程并投入商业运行,节约了成本,成为该公司在进度管理方面的示范工程。

4 结 语

在多机组电站工程项目进度管理中,科学利用关键链管理技术对进度进行工期规划,在项目执行过程中对资源进行合理配置,可以达到缩短工期的效果。同时,关键链管理技术应用于资源密集型的复杂系统项目,能够更好地发挥其优势。本文通过实际工程案例,将关键链管理技术引入多机组电站工程项目进度管理中,弥补了传统关键路径法的缺陷。但是,关键链管理技术的引入需要对整个工程项目管理环境等进行相应配套的修改,仍需要进行深入的研究。

参考文献：

[1] 高朋,冯俊文.基于灰色关键链的项目进度管理方法及应用[J].工业工程与管理,2009(6):14-16.

[2] HERROELEN W,LEUS R.On the merits and pitfalls of critical chain scheduling[J].Journal of Operations Management,2001(19):559-577.

[3] 于亚楠.基于关键链技术的工程项目进度管理研究[D].青岛:中国海洋大学,2015.

[4] 周严.如何消除项目中的“学生综合症”[J].项目管理技术,2008(S1):208-210.

[5] 李明,徐哲,于静.基于帕金森定律的关键链缓冲设置的方法[J].计算机集成制造系统,2013(12):3177-3183.