基于关键链技术在座椅项目进度管理中的应用研究

吴先林 王洪超 李璐俊

摘要：基于某主机厂座椅新项目开发的实际情况，总结传统的CPM方法带来的问题，提出引入新的计划进度管理方法——关键链技术，通过考虑资源约束和设置缓冲优化，对座椅项目进度计划管理的改进探索。对比CPM方法效果表明，关键链技术能够更科学的制定座椅项目计划并实现进度优化的目标。

Abstract： This paper summarizes the problems caused by the traditional CPM methods based on the actual situation of the new project development of seats in a factory， and introduces a new planning schedule management method - critical chain project management， which improves the schedule management of seat project by considering the resource constraints and setting buffer management. Compared with the traditional CPM method， the critical chain technology can make more scientific seat plan and achieve the goal of progress control.

關键词：CPM;关键链技术;缓冲优化

Key words： critical path method;critical chain project management;buffer sizing

中图分类号：U468;F273                               文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）07-0075-04

0  引言

当前汽车市场环境快速变化且竞争愈发激烈，在当前汽车行业低速增加的情况下，各大自主品牌汽车面临着巨大的竞争压力，一方面压力来自合资品牌和外资，另外一方面来自国内其他自主品牌;为了使整车座椅品牌在市场上取得竞争力，各大主机厂整车座椅项目不断的压缩开发周期、提高产品质量需求和控制开发成本，这给座椅项目管理人员带来非常大的挑战，通过运用传统的CPM项目管理方法，少数座椅开发项目在一定程度上起到缩短了开发周期和降低了成本，也保证了产品的质量。但是由于CPM只考虑逻辑关系，未考虑在实施过程中多任务情况下的资源约束和人的行为因素影响，导致大部分项目存在开发周期延误和成本超支情况。因此，传统的CPM项目管理方法已经不能满足现代项目进度管理的需求。

于是我们结合某主机厂的座椅项目实际研究情况，针对该项目研究过程中遇到的问题，对国内外先进的项目进度管理方法进行研究，发现国内外许多学者在对一种新的管理方法-关键链[1]技术（Critical Chain Project Management，CCPM）进行研究，谢会超[2]、胡国峰[3]、沈敏圣[4]等分别将关键链技术应运到造船企业、核电项目、科研项目管理中，尤其在缓冲优化进行改进，并且在进度管理方面取得了不错的成绩。因此，本文尝试使用关键链技术进行在座椅项目进度管理中使用研究。

1  关键链技术理论

关键链技术是由色列物理学家高德拉特博士于1997年的《关键链》一书中提出的，关键链技术是基于约束理论[5]（Theory of Constraints，TOC），在考虑资源约束问题和其他不确定问题的基础上，从项目整理进度控制出发，通过关键链识别、缓冲区设置和缓冲监控来控制项目进度的方法。其中缓冲区设置是CCPM管理的核心，它通过管理存在于各个项目节点中的安全时间，以缓冲（Buffer）的形式进行集中优化管理。缓冲分为项目缓冲（Project Buffer，PB）、输入缓冲（Feeding Buffer，FB）、资源缓冲（Resource Buffer，RB）3 种形式[1]。

2  关键链技术管理模型建立

根据关键链技术的核心，建议关键链项目进度管理模型如图1所示，确定关键链技术进度管理的基本步骤如下：

①通过项目WBS进行分解，绘制网路图，计算未考虑资源限制的关键线路;

②分析当前项目有限的资源情况，根据项目节点的优先级别，将存在资源冲突并行节点改为串行，直到所有并行节点无资源冲突情况为止，选取最长的线路作为关键链;

③应用改进后的缓冲计算方法计算PB、FB和RB，消除安全时间，得到项目计划;

④根据关键链的项目计划进行项目进度控制，通过设置缓冲区管理，实时监控缓冲消耗情况，并根据消耗情况采取对应措施，保障项目进度目标，直至项目顺利结束;

⑤若项目缓冲区消耗过度，可预见无法通过相应措施予以弥补，则根据反馈情况进行关键链修正，形成新的关键链计划。

3  基于改进后的缓冲计算新方法

考虑到项目实施过程中50%法和根方差法实际操作存在一定的缺陷，容易造成估计的缓冲区大小不能有效解决链路中项目延期的情况。例如，50%法和根方差法要求项目工序的节点相互独立且都服从正态分布。但是，在到实际项目中会存在资源冲突的情况，那么并行工序的链路上可能会存在延期风险，因此缓冲时间应该放大些;考虑到管理者经过有一点的项目经验后，认为项目一定要比原来的项目缓冲时间短，但是未考虑实际情况项目的复杂程度和高估开发人员的技术能力，可能导致项目节点缓冲过小。鉴于此，为了改进方法的不足，这里提出综合考虑项目资源紧张度、项目复杂度、项目节点持续时间比例、位置系数和供应商能级（开发人员的技术能级）情况下，采用改进法对缓冲区的大小进行估算，定义了缓冲计算的一种新方法。

3.1 资源紧张度

其中，Rt为项目在t时段资源供应限量，rkt为在t时段执行的工序k所需的资源量，m 为在 t 时段执行的工序总数，STi和Di分别为工序i的开始时间和节点。αi表示工序i 的资源紧张程度。

3.2 项目复杂度

用Np和RT分别表示工序所在链路上工序的紧前关系数和链路上的工序总数，则项目的复杂度可用下式表示：

3.3 项目节点持续时间比例

项目节点持续时间比例（P）若一个工序的持续时间较长，则说明该项目节点对进度的影响较大，因此也应该考虑配予较多缓冲。

3.4 位置系数

任务的不确定性与任务在项目进度计划中所处的位置有一定关系，一般而言，距离现在越遥远的事务越难预测，因此距离项目开始时间越远的任务不确定性越大;反之，距离项目开始时间越近的任务不确定性越小。

本文计算缓冲区时加入位置权数δi，通过δi值来反映任务由于在项目进度计划中所处的位置差异而表现出来的不同的不确定性。位置权数的计算如下：

I——各项任务的时间中点与项目开始时间的距离;

L——项目的时间长度，即关键链开始时间到关键链结束时间之间的距离。

3.5 供应商能级

这里的供应商能级主要是指开发人员的技术能力，开发人员的技术能力直接影响到开发时间进度，能力强的人需要的时间周期短，能力相对弱的人需要的时间长，供应商能级根据专家打分或者是以往项目合作作为参考，如表1所示。

根据上面分析，在综合考虑资源紧张度αi、项目复杂度βi、项目节点持续时间比例Pi、位置系数δi、供应商能级k、每个项目节点i所消减的安全时间Δti可以计算每条链路上的缓冲区大小，链路缓冲时间估计如下式所示：

4  某座椅项目计划案列研究

4.1 项目介绍

以某主机厂整车临时新增座椅项目开发需求为例，该项目有如下特点：①时间紧：座椅开发的时间周期只有19个月，共计502天，而座椅正常开发周期需要24个月，无形中压缩了5个月的开发周期，无论是从开发难度还是开发时间都给予座椅的开发团队带来非常大的挑战;②多部门合作接口多：造型、工程、SVE、采购、财务、物流、质量、ME、供应商等组成，涉及开发部门众多，导致接口关系复杂，实施管理困难;③工作任务交叉多：座椅各子零件（骨架、塑料件、发泡、面套、电器等相关零件）并行同步开发，现场工作串并结合，工作任务交叉多，计划调度困难大。

4.2 实例分析

4.2.1 绘制网络图

按照座椅开发WBS分解，梳理出各节点的持续时间及相互逻辑关系，列出项目工作列表（如表2所示）。

根据列表画出该子任务网络图（如图2所示），可以得到项目的关键线路为：A-C-D-E-F-H-I-J-K-L-M-O-P-S-V-W-X-Y，运用关键路径法，并且未考虑资源限制的条件下，537天的零件产品开发周期无法满足该项目给出的502天的开发时间要求。

4.2.2 考虑资源冲突设置缓冲

为了防止不确定因素的影响，运用关键链进度管理方法在项目末尾引入PB，并且在非关键工作汇入关键工作的入口处引入FB，从而形成设置缓冲区的关键链网络图。设置缓冲区后的关键链网络图，如图3所示。

4.2.3 计算缓冲区大小

根据公式（1）～（4）计算得出资源紧张度、项目复杂度、项目节点持续时间比例、位置系数和供应商能级，如表3所示。

根据公式（5）计算得出PB和FB：

运用本章優化后的关键链缓冲计算管理方法，计算得出的G90座椅项目节点是494.8天。比起项目给出的目标时间503天提前了8天时间，相比于传统的关键路径法的537天提前了42.2天，满足项目进度同时也保证了产品的质量;本论文通过方法的优化，充分的验证了采用改进后的关键链技术是可行的，为企业的项目进度管理带来非常重要意义。

4.2.4 设置缓冲区监控

首先将缓冲区分为三个相等的区间，然后在缓冲区中设置三个预警指针，即蓝色预警指针（0、1/3）、黄色预警指针（1/3、 2/3）和红色预警指针（2/3、 1）。当任务链的缓冲消耗还没有达到1/3 时，通常认为任务可控，保持观察即可，无需制订预案; 当缓冲消耗到达1/3与 2/3 之间时，表示任务的执行遇到了困难，项目管理者需要检查问题发生的原因，并制订相关预案;当消耗大于2/3时，说明项目遭遇了严重的问题，需立刻采取行动。

5  总结

本文结合座椅项目的运用，将改进后的CCPM与传统的CPM进行比较，可以明确的知道，①CCPM制定的计划周期比CPM短;②CCPM考虑了资源约束和不确定因素，避免项目开发过程中的资源冲突，更加符合实际情况;③CCPM通过缓冲区设置和建立建立监控体系，在全局把控上更加合理。

总之，CCPM很好地弥补了传统CPM的理论缺陷，从理论和实际上解决了座椅项目中资源因素和不确定导致进度延期的问题，为类似座椅项目的进度管理提供了新的解决办法，值得在新的座椅开发项目中推广使用。当然，本文只是某企业对关键链技术进行了研究，其他企业的开发模式不同是否适合在其它企业中应用尚需进一步研究。

参考文献：

[1]高德拉特.关键链[M].北京：电子工业出版社，2012.

[2]谢会超.关于造船企业投资项目进度优化管理研究[J].计算机仿真，2018，35（4）：167-168.

[3]胡国峰.关键链在核电工程节点优化中的应用[J].核科学与工程，2018，38（3）：422-424.

[4]沈敏圣.利用关键链技术进行科研项目计划进度管理改进探索[J].科技管理研究，2017（18）：176-178.

[5]Rand G K. Critical chain：the theory of constraints applied to project management[J]. International Journal of Project Management， 2000（18）： 173-177.