关键链技术在煤改电工程进度管理中的应用研究

郭 申，朱兆顺，潘 华*

（1.上海电力大学 经济与管理学院，上海 201306；2.国网莱芜供电公司，山东 济南 271100）

当前大气污染形势严峻，国家电网公司发挥央企责任担当并积极寻找替代能源，提出了以电能能源作为替代品的规划。其中，最具有代表性的部分是煤改电工程。煤改电工程具有点多面广、时间紧迫的特点，随着煤改电规模逐年增加，建设过程中的问题也日益突出，尤其是施工中的进度问题。然而，由于自然环境和建设环境的变化而导致施工的进度计划无法与实际的施工进度相匹配，经常出现延期、资源浪费等现象。因此，合理的编制工程项目进度计划，充分考虑项目实施过程中可能发生的意外状况，并合理设置解决方案是工程项目施工管理过程中必不可少的重要步骤。

通过参考沈敏圣等[1]科研项目管理新模式的实践与思考、胡国峰[2]关键链在核电工程工期优化中的应用、曾俊岳[3]研发项目进度管理研究等文献，关键链技术作为项目施工进度管理的重要方法，在电厂建设、铁路施工、通信工程等项目管理中具有重要的实践意义，本文将关键链技术运用到煤改电工程实际施工过程中，分析了关键链技术在煤改电工程进度管理中的应用情况，切实解决了煤改电工程进度管控不当的问题，在实践中完善关键链技术的理论体系，使其有效性得以更好地发挥。同时对其他项目完善进度管理提供了借鉴，有着重要现实意义。

1 煤改电进度分析

1.1 煤改电工程工程管理分析

煤改电工程管理在单个台区的前、后工序搭接进行，多个台区的相同工序搭接进行，人员、机具等资源在多区施工建设过程中进行调度。在多台区煤改电工程项目管理中采用传统的进度管理方法，存在部分缺陷和局限性。本文以A 供电公司煤改电工程为例，将关键链项目管理方法引入到工程项目进度控制管理中，对传统的项目进度管理方法进行改进，保证工程如期竣工投产。

项目部作为该项目的总承包商代表，在执行项目的进度管理过程中，应当从以下几个方面的工作进行考虑，其工作-时间关系如图1 所示。

图1 煤改电工程各部分工作-时间关系图

1.2 施工进度网络图

A 供电公司煤改电工程概况如下：新装三相315kVA 柱上变压器196 台。敷设电缆ZC-YJY22-8.7/15-3×300mm2，总长为2 400 m，ZC-YJY22-8.7/15-3×150mm2，总长1 380 m。新建中压绝缘线JKLYJ/QN-185线路总长76 613 m、JKLYJ/QN-70 线路总长26 855 m，低压绝缘线JKLYJ－150×4 线路总长81 799 m、JKLYJ－70×4 线路总长21 977 m；新立电杆Φ190/15m 共1 168基，新立电杆Φ190/12m 共2 932 基，新立电杆Φ190/10m 共34 基，新立呼高13 m 钢杆2 基。新装单相智能电能表共6 069 具，三相智能电能表共507 具。敷设光缆46 139 m，安装相应光设备，拆除旧设备及线缆等。

根据煤改电工程特点以及项目的实际施工要求，项目部共分包5 个施工队伍，将高低压线路施工、变压器安装、表箱表计安装、光缆敷设任务进行划分，创建工作分解结构（WorkBreakdownStructure，WBS），考虑正常情况下的施工工期，建立单个施工队伍的煤改电施工进度网络图，如图2 所示为煤改电工程单个施工队伍进度网络图。

图2 煤改电工程单个施工队伍进度网络图

1.3 工程进度管理影响因素分析

作为资源密集型的项目，煤改电工程在项目执行过程中需要大量的各类资源作为支撑，任何资源的调度出现问题，都可能导致项目无法向前推进，最终导致工程项目延期。进度影响因素思维导图，如图3 所示。

图3 进度影响因素思维导图

2 煤改电初始关键链模型构建

2.1 50%完工概率工期分析

高德拉特在关键链理论中详细阐述了安全时间问题，即在进行工期规划时，执行人员往往偏向于完工概率比较高的工期作为预估工期，如90%或者95%的完工概率工期，但这个工期会造成很大的浪费。他将每道工序90%完工概率的完工工期和50%完工概率的完工工期的差值称为这道工序的安全时间。在进度规划阶段、识别初始关键链时，应当按照50%完工概率进行工期规划[4]。

通过表1 的对比数据，估算的50%概率完工的预估工期比原计划工期可缩短2.35 个月时间，即常规工期估算情况下的安全工期合计为2.35 个月。

表1 A 供电公司煤改电工程工期计划

2.2 资源约束增加虚工序

在大量资源冲突、工序逻辑关系错综复杂的情况下，通常采用平行算法来解决资源受限的调度问题。平行法的求解核心思想是计算工期内的每一个时间段内所有工序所需的资源，然后从资源集合中寻找该资源，确定该资源的供应量是否能够满足这一时间段内所有工序的总需求量，如果不能满足，则按照工序的优先准则进行安排，没有得到资源分配量的工序则推迟到一个时间段，待优先分配资源的工序释放资源之后再开始，进而建立初始关键链[5]。其计算步骤如图4 平行算法流程图所示。

图4 平行算法流程图

在进行平行算法分配资源的过程中，当某工序由于资源冲突被推迟到下一个时间段开始，需要在网络计划图中引入虚工序，使得在该时间段内起资源冲突的工序之间由并行关系变成串行。在具体资源冲突的工序串行调度上，有多种串行调度准则，目前比较通用的是最小的最早完成时间准则（The Minimum Early Finish，MinEF）：当资源短缺或者资源冲突时，优先安排那些最早完成时间最小的工序，也就是该准则按照工序的最晚完成时间从小到大进行调度，该准则调度的最终目的是使资源在工序上的占用工期尽可能短，资源冲突尽早结束，资源尽早被释放。

同时，在添加虚工序之后，对整个网络图进行重新计算，检查关键链是否已发生变化。如果添加虚工序后的链路大于原关键链，则该链路为新的关键链，需要重新进行平行算法分配资源。

3 缓冲区设置与最终关键链模型构建

3.1 缓冲设置分析

高德拉特在关键链项目管理方法中提出以50%完工概率的时间作为预估完工工期，将原计划工期减去50%完工概率的工期得到安全时间，汇总所有工序的安全时间放在关键链的末端，即项目缓冲（Project－Buffer，PB）。在非关键链末端、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影响到关键路径上的工序的进度，导致整个项目延期。为了保证链路上的工序及时得到资源，在工序开始前将所有资源准备就绪，在该工序前设插入资源缓冲（Resource Buffer，RB）。如图5 所示为缓冲设置位置。

图5 缓冲设置位置

部分理论研究学者简单地将缓冲区平均分成3 部分，每个部分即为3 个区域[6]。然而，在工程实践中证明，平均分法缺乏考虑对工程实际应用中影响的因素以及由此产生对成本等因素的影响。随着工程项目的执行，缓冲区消耗的比例对项目进度的影响程度不同，如采用平分法，在项目后期可能过早地出发预警触发点，使得相应的项目管理者过早地采取修正措施，造成资源的浪费。因此，在项目执行的不同阶段，应当设置不同位置的触发点，在项目执行的前期，其触发点的位置应当设置比较低，随着项目的向前推进，触发点的位置应当逐步提高，具体设置的位置及数量，应当根据项目的实际情况而定，如图6 所示为改进后的缓冲区触发机制示意图。

图6 改进后的缓冲区触发机制

缓冲设置位置是在项目进行进度规划或者项目执行过程中，根据项目的实际情况，结合关键链项目管理方法的理论基础，进行定性分析。而具体缓冲量的计算，需要在此定性的基础上，进行详细计算，进而编制最终的关键链。缓冲设置网络图如图7 所示。

图7 缓冲设置网络图

本文采用根方差法（Root Square Error Method，RSEM）[7]，该方法从概率的角度出发，认为工序的安全工期Δti代表了工序工期的不确定性，它用Δti/2作为工序工期的标准差，链的缓冲量是采用2 倍的链路标准差。设链路上工序的工期是互不相关，则根据中心极限定理可得：

式中：ΔB 为缓冲量；Δti为第i 个工序的安全时间；N 为第i 个工序所对应的链上的工序数目。

根据统计学解释，该方法的优点在于缓冲量的大小不受链路上工序数量的影响。进度管理者不需要刻意因为项目工序的多少而减少或者增加工序的预估工期，从实用的角度，该种方法更好地避免了进度管理者和项目执行人员的矛盾，特别是对于工序较多的大型项目，不会因为工序太多而放大缓冲量。

通过计算可得：

式中，FB1 为变压器施工缓冲量，FB2 为0.4 kV 线路施工缓冲量，FB3 为变箱安装缓冲量。

对于资源缓冲而言，其中网络计划中并不实际占用时间，只是对资源的调度起到警示的作用，但是并不意味着这个缓冲量可以随意设置，应当根据项目的实际情况进行设置。

3.2 最终关键链模型

综上分析，经过50%完工概率的关键链及缓冲设置所得到的关键链模型如图8 所示。

图8 最终关键链模型

4 结论

本文构建了准初始关键链模型，分析了煤改电工程中进度影响的因素，估算初始关键链的工期，确定三类缓冲的插入位置、计算缓冲量的大小，构建完成煤改电工程的关键链模型。

在本案例中，分析了一个典型的资源冲突，由于这个资源，在关键链和非关键链的工序之间引入了一个虚工序，并且由于该虚工序的引入，导致关键链发生了变化。在构建初始关键链的基础上，主要是从3 类缓冲的插入位置、缓冲量大小计算入手进行论述，从而完整构建最终关键链模型。由于缓冲概念的引入，关键链项目管理技术克服了传统进度管理缺乏柔性、忽视动态管理的缺点，使之能够更好地进行进度管理，特别是对于复杂的项目而言，能够更好地调度资源，保证项目如期完工。