基于关键链技术的项目进度控制的实现

2023-10-10王科文吴云峰

舰船电子工程 2023年6期

王科文董鹏吴云峰

（海军工程大学武汉 430033）

1 引言

当前，我国周边海域安全形势复杂多变，各型舰船战备任务极重，舰船修理任务的逐年增长给承修方带来极大的压力。然而，当前舰船修理项目中普遍存在的“拖、降、涨”现象，这也是军方和国防工业部门一直在积极探索的焦点问题。舰船修理进度管控是舰船修理中的重要组成部分，也是承修方最常面对的“难题”。加强舰船修理进度管控，能有效确保舰船在满足定期修理的基础上，不拖期，按期甚至提前出厂，满足舰船较高的在航率要求，促进海军战斗力的生成。

2 项目进度管理理论方法介绍

美国项目管理学会（PMI）出版的《项目管理知识体系指南（PMBOK）》对项目进度管理过程的概括为：活动定义、活动排序、活动时间估算、进度计划编制、优化及控制。

以上五大要素在项目进度管理中不可缺少，组成项目进度管理的完整过程。

2.1 项目活动定义

项目活动定义是指在工作分解结构的基础上，依据项目进度管理需要，将项目工作底层的活动单元分解为更小、更容易控制的具体活动并制定出规范文档的过程。

项目活动定义的目的是将分解后的具体活动下发到基层人员的工作目录中去，使得每个工作包都有专门负责的工作人员，进一步实现项目的工期和资源的预估，从而为后续项目的成本的预算和估算提供依据。

2.2 项目活动排序

项目活动排序通常在项目活动定义之后，确定了活动之间的相互关联与依赖关系，从而得到项目各项活动的先后顺序。项目活动排序过程复杂，大型复杂项目需要借助专门的项目管理软件辅助完成。

项目是有渐进性的，在项目运行中，不断调整项目各活动之间的相互关系也是对项目经理应变能力的一种挑战。

活动排序的结果是通过网络图来表现的。网络图是由节点和箭线组成的路线组成，网络图分为单代号网络图和双代号网络图两大类。

2.3 项目活动工期估算

项目活动工期估算是对整个项目工期的估算。主要方法有自顶向下估算法、自底向上估算法、德尔菲法和三时估计法。

其中，三时估算法结合了专家经验，通常能增加估算日期的精度。

2.4 编制项目进度计划

编制项目进度计划是一个迭代渐进的过程，直至出现最合适的计划才算结束。常用编制计划的工具是甘特图、关键路径法，网络计划图和项目管理软件。

2.5 优化项目进度计划

项目进度优化就是依据实际需要调整已编制的项目进度计划，优化后的项目进度计划具有较好的抗风险的能力。关键链法（CCPM）是高德拉博士基于约束理论创作出的一种方法。该方法通过限制人们的自我放松时间即安全时间，减少每一级工作人员设定的安全时间，并通过该方法得出两个缓冲时间，将缓冲时间分片段接入压缩过的关键路径中，发现以此编制的计划具有压缩工期及应对风险发生的效果。

关键链法主要考虑两个方面内容：一是考虑任务工期之间的依赖关系的最长的工作序列；二是考虑资源间的依赖关系的最长的工作序列。关键链法强调资源的制约作用，保证充分利用有限资源。

在实际编制项目进度计划中通常采用三时估计法，项目活动时间估算必须要在有把握的情况下进行的，这个把握的概率要达到80%。

以上时间称之为项目完成的安全时间，这一段时间只能够确保某一个活动能够按照预定的时间完成，但是却无法保证整个项目可以按时完成。一个项目由很多工序组成，如果其中任意一个工序出现问题都会导致项目没有办法按规定时间完成。因此，CCPM 方法通过降低项目每个活动可能完成的概率，以原定时间的50%作为每个活动可能完成的时间。这样，各个工序就可以腾出来安全时间，项目也得到了很好的缓冲时间，因而能够更好地确保整个项目在估算时间内完成。关键链法关注的重点是项目整体，而不是某一个工序。

2.6 项目进度控制

项目进度计划编制完成后，各部门就要严格按照计划执行。虽然在制定进度计划前期已经将大多数影响考虑到计划中并采取了一定的预控措施，但由于项目存在不确定性，项目进度计划在实施过程中还可能发生偏差。因此，调整项目进度计划是项目控制过程中的一个必不可缺少的过程。项目进度控制就是根据进度计划对实际进度进展情况进行对比、分析、调整，从而保证项目目标的实现的闭环管理。

在舰船修理项目中压缩项目进度的方法主要包括赶工和快速跟进。

3 实例分析

3.1 舰船修理现状分析

实际工作中，舰船修理项目通常是由军方与承修方签订修理合同，共同确定里程碑节点、出厂时间以及验收标准。具体修理进度计划通常由承修方制定。承修方对舰船修理进度管理工作上一直是依靠经验居多，主动采用科学合理的管理工具和方法较少，通常根据以往修船的经验，在编制舰船修理计划时只设置粗放的里程碑作为一个参考点，绘制一级网络图来监视项目的进度，在进度控制上不够科学和准确，缺乏有效地监督、激励、考核作用，造成工作上的被动性，应对风险能力弱。对修理工期估算上承修方往往也是通过类比以前的修理项目而定，常用经验代替科学的估算方法。

而实际工作中，由于舰船修理项目工期长，环节多，环境复杂，基层工作人员很难在发生风险冲突时从容调度和平衡优化资源，意外时有发生。承修方通常采取加班加点、减少工作范围等方法赶工期、追进度，导致进度拖延，无法在合同规定的时间内完成任务，给使用方和承修单位造成巨大损失，最终导致项目呈现“拖、降、涨”的现象。

3.2 背景介绍

某型号新型舰船进行二级修理，通过排查发现柴油机动力系统出现故障。该项目时间紧、任务重，技术要求高。修理厂动力车间依据之前的修理经验编制了里程碑进度计划图，如图1所示。

图1 柴油机动力系统修理项目里程碑进度计划图

3.3 柴油机动力系统修理项目进度计划的编制

根据历史数据和以往柴油机动力系统修理项目进展情况，编制工作分解结构如图2所示。

图2 柴油机动力系统修理项目工作分解结构分解图（WBS）

根据项目实际情况，动力车间选取三时估计法预估项目修理工期，具体如表1 项目活动时间参数表所示。

表1 项目活动时间参数表

根据时间参数表和以往车间进展情况，将修理数据进行整理，画出项目网络图，得到项目的关键路径：初步勘验、机体拆卸、曲柄连杆拆卸、制定清单、联系供应商、器材入库、曲柄连杆回装、机体回装、滑油系统密闭检查、海淡水系统密闭检查、柴油系统密闭检查、储气室系统密闭检查、系泊试验前检查、数据提交、排故扫尾、出厂。通过关键路径得到项目的总工期是59天，而项目计划工期是60天，若按照我们编制的进度计划执行项目虽然可以按时完成任务，但是应对风险的能力不足。

查看关键路径还可以在Project 2016 项目管理软件上实现，在【关键任务】中即可得到由红色任务组成的关键路径。

3.4 柴油机动力系统修理项目进度计划优化与控制

按照柴油机动力系统修理项目进度计划执行，能在要求工期内完成项目，但是要求工期与计划工期距离过近，在实际执行中抗风险能力低，超期可能性大，需要进一步进行进度计划优化与控制。

3.4.1 进度计划优化

在加入缓冲区域之间，需要对现有的计划工期进行重新调整。根据原有工期压缩50%的原理，重新对项目进行优化，但是考虑到柴油机动力系统修理项目各个工序工期较短，如果直接压缩50%，会无法完工，所以以乐观工期作为优化工期。如表2所示。

通过表2中重新优化的工期，利用Project 2016项目管理软件重新确定柴油机动力系统修理项目的关键路径。

表2 优化后的WBS表

优化后的关键路径与之前的关键路径并未改变，由于该项目人员资源充分，故该关键路径即为关键链。虽然关键链主要是用于处理资源冲突的情况，但此情况依然适用。使用关键链方法压缩后的工期为42天。

3.4.2 项目缓冲区的计算

利用剪切粘贴法计算项目缓冲区域，将乐观时间作为计划时间，最可能时间作为持续时间，通过最可能时间减去乐观时间就得到剪切时间。

计算得出关键链上的剪切时间共计17 天，因此根据关键链项目缓冲的计算，项目缓冲时间共计8.5天。

同步得出非关键链上的剪切时间共计4 天，接驳缓冲共计2天。

利用Project 2016 项目管理软件将缓冲区放入关键链中（由于软件限制，8.5天向上取整为9天）。

Project 2016 项目管理软件上显示在加入接驳缓冲和项目缓冲后项目工期变为51 个工作日。将缓冲时间PB、FB插入网络图中，得到优化后的网络图3所示。

图3 插入缓冲的网络图

最后，判断是否需要调整插入位置。

如果图中非关键链7、8、9 工序的工期之和大于等于关键链上4、5、6 工序的工期之和，则关键链就会发生改变。为了保证关键链不发生变化，可以采用取出合适的项目缓冲插入前方需要的地方，从而保证关键链不发生改变。

如果图中非关键链7、8、9 工序的工期之和小于关键链上4、5、6 工序的工期之和，关键链不会发生变化。此时，该计划就是最终优化完毕的进度计划。

3.4.3 进度优化的结果分析

利用关键链法将原计划进一步优化，扣除了人们常给自己预留的安全时间，通过剪切粘贴法算出项目缓冲时间和接驳缓冲时间，将两个缓冲时间分别接入项目中，利用缓冲来应对计划执行中的意外。最后得出的计划工期为50.5天，距离没有优化的计划工期还盈余8.5 天，距离文件要求的工期还有9.5 天。该项计划应对风险的能力得到显著提高，按期完成任务的概率显著提高。

3.5 项目进度控制

3.5.1 项目进度控制的步骤

项目进度控制就是在执行进度计划的同时，动态的监测计划是否和预期一致，主要分为三步执行：

第一步，利用项目甘特图，将实际进度与进度计划进行对比，直观得到二者之间的差距，以便管理者进行偏差分析。

第二步，采用三色法判断偏差是否在可控范围之内。三色法将项目缓冲消耗情况分成三种颜色，消耗范围在0～1/3 之间是绿色，称为安全区域即A区；消耗范围在1/3～2/3 之间是黄色，称为预警区域即B 区；消耗范围在2/3～1 之间是红色，称为报警区域即C 区，如图4所示，图中黑色折线即表示项目缓冲消耗的实际情况。

图4 三色法示意图

第三步，对偏差作出调整。

当消耗的缓冲在绿色时即A 区域时，管理者不必进行过多干预。

当消耗的缓冲在黄色区域即B 区域时，管理者需要对发生的偏差进行定量分析，判断是偶发情况还是持续性情况。偶发情况处理完毕后不需过多关注，若是持续性情况，管理者必须立即处理。

当消耗范围在红色区域即C 区域时，此时进度延期情况较为严重，管理者需要立即做出对策，成立紧急小组，采取赶工或者快速跟进的方式，将进度计划拉回预定的地方。

3.5.2 算例分析

1月27日项目管理组在每周一检中，发现滑油系统密封性检查实验延期了两个工作日，利用Project 2016 项目管理软件发现该项任务原本应在1月25日完成，经进一步核实找到具体原因，由于在实验时工作员操作不当，使得实验失效，于是重新实验，致使延期了两个工作日。

工期已滞后，首先计算缓冲时间消耗率。在1月27日之前没有消耗缓冲时间，目前消耗的缓冲时间为2 天，项目缓冲总时间为8.5 天，消耗缓冲率=2/8.5*100%=23.5%。通过三色图得到消耗的缓冲时间在33.3%以下，处于绿色区域即A 区，相对安全。

2月8日再次检查项目进度时，发现储气室密封性检查实验延期了3 个工作日。再次使用三色法。因前期已经消耗了2 个工作日，本次又消耗了3 个工作日，共计5 个工作日，缓冲时间消耗率=5/8*100%=58.8%，已经处于黄色区域即B 区。鉴于此次实验仪器故障属于偶发事件，且密封性检查均已结束，不用采取措施加快进度，进度还处于可控范围之内。