基于挣值法的风电叶片产品开发项目进度和成本控制研究*

刘妍 许有木 俞磊 崔世杰 李成良，3(.中材科技风电叶片股份有限公司，北京 009；.中材科技(萍乡)风电叶片股份有限公司，江西 萍乡 337000；3.武汉理工大学材料科学与工程学院，湖北 武汉 430070)

0 引言

随着全球能源低碳转型进程加快，风电产业保持平稳有序发展。作为风电机组主要部件的风力发电叶片产品更新迭代加快，每年都有大功率、长叶片机型问世。与其他建设工程类项目不同，风电叶片产品开发项目具有投资规模大、施工难度高、新技术和新材料应用多、质量失效损失大等特点。

当前，生产企业往往只追求单方面的指标，对项目实施过程中的进度偏差、成本超支、关键路径判断等缺乏综合考量[1]，导致项目进度和成本与目标偏差严重且无法改进。因此，在风电叶片产品开发过程中，应及时发现进程中可能存在的问题，并采取有效措施，以保证项目顺利进行。

通过工作分解结构(Work Breakdown Structure，WBS)和挣值法(Earned Value Management，EVM)能够对项目全生命周期的成本和进度进行及时、全面的评估和控制[2-3]。然而，传统的挣值法仅针对整体项目进行分析，很难对任务本身进行剖析。在多级分解的项目架构中，如果一级以下的项目级别出现偏差，但同级别并行项目进行良好，通过累积叠加计算很难发现项目问题，不能真实反映项目实际进度，甚至会出现完全相反的结果。因此，本文在传统挣值法的基础上，细化项目颗粒度，将相互关联、属性相关的工作划分为总体项目下的多个二级项目，将项目视为由若干子项目组成的一个整体。通过对整体项目下的各二级分项进行挣值分析，使评价结果更加客观、准确。

在进行项目进度划分时，主要考虑关键路径和非关键路径。由于传统的挣值法不考虑关键路径和非关键路径在进度偏差上的差别，因此，在关键路径上采用二级挣值法对项目的进度和成本偏差进行监控和管理，对项目管理人员更快速的发现和控制偏差均有深刻意义，能够细化项目管理的细度和深度。

1 挣值法概述

1.1 挣值法基本要素及指标

1.1.1 基本要素

挣值法的基本要素包括：

(1)计划工作预算费用(Budgeted Cost for Work Scheduled，BCWS)。需要投入预算资金的累计值。

(2)已完工工作预算费用(Budgeted Cost for Work Performed，BCWP)。到指定时间节点前按计划分配的预算费用，也是项目实际进展的绩效尺度，即挣值[3]。

(3)已完成实际工作支出(Actual Cost for Work Scheduled，ACWP)。

1.1.2 评价指标

挣值法评价指标分为偏差指标和绩效指标两大类。其中，偏差指标包括成本偏差(Cost Variance，CV)和进度偏差(Schedule Variance，SV)。绩效指标包括成本绩效指标(Cost Performance Index，CPI)和进度绩效指标(Schedule Performance Index，SPI)。

1.1.3 预测指标

挣值法的预测指标包括估算将来完工成本(Estimate At Completion，EAC)和预测项目完成时间(Estimate To Complete，ETC)。

综上所述，挣值法可以对项目进程中的费用、绩效等指标及进度偏差进行核算和预测，利用项目价值指标(成本指标)进行实际成本和预算成本的偏差对比。

1.2 二级挣值法

基于传统挣值法的二级挣值法是指将项目划分为不同的结构，对每个分/子项目按照挣值法进行管理[4-11]的方法。主要计算公式如下：

(1)基本参数的计算。公式如下

(2)成本和进度的偏差及绩效指标计算。公式如下

CV(t)项目=BCWP(t)项目-ACWP(t)项目

SV(t)项目=BCWP(t)项目-BCWS(t)项目

式中，n表示二级子项目的个数；t表示检测项目的时间点或项目最终结束时间。

1.3 关键路径挣值法

挣值法不能细致区分关键路径和非关键路径上的偏差及整体进度影响[12-13]。基于关键路径的挣值法通过WBS将整体项目分解为多个工作任务包，根据工作任务的持续时间，运用逻辑关系获取每个独立工作任务的时间差结果，进而确定项目的关键路径。通过对偏差评价指标进行分析，根据关键与非关键路径偏差进行纠正调整。由此可见，关键路径挣值法兼具挣值法和关键路径的优势，不仅可以准确掌握项目实施进展，而且可以分析项目偏差影响因素，以便及时采取纠正措施。

2 基于挣值法的风电叶片产品开发项目进度和成本管理流程

2.1 项目特点

风电叶片属于大型复合材料构件，其产品开发具有投资规模大、施工难度大、新技术和新材料应用多等特点，需要在相应关键节点进行不同程度的测试。在风电叶片研发项目管理过程中，对于进度、成本、人力资源等关键管理领域，应根据各级管理控制点加载管理要素、检验标准、影响分析等管理项，进而实现项目全过程控制。

2.2 管理流程

目前，风电叶片产品研发项目主要存在进度延误和成本超标两个方面的问题，而进度与成本往往存在对立统一的关系。项目总成本包括直接成本和间接成本，项目进度应基于成本选取最佳平衡点，以保证最终交付成果。采用基于关键路径的二级挣值法，通过货币量代替项目工程量。在进行项目进度测算时，用资金转化的工作成果进行测算，以更有效地监督项目进度。具体流程如下：

(1)工作任务分解(WBS)。根据产品开发属性，将项目按照层次进行分解，明确项目间、项目与组织间的关系。通常，工作任务分解层级不超过3级，因为过多的层级会增加工作任务和管理费用，过少的层级不利于项目的整体监控。

(2)确定总进度计划及总预算。项目总进度计划应根据实际情况或可靠经验进行编制，需要反映具体实际情况，考虑各模块工作的衔接和转化，重点突出，人员合理安排，整体符合项目合同要求。项目预算依据WBS结构，从下级逐层向上汇总核算，考虑突发事件或其他风险预算，根据整体成本目标进行核对调整，明确最终预算。

(3)建立工作网络，明确关键路径。根据WBS分解结构，利用PERT法梳理项目主线工作，找出关键路径。在关键路径上科学合理地设置检查点，可以定期检查，也可以临时抽查。

(4)分析项目成本和进度趋势。按照项目计划，确定各子项的预算及进度，并根据进度时间均摊得到相应费用。按照规划好的检查点进行实际的成本核算及进度对标，并分析相应的成本和进度趋势。

(5)对标分析，测算绩效。完成数据收集及趋势分析后，可以得到成本进度的偏差和绩效指标，对已完成工作进行相应评价。同时，可以根据实际情况调整项目工作，规划后续项目内容。

(6)控制进度及成本。对于进度及成本控制，应遵循综合控制、整体统筹的原则，根据进度绩效和分析成本确定具体的纠偏措施。一旦确定执行纠偏措施，需及时修订相应项目计划，进行整体管控。定期或定节点审核CPI和CV变化趋势，并及时进行纠偏。

综上所述，绘制风电叶片产品研发项目进度和成本控制流程图，如图1所示。

图1 风电叶片产品研发项目进度和成本控制流程图

3 案例分析

3.1 项目概况

本文以某百米级风电叶片产品开发项目为例进行分析。该项目开发难度大，制造工艺复杂，涉及多种新结构、新材料、新工艺及新模具。项目实施涉及专业多，包括气动、材料、结构、工艺、装备等。该项目由内部项目组承担，产品开发周期目标为8个月，产品重量≤45t，产品直接材料成本≤150万元，固定资产投入主要为模具及配套工装设备。

3.2 成本进度控制

3.2.1 工作分解结构

按照项目研发内容，将该项目划分为5个模块，包括气动开发、结构开发、工艺开发、装备开发和制造开发。每个模块再进行各子项细分。项目WBS分解图如图2所示。

图2 项目WBS分解图

由于该项目研发内容复杂、专业要求程度较高，在对项目进行WBS分解后，需要组织专业的管理团队和技术团队开展工作。项目组织架构图如图3所示。

图3 项目组织架构图

3.2.2 总进度计划及总预算

该项目开发周期为8个月，首先进行气动开发，依次进行结构开发，工艺、装备及制造并行开发，以缩短工期，满足客户要求。根据工作时间安排及各工作间的紧前紧后关系，绘制项目进度作业网络图，如图4所示。

图4 项目进度作业网络图(截图)

项目成本依据工作分解结构得到的各工作包进行逐项核算，汇总得到总预算。项目各子项费用预算表见表1。

表1 项目各子项费用预算表

3.2.3 项目检测基准

产品试制需要进行模具采购安装、厂房建设和产品试制，因此，要设置合理的检查点。其中，定期检查点每月检查一次，从项目开始至项目结束，共计9个检查点。检查点的预算为单位时间的预算与检查点时间的乘积。

以该项目试制过程为例，试制总预算费用为1405万元，2021年9月份启动(每月工作时间30个工作日计算)，总施工时间为19周，抽检检查点为2022年第20周(2022年5月30日)，首套试制已进行3周。计算可知，2022年5月完工比例为15.79%，2022年5月试制预算费用为221.85万元。

3.3 项目绩效分析

已完成工作量、计划预算(使用指定的费用)是基本挣值参数，由项目管理人员对实际完成工作进行检查点统计，按天记录，月底汇总，最终得出具有真实性和代表性的挣值。各检查点项目实际费用表见表2。

表2 各检查点项目实际费用表

(1)计算当月费用与成本偏差。结果如下：

费用偏差：CV=BCWP-ACWP=-38(万元)

费用绩效：CPI=BCWP÷ACWP=0.83，CV<0，CPI<1，说明实际花费多于计划费用。

进度偏差：SV=BCWP-BCWS=-64(万元)

进度绩效：SPI=BCWP÷BCWS=0.82，SV<0，SPI<1，说明实际进度落后于计划进度。

(2)计算预测指标。公式如下

估算将来完工成本-EAC=ACWP+(BAC-BCWP)÷CPI，其中，BAC为项目总预算。

预测项目完成时间-ETC=ATE+(OD-ATE×SPI)÷SPI，其中，ATE为项目实际工期，OD为项目最初预测工期。

综上计算得出，预测工期比计划工期多21d，预算需追加323.98万元。

3.4 偏差原因分析

为查找该项目5月费用超支、项目进度落后的原因，针对各任务包采用二级挣值法进行分析，找出影响进度和成本的具体问题，并进行调整。基于二级挣值法的项目偏差与绩效见表3。

表3 基于二级挣值法的项目偏差与绩效(2022年5月) (单位：万元)

由表3可知：在线灌注设备采购存在费用超支、进度滞后的问题，项目进展不顺利；主梁模具费用节省，但进度滞后；项目整体滞后，若不加以调整改进，将出现工期延期、月度费用超标的问题。

3.5 控制措施及效果

为保证项目整体进度、成本与计划保持一致，采用二级挣值法分析项目成本和进度，确定成本超支和进度落后的原因，并制定以下控制措施：

(1)组织管理控制措施。对领料计划和设备计划进行严格审核，并现场确认材料用量；增强与供应链企业及客户的沟通，对客户负责采购的物料增加专项对接沟通，安排专人负责跟进，避免供货延迟导致项目延期。

(2)技术管理控制措施。项目组合理安排工艺路线，并行施工；明确材料验收标准、质量接收标准和施工工艺标准，不合格材料不允许采用，不合格施工及时返工返修；在试制过程中，技术团队全程现场指导，对偏差情况第一时间进行处理。

(3)成本管理控制措施。针对预算偏差，及时控制施工过程预算；对预算超支点进行重点分析，对非关键路径上的资源进行平衡，及时弥补预算偏差；对关键预算和大型设备价格进行适当调整，及时确认租用周期。

(4)班组管理控制措施。与班组签订质量和进度奖励合同，增强其责任心和主动性；给予员工合理的人文关怀，激发员工工作积极性，提高工作效率。

通过以上合理控制措施，项目实际周期比预计周期减少11d，实际费用节约59万元，取得了良好的效果。

4 结语

本文运用挣值法对风电叶片产品开发项目进度和成本进行分析，明确关键路径上的里程碑，并进行定量分析，以实际案例验证该方法的实用性和有效性。结果显示，二级挣值分析法更符合项目实际情况，控制效果更优。通过有效的管控措施，该项目实现节约成本和缩短进度的双重效果，为确保风电叶片的研发质量与产品快速交付提供了有力支撑。