关键链在我国工程项目管理中的应用研究

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项目管理就是把各种知识、技能、手段和技术应用于项目活动中，以达到项目的要求。其目标是在有限的资源条件下，保证项目时间、质量、成本达到最优化。作为进度管理核心方法的网络计划技术，自20世纪50年代产生以来，在社会经济生活的各个领域内得到了普遍的运用，大大推动了项目管理学科的发展。但随着现代项目日趋复杂，要求项目的周期更短，准时完工率更高，成本更低，以CPM/PERT 为代表的网络计划技术由于只考虑任务间的时间约束关系，忽略了任务间的资源的约束以及项目实施过程中人的行为因素，因此在实际应用过程中很难克服多任务以及不确定性因素的影响，其可行性受到越来越多的质疑。
    关键链技术是以色列物理学家Goldratt博士在1997年出版的管理著作《关键链》一书中首次提出的。该书将约束理论应用于项目管理之中，强调以有限的资源与消除不良的工作行为概念进行项目进度的规划和管理，并提出通过集中管理项目的缓冲时间来监控整个项目的执行。与传统项目进度管理不同的是，关键链不仅考虑了任务间的逻辑关系，还考虑了任务间的资源约束关系，以及在项目实施过程中人的行为因素，将组织行为学的一些结论应用到项目进度管理之中，弥补了传统项目进度管理方法的不足，为项目进度管理提供了一种全新的方法，被认为是项目管理领域自发明关键线路法和计划评审技术以来最重要的进展之一。
    1、关键链技术介绍
    1.1 关键链的概念
    Goldratt在《关键链》一书中将关键链定义为：在资源约束下，用最短时间完成项目。此目标决定了项目进程中的瓶颈是该项目的各条路径中，时间最长的那条路径——关键链。吉罗德。肯德尔认为，项目的关键链是由相互依存的任务所组成的最长链条，这一链条既要考虑任务的依存性，也要考虑资源的依存性。刘士新教授认为，所谓关键链是考虑工作执行时间和工作间紧前关系约束，以及工作工作间的资源冲突后，所形成的制约项目周期的一个工作序列。马国丰将关键链定义为：在一个项目体系中，如果不考虑不确定因素对它的影响，总存在一些对项目周期起直接制约的环节，这些环节连成一个步骤链。赵道致认为关键链就是有瓶颈工序组成的工序链，既考虑了工序间的技术约束条件，也考虑了资源约束条件，它的长短决定了整个项目工期的长短。李喆在文献中指出，各工序持续时间、紧前关系与资源供求之间的相互作用共同决定着项目总工期，这种相互作用导致一个或更多的工序序列决定了项目最早完工时间，这种序列即为关键链。从这些定义中可以看出，虽然各界对关键链的描述不同，但也形成了一定的共识：关键链不考虑不确定因素的影响，在工序间逻辑约束和资源约束的共同作用下，组成项目最长工期的工序集合。
    1.2 缓冲的概念
    缓冲的设置是关键链技术的核心和精华，体现了关键链理论“局部最优并非整体最优”的管理思想。关键链在项目进度管理中有以下三类缓冲：项目缓冲 （Project Buffer，PB）：关键链末端的缓冲时间，用来保证整个项目按时完成。输入缓冲（Feeding Buffer， FB）：安置在非关键链与关键链的接口处的缓冲时间，用来保证非关键链按时完成，不会影响关键的进行。资源缓冲（Resource Buffer， RB）：资源缓冲并不耗费时间，是为了防止关键链受资源短缺的影响而设置的，只要资源要在关键链上进行分配，并且该关键链上的前序任务由不同资源完成，就要放置资源缓冲，目的是保证资源在其需要时随时可用，并保证资源在关键链任务提前开工的情况下可用。资源缓冲实质上是一种预警机制，通过及时合理的沟通，让资源供应方及时了解项目的最新进展，此保证资源能够及时到位。
    1.3 关键链的主要技术方法
    1.3.1 用50%概率的可能完成时间作为任务工期的估计。关键链采用50%概率的可能完成时间作为任务工期的估计将单个任务的风险因素放到关键链中的缓冲里考虑，以缩短工期估计。这主要是针对克服“5+5=13定律”和学生综合症而提出的方法。这样不仅可以滤掉工期计划中的水分，而且可以给工作人员以压力，以提高其工作效率。
    1.3.2 识别项目的各种约束条件，将关键链而不是关键线路作为项目的约束。在关键链里，资源约束同时间约束一样重要，通过约束理论来指导项目资源配置，以确定项目所受资源的约束情况，进而确定项目关键链。
    1.3.3 在关键链后设置项目缓冲（PB）。50%的工期估计是很容易出现延误的。在关键链后设置项目缓冲，将延误控制在预期的范围内。项目缓冲在项目计划中也以任务的形式出现，只是不需要任何资源。
    1.3.4 在任务链汇入处设置输入缓冲（FB）。为防止非关键链任务给关键链带来延误，在非关键链任务向关键链的汇入处设置输入缓冲。输入缓冲能消化汇入关键链的非关键任务所带来的延误。
    1.3.5 将缓冲作为控制和衡量项目进度的有效工具。关键链项目管理通过监控缓冲来评价项目任务链的实施业绩，并根据缓冲消耗的情况做出相应的决策。在这个过程中，项目人员采用适当的时间间隔来监视项目缓冲和输入缓冲的情况。
    1.3.6 使非关键链任务服从资源约束的要求。传统关键线路法鼓励任务越早开始越好，从而减少项目延误风险。而关键链项目管理却要求非关键链任务越晚开始越好，这样可以延迟现金流支出，并避免多任务的影响，使人员能专注于少数的任务，减少工作干扰，使得后续任务得以顺利开展。
    1.4 关键链的特点 Willy Herroelen 和 Roel Leus 把关键链法与传统关键线路法进行对比后，对关键链方法的优点进行了总结分析，结果如表1所示，并通过仿真试验将关键链方法的调度计划与分支定界算法产生的调度计划进行了对比分析。
    2、关键链在我国工程项目管理中应用的问题
    虽然关键链技术在国外制造业领域取得了巨大成功，对于该技术在建筑工程项目中的应用研究，却处于起步阶段，具体体现在以下几个方面：
    2.1 工作包持续时间估计在实际的建筑工程中，经常是根据工程量和资源分配来估计各工序的持续时间，然后结合施工合同、施工技术水平、环境等限制条件，确定工序的开工、完工时间，由于是事先估计，存在着不确定性。因为工序的持续时间的确定是由项目经理和相关有经验的项目工作人员共同制定的。应该说这种估计方法是基本合理的，若统一的用50%的时间估计对工作包实施“一刀切”，是不切实际也是不可行的。
    其次，在建筑工程中，有很多工作时间是刚性的、没有任何缩减余地的。例如：项目招标公示时间，混凝土的养护时间等等，这类工作的时间由国家法律、行业标准等强制规定的，对于这类工作必须按照原定的工作时间进行，没有任何缩减的余地。而对于设计、招标文件的编制等“办公室”类的工作而言，其工作时间具有很大的弹性，时间缩减对于这类工作有着积极的意义，不仅可以提高人员的工作效率而且可以大大缩短项目工期。
    另外，还有一些工作时间是超出项目控制范围之外的，如项目前期的各类文件的审批工作等。这类工作时间是由项目外环境所决定的。对于这类工作时间，不但不能缩减，反而应给出足够的安全时间，以免延期对项目造成影响。
    显然，现有的任何一种工作时间估计方法都不能同时满足以上三类工作时间估计的要求，必须要根据建筑工程项目不同工作包的时间弹性分别进行时间估计，给予不同的时间估计方法，这样才能使得制定的工期计划更符合实际。如何对不同性质的工作进行分类，分类后确定什么样的时间估计方法才是科学合理的，这些都是目前需要研究解决的问题。
    2.2 缓冲大小的确定
    缓冲的设置是关键链理论的核心内容。对于缓冲大小的确定，不能够简单从数学的角度出发，应该根据项目的特点，所出的环境，各工作包完成时的难易程度，任务完成者的风险偏好等角度综合考虑。项目管理本身就是一个系统管理的过程，应该从整体的角度综合考虑，尤其是不应该忽视人的作用，应该将组织行为学的理论应用于缓冲的确定过程中。这样得到的缓冲大小才能更加符合项目的实际，更具有可行性。
    2.3 资源约束
    关键链管理将资源的重要性提升到了与工序逻辑关系同等重要的高度，并设有专门的资源缓冲来保证工序获得资源。资源，尤其是瓶颈资源在关键链管理中处于十分重要的地位，设置资源缓冲在适当的位置实质上就是在进行资源的均衡，以保证工序的顺利进行和项目各目标的顺利实现。在关键链管理中，已经给出了如何利用项目中的瓶颈资源解决进度延迟的方法。
    但目前关键链技术主要是针对单一资源下的项目管理，重点强调人力资源在项目进度中的安排，主要是偏重于数学优化模型的应用。这些数学方法虽然可以使得到的关键链较为准确，但在运用过程中需要使用者要具备扎实的数学功底，且数学模型运算复杂，在实际工程中并不具有实用性。如何根据工程的实际需要进行资源约束的编排与选择、如何将复杂的数学最优化进行简化处理使其更具有实际操作性，是关键链技术亟待解决的问题。
    2.4 缓冲在进度控制中的应用
    项目缓冲和输入缓冲都是时间段而非时间点，因此通过缓冲区间对项目进度进行监控是完全可行的。Goldratt对缓冲区的管理采用“三色”管理，将缓冲区三等分，分别用绿、黄、红三色表示。当缓冲消耗量在绿色区域时，项目运转良好；处于黄色区域时，应加强监控并初步制定风险应对策略；当缓冲已消耗至红色区域时，说明项目进度延期问题已经相当严重，必须采取相应的补救措施。但在应用中，这种表示方式是没有实际意义的。因为，当任务完成90%而消耗缓冲 80%，和当任务完成20%而消耗缓冲80%，这两种情况所对应的风险等级是完全不同的，显然Goldratt并没有很好地解决这一问题。因此，若想要通过缓冲区进行进度监控，就必须重新制定新的监控参数。2.5 关键链的应用环境在工程项目中，涉及业主、总承包商、分包商、监理等多方，机构复杂，牵涉面广，各工序、子项目的完工时间通常都有严格的合同限制，一旦延误就可能遭受索赔；而关键链技术是起源于国外制造业的一种新的管理理念，它和传统的管理思想、管理方法有很大的区别。因此，在其实施过程中必须提供适合于关键链自身特点的新的项目环境。但目前对关键链的研究都是以制造业为背景的，而对于其它领域的关键链项目环境缺乏相关的研究，这大大限制了关键链技术推广和应用。
    3、结论与建议
    Goldratt在《关键链》一书中只介绍了关键链的主要思想和实施过程中的总体步骤，而对其理论基础的科学性以及实施步骤中的具体方法并未做深入研究。本文在分析我国建筑项目特点的基础上，通过改进关键链的核心技术、创建适合关键链应用环境等方式，使得关键链技术更加符合我国建筑工程项目的实际情况，使其在应用过程中具有更高的可操作性。本文研究的主要内容分为以下三方面：
    3.1 制定适合于建筑项目的关键链进度计划
    关键链技术作为网络计划技术的组成部分，在编制进度计划的过程中，其优越性主要体现在工作时间估计及其后续工作。因此，本文在以往项目进度计划编制方法的基础上，重点从适合于建筑项目的工作时间估计、缓冲位置及大小的确定、资源约束、关键链的确定方法这四个主要方面进行研究。
    3.1.1 工作时间估计
    根据建筑工程项目工作弹性的不同，制定合理的工作分类标准，并确定不同层次工作的时间消减额度，使得消减后的工作时间符合关键链技术的要求——在保持工作人员积极性的基础上，去掉各工作包的时间“水分”。
    3.1.2 项目缓冲及输入
    缓冲大小的确定缓冲大小是根据其所在链上去掉时间的大小确定的，根据风险聚合原理，缓冲时间不会大于链上各工作缩减时间之和，其大小应该与链上各个工作包的性质有着密切联系。因此，本文在确定缓冲大小时的主要思想是：通过上述根据时间弹性对工作性质的分类，不同时间弹性的工作给予不同的权重系数，通过汇总链上工作包的权重系数来确定链上缓冲的大小。其中，研究的主要内容为：确定科学的符合不同工作类别的权重系数；确定（非）关键链上权重系数的处理方法；确定（非）关键链上缓冲时间的确定方法，使得最终得到的缓冲大小更加符合进度管理的要求。
    3.1.3 资源和资源缓冲
    与其它项目相比，建筑项目资源主要有两类特点：一是涉及资源种类繁多；二是有很多资源是通过外部供应商以合同的形式提供的，其可控性不高。因此，制定进度计划时如何估计这些资源需求，并将其与关键链进度计划相结合，是本文重点解决的问题。另外，如何通过设置合理的资源缓冲对资源进行有效控制也是本文阐述的主要内容。
    3.1.4 识别关键链
    通过上面对关键链技术的改进，其识别方法与制造业中的关键链确定方法有很大的不同。通过不同方法间的对比，本文将建立一套适合于建筑项目的关键链识别方法，并在此基础上提出基于关键链技术的建筑项目进度计划具体编制步骤。
    3.2 利用关键链对建筑项目实施有效的进度控制
    修正关键链缓冲区进度控制参数，将“已完成工作量”考虑到进度控制中，建立基于“已完成工作量”和“缓冲消耗量”两因素的新的进度监控参数，以达到准确监控项目进度的目的。
    3.3 创建适合于关键链技术的项目环境
    本文将从以下四个方面着手构建关键链技术的新的项目环境：
    3.3.1 签订有利于进度控制的材料供应合同与企业内部门间关系不同，建筑项目中各合作方的关系主要是通过合同进行联系和约束的。在关键链管理中，要解决的关键问题是确保资源能够及时到位，这就要求实施方在同材料供应商的谈判过程中，必须签订有利于材料进度控制的合同条款。如何在合同中反映关键链的主要思想，如何签订这样的材料供应合同，将是本文在这方面研究的主要内容。
    3.3.2 创建“接力赛”式的项目氛围关键链技术的成功运用需要用一种流程来牵引和指导，项目管理团队需要一种含有自我激励机制的项目氛围。本文提出一种“接力赛”式的项目氛围，即各任务完成人员在接到任务时必须全力完成任务，并迅速将完成的工作成果交付给下一任务完成人员。怎样才能实现这样的工作氛围是本文将要研究的主要内容。
    3.3.3 建立适合关键链技术的绩效评估体系关键链管理要想发挥作用，必须有相应的绩效评估机制作为保障。本文通过区分不同时间弹性工作的基础上，建立各自的绩效评估体系，使得各工作包的完成人员能够适应关键链技术下的管理方式，以克服“学生综合症”和“帕金森定律”等因素的影响。
    3.3.4 建立良好的沟通渠道任何项目的成功都离不开良好的沟通。关键链管理在整个运作过程中始终需要良好的沟通，尤其是瓶颈资源的合理利用方面，更需要施工方与材料供应商之间的有效沟通；另外，项目经理通过缓冲区对项目进度进行监控过程中，也需要建立合适的沟通渠道，以保证项目在进度计划的控制范围之内。怎样建立以及建立什么样的沟通渠道才能满足关键链管理的这些需要，将是本文在这方面研究的重点内容