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        基于關(guān)鍵鏈技術(shù)在裝備維修項目進度管理中的應(yīng)用研究

        2020-02-18 02:49:32戴正坤顧雪峰李弘揚
        中國修船 2020年1期
        關(guān)鍵詞:緩沖區(qū)關(guān)鍵約束

        姚 路,戴正坤,顧雪峰,李弘揚

        (海軍工程大學(xué),湖北 武漢 430033)

        裝備維修工程是裝備保障體系中重要環(huán)節(jié),科學(xué)高效地管理裝備維修工程項目是提高裝備保障能力的關(guān)鍵。為了達到合理有效管理裝備維修工程項目的目標(biāo),項目進度管理必須具有高匹配度、強黏合度、廣涉及度。高匹配度是指項目進度管理與該工程項目管理體系高度匹配,能夠非常好地實現(xiàn)進度管理的流程、計劃及目標(biāo);強黏合度是指項目進度管理能和該項目其他各領(lǐng)域管理模塊強相關(guān),將進度的管控與各領(lǐng)域的管理緊密聯(lián)系起來,達到修期可靠、成本合理、資源利用高效的目的;廣涉及度是指進度管理作為整體項目管理的風(fēng)向標(biāo),對于項目中范圍管理、成本管理、資源管理等其他領(lǐng)域管理影響較大,其涉及范圍將很大程度決定該項目管理體系的可靠性,最終影響到這個項目的成敗。

        為了解決傳統(tǒng)進度管理技術(shù)帶來的進度延期長、費用超支多、資源利用率低及范圍蔓延失控等問題,Goldratt博士提出運用約束理論(TOC理論),以關(guān)鍵路徑為基礎(chǔ),將工程項目活動與資源約束結(jié)合起來,并對資源沖突進行優(yōu)化調(diào)整,得到新的活動路徑即關(guān)鍵鏈[1]。Newbold對活動時間不確定性進行度量,運用根方差法設(shè)置調(diào)整緩沖區(qū)[2]。趙道致等指出現(xiàn)有進度計劃方法與關(guān)鍵鏈法的優(yōu)缺點,認(rèn)為關(guān)鍵鏈技術(shù)是進度管理發(fā)展趨勢[3]。目前已有一些利用關(guān)鍵鏈法優(yōu)化調(diào)整工程進度管理問題的研究,文獻[4]運用活動時間的概率分布與反向調(diào)度相結(jié)合的方法確定關(guān)鍵鏈,并以關(guān)鍵決策點得出工序結(jié)束時間;文獻[5]提出設(shè)置緩沖時間的方法,在估算中加入合理的緩沖區(qū)域(浮動時間),且根據(jù)該方法對估算仿真算法進行改進;文獻[6]考慮工程約束條件,運用約束理論對工期不確定因素規(guī)劃調(diào)整并進一步預(yù)測工程工期;文獻[7]分析現(xiàn)有的進度管理技術(shù)方法,總結(jié)出不考慮資源約束和限制條件的傳統(tǒng)進度管理技術(shù)方法很難適應(yīng)大型工程項目,并運用魯棒模型和遺傳算法,驗證關(guān)鍵鏈技術(shù)適用性。文獻[8]對某大型工程項目特點進行剖析,設(shè)定動態(tài)參數(shù)“進度延誤系數(shù)”和“進度延誤指數(shù)”,引入“里程碑緩沖區(qū)”概念,運用優(yōu)化后的關(guān)鍵鏈方法對實際工程進行進度管控。雖然已有不少關(guān)于運用關(guān)鍵鏈技術(shù)優(yōu)化某些領(lǐng)域工程項目進度管理的研究,但涉及標(biāo)準(zhǔn)要求較高、資源約束較大、制約因素較多的現(xiàn)代裝備維修工程的研究很少,還未形成科學(xué)有效的關(guān)鍵鏈進度管理理論結(jié)構(gòu),本文根據(jù)裝備維修工程技術(shù)特點,在傳統(tǒng)關(guān)鍵鏈方法基礎(chǔ)上進行調(diào)整,通過改進的緩沖時間計算方法對典型裝備維修工程項目進行緩沖設(shè)置,進而提出基于關(guān)鍵鏈技術(shù)的裝備維修進度管理新方法,為裝備維修進度管理提供一定的理論與實踐參考。

        1 方法介紹

        1.1 基礎(chǔ)理論及模型

        關(guān)鍵鏈技術(shù)運用約束理論,通過識別關(guān)鍵鏈、設(shè)置及管控緩沖區(qū)來實現(xiàn)項目整體進度管控。關(guān)鍵步驟的緩沖區(qū)設(shè)置分為關(guān)鍵活動緩沖時間(PB)、非關(guān)鍵活動緩沖時間(FB)和資源緩沖時間(RB),通常以管理項目活動階段節(jié)點的安全時間為基礎(chǔ),對項目資源等進行優(yōu)化管控。關(guān)鍵鏈進度管理模型如圖1所示。

        圖1 關(guān)鍵鏈進度管理模型

        其基本步驟為:①根據(jù)工作分解結(jié)構(gòu)(WBS)和活動邏輯關(guān)系表畫出網(wǎng)絡(luò)計劃圖,進而得出沒有考慮資源約束的關(guān)鍵路徑;②考慮項目資源具體情況,確定各節(jié)點優(yōu)先級順序,找出存在資源沖突的并行活動工序,將并行工序調(diào)整為串行,最終達到并行節(jié)點無資源沖突的目標(biāo),并選出最長路徑作為關(guān)鍵鏈;③由改進的緩沖時間計算方法得出PB、FB和RB,進而得到考慮資源約束的進度計劃;④實施進度控制,監(jiān)督控制資源耗費,建立緩沖區(qū)管理體系,根據(jù)實際緩沖耗費制定具體應(yīng)對措施,保證工程項目順利完工;⑤當(dāng)出現(xiàn)緩沖耗費過度或者失控、現(xiàn)有措施無法有效實施狀況,必須通過反饋變更流程對現(xiàn)有關(guān)鍵鏈進行優(yōu)化調(diào)整,得到可行有效的新的關(guān)鍵鏈;⑥通過反饋機制及實時變更流程,不斷完善關(guān)鍵鏈進度計劃,最終達到工程項目順利結(jié)束的目標(biāo)。

        1.2 基于改進的緩沖時間計算方法

        在傳統(tǒng)關(guān)鍵鏈方法中,50%法和根方差法應(yīng)用比較多,這2種方法要求活動節(jié)點獨立且服從正態(tài)分布。由三點估計可得活動時間te:

        (1)

        式中,to為活動樂觀時間,tm為活動可能時間,tp為活動悲觀時間。

        (2)

        (3)

        根據(jù)項目實際復(fù)雜程度、管理人員的工作能力及實施人員的技術(shù)水平等特性,必須對關(guān)鍵鏈法的重要環(huán)節(jié)—緩沖時間計算進行優(yōu)化,充分考慮實際、具體的影響因素,并進行量化、估算,進而得到合理可靠的緩沖時間。本文提出的基于改進的緩沖時間計算方法綜合考慮了彈性系數(shù)、資源緊張度、工程復(fù)雜度、活動時間比例、位置權(quán)數(shù)、影響因子等因素,得到一種新的緩沖時間計算方法。

        1)彈性系數(shù)。根據(jù)三點估計方法的3個時間,得到各活動的彈性系數(shù)γi:

        (4)

        2)資源緊張度。i活動的資源緊張度Ci為:

        (5)

        式中,Rt代表t時間段資源的限度;rkt表示執(zhí)行k活動時需要的資源量,L是t時間段活動的總數(shù);ti為某活動時長;sti和(sti+ti)是活動i開始和結(jié)束的時間點;z為活動數(shù)量。

        3)工程復(fù)雜度。工程項目的復(fù)雜程度ρi為:

        (6)

        式中,F(xiàn)代表活動所屬鏈路中活動緊前工作總數(shù),G代表鏈路的活動總數(shù)。

        4)活動時間比例?;顒訒r間比例Wi是通過時間比例值衡量某活動時間相對于進度影響程度,如果某個活動持續(xù)時間較長,表示該節(jié)點對進度影響較大,需調(diào)整相關(guān)緩沖資源,優(yōu)化進度計劃。

        (7)

        5)位置權(quán)數(shù)。任務(wù)活動的不確定性隨著進度的推進會不斷削減,由此可知活動距離項目開始時間越遠,其不確定性會越大。位置權(quán)數(shù)μi是通過活動在工程項目進度計劃中的相對位置表示該活動不確定性。

        μi=Δti/ta,

        (8)

        式中,Δti表示活動時間的中間點和項目開始時間點之間時間長短;ta表示項目總時間。

        6)影響因子。對于任務(wù)的不確定性,必須要對其關(guān)于進度的影響程度進行量化,本文通過確定活動的影響因子ξi來表明某工序不確定性對進度的影響程度,如表1所示。

        表1 工序不確定性影響程度表

        根據(jù)公式(4)~公式(8)及表1,可求得緩沖時間,公式如下:

        ξg×(Tgp-Tgm)×(γg+μg),

        (9)

        ξj×(tjp-tjm)×(γj+μj),

        (10)

        式中,tgp為關(guān)鍵活動g的悲觀時間;tjp為非關(guān)鍵活動j的悲觀時間;tgm為關(guān)鍵活動g的最可能時間;tjm為非關(guān)鍵活動j的最可能時間;n為關(guān)鍵活動數(shù)量;h為非關(guān)鍵活動數(shù)量。

        2 工程應(yīng)用及分析

        2.1 工程實例介紹

        某型號新型船載雷達進行首次小修,該工程具有時間緊、涉及資源多、工作交叉密、技術(shù)要求高的特點。船方、維修廠方、生產(chǎn)廠方三方高度重視,并根據(jù)歷史數(shù)據(jù)及過往工程進展情況,將修理數(shù)據(jù)進行整理,項目活動時間參數(shù)表見表2。

        根據(jù)時間參數(shù)表畫出項目網(wǎng)絡(luò)圖,見圖2,可得項目關(guān)鍵路徑:A—B—C—D—E—I—J。通過關(guān)鍵路徑可求得該項目歷時189 d,而該工程要求完工時間為180 d,可知沒有考慮資源約束的關(guān)鍵路徑技術(shù)無法滿足項目具體要求。

        圖2 項目活動網(wǎng)絡(luò)圖

        表2 項目活動時間參數(shù)表 d

        2.2 資源約束管理

        分析該工程項目的資源約束情況,主要限制是人員、時間,資源約束表,見表3。根據(jù)資源約束表,列出資源需求分配表,見表4。

        表3 資源約束表

        表4 資源需求分配表

        2.3 確定關(guān)鍵鏈及緩沖區(qū)設(shè)置

        通過資源需求分配表和項目活動網(wǎng)絡(luò)圖調(diào)整項目的關(guān)鍵路徑,對關(guān)鍵路徑上的活動進行資源分配調(diào)整,并根據(jù)先來先服務(wù)(FCFS)規(guī)則平衡非關(guān)鍵路徑上活動資源,得到緩沖區(qū)設(shè)置圖,見圖3(FB1為F活動之后的輸入緩沖時間,FB2為H活動之后的輸出緩沖時間)。

        圖3 緩沖區(qū)設(shè)置圖

        表5 活動安全時間和活動時間調(diào)整表

        2.4 計算緩沖區(qū)

        由公式(4)~公式(8)計算可得彈性系數(shù)、資源緊張度、工程復(fù)雜度、活動時間比例、位置權(quán)數(shù),根據(jù)專家判斷和表1所述標(biāo)準(zhǔn)確定各活動影響因子,得到具體參數(shù)見表6。

        表6 參數(shù)表

        根據(jù)公式(9)、公式(10),可得:PB=25.4 d,F(xiàn)B1=0.8 d,F(xiàn)B2=19.1 d。

        2.5 緩沖區(qū)管控機制

        本文采用“三色管理”對緩沖區(qū)進行管控。3種顏色(紅、黃、綠)表示進度與緩沖區(qū)耗費之間的比例等級,可以達到緩沖區(qū)預(yù)警的目的。示意圖見圖4。由模型可知,三色區(qū)域大小相等。綠色區(qū)域的工程項目進度正常,不需要大的調(diào)整;當(dāng)項目處在黃色區(qū)域時,緩沖區(qū)的消耗速度較快,需要實時關(guān)注進度,做好預(yù)防控制;如果項目進入了紅色區(qū),表明進度出現(xiàn)延誤,必須盡快發(fā)現(xiàn)問題、分析原因,并立即采取方案、措施解決問題。

        圖4 三色管理示意圖

        表7為三色管理決策表,由表7知,當(dāng)緩沖消耗在項目進度中一直處于綠色區(qū)域,該進度可控;當(dāng)進度處于33%,而消耗已進入黃色區(qū)域,必須立即做出進度調(diào)整,及時解決失控問題;如果緩沖消耗在進度66%之前就處在紅色區(qū)域,說明項目已嚴(yán)重失控,必須執(zhí)行緊急應(yīng)對措施并實時監(jiān)控。

        表7 三色管理決策表

        3 結(jié)束語

        本文利用改進緩沖區(qū)計算方法的關(guān)鍵鏈技術(shù)對具體裝備維修工程項目進行進度管理,達到了優(yōu)化進度管理的目的,得到以下結(jié)論。

        1)通過消除過長安全時間,工程的總工期大幅減少,從應(yīng)用關(guān)鍵路徑法求得的189 d縮短到114 d,滿足了該項目時間約束的重要條件。

        2)在緩沖區(qū)設(shè)置上,加入了項目緩沖區(qū)和輸入緩沖區(qū),可以應(yīng)用于解決進度延期問題,達到提高工程項目執(zhí)行效率的目的。

        3)更加關(guān)注資源影響因素,構(gòu)建緩沖監(jiān)控預(yù)警機制,更有效地管控項目進度。

        改進后的關(guān)鍵鏈技術(shù)彌補了傳統(tǒng)關(guān)鍵路徑方法的缺陷和不足,從理論和實際上解決了裝備維修具體項目的資源因素導(dǎo)致進度延期的問題,為其他類似裝備維修項目的進度管理提供新的解決方法。

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