(中核國電漳州能源有限公司，福建 漳州 363300)

1 應(yīng)用關(guān)鍵鏈技術(shù)的意義

傳統(tǒng)計劃編制一般采用關(guān)鍵路徑法CPM或計劃評審技術(shù)法PERT，實際執(zhí)行中會出現(xiàn)過度估算工期、風(fēng)險預(yù)估不足、資源制約等一系列問題，考慮到海水泵房安裝已成為項目建設(shè)關(guān)鍵路徑，面臨工期壓力大、交叉作業(yè)多、資源緊張等情況，有必要研究關(guān)鍵鏈技術(shù)對傳統(tǒng)計劃編制方法進(jìn)行改進(jìn)，在合理調(diào)配資源和控制風(fēng)險的前提下，優(yōu)化項目計劃。

關(guān)鍵鏈?zhǔn)?0世紀(jì)90年代興起的一種項目進(jìn)度管理新技術(shù)，是將項目工期整體最優(yōu)作為項目進(jìn)度管理的目標(biāo)，綜合考慮工序邏輯與資源平衡的雙重約束，同時考慮了計劃執(zhí)行中人的行為因素，并在進(jìn)度控制過程中引入緩沖時間以控制項目風(fēng)險。

從核電工程實踐情況來看，影響計劃執(zhí)行因素很多，大體可以分為以下幾類：

1)計劃制定問題；計劃邏輯有誤，前置條件不具備導(dǎo)致后期作業(yè)無法開展；計劃任務(wù)不周全，一些輔助工作沒考慮影響主線作業(yè)；資源匹配不合理，造成資源浪費或爭搶資源現(xiàn)象；工作面受限，導(dǎo)致現(xiàn)場窩工、趕工現(xiàn)象；施工流水考慮不足，降低施工效率；計劃不平衡，導(dǎo)致部分工期過緊或過松等。

2)計劃執(zhí)行問題；前期準(zhǔn)備不足，設(shè)計圖紙、設(shè)備制造、預(yù)制材料、工藝評定等準(zhǔn)備工作都會影響計劃按期實施；人力動員不足、經(jīng)驗不足或工種不平衡，導(dǎo)致施工工期加長；計劃執(zhí)行監(jiān)控和協(xié)調(diào)力度不夠，組織管理效率低下；人為因素影響，研究表明，由于人的惰性和習(xí)慣性拖拉，無論計劃留出了多少時間裕量，一般都會拖到最后期限才開始趕工，即著名的帕金森定律和學(xué)生綜合癥表現(xiàn)。

3)安全質(zhì)量管控問題：安全質(zhì)量雖然不在計劃范圍內(nèi)考慮，但安全質(zhì)量問題對進(jìn)度管控的影響不容小視，現(xiàn)場任何的不符合項NCR、質(zhì)量事件、建造事件等的處理多少都會占用工期，而一旦安全管理問題，還會有停工的風(fēng)險；另外，設(shè)計變更引起現(xiàn)場施工等圖等都是影響計劃執(zhí)行的重要因素。如果把安全質(zhì)量問題作為項目風(fēng)險來考慮，按照墨菲定律，不管風(fēng)險出現(xiàn)的概率有多小，它總會發(fā)生，所以要考慮風(fēng)險的隨機(jī)性并體現(xiàn)在計劃安排中。

核電站海水泵房作為電站的最終冷源，是電站較早建成投入運(yùn)行的幾個子項之一，通常建造工期在35～40個月，一般隨電站主體工程同步啟動，在冷試前一年左右為核島送冷風(fēng)提供冷源。但是，近年隨著國家用海政策的收緊，原來可以在用海預(yù)審意見取得后就可以啟動施工，現(xiàn)在需要待取得用海確權(quán)之后，而用海確權(quán)工作需要項目核準(zhǔn)后將近一年的審核批準(zhǔn)時間，因此，原來作為施工調(diào)劑子項的海水泵房建設(shè)，變?yōu)轫椖筷P(guān)鍵路徑，工期非常緊張。某核電站就面臨這個現(xiàn)象，由于用海確權(quán)工作在主體工程開工(FCD)之后半年多，如果按照常規(guī)海水泵房建設(shè)工期，則無法保證項目調(diào)試的冷源需求，為此，必須科學(xué)合理安排泵房施工計劃，將原來較為寬松的工期按照關(guān)鍵鏈技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，同時考慮計劃執(zhí)行人的因素和施工風(fēng)險，確保其按計劃完工，不會成為影響核電站建設(shè)工期的關(guān)鍵因素。本文基于上述原因，應(yīng)用關(guān)鍵鏈技術(shù)，開展對海水泵房安裝工作計劃優(yōu)化研究。

2 關(guān)鍵鏈技術(shù)基本原理

關(guān)鍵鏈技術(shù)的基本原理有兩個，一是利用資源約束理論，尋找計劃的關(guān)鍵鏈，關(guān)鍵鏈作為項目執(zhí)行過程中最長鏈(其余為非關(guān)鍵鏈)，是項目執(zhí)行的瓶頸因素，降低關(guān)鍵鏈的長度就能有效降低項目工期；二是緩沖區(qū)的設(shè)置，為了消除項目中的不確定性因素影響(規(guī)避風(fēng)險)，保證工期的正常完工和進(jìn)度管理，在各鏈的末端設(shè)置緩沖區(qū)，緩沖區(qū)分為三類：項目緩沖區(qū)PB(Project Buffer)、匯入緩沖區(qū)FB(Feed Buffer)和資源緩沖區(qū)RB(Resource Buffer)。

以某項目為例，該項目包含T1～T6項作業(yè)，假定作業(yè)T1需要資源R1、工期2個月，記為T1(R1，2),同理，T2(R1，3)、T3(R1，4)、T4(R2，4)、T5(R2，3)、T6(R1，3)。按照傳統(tǒng)關(guān)鍵路徑法編制計劃網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示，總工期為10個月。

圖1 關(guān)鍵路徑法網(wǎng)絡(luò)計劃圖Fig.1 Critical path method work net

在考慮資源限制的情況下，作業(yè)T2、T3、T6都占用資源R1；T1、T4、T5占用資源R2，占用同樣資源的作業(yè)只能順序作業(yè)，關(guān)鍵鏈工作網(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示，總工期12個月。

圖2 關(guān)鍵鏈技術(shù)網(wǎng)絡(luò)計劃圖Fig.2 Critical chain technology work net

按照高德拉特博士的關(guān)鍵鏈技術(shù)理念，每項作業(yè)按照50%完成概率設(shè)置緊前工期，為保證項目的整體完工工期，在項目關(guān)鍵鏈中設(shè)置項目緩沖作為安全時間，其中，匯入緩沖FB發(fā)生在非關(guān)鍵鏈與關(guān)鍵鏈連接處，而項目緩沖區(qū)PB設(shè)置在關(guān)鍵鏈的結(jié)尾，是整個項目的安全時間。資源緩沖RB主要指相鄰作業(yè)之間存在不同的資源類型轉(zhuǎn)換的情況，資源緩沖不占用工期和資源本身，僅僅作為資源管理和資源轉(zhuǎn)換的作用，不在關(guān)鍵鏈圖中表示。關(guān)于各緩沖區(qū)時間設(shè)置后續(xù)進(jìn)行說明。加入緩沖區(qū)并調(diào)整工期后的關(guān)鍵鏈圖如圖3所示。

圖3 加入緩沖區(qū)后的關(guān)鍵鏈技術(shù)網(wǎng)絡(luò)計劃圖Fig.3 Critical chain technology work net added in buffer time

以上采用關(guān)鍵鏈技術(shù)計算之后，總工期為9.7個月，比初始按照簡單的施工邏輯編排的關(guān)鍵路徑計劃工期略短，但計劃編排更加合理，既考慮了施工邏輯和資源需求，也考慮了計劃執(zhí)行者的人為因素，同時，計劃執(zhí)行管控過程中，通過對安全工期(即緩沖區(qū))的使用情況，可以很好的控制整體進(jìn)度執(zhí)行過程，使得計劃更加科學(xué)合理。

3 泵房安裝工期研究

核電站海水泵房安裝工程量主要有：起重吊車系統(tǒng)、循環(huán)過濾系統(tǒng)、重要廠用水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)，及相應(yīng)的輔助系統(tǒng)如循環(huán)水處理系統(tǒng)、陰極保護(hù)系統(tǒng)、輔助冷卻水系統(tǒng)、電源、氣源、通風(fēng)、消防等。為簡化研究問題，本文僅考慮影響泵房安裝工期的主要系統(tǒng)。表1為主要系統(tǒng)安裝作業(yè)、工期及相關(guān)資源需求。

表1 泵房主要安裝作業(yè)表

3.1 關(guān)鍵路徑法計劃邏輯

按照安裝作業(yè)的施工邏輯，在未加載資源的情況下，在P6系統(tǒng)中以關(guān)鍵路徑法編制的網(wǎng)絡(luò)計劃圖如圖4所示，該網(wǎng)絡(luò)計劃中關(guān)鍵路徑為：T1—T13—T14—T15—T16—T17—T19，總工期為13.1個月。

圖4 關(guān)鍵路徑法泵房安裝網(wǎng)絡(luò)計劃圖Fig.4 Critical path method work net of SWP installation

3.2 資源約束調(diào)整

通過表1的資源需求分析，有兩類資源，一種是獨占型資源，即該資源由某項作業(yè)所獨享，其他作業(yè)無法穿插使用，如各種安裝組；另一種屬共享型資源，相關(guān)作業(yè)零星使用，如果合理安排，對作業(yè)工期不產(chǎn)生明顯影響，如吊車。一下資源約束調(diào)整時，不考慮共享型資源對計劃的影響。

在考慮資源影響的情況下，使用同一資源的作業(yè)必須按照順序作業(yè)的方式進(jìn)行調(diào)整。本文采用啟發(fā)式算法對計劃進(jìn)行重新排序，即從關(guān)鍵路徑的終端開始向前調(diào)整存在資源使用沖突的作業(yè)，優(yōu)先安排有緊前作業(yè)的任務(wù)。

資源約束調(diào)整后，關(guān)鍵路徑為T1—T6—T13—T14—T15—T16—T17—T19，總工期為17.1個月，網(wǎng)絡(luò)計劃圖如圖5所示。

圖5 資源約束調(diào)整后泵房安裝網(wǎng)絡(luò)計劃圖Fig.5 Work net of SWP installation adjusted by resource restrains

從上圖可以看出，根據(jù)資源約束條件對計劃進(jìn)行調(diào)整后，工期大幅增加，這也說明之前沒有考慮資源需求的計劃不是一個合理可行的計劃，所以在實際執(zhí)行過程中，往往會發(fā)生前期較為松懈，后期加緊趕工，既無法做到良好的資源平衡，也會造成拖期滯后的問題。

3.3 緩沖區(qū)設(shè)置

按照關(guān)鍵鏈技術(shù)原理，各項作業(yè)按照工期較緊來安排，并在網(wǎng)絡(luò)計劃圖中設(shè)置匯入緩沖區(qū)FB和項目緩沖區(qū)PB作為項目的安全時間。前述網(wǎng)絡(luò)計劃圖中作業(yè)按照90%概率可實現(xiàn)工期考慮，在設(shè)置緩沖區(qū)時，按照50%概率可實現(xiàn)工期來安排。

關(guān)于緩沖區(qū)大小主要有兩種確定方法：1/2法和根方差法。其中1/2法是將關(guān)鍵鏈上每項作業(yè)的90%概率完成時間t*與50%概率完成時間t之差總和，在關(guān)鍵鏈最后設(shè)置項目緩沖區(qū)PB，PB取值為該總和的1/2，如式(2)。在非關(guān)鍵鏈到關(guān)鍵鏈的匯入點上設(shè)置匯入緩沖區(qū)FB，F(xiàn)B是該非關(guān)鍵鏈每項作業(yè)的90%概率完成時間t*與50%概率完成時間t之差總和的1/2，如式(3)。

σi=t*(i)-t(i)

(1)

(2)

(3)

根方差的原理與1/2法基本相似，不同的是緩沖區(qū)的大小設(shè)置是將消除的安全時間σi的方差作為緩沖區(qū)大小。項目緩沖區(qū)PB的大小為關(guān)鍵鏈上每項作業(yè)所消除的安全時間σi總和的方差，匯入緩沖區(qū)FB大小同理，如式(4)、(5)所示。

(4)

(5)

根方差法與1/2法相比，誤差會相對較小，可以避免緩沖區(qū)設(shè)置過小導(dǎo)致工期估計過短。故本文采用根方差法設(shè)置緩沖區(qū)。

按照50%實現(xiàn)概率工期進(jìn)行計劃編排后，因T3—T2—T5—T16工期長于T6—T13—T14—T15—T16工期，故關(guān)鍵鏈調(diào)整為T1—T3—T2—T5—T16—T17—T19。雖然從作業(yè)邏輯上無法體現(xiàn)安裝工序，但是這體現(xiàn)了最合理的資源平衡。設(shè)置緩沖區(qū)之后的網(wǎng)絡(luò)計劃圖如圖6所示。

圖6 設(shè)置緩沖區(qū)后泵房安裝網(wǎng)絡(luò)計劃圖Fig.6 Work net of SWP installation added in buffer time

上述網(wǎng)絡(luò)計劃中，五條非關(guān)鍵鏈上設(shè)置5個匯入緩沖區(qū)FB，關(guān)鍵鏈末端設(shè)置項目緩沖區(qū)PB(注意，由于匯入緩沖區(qū)要加入非關(guān)鍵鏈工期計算，有可能會變?yōu)殛P(guān)鍵鏈，這樣，原關(guān)鍵鏈就要作為非關(guān)鍵鏈也需要設(shè)置匯入緩沖區(qū))，總工期為12.6個月。另外，在資源轉(zhuǎn)換的時候，應(yīng)該設(shè)置資源緩沖區(qū)RB，但是RB既不占用資源也不占用時間，只是作為項目管理過程的重要控制點，提醒計劃執(zhí)行者盡早做好資源準(zhǔn)備，掌控好資源轉(zhuǎn)換對進(jìn)度影響的風(fēng)險，一般在計劃橫道圖中標(biāo)識，不在本網(wǎng)絡(luò)計劃圖中體現(xiàn)。

按照關(guān)鍵鏈技術(shù)優(yōu)化后，計劃總工期較關(guān)鍵路徑法編制計劃要短，同時還考慮實際的資源沖突，更為重要的是消弭了計劃執(zhí)行中人為因素的影響，設(shè)置了項目執(zhí)行過程中的風(fēng)險時間，計劃更加實際可行，在通過下文的進(jìn)度管控措施，使得項目實際工期往往會提前于計劃工期。

4 進(jìn)度管控

本文結(jié)合實踐經(jīng)驗，在項目管理體系下利用關(guān)鍵鏈技術(shù)的緩沖區(qū)概念，提出進(jìn)度管控的優(yōu)化方式：

4.1 風(fēng)險預(yù)警管控

風(fēng)險預(yù)警管控是一種基于經(jīng)驗反饋基礎(chǔ)上的問題預(yù)判，需要全面梳理整理該項目在同類工程中層出現(xiàn)的問題和處理措施，提前展開有針對性的分析和準(zhǔn)備，預(yù)防相似問題重復(fù)發(fā)生，確保能夠按計劃順利完成施工作業(yè)。本項目計劃編制時，梳理了5類26個風(fēng)險項，如設(shè)備成套供貨風(fēng)險，發(fā)貨缺少安裝零部件如地腳螺栓等，這類問題應(yīng)將發(fā)貨清單提前交安裝單位核實后才能發(fā)貨；施工組織不合理風(fēng)險，專業(yè)配合不力產(chǎn)生窩工現(xiàn)象，這類問題要細(xì)化工作計劃并加強(qiáng)接口控制；成品保護(hù)風(fēng)險，由于成品保護(hù)不力需要修復(fù)引起工期滯后，這類問題應(yīng)在項目啟動前制定預(yù)案，尤其是重點區(qū)域、重要設(shè)備的成品保護(hù)；設(shè)備或材料質(zhì)量風(fēng)險，到貨設(shè)備/材料性能不滿足設(shè)計要求，返廠維修耽誤工期，這類問題主要是加強(qiáng)出廠驗收控制，尤其是“三新”類設(shè)備/材料，過程質(zhì)量控制非常必要；配套系統(tǒng)滯后風(fēng)險，循泵等試車前水、電等條件應(yīng)具備，子項投入時相關(guān)消防通風(fēng)等輔助系統(tǒng)也應(yīng)完好，經(jīng)驗表明，影響泵房調(diào)試的大部分原因都是電氣系統(tǒng)或配套管溝投用，所以計劃的平衡配置和對輔助線路的進(jìn)度控制也是至關(guān)重要的。

4.2 事前清單管理

事前清單管理是對計劃執(zhí)行邊界的一個確認(rèn)過程，統(tǒng)計證明，一個執(zhí)行良好的項目，其準(zhǔn)備工作時間往往要長于實際實施的時間。在準(zhǔn)備階段，應(yīng)整理好項目所需的詳細(xì)邊界條件清單，如設(shè)備到貨、可用施工圖紙、預(yù)制材料、場地、吊車、專用工具、施工組織方案、工藝評定方案、安全質(zhì)量預(yù)案、人員資質(zhì)證明等等，并根據(jù)準(zhǔn)備時長確定該清單完成時間，在項目計劃開始實施前對事前清單的準(zhǔn)備工作進(jìn)行嚴(yán)格控制。

4.3 執(zhí)行過程控制

執(zhí)行控制過程重點抓好三個方面事項，一是共享資源的協(xié)調(diào)，如本項目中行車使用，多施工隊交叉使用，合理調(diào)配能夠使整體進(jìn)度平衡進(jìn)行，因此，有必要制定詳細(xì)的行車使用計劃，有專人協(xié)調(diào)使用；二是加強(qiáng)對勞動力投入、人員效率及工種配比的監(jiān)控，確保按照施工組織方案要求配置人力資源；三是強(qiáng)化施工過程中的安全質(zhì)量管控，強(qiáng)有力的過程控制并輔以智能管控工具，減少出現(xiàn)“黑天鵝”概率。

4.4 緩沖區(qū)管理

緩沖區(qū)管理是關(guān)鍵鏈技術(shù)的一大特點，是一種安全墊概念，隨著項目進(jìn)展不斷突破安全墊而提升協(xié)調(diào)管理層級。結(jié)合項目管理的三個層級(執(zhí)行層、協(xié)調(diào)曾、管理層)，將緩沖區(qū)管理也分為三個風(fēng)險區(qū)間，并在每個區(qū)間初期設(shè)置預(yù)警點，在項目實施過程中，按照設(shè)定的時間間隔觀察緩沖區(qū)消耗情況，針對不同區(qū)間采取相應(yīng)的措施進(jìn)行風(fēng)險控制。

圖7 基于緩沖區(qū)的進(jìn)度管控層次圖Fig.7 Progress management and control structure based on buffer time

安全區(qū)：將緩沖區(qū)的第一個1/3時間設(shè)為安全區(qū)。當(dāng)項目要消耗緩沖區(qū)的時候，向執(zhí)行者發(fā)出預(yù)警，要求執(zhí)行者采取有效措施，將相關(guān)作業(yè)對應(yīng)緩沖區(qū)的消耗控制在安全區(qū)之內(nèi)，并定期向協(xié)調(diào)層匯報項目執(zhí)行情況，此時，協(xié)調(diào)層應(yīng)開始加強(qiáng)對項目執(zhí)行效率和問題的關(guān)注。

警惕區(qū)：將緩沖區(qū)的第二個1/3時間設(shè)置為警惕區(qū)，當(dāng)安全區(qū)即將突破，向項目協(xié)調(diào)層發(fā)出預(yù)警，要求協(xié)調(diào)層梳理項目執(zhí)行問題，會同相關(guān)專業(yè)和技術(shù)人員研究調(diào)整施工工藝、制定糾偏措施并督促執(zhí)行，定期向管理層匯報項目執(zhí)行情況，管理層也應(yīng)加強(qiáng)對項目關(guān)注。

危險區(qū)：將緩沖區(qū)最后1/3時間設(shè)置為危險區(qū)，當(dāng)緩沖工期即將進(jìn)入危險區(qū)時，向管理層發(fā)出預(yù)警，說明項目實施碰到了重大問題，需要管理層出面協(xié)調(diào)增加資源投入，確保項目能夠按期完成。

當(dāng)整個緩沖區(qū)即將消耗殆盡，如果是匯入緩沖區(qū)，此時計劃工程師應(yīng)研究該非關(guān)鍵鏈的延誤是否影響關(guān)鍵鏈，并根據(jù)影響情況調(diào)整網(wǎng)絡(luò)計劃和項目緩沖區(qū)；如果是項目緩沖區(qū)，說明項目采取何種措施都難以按期完成，只有根據(jù)實際情況，對計劃進(jìn)行調(diào)整，并詳細(xì)總結(jié)項目問題，是計劃制定太緊、執(zhí)行過程不力、資源投入不夠還是項目風(fēng)險認(rèn)識不足，認(rèn)真做好經(jīng)驗反饋。

4.5 計劃再平衡

如果經(jīng)過上述管控過程，計劃執(zhí)行仍產(chǎn)生較大偏差，一般是產(chǎn)生了較大的設(shè)計變更或是某些偶發(fā)事件導(dǎo)致項目實施間斷。這種情況下，原有計劃已經(jīng)不再適用，需要從整體工程角度進(jìn)行計劃再平衡，要考慮本項目延誤對整體工程工期的影響，如果沒有浮時，還要保證總工期要求，則要增加資源投入，后續(xù)挽回工期損失，應(yīng)做好投入與產(chǎn)出的平衡分析。

5 總結(jié)

關(guān)鍵鏈技術(shù)在一經(jīng)提出后得到廣泛的認(rèn)可，近年來在理論研究上不斷發(fā)展，也在國內(nèi)外項目管理過程中得到有效應(yīng)用，從各種相關(guān)文獻(xiàn)反映出，應(yīng)用關(guān)鍵鏈技術(shù)對進(jìn)度管控能夠起到確實有效的作用，實際工期往往提前于計劃工期。

但關(guān)鍵鏈技術(shù)當(dāng)前還存在一定的局限性，如關(guān)鍵鏈技術(shù)需要掌握大量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，了解不同概率下各項作業(yè)工期，實際上這些工期都是人為評估，因此對計劃科學(xué)性有一定影響；另外，其強(qiáng)調(diào)資源的唯一性，但實際工程中，往往對于唯一性資源已有預(yù)估，而大部分資源可以在工程實施中平衡調(diào)配，對計劃執(zhí)行影響較大；還有，緩沖區(qū)設(shè)置雖然考慮了風(fēng)險應(yīng)對時間，但只是基于施工風(fēng)險，可能還有一些更為重大的風(fēng)險如設(shè)備質(zhì)量問題等沒有考慮。

因此，關(guān)鍵鏈技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)在項目管理體系框架下，發(fā)揮項目管理各要素的作用，結(jié)合工程實際經(jīng)驗，并在實踐基礎(chǔ)上進(jìn)行完善。對于核電工程而言，在一些接口分工復(fù)雜、專業(yè)交叉多、影響總工期的專項計劃中應(yīng)用關(guān)鍵鏈技術(shù)更為有效。