基于關鍵鏈的核電站大修項目緩沖區的設定方法

王東

【摘 要】CPM和PERT兩種網絡計劃技術在核電站大修計劃管理中廣泛應用，而目前國內核電大修項目還沒有關于關鍵鏈的應用研究。本文介紹了基于關鍵鏈的緩沖區大小的設定方法，并用實際案例計算對提出的方法和確定的步驟進行說明，進而提出核電大修計劃管理中關鍵鏈的應用可行性。

【關鍵詞】核電站；大修；關鍵鏈；緩沖區

0 概述

核電機組大修計劃是一項高度復雜的系統工程，在大修期間需進行大量設備的預防性維修、糾正性維修、在役檢查、技術改造和定期試驗[1]。大修期間要求嚴格遵守電廠運行技術規范，對于各個系統設備的停運和恢復，以及每項工作任務之間先后邏輯關系都有嚴格的限制條件。目前，核電機組大修項目已引入項目進度管理技術進行進度控制，最廣泛應用的是網絡計劃技術如關鍵路徑法（CPM）和計劃評審法（PERT）。雖然網絡計劃技術成功應用了很多年，然而還是經常出現準備不充分、大修進度的延期。為此，迫切需要一種新的項目進度管理技術來改進和提高核電機組大修項目的管理水平。

1 關鍵鏈技術

關鍵鏈技術（CCPM）是由高德法特博士在20世紀90年代中期提出來的，它是基于一種約束理論（TOC）的項目管理方法。對比應用更廣泛的CPM，CCPM有著更為明顯的優勢。采用CCPM的項目管理方法，主要是用來解決項目管理的核心相關問題，也就是在資源的不確定或者存在約束情況下，研究如何進行項目的工作流管理。

CCPM把項目進度延誤歸因于人的行為心理和多任務并行的影響。其中人的行為心理包括學生綜合癥、帕金森定律等。高德法特認為，每個作業估計時間的安全時間被濫用是導致項目的延遲主要原因。CCPM在工序工期估算時，把項目中所有任務都按50%的概率進行，使項目整個估算時間總體壓縮了50%，并把壓縮出來的時間統一作為安全備用，這種思路在CCPM中稱為緩沖區。項目的緩沖區設置一般包括三種：項目緩沖、匯入緩沖、資源緩沖[2]。

2 緩沖區的設定

CCPM在確定緩沖區大小時，主要是項目緩沖和匯入緩沖這兩種時間緩沖。常見的關于CCPM緩沖區大小的方法主要有以下兩種：剪切粘貼法和根方差法。剪切粘貼法簡單易行，但缺乏可依據的理論，設定的緩沖區要么過大要么過小[3]。根方差法主觀盲目性小，能夠避免管理者與執行者估計時間時出現矛盾。根方差法雖然也存在設定的緩沖區過大的毛病，但不會導致緩沖區設定過小。張建清[4]曾在其學位論文中對以上兩種緩沖計算方法運用蒙特卡洛法進行評估，來研究路徑的工期平均值和標準差分別對緩沖消耗量的影響程度，從而提出了一種新的緩沖計算方法。

剪切粘貼法計算公式：

評估試驗分別考慮了不存在延期傾向、存在樂觀估算傾向和存在燙金傾向三種情況下，運用不同的緩沖區計算方法，進行比較緩沖消耗率。這里樂觀估算傾向是指在估算工期時，估算者或者是出于樂觀，或者是出于管理者壓縮工期的壓力，估算出的工期少于實際所需時間，例如估算的工期只有實際所需工期的90% 。燙金傾向通俗的講就是畫蛇添足傾向。從試驗結論得出，不存在任何延期傾向時，新方法的緩沖消耗率偏低，計算值比較保守；存在樂觀估算傾向時，新方法消耗率略低，計算值略顯保守；存在燙金傾向時，消耗率相當合適。

新的緩沖計算方法結合了剪切粘貼法和根方差方法，一部分是一定比例的剪切粘貼計算值，用于應對項目執行過程中的主觀延期傾向，另一部分是根方差計算值，用來應對項目執行過程中的不確定性。

新方法計算公式：

從上述三種情況可以看出，緩沖計算時固定比例的系數不能一成不變，需要結合項目的實際情況，充分考慮組織的實際能力，參考以往類似項目的執行情況，認真選取。

4 案例分析

本文以核電站大修項目的準備計劃作為案例，分析在資源約束情況下緩沖區的計算方法。

CCPM在網絡計劃技術的基礎上增加資源約束，實際項目中各工序受資源約束。下表1匯總了各時間參數的估計值，并采用三時估算法計算出每個工序的期望時間。

（1）繪制考慮資源約束的項目網絡圖

根據表1繪制項目網絡圖，如圖1所示。

（2）繪制項目進度計劃圖

根據上述項目網絡圖，考慮資源約束，運用PERT/CPM繪制該項目的進度計劃圖，如圖2所示，圖中長方形的長度用來表示工序時間，箭頭用來表示工序之間的先后邏輯關系，關鍵鏈用虛線表示，即B、E、F、G、I、J。然而，按照PERT/CPM項目進度計劃來執行，項目不可能按期完成，因為沒有對資源的沖突的進行考慮。如工序A和B，工序G和H。

（3）引入緩沖機制，并得到設置緩沖區后的CCPM進度計劃圖

相對于PERT/CPM方法無法完成的情況，CCPM所采用的方法是，將各個工序的時間減半，消減工序估計時間，表1列出了資源約束下壓縮工期后的工序時間。在工序時間減半后，在考慮資源約束前提下繪制進度計劃圖3，次關鍵路徑采用最晚開始時間。可以看到供需間的資源沖突消失，項目最早完成時間為60.5天。圖3標識的是項目的樂觀估計時間，為了能夠確保項目的按時完工，通過引入緩沖機制來提高完成概率。

項目緩沖PB設置在項目結尾，采用新的緩沖計算公式計算PB的長度，本次計算選取比例系數k=0.5，則PB=40.5

匯入緩沖FB在非關鍵鏈路徑向關鍵鏈匯入，采用同樣的計算方法得FB1=19

加入緩沖區后的CCPM進度計劃圖4，圖中虛線為關鍵鏈工序，通過設置緩沖區，得出項目最早完成時間為90.5天。

通過案例分析，在非關鍵鏈的匯入緩沖區的計算結果可以看出，在非關鍵鏈工序較少時，匯入緩沖的計算結果不具有借鑒意義。該項目原計劃工期121天，但考慮的資源受限情況，項目無法按時完成，因此基于關鍵鏈對項目進度計劃進行重新調度，并采用新的計算方法引入項目緩沖，最終項目總工期為110天，比原計劃工期提前11天完成，在確保項目能按時完成的情況下提前了完成時間。

5 總結

核電站的換料大修非常復雜，換料大修計劃的類型也有十多種，如大修準備計劃、大修主線計劃、核島常規島計劃等，每一項計劃都會影響到大修項目的完成。本文基于關鍵鏈技術，并提出緩沖區的設定方法，可以合理的縮短大修工期。但大修核島計劃的許多任務受技術規格書的條件約束，部分工序的工期已采用樂觀歷時估計，單純使用50%完成概率并進行緩沖區大小的計算是否試用，是下一步需要研究的問題。

【參考文獻】

[1]黃曉飛.核電站大修項目計劃管理的新方法，2005-08-10.

[2]王章禮，劉強，楊藝.基于關鍵鏈方法的審計項目進度管理研究，2011-06-20.

[3]徐小琴，韓文民.關鍵鏈匯入緩沖區的設置方法，2007-10-10.

[4]張建清.基于關鍵鏈技術的純水處理項目進度計劃研究[D].上海交通大學，2010.

[責任編輯：朱麗娜]