關鍵鏈技術在整車油漆車間項目建設進度管理的研究與應用

文／陸超 上汽通用汽車有限公司 上海 201206

引言：

G公司正是一家老牌合資整車制造企業，在乘用車領域銷售份額方面長期保持梯隊前列。同時有著一定的生產線擴展、整車工廠的建設經驗。在目前汽車整車行業競爭日趨激烈的情況下，如何運用科學的管理方法做好對新整車工廠工程項目的建設管理加快建設工程的進度，使得項目盡早投產，具有重大的經濟及戰略意義。項目管理者的管理能力在項目中具有決定性的因素，如何利用已有的知識體系、項目經驗更科學高效得做好項目進度計劃的編排、并在實際管理中做好控制工作，這對G公司工程制造團隊整車工廠工程項目管理部來說是一個重要的課題。如何確保工廠按計劃開工建設、按計劃完成土建施工并最終完成各類設備安裝調試并投產，將決定G公司能否在如今競爭如此激烈的乘用車競爭中先拔頭籌繼而站穩腳跟的關鍵因素。

G公司J新能源整車工廠項目除了傳統整車工廠所具備的車身車間、油漆車間、總裝車間以外還包括了電池組裝車間等新能源汽車制造所必要的工藝車間，是一個極為完整及典型的新能源汽車整車工廠，其中又以油漆車間的建筑安裝工藝最為復雜、建設周期最長。因此，本項目的建設進度管理研究對于整車工廠的項目管理工作具有較好的借鑒意義。

1、關鍵鏈項目管理的基本概念

1.1 項目進度管理主要理論

關鍵鏈項目管理（CCPM）是基于約束理論（TOC）衍生出來的方法和算法。與從1910年到1950年發展起來的傳統方法(即Critical Path Method，CPM；Program Evaluation Review Technique，PERT；Graphic Evaluation and Review Technique，GERT甘 特 等)相比，CCPM的應用被認為可以更快、更低成本的地完成項目。Goldratt博士觀察到員工的某些行為模式會阻礙工作流程。這包括：（1）拖延癥或“學生綜合癥”，（2）“帕金森定律”和未能報告提前完成任務，（3）多任務處理。開發CCPM方法論就是為了消除這些行為。

（1）識別關鍵鏈在集中協調管理中，所有活動都有時間，不包括安全時間。雖然已經制定了許多提供持續時間的方法，但在大多數情況下，在使用集中協調方案時，活動的持續時間是50%-50%[1]。關鍵鏈被識別為同時考慮了優先級約束和資源約束條件下調度中的最長鏈。（2）建立關鍵鏈，任何可以減少項目持續時間的任務重新排序都完成了。然后在關鍵鏈的末端添加項目緩沖區。添加項目緩沖區是為了補償從上述步驟中每個活動中扣除的安全時間。（3）將其他任務、路徑和資源從屬于關鍵鏈通過向所有提供關鍵鏈的鏈添加關鍵鏈饋送緩沖區來保護關鍵鏈。（4）通過在特定時間段內使用額外的資源來打破競爭，提高（縮短）項目的交付時間（5）返回步驟1，識別關鍵鏈。不讓慣性成為約束。

2、基于關鍵鏈技術的整車項目進度特點的優化原理

Goldratt博士在《關鍵鏈》一書中用“撲朔迷離”來形容各個工序中的安全時間（safetytime），經過分析大刀闊斧的砍掉了了原來工序計劃中持續時間的一半作為每個活動的安全時間，記者把將所有工序的安全時間進行累加，把項目最終的緩沖時間的長短按之前安全時間之和的50%進行確認[2]。他的方法非常的簡潔實用，具有很高的實用性，但于此同時也顯得不夠嚴謹精準。根據整車工廠工程的特點以及累計的經驗，可與對次進行相關的優化，使得緩沖區及工作工序鏈的長度、比例更為合理。

2.1 對資源分類的改進

約束理論TOC在提出之處其最大應用在于制造行業的進度管理領域，其中絕大多數的約束往往是指實物類別的約束。但是根據整車項目的特點以及現狀發展，有大量的非實物類別的約束，比如，建設地點的動拆遷及土地交付，比如政策法規報建報批的因素[3]，這些約束往往不消耗實物資源，可以稱它們為非資源類約束[4]。

對于實物類的資源因素，在發生進度影響風險的情況下，建設方可通過增加相關的資源不管是人力、材料或是其他可以供給的一切資源條件來確保資源因素對項目進度拖延的影響。對于非資源約束，建設單位則可成立專項小組或指定專人有針對性的加快相關約束的清除，從而保證總體進度。

2.2 對安全時間提取的改進

整車工程工序復雜繁多，不同工序的工藝特點截然不同，有的工序只要增加足夠的勞動力或設備就可以明顯縮短工期，而又的工序基于自身施工或安裝特點只能按部就班的完成。從以上因素我們可以發現，Goldratt博士對每個工序都取50%的時間作為安全時間的長短是不夠合理的，所以安全時間的確認可以通過各個工序的特點進行調整優化。

2.3 對緩沖區處理的改進

緩沖區的控制是關鍵鏈方法進度管理過程控制的重要的組成部分，主要原因在于關鍵工序的活動時長很難有大幅度的優化減少，可是在周期漫長的整車工程項目來說項目會受到各種各樣的干擾，緩沖區的設置可以被用作項目對不可預計風險的保護，越是持續時間長的項目或工序其不可一件的因素也會增多，而緩沖區的設置很大程度取決于項目管理者的對風險的敏感度以及對風險偏好[5]。

3、基于整車項目特點的關鍵鏈方法的進度模型建立

3.1 確定工序工期對工期進行扣減系數測算

扣減系數可以通過組織行業專家進行頭腦風暴、或綜合打分的辦法以及基于計劃/實際進行對比的方法進行測算。整車工廠項目工序多且復雜，如果整個工程全周期都采用上述的幾個方式確定ai，相關的工作強度及工作量會很大，效率極為底下。為了因對整個問題，筆者認為可以根據工程環境因素的不同ai進行更合理的優化調整，這樣我們便可以得到滿足各個不同環節及工況階段的扣減系數。

3.2 緩沖區大小的確定

項目緩沖區Buffer的大小與項目各個工序安全時間safetytime的大小有關[6]，但于此同時筆者在前文中已明確認為將緩沖區大小的估算方式變成累計安全時間一半的做法不夠合理嚴謹。與緩沖區有關的大小因素實際上還有不少，從整車項目的經驗中有以下幾個因素也起到很大的影響作用：

①工序工作安全時間di

②工序工作先對位置權數βi[7]

式中：li為工序i的時間中間點與項目啟動時間的距離；Li為工序i所在工序鏈路的總工期長度。

③風險偏好程度γi

式中：ai為項目管理工程師估計的工序i的持續時間；mi為具有2個以上完整整車項目經驗的項目管理專家估計的工序i的持續時間；bi為項目團隊估計的工序i的持續時間。

④緩沖區buffer大小

在分析了以上幾個維度的修正系數之后，在綜合考慮工期的扣減系數、以及工序相對位置權數及風險偏好程度的情況下，各關鍵鏈鏈路的緩沖區估計為

針對整車項目的特點，對緩沖區采用上述方法進行優化，可以有效合理地調整緩沖區的大小，不會因為原來工序及相關鏈路的工序數量多少影響緩沖區的大小。在方法的實例運用中更為貼合適用。

4、關鍵鏈方法在整車油漆車間項目進度管理上的應用

由于整車工廠項目各個單體的各類活動較多，其間接口復雜，基于油漆車間工藝設備安裝量大，調試工作多，是所有整車工廠建設的重要瓶頸，土建交付越早為后續工藝設備安裝也會越早，從而對整個整車新建項目的投產時間起到至關重要的作用，所以我們這次課題以各個車間中施工難度最高，工期要求最嚴的油漆車間的土建施工工程作為研究介紹的對象。

4.1 基于關鍵鏈方法的整車工程項目進度計劃編制

G公司J整車工廠油漆車間工作核心可以分為主體結構工程以及輔助的建筑配套兩大類施工部分。通常來說建筑的主體結構部分是其他所有配套設備的啟動施工及安裝的基礎。土建工程的初始進度計劃為471，我們根據本文第3.2節建立的基于關鍵鏈的工期優化模型對工廠油漆車間土建項目進行建模及優化。

4.2 關鍵鏈方法工期的計算

通過G公司歷史項目以及其他類似項目的相關同類分部分項施工工藝的計劃與實際完成時長的比對結合專家的頭腦風暴討論，得到油漆車間相關的工序時長的折減系數，通過原計劃時間與相應的折減系數計算，可以得到更新的工期時長，通過所有工序時長中間點與項目全周期時長的對比計算，可以得到各個施工工序的位置權數、風險偏好度，最后得到緩沖區的時長，計算如圖4.1所示。

圖4.1 工期折減系數及工期時長、位置權數、風險偏好度、緩沖期計算

4.3 最終優化工期

通過關鍵鏈技術方法的研究及優化計算，最終得到了優G公司J整車工廠項目油漆車間土建工程的關鍵鏈進度計劃。從上述數據中可以看到，相對于項目原來的工期總計劃，使用關鍵鏈技術調整后的計劃工期為324天，緩沖區預留工期為30天，兩者相加總工期應不超過354天。較原來初始的方案計劃設定的471天足足縮短了117天，總計劃工期是原來計劃工期的75%，大大縮短了土建工程的項目周期，為后續的工藝設備安裝的進度保障提供了極好的條件。油漆車間工程進度計劃見圖4.2。

圖4.2 關鍵鏈優化進度計劃

5、研究結論

本文筆者通過對關鍵鏈方法的研究，結合對整車工廠項目的進度編制優化應用實例表明，關鍵鏈技術對整車項目的建設進度管理具有較好的應用價值和適用性，該方法較大幅度縮短了整車工廠工程建設的周期，為關鍵鏈在整車項目進度管理領域提供了有效的參考案例。

隨著大數據人工智能時代的來臨，工程進度管理一定會與人工智能大數據計算進行結合。計算項目周期是一個海量的計算工作（即適值函數表示困難），因此一次編程計算，算法中進行處理就可以記錄這種邏輯依賴關系；但是基于人工智能的各種算法，已經被漸漸應用到工程管理的各個領域，相信隨著大數據人工智能及超級云計算的時代到來，工程管理的各種優化求解會得到更好的應用結果。人工智能將會在工程管理領域占有一席之地。