關(guān)鍵鏈技術(shù)在煤改電工程進(jìn)度管理中的應(yīng)用研究

郭 申，朱兆順，潘 華*

（1.上海電力大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，上海 201306；2.國網(wǎng)萊蕪供電公司，山東 濟(jì)南 271100）

當(dāng)前大氣污染形勢嚴(yán)峻，國家電網(wǎng)公司發(fā)揮央企責(zé)任擔(dān)當(dāng)并積極尋找替代能源，提出了以電能能源作為替代品的規(guī)劃。其中，最具有代表性的部分是煤改電工程。煤改電工程具有點多面廣、時間緊迫的特點，隨著煤改電規(guī)模逐年增加，建設(shè)過程中的問題也日益突出，尤其是施工中的進(jìn)度問題。然而，由于自然環(huán)境和建設(shè)環(huán)境的變化而導(dǎo)致施工的進(jìn)度計劃無法與實際的施工進(jìn)度相匹配，經(jīng)常出現(xiàn)延期、資源浪費等現(xiàn)象。因此，合理的編制工程項目進(jìn)度計劃，充分考慮項目實施過程中可能發(fā)生的意外狀況，并合理設(shè)置解決方案是工程項目施工管理過程中必不可少的重要步驟。

通過參考沈敏圣等[1]科研項目管理新模式的實踐與思考、胡國峰[2]關(guān)鍵鏈在核電工程工期優(yōu)化中的應(yīng)用、曾俊岳[3]研發(fā)項目進(jìn)度管理研究等文獻(xiàn)，關(guān)鍵鏈技術(shù)作為項目施工進(jìn)度管理的重要方法，在電廠建設(shè)、鐵路施工、通信工程等項目管理中具有重要的實踐意義，本文將關(guān)鍵鏈技術(shù)運用到煤改電工程實際施工過程中，分析了關(guān)鍵鏈技術(shù)在煤改電工程進(jìn)度管理中的應(yīng)用情況，切實解決了煤改電工程進(jìn)度管控不當(dāng)?shù)膯栴}，在實踐中完善關(guān)鍵鏈技術(shù)的理論體系，使其有效性得以更好地發(fā)揮。同時對其他項目完善進(jìn)度管理提供了借鑒，有著重要現(xiàn)實意義。

1 煤改電進(jìn)度分析

1.1 煤改電工程工程管理分析

煤改電工程管理在單個臺區(qū)的前、后工序搭接進(jìn)行，多個臺區(qū)的相同工序搭接進(jìn)行，人員、機(jī)具等資源在多區(qū)施工建設(shè)過程中進(jìn)行調(diào)度。在多臺區(qū)煤改電工程項目管理中采用傳統(tǒng)的進(jìn)度管理方法，存在部分缺陷和局限性。本文以A 供電公司煤改電工程為例，將關(guān)鍵鏈項目管理方法引入到工程項目進(jìn)度控制管理中，對傳統(tǒng)的項目進(jìn)度管理方法進(jìn)行改進(jìn)，保證工程如期竣工投產(chǎn)。

項目部作為該項目的總承包商代表，在執(zhí)行項目的進(jìn)度管理過程中，應(yīng)當(dāng)從以下幾個方面的工作進(jìn)行考慮，其工作-時間關(guān)系如圖1 所示。

圖1 煤改電工程各部分工作-時間關(guān)系圖

1.2 施工進(jìn)度網(wǎng)絡(luò)圖

A 供電公司煤改電工程概況如下：新裝三相315kVA 柱上變壓器196 臺。敷設(shè)電纜ZC-YJY22-8.7/15-3×300mm2，總長為2 400 m，ZC-YJY22-8.7/15-3×150mm2，總長1 380 m。新建中壓絕緣線JKLYJ/QN-185線路總長76 613 m、JKLYJ/QN-70 線路總長26 855 m，低壓絕緣線JKLYJ－150×4 線路總長81 799 m、JKLYJ－70×4 線路總長21 977 m；新立電桿Φ190/15m 共1 168基，新立電桿Φ190/12m 共2 932 基，新立電桿Φ190/10m 共34 基，新立呼高13 m 鋼桿2 基。新裝單相智能電能表共6 069 具，三相智能電能表共507 具。敷設(shè)光纜46 139 m，安裝相應(yīng)光設(shè)備，拆除舊設(shè)備及線纜等。

根據(jù)煤改電工程特點以及項目的實際施工要求，項目部共分包5 個施工隊伍，將高低壓線路施工、變壓器安裝、表箱表計安裝、光纜敷設(shè)任務(wù)進(jìn)行劃分，創(chuàng)建工作分解結(jié)構(gòu)（WorkBreakdownStructure，WBS），考慮正常情況下的施工工期，建立單個施工隊伍的煤改電施工進(jìn)度網(wǎng)絡(luò)圖，如圖2 所示為煤改電工程單個施工隊伍進(jìn)度網(wǎng)絡(luò)圖。

圖2 煤改電工程單個施工隊伍進(jìn)度網(wǎng)絡(luò)圖

1.3 工程進(jìn)度管理影響因素分析

作為資源密集型的項目，煤改電工程在項目執(zhí)行過程中需要大量的各類資源作為支撐，任何資源的調(diào)度出現(xiàn)問題，都可能導(dǎo)致項目無法向前推進(jìn)，最終導(dǎo)致工程項目延期。進(jìn)度影響因素思維導(dǎo)圖，如圖3 所示。

圖3 進(jìn)度影響因素思維導(dǎo)圖

2 煤改電初始關(guān)鍵鏈模型構(gòu)建

2.1 50%完工概率工期分析

高德拉特在關(guān)鍵鏈理論中詳細(xì)闡述了安全時間問題，即在進(jìn)行工期規(guī)劃時，執(zhí)行人員往往偏向于完工概率比較高的工期作為預(yù)估工期，如90%或者95%的完工概率工期，但這個工期會造成很大的浪費。他將每道工序90%完工概率的完工工期和50%完工概率的完工工期的差值稱為這道工序的安全時間。在進(jìn)度規(guī)劃階段、識別初始關(guān)鍵鏈時，應(yīng)當(dāng)按照50%完工概率進(jìn)行工期規(guī)劃[4]。

通過表1 的對比數(shù)據(jù)，估算的50%概率完工的預(yù)估工期比原計劃工期可縮短2.35 個月時間，即常規(guī)工期估算情況下的安全工期合計為2.35 個月。

表1 A 供電公司煤改電工程工期計劃

2.2 資源約束增加虛工序

在大量資源沖突、工序邏輯關(guān)系錯綜復(fù)雜的情況下，通常采用平行算法來解決資源受限的調(diào)度問題。平行法的求解核心思想是計算工期內(nèi)的每一個時間段內(nèi)所有工序所需的資源，然后從資源集合中尋找該資源，確定該資源的供應(yīng)量是否能夠滿足這一時間段內(nèi)所有工序的總需求量，如果不能滿足，則按照工序的優(yōu)先準(zhǔn)則進(jìn)行安排，沒有得到資源分配量的工序則推遲到一個時間段，待優(yōu)先分配資源的工序釋放資源之后再開始，進(jìn)而建立初始關(guān)鍵鏈[5]。其計算步驟如圖4 平行算法流程圖所示。

圖4 平行算法流程圖

在進(jìn)行平行算法分配資源的過程中，當(dāng)某工序由于資源沖突被推遲到下一個時間段開始，需要在網(wǎng)絡(luò)計劃圖中引入虛工序，使得在該時間段內(nèi)起資源沖突的工序之間由并行關(guān)系變成串行。在具體資源沖突的工序串行調(diào)度上，有多種串行調(diào)度準(zhǔn)則，目前比較通用的是最小的最早完成時間準(zhǔn)則（The Minimum Early Finish，MinEF）：當(dāng)資源短缺或者資源沖突時，優(yōu)先安排那些最早完成時間最小的工序，也就是該準(zhǔn)則按照工序的最晚完成時間從小到大進(jìn)行調(diào)度，該準(zhǔn)則調(diào)度的最終目的是使資源在工序上的占用工期盡可能短，資源沖突盡早結(jié)束，資源盡早被釋放。

同時，在添加虛工序之后，對整個網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行重新計算，檢查關(guān)鍵鏈?zhǔn)欠褚寻l(fā)生變化。如果添加虛工序后的鏈路大于原關(guān)鍵鏈，則該鏈路為新的關(guān)鍵鏈，需要重新進(jìn)行平行算法分配資源。

3 緩沖區(qū)設(shè)置與最終關(guān)鍵鏈模型構(gòu)建

3.1 緩沖設(shè)置分析

高德拉特在關(guān)鍵鏈項目管理方法中提出以50%完工概率的時間作為預(yù)估完工工期，將原計劃工期減去50%完工概率的工期得到安全時間，匯總所有工序的安全時間放在關(guān)鍵鏈的末端，即項目緩沖（Project－Buffer，PB）。在非關(guān)鍵鏈末端、匯入關(guān)鍵路徑的前端設(shè)置一個輸入緩沖（Feeding Buffer，F(xiàn)B），用于防止非關(guān)鍵路徑上的工序影響到關(guān)鍵路徑上的工序的進(jìn)度，導(dǎo)致整個項目延期。為了保證鏈路上的工序及時得到資源，在工序開始前將所有資源準(zhǔn)備就緒，在該工序前設(shè)插入資源緩沖（Resource Buffer，RB）。如圖5 所示為緩沖設(shè)置位置。

圖5 緩沖設(shè)置位置

部分理論研究學(xué)者簡單地將緩沖區(qū)平均分成3 部分，每個部分即為3 個區(qū)域[6]。然而，在工程實踐中證明，平均分法缺乏考慮對工程實際應(yīng)用中影響的因素以及由此產(chǎn)生對成本等因素的影響。隨著工程項目的執(zhí)行，緩沖區(qū)消耗的比例對項目進(jìn)度的影響程度不同，如采用平分法，在項目后期可能過早地出發(fā)預(yù)警觸發(fā)點，使得相應(yīng)的項目管理者過早地采取修正措施，造成資源的浪費。因此，在項目執(zhí)行的不同階段，應(yīng)當(dāng)設(shè)置不同位置的觸發(fā)點，在項目執(zhí)行的前期，其觸發(fā)點的位置應(yīng)當(dāng)設(shè)置比較低，隨著項目的向前推進(jìn)，觸發(fā)點的位置應(yīng)當(dāng)逐步提高，具體設(shè)置的位置及數(shù)量，應(yīng)當(dāng)根據(jù)項目的實際情況而定，如圖6 所示為改進(jìn)后的緩沖區(qū)觸發(fā)機(jī)制示意圖。

圖6 改進(jìn)后的緩沖區(qū)觸發(fā)機(jī)制

緩沖設(shè)置位置是在項目進(jìn)行進(jìn)度規(guī)劃或者項目執(zhí)行過程中，根據(jù)項目的實際情況，結(jié)合關(guān)鍵鏈項目管理方法的理論基礎(chǔ)，進(jìn)行定性分析。而具體緩沖量的計算，需要在此定性的基礎(chǔ)上，進(jìn)行詳細(xì)計算，進(jìn)而編制最終的關(guān)鍵鏈。緩沖設(shè)置網(wǎng)絡(luò)圖如圖7 所示。

圖7 緩沖設(shè)置網(wǎng)絡(luò)圖

本文采用根方差法（Root Square Error Method，RSEM）[7]，該方法從概率的角度出發(fā)，認(rèn)為工序的安全工期Δti代表了工序工期的不確定性，它用Δti/2作為工序工期的標(biāo)準(zhǔn)差，鏈的緩沖量是采用2 倍的鏈路標(biāo)準(zhǔn)差。設(shè)鏈路上工序的工期是互不相關(guān)，則根據(jù)中心極限定理可得：

式中：ΔB 為緩沖量；Δti為第i 個工序的安全時間；N 為第i 個工序所對應(yīng)的鏈上的工序數(shù)目。

根據(jù)統(tǒng)計學(xué)解釋，該方法的優(yōu)點在于緩沖量的大小不受鏈路上工序數(shù)量的影響。進(jìn)度管理者不需要刻意因為項目工序的多少而減少或者增加工序的預(yù)估工期，從實用的角度，該種方法更好地避免了進(jìn)度管理者和項目執(zhí)行人員的矛盾，特別是對于工序較多的大型項目，不會因為工序太多而放大緩沖量。

通過計算可得：

式中，F(xiàn)B1 為變壓器施工緩沖量，F(xiàn)B2 為0.4 kV 線路施工緩沖量，F(xiàn)B3 為變箱安裝緩沖量。

對于資源緩沖而言，其中網(wǎng)絡(luò)計劃中并不實際占用時間，只是對資源的調(diào)度起到警示的作用，但是并不意味著這個緩沖量可以隨意設(shè)置，應(yīng)當(dāng)根據(jù)項目的實際情況進(jìn)行設(shè)置。

3.2 最終關(guān)鍵鏈模型

綜上分析，經(jīng)過50%完工概率的關(guān)鍵鏈及緩沖設(shè)置所得到的關(guān)鍵鏈模型如圖8 所示。

圖8 最終關(guān)鍵鏈模型

4 結(jié)論

本文構(gòu)建了準(zhǔn)初始關(guān)鍵鏈模型，分析了煤改電工程中進(jìn)度影響的因素，估算初始關(guān)鍵鏈的工期，確定三類緩沖的插入位置、計算緩沖量的大小，構(gòu)建完成煤改電工程的關(guān)鍵鏈模型。

在本案例中，分析了一個典型的資源沖突，由于這個資源，在關(guān)鍵鏈和非關(guān)鍵鏈的工序之間引入了一個虛工序，并且由于該虛工序的引入，導(dǎo)致關(guān)鍵鏈發(fā)生了變化。在構(gòu)建初始關(guān)鍵鏈的基礎(chǔ)上，主要是從3 類緩沖的插入位置、緩沖量大小計算入手進(jìn)行論述，從而完整構(gòu)建最終關(guān)鍵鏈模型。由于緩沖概念的引入，關(guān)鍵鏈項目管理技術(shù)克服了傳統(tǒng)進(jìn)度管理缺乏柔性、忽視動態(tài)管理的缺點，使之能夠更好地進(jìn)行進(jìn)度管理，特別是對于復(fù)雜的項目而言，能夠更好地調(diào)度資源，保證項目如期完工。