關(guān)鍵鏈技術(shù)在信息化項(xiàng)目進(jìn)度管理中的應(yīng)用研究

摘要：基于關(guān)鍵鏈技術(shù)在信息化項(xiàng)目中的運(yùn)用，結(jié)合上海寶山外環(huán)外區(qū)域路口Scats系統(tǒng)升級改造項(xiàng)目，分析該類型項(xiàng)目的總體施工方案，并運(yùn)用WPS拆分各項(xiàng)工序；利用關(guān)鍵路徑技術(shù)計(jì)算項(xiàng)目總工期，并設(shè)置接駁緩沖和項(xiàng)目緩沖；通過緩沖區(qū)的計(jì)算，分析比較二分法與根方差法的差異性。案例結(jié)果表明，關(guān)鍵鏈技術(shù)在信息化項(xiàng)目中的運(yùn)用可以大幅縮短工期，加速項(xiàng)目建成落地。

關(guān)鍵詞：信息化項(xiàng)目；關(guān)鍵鏈技術(shù)；緩沖區(qū)設(shè)置；進(jìn)度管理；關(guān)鍵路徑技術(shù)

0"引言

“十四五”以來，企業(yè)與政府?dāng)?shù)字化轉(zhuǎn)型被提升到新的戰(zhàn)略高度。在此背景下，信息化項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)模與數(shù)量迎來高速發(fā)展。信息化項(xiàng)目是指利用信息技術(shù)對企業(yè)、組織或機(jī)構(gòu)的業(yè)務(wù)流程、管理體系、服務(wù)模式等進(jìn)行改造和升級的項(xiàng)目"[1]。它包括引入新的信息技術(shù)設(shè)備、軟件系統(tǒng)，優(yōu)化現(xiàn)有的信息系統(tǒng)，提升信息化水平，提高工作效率和服務(wù)質(zhì)量等方面的工作"[2]。由于其本身的復(fù)雜性和受眾多因素影響，在日常的信息化項(xiàng)目建設(shè)過程中，計(jì)劃工期延期問題不斷發(fā)生。關(guān)鍵鏈技術(shù)在1997年由Goldratt首次提出，其核心思想是通過設(shè)置緩沖區(qū)來消除各項(xiàng)不確定因素對于工期的影響。因此，在信息化項(xiàng)目實(shí)施過程中引入關(guān)鍵鏈技術(shù)以對整體進(jìn)度進(jìn)行把控變得尤為重要"[3-4]。

1"進(jìn)度管理的常用方法

1.1"關(guān)鍵路徑技術(shù)

關(guān)鍵路徑技術(shù)"[5]是一種用于規(guī)劃、調(diào)度和控制項(xiàng)目進(jìn)度的管理工具。它通過確定項(xiàng)目中的關(guān)鍵路徑來幫助項(xiàng)目經(jīng)理和團(tuán)隊(duì)成員了解項(xiàng)目的關(guān)鍵任務(wù)和關(guān)鍵時間點(diǎn)，以合理安排資源和時間，確保項(xiàng)目按時完成。關(guān)鍵路徑是指在項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)圖中，連接項(xiàng)目起點(diǎn)和終點(diǎn)的最長路徑。關(guān)鍵路徑上的任務(wù)是項(xiàng)目進(jìn)度的關(guān)鍵任務(wù)，如果其中任何一個任務(wù)延遲，整個項(xiàng)目的進(jìn)度都會延遲。因此，關(guān)鍵路徑技術(shù)的目標(biāo)是找到關(guān)鍵路徑上的關(guān)鍵任務(wù)，并對其進(jìn)行重點(diǎn)管理和控制。

1.2"甘特圖

甘特圖又稱進(jìn)度橫道圖、條狀圖"[6-7]。其是一種傳統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)施過程中最常見的工期進(jìn)度評估與管理工具，具備可視化效果，可清晰地展示項(xiàng)目的時間計(jì)劃與進(jìn)度安排，主要以水平條形圖的形式顯示項(xiàng)目建設(shè)過程中的各個任務(wù)、任務(wù)的起止時間和任務(wù)之間的勾稽關(guān)系。其內(nèi)容主要包括時間軸、任務(wù)條、依賴關(guān)系、里程碑、進(jìn)度標(biāo)記等。甘特圖的應(yīng)用已非常成熟，其可以幫助項(xiàng)目建設(shè)團(tuán)隊(duì)清晰地了解項(xiàng)目的整體進(jìn)度計(jì)劃，識別每一個模塊任務(wù)的優(yōu)先級和關(guān)鍵路徑。便于項(xiàng)目組人員溝通和同步項(xiàng)目進(jìn)展情況，提升項(xiàng)目執(zhí)行效率。

1.3"關(guān)鍵鏈技術(shù)

關(guān)鍵鏈技術(shù)是基于關(guān)鍵路徑技術(shù)的理論衍生而來的"[8]，旨在解決傳統(tǒng)項(xiàng)目管理中存在的資源浪費(fèi)和進(jìn)度延誤的問題。其是通過在關(guān)鍵路徑上插入三種不同的緩沖區(qū)即項(xiàng)目緩沖、匯入緩沖、資源緩沖，以應(yīng)對建設(shè)過程中的不可預(yù)見問題，從而避免項(xiàng)目整體進(jìn)度的延誤。關(guān)鍵鏈技術(shù)更看重資源的約束和優(yōu)化，需要對項(xiàng)目的資源約束和任務(wù)依賴進(jìn)行準(zhǔn)確地分析和評估，以保證方法的有效性與可行性。

2"項(xiàng)目概述

上海寶山外環(huán)外區(qū)域路口Scats系統(tǒng)升級改造項(xiàng)目（以下簡稱“Scats系統(tǒng)項(xiàng)目”）位于上海市寶山區(qū)。該項(xiàng)目針對43個寶山區(qū)域內(nèi)的國產(chǎn)信號機(jī)交叉路口進(jìn)行集中化Scats系統(tǒng)升級改造。主要建設(shè)內(nèi)容包括更換交通信號燈、路口管線敷設(shè)、信號機(jī)安裝、數(shù)據(jù)采集設(shè)備安裝、配套軟硬件系統(tǒng)部署等。通過該工程的實(shí)施，可實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)交通信號系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，提高道路通行能力。其作為建設(shè)智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)和重要組成部分，是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)寶山區(qū)交通智能化，提高交通管理水平，提升區(qū)域綜合形象的重要手段。

該項(xiàng)目的建成對寶山區(qū)的道路交通治理成效明顯，主要體現(xiàn)在以下4個方面：

（1）道路通行秩序明顯好轉(zhuǎn)。通過實(shí)施可變車道工程，友誼支路潮汐式交通擁堵難題得到有效緩解；通過實(shí)施客貨分道工程，蕰川公路、滬太公路部分路段通行秩序明顯改善。

（2）道路通行效率顯著提高。通過實(shí)施高峰禁貨措施，相關(guān)路段通行效率顯著提高，特別是吳淞大橋等道路高峰期小時通行量提高20%以上；通過路口排堵保暢工程性改造，以及淞寶城區(qū)信號燈系統(tǒng)Scats改造，交通智能誘導(dǎo)系統(tǒng)合理引導(dǎo)分流車輛，有效提高了路網(wǎng)通行能力。

（3）道路交通事故數(shù)顯著下降。據(jù)統(tǒng)計(jì)，實(shí)施寶山智能交通一期項(xiàng)目建設(shè)的路段道路交通事故數(shù)同比下降約30%。

（4）道路交通環(huán)境有效改善。實(shí)施寶山智能交通一期項(xiàng)目建設(shè)的路段交通違法事件明顯減少，特別是通過實(shí)施隔離護(hù)欄工程，牡丹江路等12條道路及軌道交通1、3、7號線的22座站點(diǎn)周邊車輛亂停放和“黑車”違停候客現(xiàn)象得到有效遏制。

3"系統(tǒng)建設(shè)施工方案

3.1"項(xiàng)目施工的總體工序

Scats系統(tǒng)項(xiàng)目施工工序拆解圖如圖1所示。

3.2"信號控制系統(tǒng)項(xiàng)目施工流程

參照WBS工作分解結(jié)構(gòu)，將Scats系統(tǒng)項(xiàng)目按照一個整體的層次進(jìn)行拆分，最終將該項(xiàng)目拆分為17個作業(yè)項(xiàng)，任務(wù)工序如下：硬件平臺搭建→工業(yè)計(jì)算機(jī)部署→網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝與聯(lián)調(diào)→機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)部署→機(jī)房UPS系統(tǒng)安裝→綜合環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)調(diào)→市政道路物探→外場施工前期準(zhǔn)備→設(shè)備到貨安裝與涂裝→單機(jī)試運(yùn)行調(diào)整→路口管道敷設(shè)與基礎(chǔ)開挖→特征軟件編輯→通訊與供電線纜敷設(shè)→現(xiàn)場開機(jī)路口信號燈開通→燈組狀態(tài)與通訊實(shí)測→后臺軟件部署與配置寫入→內(nèi)外場聯(lián)調(diào)控制方案下發(fā)。

Scats系統(tǒng)項(xiàng)目的外場施工一般包含施工準(zhǔn)備、設(shè)備就位安裝、設(shè)備最后涂裝、設(shè)備的單機(jī)試運(yùn)行、設(shè)備的調(diào)試、現(xiàn)場開機(jī)。施工準(zhǔn)備是保證工程施工順利進(jìn)行的前提，主要包括技術(shù)準(zhǔn)備、物質(zhì)準(zhǔn)備、組織準(zhǔn)備及作業(yè)條件準(zhǔn)備等。設(shè)備就位后，只有充分的完成前期的施工準(zhǔn)備，項(xiàng)目整體的進(jìn)度才會更好地可控。

4"施工難點(diǎn)及項(xiàng)目進(jìn)度目標(biāo)影響因素

整個項(xiàng)目的工期約為180d，整體工期雖較為充裕，但由于該項(xiàng)目位于寶山區(qū)主城區(qū)內(nèi)，日常交通通行壓力大，現(xiàn)場各項(xiàng)不確定影響因素較多。項(xiàng)目部為了確保項(xiàng)目整體可以如期交付，在項(xiàng)目實(shí)施前期必須對于各項(xiàng)影響項(xiàng)目進(jìn)度的不確定因素進(jìn)行充分羅列與分析，以評估各項(xiàng)因素可能對于項(xiàng)目工期產(chǎn)生的影響，全力確保項(xiàng)目最終按期交付。經(jīng)過項(xiàng)目整體分析發(fā)現(xiàn)，影響工期的因素主要為以下5個方面"[9]。

4.1"現(xiàn)場溝槽開挖變更

由于道路信號燈開挖基礎(chǔ)及信號系統(tǒng)排線，需對現(xiàn)狀道路進(jìn)行開挖修復(fù)。該項(xiàng)目的各路段均為已建路段，在已建路段上施工困難較多，包括交通主干道不能因施工而阻斷交通，其他路口基本都有公交線路，施工不能影響正常的交通秩序；車輛和行人多，存在較大的安全隱患；地下供電、供水、供氣、信息等管道繁多，排摸準(zhǔn)備工作負(fù)責(zé)、施工要求高"[10]。以上困難容易導(dǎo)致現(xiàn)場施工情況復(fù)雜多變，開挖點(diǎn)位和方向變更的情況經(jīng)常發(fā)生，影響既定工期的進(jìn)展。因此，需要提前介入，對現(xiàn)場進(jìn)行充分調(diào)研，制定詳細(xì)的開挖施工計(jì)劃，為可能發(fā)生的變更預(yù)留充足的彈性空間。

4.2"信號機(jī)設(shè)備供貨延期

Scats信號機(jī)設(shè)備為國外進(jìn)口產(chǎn)品，需要提前通過代理商進(jìn)行下單，訂單確認(rèn)后會進(jìn)行一系列采購流程，包括合同簽訂、安排物流、訂單跟蹤、產(chǎn)品報關(guān)、國內(nèi)倉庫發(fā)貨等，每一個流程上的問題均會影響最終設(shè)備到貨的實(shí)際時間，進(jìn)而對整體項(xiàng)目的交付工期造成影響。因此，項(xiàng)目部一般采取對接信譽(yù)好、實(shí)力強(qiáng)、產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)的供應(yīng)商進(jìn)行集中采購，并由物資設(shè)備部統(tǒng)一對本工程所需的設(shè)備采購進(jìn)行全流程監(jiān)督。

4.3"項(xiàng)目部管理人員調(diào)整

項(xiàng)目部成員一般由項(xiàng)目經(jīng)理、技術(shù)負(fù)責(zé)人、系統(tǒng)工程師、專職安全員、質(zhì)量員、合同管理員等組成，項(xiàng)目部人員的穩(wěn)定往往對工程項(xiàng)目按時按質(zhì)完成起到?jīng)Q定性因素。Scats系統(tǒng)項(xiàng)目因施工范圍大，建設(shè)周期長，項(xiàng)目部管理人員存在調(diào)整的情況。因某些關(guān)鍵崗位技術(shù)人員的調(diào)整，該部分子系統(tǒng)施工進(jìn)度可能滯后。為避免此類問題產(chǎn)生，項(xiàng)目部需要在現(xiàn)有團(tuán)隊(duì)人員的前提下，圍繞關(guān)鍵崗位準(zhǔn)備必要的冗余人員，在發(fā)生人員調(diào)整時及時補(bǔ)位，確保核心節(jié)點(diǎn)工期不延后"[11]。

4.4"業(yè)主需求變更

業(yè)主需求變更是工程建設(shè)項(xiàng)目中普遍存在的情況。在項(xiàng)目實(shí)施階段，現(xiàn)場環(huán)境變化、設(shè)計(jì)圖樣不合理、業(yè)主管理團(tuán)隊(duì)內(nèi)部調(diào)整等因素均會導(dǎo)致業(yè)主需求變更"[12]。因此，當(dāng)變更發(fā)生時，必要的溝通與后續(xù)過程中各項(xiàng)聯(lián)系單與簽證單的及時辦理尤為重要。

4.5"系統(tǒng)開通同上級單位的協(xié)調(diào)

根據(jù)以往保山地區(qū)的施工經(jīng)驗(yàn)，該項(xiàng)目改造的信號系統(tǒng)外場建設(shè)包括外場設(shè)備的安裝調(diào)試，與道路沿線通信管線、綠化、市政、公路、交警等部門存在協(xié)調(diào)面，尤其是路面的及時修復(fù)需要與市政署、公路屬等單位協(xié)調(diào)；建設(shè)采用就近接入既有交通設(shè)施供電系統(tǒng)或市電的配電箱方式引出供電，與原供配電設(shè)施也存在協(xié)調(diào)面；該項(xiàng)目Scats區(qū)控到上海市交警總隊(duì)的通信還需與上海交警總隊(duì)路設(shè)處和科技處進(jìn)行協(xié)調(diào)，過程中的每一個環(huán)節(jié)均會對最終系統(tǒng)的開通上線時間產(chǎn)生影響。因此該項(xiàng)目對項(xiàng)目經(jīng)理與總承包單位的對外溝通協(xié)調(diào)能力有著更高的要求。

5"采用關(guān)鍵鏈技術(shù)持續(xù)改進(jìn)項(xiàng)目工期

5.1"關(guān)鍵鏈工序的常規(guī)操作方法

識別受資源約束的任務(wù)序列，關(guān)鍵鏈任務(wù)的羅列是關(guān)鍵鏈技術(shù)中的重要步驟，是影響整個項(xiàng)目進(jìn)度的瓶頸。采用關(guān)鍵鏈技術(shù)可以優(yōu)化工序的排程，加快項(xiàng)目進(jìn)度"[13]。關(guān)鍵鏈技術(shù)的執(zhí)行步驟如下：

（1）識別受資源約束的任務(wù)序列。

（2）指定任務(wù)網(wǎng)絡(luò)，顯示任務(wù)之間的依賴關(guān)系和時間估算。

（3）考慮資源約束，根據(jù)資源限制，從任務(wù)網(wǎng)絡(luò)圖中找出無法并行執(zhí)行的任務(wù)。

（4）識別最長路徑，找出整個項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)中的最長路徑，即關(guān)鍵路徑。

（5）考慮資源的優(yōu)先級，將更關(guān)鍵的資源引導(dǎo)至關(guān)鍵鏈任務(wù)。

（6）進(jìn)行仿真和分析，使用仿真工具或項(xiàng)目管理軟件，在不同資源限制和排程情況下分析項(xiàng)目進(jìn)度。

（7）在項(xiàng)目實(shí)施過程中，關(guān)注任務(wù)的實(shí)際情況，隨時動態(tài)調(diào)整關(guān)鍵鏈任務(wù)

5.2"項(xiàng)目任務(wù)時間的估計(jì)

利用關(guān)鍵路徑技術(shù)識別Scats系統(tǒng)項(xiàng)目的關(guān)鍵路線"[14]：硬件平臺搭建→工業(yè)計(jì)算機(jī)部署→網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝與聯(lián)調(diào)→外場施工前期準(zhǔn)備→設(shè)備到貨涂裝→單機(jī)試運(yùn)行→溝槽與基礎(chǔ)開挖→特征軟件編輯→通信與供電線纜敷設(shè)→現(xiàn)場信號機(jī)開機(jī)→后臺軟件部署與配置方案寫入→內(nèi)外場聯(lián)調(diào)即控制方案下發(fā)。期望工期及方差見表1。

利用傳統(tǒng)的關(guān)鍵路徑技術(shù)測算，該案例采取悲觀時間來計(jì)算關(guān)鍵路徑上的各項(xiàng)工期，最終本項(xiàng)目總工期為204d。三時估計(jì)法是在進(jìn)度計(jì)劃中確定工作持續(xù)時間的一種方法，常用于PERT網(wǎng)絡(luò)分析法中關(guān)鍵路線中所有任務(wù)的時間計(jì)算"[15]。三時估計(jì)法是把施工時間分別估算為確定活動完成的三種可能時間，即最樂觀時間、正常時間、最悲觀時間，在得到這三種估計(jì)時間后，通過概率法得到平均值和均方差。該案例中，以關(guān)鍵路徑的任務(wù)時間的期望之和為項(xiàng)目完成時間的期望值，總工期為關(guān)鍵路徑上的工序期望總和，為153.67d。

5.3"緩沖區(qū)計(jì)算

關(guān)鍵鏈緩沖區(qū)的設(shè)置可以幫助信息化項(xiàng)目管理人員更好地控制項(xiàng)目進(jìn)度。常用的緩沖區(qū)分別為項(xiàng)目緩沖區(qū)、接駁緩沖區(qū)、資源緩沖區(qū)。按照項(xiàng)目執(zhí)行順序，項(xiàng)目緩沖區(qū)一般放置在關(guān)鍵路徑末端，避免關(guān)鍵路徑延期"[16]；接駁緩沖區(qū)一般放置在關(guān)鍵路徑和非關(guān)鍵路徑結(jié)合點(diǎn)，避免非關(guān)鍵路徑延期；資源緩沖區(qū)一般設(shè)置在資源即將被使用的工序活動之前，用于預(yù)警的作用。

常用的兩種緩沖區(qū)計(jì)算方法分別為固定比例法，又稱二分法，以及根方差法。由于二分法是憑借主觀意識將安全時間的一半作為緩沖量，雖然該方法使用簡便，但缺乏對各項(xiàng)工序之間差異化的考慮。二分法公式如下"[17]

ΔB=12∑ni=1（te-tm）

式中，ΔB表示緩沖時間；tm為活動平均完成時間；te為活動預(yù)計(jì)完成時間；n代表路徑上的活動數(shù)量。

根方差法體現(xiàn)了中心極限定理的思想，將安全時間的一半作為工序持續(xù)時間的標(biāo)準(zhǔn)差，將關(guān)鍵鏈路、非關(guān)鍵鏈路標(biāo)準(zhǔn)差的兩倍作為緩沖量。根方差法計(jì)算公式如下

ΔB=2∑ni=1Δti2"2=∑ni=1（Δti）"2

式中，ΔB表示緩沖時間；Δti表示第i項(xiàng)活動的安全時間；n表示路徑上的活動數(shù)"[18]。

5.4"計(jì)劃工期優(yōu)化后比較

由于關(guān)鍵路徑為（1、2、3、8、9、10、11、12、13、14、16、17），分別需要設(shè)置兩個接駁緩沖區(qū)，即FB1和FB2，最后再設(shè)置一個項(xiàng)目緩沖區(qū)，即PB。

采用二分法計(jì)算可得：FB1=3d，設(shè)置于機(jī)房UPS系統(tǒng)安裝之后；FB2=8d，設(shè)置于燈組狀態(tài)與通信實(shí)測之后；最后PB=26d，位于關(guān)鍵鏈的末尾，設(shè)置于內(nèi)外場聯(lián)調(diào)控制方案下發(fā)之后。

采用根方差法計(jì)算可得：FB1=5d，設(shè)置于機(jī)房UPS系統(tǒng)安裝之后；FB2=10d，設(shè)置于燈組狀態(tài)與通訊實(shí)測之后；最后PB=18d，位于關(guān)鍵鏈的末尾，設(shè)置于內(nèi)外場聯(lián)調(diào)控制方案下發(fā)之后。

通過兩種方法的比較可知，二分法缺乏足夠的理論依據(jù)，設(shè)置的緩沖區(qū)往往與實(shí)際需求差距較大；而根方差法的主觀盲目性更小，計(jì)算出的緩沖區(qū)不會過大或過小，因此本次緩沖區(qū)的數(shù)值采用根方差法計(jì)算后得出的數(shù)據(jù)。

Scats系統(tǒng)項(xiàng)目的關(guān)鍵鏈總工期計(jì)算方式為：關(guān)鍵鏈上的各個工序的50%可能完成時間+項(xiàng)目輸入的接駁緩沖區(qū)（FB）時間+項(xiàng)目末尾的項(xiàng)目緩沖區(qū)（PB）時間。該項(xiàng)目最終的關(guān)鍵鏈總工期為143d。采用傳統(tǒng)的關(guān)鍵路徑技術(shù)計(jì)算，即按照最悲觀工期進(jìn)行計(jì)算，可得最終的預(yù)測工期為204d。采用PERT網(wǎng)絡(luò)分析法計(jì)算，可得最終的預(yù)算工期為153.67d。三者相比，采用關(guān)鍵鏈技術(shù)計(jì)算的總工期比關(guān)鍵路徑技術(shù)縮短了29.9%，比PERT網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)縮短了6.9%。

6"結(jié)語

Scats系統(tǒng)對于上海市及全國的信號燈交叉口的效果顯著，發(fā)展速度與建設(shè)規(guī)模逐年上升。目前，市場方向已逐步從最初的如何建完改造好，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾螒?yīng)用好、落地好。關(guān)鍵鏈技術(shù)通過三種緩沖區(qū)的設(shè)置，可以有效地降低該系統(tǒng)計(jì)劃工期的延誤風(fēng)險，提升信息化項(xiàng)目整體施工進(jìn)度的完成率，即使在項(xiàng)目實(shí)施期間遇到最壞的情況，導(dǎo)致緩沖區(qū)被耗盡，依然可以確保項(xiàng)目工期如約交付，為城市智慧交通管理水平的發(fā)展提供了參考。

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收稿日期：2023-11-21

作者簡介：

黃崇偉（1983—），男，博士，副教授，研究方向：道路與機(jī)場工程、市政工程、智能交通工程。

胡凱倫（通信作者）（1993—），男，工程師，研究方向：信息化項(xiàng)目建設(shè)管理。