關鍵鏈在我國工程項目管理中的應用研究

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項目管理就是把各種知識、技能、手段和技術應用于項目活動中，以達到項目的要求。其目標是在有限的資源條件下，保證項目時間、質量、成本達到最優(yōu)化。作為進度管理核心方法的網(wǎng)絡計劃技術，自20世紀50年代產生以來，在社會經濟生活的各個領域內得到了普遍的運用，大大推動了項目管理學科的發(fā)展。但隨著現(xiàn)代項目日趨復雜，要求項目的周期更短，準時完工率更高，成本更低，以CPM/PERT 為代表的網(wǎng)絡計劃技術由于只考慮任務間的時間約束關系，忽略了任務間的資源的約束以及項目實施過程中人的行為因素，因此在實際應用過程中很難克服多任務以及不確定性因素的影響，其可行性受到越來越多的質疑。
    關鍵鏈技術是以色列物理學家Goldratt博士在1997年出版的管理著作《關鍵鏈》一書中首次提出的。該書將約束理論應用于項目管理之中，強調以有限的資源與消除不良的工作行為概念進行項目進度的規(guī)劃和管理，并提出通過集中管理項目的緩沖時間來監(jiān)控整個項目的執(zhí)行。與傳統(tǒng)項目進度管理不同的是，關鍵鏈不僅考慮了任務間的邏輯關系，還考慮了任務間的資源約束關系，以及在項目實施過程中人的行為因素，將組織行為學的一些結論應用到項目進度管理之中，彌補了傳統(tǒng)項目進度管理方法的不足，為項目進度管理提供了一種全新的方法，被認為是項目管理領域自發(fā)明關鍵線路法和計劃評審技術以來最重要的進展之一。
    1、關鍵鏈技術介紹
    1.1 關鍵鏈的概念
    Goldratt在《關鍵鏈》一書中將關鍵鏈定義為：在資源約束下，用最短時間完成項目。此目標決定了項目進程中的瓶頸是該項目的各條路徑中，時間最長的那條路徑——關鍵鏈。吉羅德?？系聽栒J為，項目的關鍵鏈是由相互依存的任務所組成的最長鏈條，這一鏈條既要考慮任務的依存性，也要考慮資源的依存性。劉士新教授認為，所謂關鍵鏈是考慮工作執(zhí)行時間和工作間緊前關系約束，以及工作工作間的資源沖突后，所形成的制約項目周期的一個工作序列。馬國豐將關鍵鏈定義為：在一個項目體系中，如果不考慮不確定因素對它的影響，總存在一些對項目周期起直接制約的環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)連成一個步驟鏈。趙道致認為關鍵鏈就是有瓶頸工序組成的工序鏈，既考慮了工序間的技術約束條件，也考慮了資源約束條件，它的長短決定了整個項目工期的長短。李喆在文獻中指出，各工序持續(xù)時間、緊前關系與資源供求之間的相互作用共同決定著項目總工期，這種相互作用導致一個或更多的工序序列決定了項目最早完工時間，這種序列即為關鍵鏈。從這些定義中可以看出，雖然各界對關鍵鏈的描述不同，但也形成了一定的共識：關鍵鏈不考慮不確定因素的影響，在工序間邏輯約束和資源約束的共同作用下，組成項目最長工期的工序集合。
    1.2 緩沖的概念
    緩沖的設置是關鍵鏈技術的核心和精華，體現(xiàn)了關鍵鏈理論“局部最優(yōu)并非整體最優(yōu)”的管理思想。關鍵鏈在項目進度管理中有以下三類緩沖：項目緩沖 （Project Buffer，PB）：關鍵鏈末端的緩沖時間，用來保證整個項目按時完成。輸入緩沖（Feeding Buffer， FB）：安置在非關鍵鏈與關鍵鏈的接口處的緩沖時間，用來保證非關鍵鏈按時完成，不會影響關鍵的進行。資源緩沖（Resource Buffer， RB）：資源緩沖并不耗費時間，是為了防止關鍵鏈受資源短缺的影響而設置的，只要資源要在關鍵鏈上進行分配，并且該關鍵鏈上的前序任務由不同資源完成，就要放置資源緩沖，目的是保證資源在其需要時隨時可用，并保證資源在關鍵鏈任務提前開工的情況下可用。資源緩沖實質上是一種預警機制，通過及時合理的溝通，讓資源供應方及時了解項目的最新進展，此保證資源能夠及時到位。
    1.3 關鍵鏈的主要技術方法
    1.3.1 用50%概率的可能完成時間作為任務工期的估計。關鍵鏈采用50%概率的可能完成時間作為任務工期的估計將單個任務的風險因素放到關鍵鏈中的緩沖里考慮，以縮短工期估計。這主要是針對克服“5+5=13定律”和學生綜合癥而提出的方法。這樣不僅可以濾掉工期計劃中的水分，而且可以給工作人員以壓力，以提高其工作效率。
    1.3.2 識別項目的各種約束條件，將關鍵鏈而不是關鍵線路作為項目的約束。在關鍵鏈里，資源約束同時間約束一樣重要，通過約束理論來指導項目資源配置，以確定項目所受資源的約束情況，進而確定項目關鍵鏈。
    1.3.3 在關鍵鏈后設置項目緩沖（PB）。50%的工期估計是很容易出現(xiàn)延誤的。在關鍵鏈后設置項目緩沖，將延誤控制在預期的范圍內。項目緩沖在項目計劃中也以任務的形式出現(xiàn)，只是不需要任何資源。
    1.3.4 在任務鏈匯入處設置輸入緩沖（FB）。為防止非關鍵鏈任務給關鍵鏈帶來延誤，在非關鍵鏈任務向關鍵鏈的匯入處設置輸入緩沖。輸入緩沖能消化匯入關鍵鏈的非關鍵任務所帶來的延誤。
    1.3.5 將緩沖作為控制和衡量項目進度的有效工具。關鍵鏈項目管理通過監(jiān)控緩沖來評價項目任務鏈的實施業(yè)績，并根據(jù)緩沖消耗的情況做出相應的決策。在這個過程中，項目人員采用適當?shù)臅r間間隔來監(jiān)視項目緩沖和輸入緩沖的情況。
    1.3.6 使非關鍵鏈任務服從資源約束的要求。傳統(tǒng)關鍵線路法鼓勵任務越早開始越好，從而減少項目延誤風險。而關鍵鏈項目管理卻要求非關鍵鏈任務越晚開始越好，這樣可以延遲現(xiàn)金流支出，并避免多任務的影響，使人員能專注于少數(shù)的任務，減少工作干擾，使得后續(xù)任務得以順利開展。
    1.4 關鍵鏈的特點 Willy Herroelen 和 Roel Leus 把關鍵鏈法與傳統(tǒng)關鍵線路法進行對比后，對關鍵鏈方法的優(yōu)點進行了總結分析，結果如表1所示，并通過仿真試驗將關鍵鏈方法的調度計劃與分支定界算法產生的調度計劃進行了對比分析。
    2、關鍵鏈在我國工程項目管理中應用的問題
    雖然關鍵鏈技術在國外制造業(yè)領域取得了巨大成功，對于該技術在建筑工程項目中的應用研究，卻處于起步階段，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：
    2.1 工作包持續(xù)時間估計在實際的建筑工程中，經常是根據(jù)工程量和資源分配來估計各工序的持續(xù)時間，然后結合施工合同、施工技術水平、環(huán)境等限制條件，確定工序的開工、完工時間，由于是事先估計，存在著不確定性。因為工序的持續(xù)時間的確定是由項目經理和相關有經驗的項目工作人員共同制定的。應該說這種估計方法是基本合理的，若統(tǒng)一的用50%的時間估計對工作包實施“一刀切”，是不切實際也是不可行的。
    其次，在建筑工程中，有很多工作時間是剛性的、沒有任何縮減余地的。例如：項目招標公示時間，混凝土的養(yǎng)護時間等等，這類工作的時間由國家法律、行業(yè)標準等強制規(guī)定的，對于這類工作必須按照原定的工作時間進行，沒有任何縮減的余地。而對于設計、招標文件的編制等“辦公室”類的工作而言，其工作時間具有很大的彈性，時間縮減對于這類工作有著積極的意義，不僅可以提高人員的工作效率而且可以大大縮短項目工期。
    另外，還有一些工作時間是超出項目控制范圍之外的，如項目前期的各類文件的審批工作等。這類工作時間是由項目外環(huán)境所決定的。對于這類工作時間，不但不能縮減，反而應給出足夠的安全時間，以免延期對項目造成影響。
    顯然，現(xiàn)有的任何一種工作時間估計方法都不能同時滿足以上三類工作時間估計的要求，必須要根據(jù)建筑工程項目不同工作包的時間彈性分別進行時間估計，給予不同的時間估計方法，這樣才能使得制定的工期計劃更符合實際。如何對不同性質的工作進行分類，分類后確定什么樣的時間估計方法才是科學合理的，這些都是目前需要研究解決的問題。
    2.2 緩沖大小的確定
    緩沖的設置是關鍵鏈理論的核心內容。對于緩沖大小的確定，不能夠簡單從數(shù)學的角度出發(fā)，應該根據(jù)項目的特點，所出的環(huán)境，各工作包完成時的難易程度，任務完成者的風險偏好等角度綜合考慮。項目管理本身就是一個系統(tǒng)管理的過程，應該從整體的角度綜合考慮，尤其是不應該忽視人的作用，應該將組織行為學的理論應用于緩沖的確定過程中。這樣得到的緩沖大小才能更加符合項目的實際，更具有可行性。
    2.3 資源約束
    關鍵鏈管理將資源的重要性提升到了與工序邏輯關系同等重要的高度，并設有專門的資源緩沖來保證工序獲得資源。資源，尤其是瓶頸資源在關鍵鏈管理中處于十分重要的地位，設置資源緩沖在適當?shù)奈恢脤嵸|上就是在進行資源的均衡，以保證工序的順利進行和項目各目標的順利實現(xiàn)。在關鍵鏈管理中，已經給出了如何利用項目中的瓶頸資源解決進度延遲的方法。
    但目前關鍵鏈技術主要是針對單一資源下的項目管理，重點強調人力資源在項目進度中的安排，主要是偏重于數(shù)學優(yōu)化模型的應用。這些數(shù)學方法雖然可以使得到的關鍵鏈較為準確，但在運用過程中需要使用者要具備扎實的數(shù)學功底，且數(shù)學模型運算復雜，在實際工程中并不具有實用性。如何根據(jù)工程的實際需要進行資源約束的編排與選擇、如何將復雜的數(shù)學最優(yōu)化進行簡化處理使其更具有實際操作性，是關鍵鏈技術亟待解決的問題。
    2.4 緩沖在進度控制中的應用
    項目緩沖和輸入緩沖都是時間段而非時間點，因此通過緩沖區(qū)間對項目進度進行監(jiān)控是完全可行的。Goldratt對緩沖區(qū)的管理采用“三色”管理，將緩沖區(qū)三等分，分別用綠、黃、紅三色表示。當緩沖消耗量在綠色區(qū)域時，項目運轉良好；處于黃色區(qū)域時，應加強監(jiān)控并初步制定風險應對策略；當緩沖已消耗至紅色區(qū)域時，說明項目進度延期問題已經相當嚴重，必須采取相應的補救措施。但在應用中，這種表示方式是沒有實際意義的。因為，當任務完成90%而消耗緩沖 80%，和當任務完成20%而消耗緩沖80%，這兩種情況所對應的風險等級是完全不同的，顯然Goldratt并沒有很好地解決這一問題。因此，若想要通過緩沖區(qū)進行進度監(jiān)控，就必須重新制定新的監(jiān)控參數(shù)。2.5 關鍵鏈的應用環(huán)境在工程項目中，涉及業(yè)主、總承包商、分包商、監(jiān)理等多方，機構復雜，牽涉面廣，各工序、子項目的完工時間通常都有嚴格的合同限制，一旦延誤就可能遭受索賠；而關鍵鏈技術是起源于國外制造業(yè)的一種新的管理理念，它和傳統(tǒng)的管理思想、管理方法有很大的區(qū)別。因此，在其實施過程中必須提供適合于關鍵鏈自身特點的新的項目環(huán)境。但目前對關鍵鏈的研究都是以制造業(yè)為背景的，而對于其它領域的關鍵鏈項目環(huán)境缺乏相關的研究，這大大限制了關鍵鏈技術推廣和應用。
    3、結論與建議
    Goldratt在《關鍵鏈》一書中只介紹了關鍵鏈的主要思想和實施過程中的總體步驟，而對其理論基礎的科學性以及實施步驟中的具體方法并未做深入研究。本文在分析我國建筑項目特點的基礎上，通過改進關鍵鏈的核心技術、創(chuàng)建適合關鍵鏈應用環(huán)境等方式，使得關鍵鏈技術更加符合我國建筑工程項目的實際情況，使其在應用過程中具有更高的可操作性。本文研究的主要內容分為以下三方面：
    3.1 制定適合于建筑項目的關鍵鏈進度計劃
    關鍵鏈技術作為網(wǎng)絡計劃技術的組成部分，在編制進度計劃的過程中，其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在工作時間估計及其后續(xù)工作。因此，本文在以往項目進度計劃編制方法的基礎上，重點從適合于建筑項目的工作時間估計、緩沖位置及大小的確定、資源約束、關鍵鏈的確定方法這四個主要方面進行研究。
    3.1.1 工作時間估計
    根據(jù)建筑工程項目工作彈性的不同，制定合理的工作分類標準，并確定不同層次工作的時間消減額度，使得消減后的工作時間符合關鍵鏈技術的要求——在保持工作人員積極性的基礎上，去掉各工作包的時間“水分”。
    3.1.2 項目緩沖及輸入
    緩沖大小的確定緩沖大小是根據(jù)其所在鏈上去掉時間的大小確定的，根據(jù)風險聚合原理，緩沖時間不會大于鏈上各工作縮減時間之和，其大小應該與鏈上各個工作包的性質有著密切聯(lián)系。因此，本文在確定緩沖大小時的主要思想是：通過上述根據(jù)時間彈性對工作性質的分類，不同時間彈性的工作給予不同的權重系數(shù)，通過匯總鏈上工作包的權重系數(shù)來確定鏈上緩沖的大小。其中，研究的主要內容為：確定科學的符合不同工作類別的權重系數(shù)；確定（非）關鍵鏈上權重系數(shù)的處理方法；確定（非）關鍵鏈上緩沖時間的確定方法，使得最終得到的緩沖大小更加符合進度管理的要求。
    3.1.3 資源和資源緩沖
    與其它項目相比，建筑項目資源主要有兩類特點：一是涉及資源種類繁多；二是有很多資源是通過外部供應商以合同的形式提供的，其可控性不高。因此，制定進度計劃時如何估計這些資源需求，并將其與關鍵鏈進度計劃相結合，是本文重點解決的問題。另外，如何通過設置合理的資源緩沖對資源進行有效控制也是本文闡述的主要內容。
    3.1.4 識別關鍵鏈
    通過上面對關鍵鏈技術的改進，其識別方法與制造業(yè)中的關鍵鏈確定方法有很大的不同。通過不同方法間的對比，本文將建立一套適合于建筑項目的關鍵鏈識別方法，并在此基礎上提出基于關鍵鏈技術的建筑項目進度計劃具體編制步驟。
    3.2 利用關鍵鏈對建筑項目實施有效的進度控制
    修正關鍵鏈緩沖區(qū)進度控制參數(shù)，將“已完成工作量”考慮到進度控制中，建立基于“已完成工作量”和“緩沖消耗量”兩因素的新的進度監(jiān)控參數(shù)，以達到準確監(jiān)控項目進度的目的。
    3.3 創(chuàng)建適合于關鍵鏈技術的項目環(huán)境
    本文將從以下四個方面著手構建關鍵鏈技術的新的項目環(huán)境：
    3.3.1 簽訂有利于進度控制的材料供應合同與企業(yè)內部門間關系不同，建筑項目中各合作方的關系主要是通過合同進行聯(lián)系和約束的。在關鍵鏈管理中，要解決的關鍵問題是確保資源能夠及時到位，這就要求實施方在同材料供應商的談判過程中，必須簽訂有利于材料進度控制的合同條款。如何在合同中反映關鍵鏈的主要思想，如何簽訂這樣的材料供應合同，將是本文在這方面研究的主要內容。
    3.3.2 創(chuàng)建“接力賽”式的項目氛圍關鍵鏈技術的成功運用需要用一種流程來牽引和指導，項目管理團隊需要一種含有自我激勵機制的項目氛圍。本文提出一種“接力賽”式的項目氛圍，即各任務完成人員在接到任務時必須全力完成任務，并迅速將完成的工作成果交付給下一任務完成人員。怎樣才能實現(xiàn)這樣的工作氛圍是本文將要研究的主要內容。
    3.3.3 建立適合關鍵鏈技術的績效評估體系關鍵鏈管理要想發(fā)揮作用，必須有相應的績效評估機制作為保障。本文通過區(qū)分不同時間彈性工作的基礎上，建立各自的績效評估體系，使得各工作包的完成人員能夠適應關鍵鏈技術下的管理方式，以克服“學生綜合癥”和“帕金森定律”等因素的影響。
    3.3.4 建立良好的溝通渠道任何項目的成功都離不開良好的溝通。關鍵鏈管理在整個運作過程中始終需要良好的溝通，尤其是瓶頸資源的合理利用方面，更需要施工方與材料供應商之間的有效溝通；另外，項目經理通過緩沖區(qū)對項目進度進行監(jiān)控過程中，也需要建立合適的溝通渠道，以保證項目在進度計劃的控制范圍之內。怎樣建立以及建立什么樣的溝通渠道才能滿足關鍵鏈管理的這些需要，將是本文在這方面研究的重點內容