基于关键链技术的项目进度管理方法研究

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【摘 要】关键链项目管理方法是约束理论在项目管理中的应用。本文在对关键链项目管理方法的基本思想和理论基础分析介绍的基础上，针对关键链技术基本步骤及其应用过程进行了研究。相关理论研究和实际应用证明，运用关键链项目管理技术能够在没有增加项目整体完工风险的条件下，可大大缩短项目的计划工期。

【关键词】关键链；项目管理；约束理论；缓冲区

0 引言

甘特图法、关键路径（CPM）和计划评审技术（PERT）作为传统的项目进度管理方法，已经被广泛应用到各个行业项目进度管理中，它们各自具备自身的优势，但同时，又分别存在着自身局限性，如甘特图不能表示工序之间的逻辑关系约束，CPM/PERT未能考虑工序间的资源约束以及人的行为因素对项目进度的影响。关键链项目管理方法正是弥补了任务的制约因素与资源瓶颈，并将组织行为中的一些结论应用到了项目进度管理之中，考虑了项目管理中人的行为因素，弥补了传统进度管理方法的不足，为项目进度管理提供了一种全新的方法。

1 关键链技术方法基本理论

1.1 约束理论

约束理论，又被称为瓶颈理论，是在最优化生产方法的基础上发展而来。Goldratt博士通过研究发现，企业在生产中交货日期与生产能力之间存在一定的矛盾，他认为在日常生产中，单纯的追求各个部门之间的生产效率最大化是不合理的，也就是局部最优并不一定能导致全局最优，因此提出了以瓶颈工序和资源为管理重点的生产管理技术，即最优生产技术。同时，他还认为，在项目的建设过程中，资源的消耗和利用率是不均衡的，项目在某一特定阶段的进度延迟只是受到了一部分关键资源的制约，并非所有的资源。因此，要缩短项目的工期，就必须提高瓶颈资源的利用率。

1.2 关键链理论的基本思想

1.2.1 看重整体优化而非局部优化

传统的项目进度管理方法管理的重点在于确保每一道作业按期完成，因此，在单个工序的工期安排以及资源分配上都尽可能最大。然而，关键链理论认为单纯的追求各个部门之间的生产效率最大化并不一定能导致全局最优，该观点也已被证明是符合现代项目管理的特点的。

1.2.2 进度计划的影响因素

影响项目进度计划的因素有许多，例如工序间的逻辑关系、资源的供应情况、项目工期要求等。关键链项目管理技术认为，除了工序间的逻辑关系，资源的供应也对项目进度也有着十分重要的影响。同时，关键链项目管理也把人的因素也考虑进去，如学生综合症、帕金森定律等，它将综合分析各种可能的因素对项目进度计划造成的影响。

1.2.3 资源的有限性

一个项目的某种资源量在某一特定阶段是有限的，在单个项目或者多项目进行缓冲区理论在项目进度计划中插入缓冲区以应对项目实施过程中出现的各类不确定因素。缓冲区一般含三种类型：资源缓冲区，项目缓冲区和汇入缓冲区。通过在相关链路中插入对应的缓冲区，可保障项目按照计划或者提前完成。同时为了更好的实现对项目进度的监控，不少学者提出了根据缓冲区大小采取相应进度控制措施的进度控制手段。

2 关键链管理方法的应用过程

2.1 关键链的识别

关键链是在考虑工序之间的逻辑关系以及资源制约条件下确定的项目的最长路径，关键链上的作业均是越晚开始越好且其总时差均为零，它制约着项目的完工工期。因此，关键链可以理解为是在资源受限下决定项目最早完工的最长链路。目前，已有许多学者对关键链与非关键链的识别与确定提出了很多方法，例如田文迪、崔南方的启发式发式算法，赵振宇提出的遗传算法以及刘士新等的蚁群算法等。

2.2 缓冲区的计算

缓冲区的计算是关键链项目管理技术中最为核心的内容。对于关键路径上的活动来说，如果因为某些因素造成了延迟，则项目缓冲可以被用来消化该部分的延迟；若关键链上的某项工序提前完成，则被提前的时间可以被加入到项目缓冲区中。而对于非关键链，汇入缓冲区的功用类似于项目缓冲区一样，不容小视。同时，对于资源缓冲区，主要是指各个工序的完成者以及资源提供者在某工序进行前应当提前做好准备。此外，必须保证关键链工序上各个工序的资源准备充足。因此，通过对汇入缓冲区以及项目缓冲区大小的监测就可以对当前项目进度执行情况一目了然。

这里介绍几种常用的缓冲区计算方法：

（1）50%法。该法亦称剪切粘贴法（Cut and Paste Method，C&P）。Goldratt博士认为，关键链上工序的安全缓冲Δti等于工序工期估计的一半，作为缓冲的大小。50%法计算简便，但主观性太强，将工序工期减一半缺乏科学性，而且缓冲区大小与累计安全时间成线性关系，随着不同项目工序数的不同，容易造成缓冲区过大或者过小的现象。

（2）根方差（Root Square Error，RSE）法。根据关键链理论，项目工期由关键链上工序工期构成，而各工序工期服从一定的概率分布，其分布的特征值表现为工序的均值和方差，认为工序的安全缓冲Δti代表了工序工期的不确定性，Newbold R C提出用Δti/2 作为工序工期的标准差，并以2倍的链路标准差作为链路的缓冲估计。

（3）自适应算法。马力等提出一种基于根方差法的改进型自适应缓冲计算方法，在设置缓冲区大小时，考虑到了项目的相关属性参数， 主要是项目中每个活动的资源利用程度，来进行缓冲设置。

（4）考虑了资源紧张度、任务复杂度和风险偏好的综合方法。虽然马力等认为缓冲大小与活动相关属性参数有关，但是在计算的时候仅考虑了资源利用属性的影响，而Shou YY等经过研究认为，缓冲大小与项目的特点性质以及项目利益相关者的风险偏好等因素有关。因此，褚春超提出了一种综合考虑项目资源紧张度、链路结构复杂度和管理者风险偏好等相关因素的计算方法。当工序所需资源越紧张、链路结构越复杂、管理者要求的完工风险越低时，相应的缓冲越大。

2.3 进度监控

缓冲区管理是在关键链管理中对项目进度监控的最重要机制和手段。Goldratt提出的缓冲管理办法为，将缓冲区等分为红色、黄色、绿色三部分区域进行监控。当缓冲区使用量处于绿色区域时，表明项目进度良好；当缓冲区使用量超过33%，入侵到黄色区域时，表明项目进度可能出现问题，管理人员需立刻查找原因制定对策，为后期项目的调整做准备，并加大监控力度；当缓冲区大小侵入到红色区域时，此时项目进度出现了非常严重的问题，项目可能会超出预算的工期，则必须要马上采取行动，或采取暂停项目方式，执行相关对策进行项目改进，以防止项目进度继续恶化。

3 关键链管理方法研究趋势

关键链法是在约束理论基础上发展起来的一种项目进度管理思想和技术。它通过插入时间缓冲，解决了工期的不确定性问题。作为一种新型的项目进度管理方法，虽然市场上出现了各式各样的基于关键链的使用方法，但还有许多领域值得深入研究。

（1）关键链要求既要考虑技术约束也要考虑资源约束，对于需要多种资源的复杂项目，要确定关键链将变得非常困难，不同的算法可能会产生不同的关键链。在插入时间缓冲后，可能会出现新的瓶颈工序和瓶颈资源，导致关键链的变化，使得时间缓冲没有起到缓冲作用。因此关键链的确定本身也是一个循环往复，不断寻优的过程，因此在这方面需要不断研究。

（2）时间缓冲量的确定也是相当困难，它与项目的具体要求、工期置信度有关，也与项目利益相关者的风险偏好有关，还需继续研究。同时，在项目执行过程中，工序可能会发生变化，即网络图本身也是动态的。资源的供给情况也不是一成不变的，随着项目的执行可能会发生变化，因此在项目的执行中需要动态调整。

（3）目前基于关键链法的项目进度管理，主要是以工期最短为目标，成本放于次要位置。而在实际项目中，工期与成本往往是一定的平衡关系，这也值得进一步研究。

4 结束语

关键链作为一种新型的项目管理技术，相比传统的项目进度管理方法，在项目管理中不仅考虑了工作间的紧前约束关系，同时，还指出了制约项目进度的主要因素及资源瓶颈等问题，通过合理设置缓冲区并对其进行监控，大大提高项目的完工保证率，特别是在大型复杂项目的进度管理中，将有广泛的应用前景。

【参考文献】

[1]Goldratt EM.Critical chain[M].Great Barrington：The North River Press，1997.

[2]催南方，刘娟.基于 Project2003 的关键链启发式算法[J].工业工程与管理， 2009（6）：60-65.

[3]马力，管在林，何敏，等.基于关键链的自适应缓冲设置方法研究[J].华中科技大学学报（自然科学版），2008.36（11）.

[4]褚春超.缓冲估计与关键链项目管理[J].计算机集成制造系统，2008.14（5）.