关键链技术在流水作业中的应用研究

张晓光等

摘要: 引入了关键连思想对工程项目进度延迟的原因进行了分析,将关键连技术应用到流水作业中,使在资源限制条件下工程进度的延迟问题得到改善,并以主体工程为例,对这种方法进行了具体说明。

关键词: 关键链;流水作业;流水施工

中图分类号:F406·2文献标识码:A

文章编号:1006-4311(2009)11-0096-03

0引言

在当今竞争日益激烈的市场经济条件下,以项目管理为中心是企业提升核心竞争力的有效手段。这就要求项目周期更短、准时完工率更高、项目成本更低。遗憾的是,大量证据表明,仍有很多项目工期延迟,预算超支或者范围超出计划,甚至根本不能完成。这些问题很大程度上归咎于传统项目进度管理技术关键路径法和计划评审技术,即(Critical Path Method and Program Evaluation and Review Technique,CPM/PERT)自身存在的缺陷。

作为常用的项目进度规划技术,其有效运用主要表现在评价功能上,趋向于一种评价结果,而在规划功能上存在一定的问题,由于没有考虑资源的约束和人的行为因素,在实施过程中没有克服多任务和不确定因素的影响,使项目失败率较高[1]。

最近10年内开发出来的关键链项目管理(CriticalChainProject Management,CCPM)即是一种新的进度管理技术,其方法基础为约束理论(TheoryofConstraints,TOC),并得到了广泛的接受和认可,它是 CPM/PERT关键路线思想的进一步丰富和发展。

本文结合项目管理新技术—关键链管里技术,提出工程项目进度计划的新方法,并以主体工程为例将这种管理技术应用到实际问题中加以讨论。

1工程项目进度延迟的原因分析

项目工期延迟受很多因素影响,其主要分为如下几点:

1.1 不确定因素影响

由于项目自身存在的不确定性和一次性的特点,在做进度计划时,计划人员为了保证完成100%的安全性,中间加入了很多的安全时间;而同时,管理层也会影响工期的估计,各层管理者为了保证完成任务的安全性,分别加入了安全时间;由于不确定性因素越多,基础任务完成者要求的时间越长,从而就大大延长了整个项目工期。

1.2 资源限制的因素

由于采用CPM/PERT技术编制项目的进度计划,而CPM/PERT技术并不考虑资源约束对计划的影响,因此当计划实施时,由于缺少某种资源,而使计划不得不延迟。

如图1任务A和任务B为并行工序,由于B资源供给不到位,使并行工序不得不改为串行执行,此种现象使工期出现了延误。

1.3 人性因素的影响

人们为了“保险”起见,一般习惯于为自己的任务极力争取时间。由于人本身有一种惰性,知道自己有充足的时间,开始时不全力以赴,等到时间变得紧迫时,才开始努力去做,这样使原本富裕的时间被浪费掉,出现“前松后紧”的现象,一旦有意外发生,往往造成工期的延误。

2关键链技术与流水施工的结合

关键链技术(Critical Chain,CC)是项目管理技术的新发展.关键链技术的基本思想见文献[2]。与CPM/PERT相比,关键链具有如下的优点:

首先,关键链强调全局、整体最优的观点。它重视并促使人力和物力资源得到最充分的利用,强调找出项目的制约因素,通过对其松绑、挖潜,以保证项目的如期完成[3];

第二,关键链不仅考虑了工作间的紧前关系约束,而且还考虑了工作间的资源冲突[4]。因此,它能更加符合实际应用;

第三,通过项目缓冲、输送缓冲和资源缓冲机制来消除项目中不确定因素对项目计划执行的影响,保证项目的顺利实施。

虽然CC是CPM/PERT技术的进一步丰富和发展,但是,在实际运用中人们却很少应用。究其原因,本文对众多学者提出来的观点进行分析和总结,归结出如下三方面的原因:

①关键链链上缓冲量难以确定。高德拉特博士提出的计算缓冲量的方法没有确凿的科学依据,对于大型工程复杂项目来说难以满足要求;而众多学者提出来的缓冲量的算法却又相当的复杂,难以在实际工程中得以运用;

②目前所研究的关键链技术,都是停留在项目整体计划层面上。而对于实施单位、单项、分布、分项计划时,却仍然是按照以往的计划方法来编制具体的实施计划;

③国内大量计划人员和管理层人员不了解CC这种新兴的项目管理技术。这就使得CC在国内项目进度计划中还很少见。

实际上,对于大型复杂工程来说,应用CC却是个难题。但CC可以应用在建筑技术不高、工序相对固定、简单,资源制约相对较少的工程上。而在实际的工程中,流水作业施工恰恰符合如上的要求,且流水施工真实地反映工程实施的组织情况和计划安排,因此更符合现实生活中项目的需要[5]。

3应用举例

3.1 工程概况

某三层建筑物主体,其主体结构为现浇钢筋混凝土框架。框架全部由6m×6m的单元构成;横向为3个单元,纵向为21个单元,划分为3个区段计划施工,工期为81天;计划投入钢筋工30人,木工48人,混凝土工56人,电气与水暖预埋与主体同时施工,由于本工程各层构造基本相同,工程计划分为6个施工段,各施工过程工程量相差均小于15%,故决定采用全等节拍流水组织施工,流水节拍为4天。

3.2 原计划工程情况

本工程框架部分划分为四个施工过程:绑扎柱钢筋,支模板,绑扎梁钢筋,浇筑混凝土。绑扎柱钢筋和支模板间可搭接施工,搭接时间为1天;支模板完成后,由于施工单位缺少施工技术员,故2天后才开始绑扎梁板钢筋;绑扎梁板钢筋完成后,作业准备时间为1天,层间技术间歇的时间为7天。进度计划如图2所示。工程实施时,由于其他工程占用混凝土工,故本工程混凝土工只投入了45人,人力不足,故工期出现了拖延,不能按时交工。

3.3 应用关键链方法估算项目时间

由于主题工程出现资源制约,根据关键链的定义,故主体工程为整个关键链的一部分,电气与水暖预埋是非关键链的一部分。

①项目缓冲(ProjectBuffer,PB)的设置。在施工过程中,当技术人员、组织间歇时间、材料供应发生变更时,这种延误更是不可避免的。关键链管理技术则在关键链末端设置项目缓冲,将延误控制在预期的范围内。

PB的时间是由关键链上所有安全时间之和乘以一定的系数q来确定。由于建筑工程的复杂性,作业准备时间不能缩短,混凝土凝固和养护时间不能轻易缩短,故不能采用50%法则来缩短工序的时间,应当具体工程具体分析。经调查分析,本主体工程各层的安全时间分别为5,6,7天,q取0.6。PB=q×∑Δn(n表示关键链上活动的安全时间)

PB =0.6×(5+6+7)=11天

②接入缓冲(FeedingBuffer,FB)的设置。为防止汇入关键链的活动给关键链带来的延误,在汇入关键链的工序后设置接入缓冲。与PB相同,FB的时间应是由非关键链上所有安全时间之和乘以一定的系数q来确定。FB=q×∑Δm(表示非关键链上的活动的安全时间),故得:

FB1=0.6×(ΔB1+ΔC1)=0.6×(2+3)=3天

FB2=0.6×(ΔB2+ΔC2)=0.6×(1+3)=2天

FB3=0.6×(ΔB3+ΔC3)=0.6×(2+2)=2.4天

按照关键链管理技术,重新编制的进度计划,图如3所示。

分析实际工程资源的投入情况,本工程的资源约束为施工技术人员和混凝土工。根据关键链的基本思想,应解决瓶颈,需要增加劳动力资源,按关键链技术编制计划的需要,增添了1名施工技术人员,混凝土工尽量满足要求。

经计算,新的流水节拍时间为3天,施工段仍为6段。由于施工技术人员和混凝土工的增加,支模板1天后开始绑扎钢筋,层间技术间歇调整为6天,最后求得的工期为71天。

③项目关键链跟踪管理。要求项目人员在实施过程中适时报告最新的完工预估时间,对后续施工工序负责。缓冲区为项目管理者提供了项目当前进行状况的指示表,通过对剩余缓冲区的观察就可以对项目的当前执行情况一目了然,并在需要时采取必要的措施:

1)当施工工期延误没有超过1/3的缓冲时间时,不采取任何行动;

2)当施工工期延误超过1/3的缓冲时间时,对问题出在哪里进行识别并准备好采取备选措施;

3)当施工工期延误超过2/3缓冲时间时,开始实施备选方案。

4结束语

本文主要说明了关键链应用到实际工程中出现的问题和对应用关键链技术工程的要求,并将关键链管理技术引入到流水施工中加以应用。

研究表明,关键链方法较好地解决了工期延迟的问题,但对于工期控制节点的影响、工期控制与成本控制的矛盾协调等方面仍有待继续研究。