基于关键链的核电大修进度管理研究

姜 武

（中核核电运行管理有限公司，浙江嘉兴 314300）

0 引言

核电机组大修具有工期紧、任务重、投入资源多、规模庞大、接口多、过程复杂、安全质量要求高等特点，对大修计划编制和进度控制提出了非常高的要求。秦三厂与参考电站月城电站大修相比工期偏长，根据公司五年发展规划要求，未来五年实现30 d 内大修的目标。为实现此目标，必须在原有的基础上进行工期优化。

大修的进度计划与进度控制是大修管理工作的重要环节，项目进度管理是衡量项目管理水平高低的重要指标。目前电厂的大修进度管理仍沿用传统的管理方法，即采用运用关键路径法、里程碑节点控制大修工期，缺乏新理论、新方法，由于技术方法、天气、人的因素以及备品配件等原因，致使大修实际工期与原计划工期有较大差距，造成时间和大修资源的浪费，影响企业效益。传统的进度管理考虑过于片面，已经不能适应现代项目管理的新的形势，因此迫切需要利用先进的项目管理手段对大修项目进行系统、全面、有效的管理。

关键链管理技术在一定程度上能够弥补传统项目进度管理方法的不足，目前其在国外已经广泛应用，但在国内运用处于萌芽状态。因此，加强关键链的理论研究和实际运用十分必要，可以为我国项目进度管理水平的提升贡献力量。与传统的项目进度管理方法相比，关键链技术基于约束理论，在考虑工作逻辑关系的基础上还将项目中的资源约束和人的因数考虑在内，解决了传统项目管理中工期估计过长、资源受限情况下的进度管理等问题。缓冲区设置方法有多种，没有形成统一的方法，根据实际情况本文选用了弹性系数法来设置缓冲区的大小，为大修项目工期优化提出了新的思路。

大修关键路径对核电大修进度控制至关重要，关键路径长短直接影响大修工期。本文将关键链理论和方法应用于大修关键路径管理，为大修进度管理目前所面临的难题提供了好的解决方法，通过优化大修进度管理和计划控制，从而缩短大修工期，促进我国核电项目管理水平的提升，进而提高企业经营水平和核心竞争力。

1 关键链理论基础

1.1 约束理论

TOC（Theory of Constraints，结束理论）是以色列物理学家高德拉特博士在其开创的优化生产技术基础上发展起来的管理哲学。TOC 主要有5 个核心步骤，具体步骤如图1 所示。

图1 约束理论核心步骤

1.2 关键链理论

关键链是基于约束理论提出的项目管理方法，以约束理论为指导，从整体角度出发，分析制约瓶颈，合理安排项目进度计划。关键链基本思想如下：

（1）用50%概率的可能完成时间估计任务工期。

（2）重视资源约束限制。

（3）引入缓冲器控制。

（4）利用缓冲区控制和衡量项目进度。

（5）使非关键链任务服从资源约束。

1.3 关键链与传统项目进度管理方法的比较

传统项目进度管理方法是先绘制网络计划图，再计算时间参数，最后寻求最长路径，这与关键链法是一致的，只是最长路径的考虑因素不同。关键链技术与传统的关键路径法和计划评审技术（CPM/PERT）相比存在一些不同，下面将从5 个方面进行对比分析（表1）。

表1 关键链与CPM/PERT 的对比分析

2 基于关键链技术的项目进度管理

2.1 关键链的识别

关键链的识别共分3 个步骤：根据乐观时间绘制网路图，在网路图中检查各任务资源；将可能后移的工序后移，最低项目多任务的情形；最后持续时间最长的链路即为关键链。

2.2 缓冲区的设置

2.2.1 缓冲区的设置位置

缓冲区有项目缓冲PB、输入缓冲FB 及资源缓冲RB 三种。PB 设置在关键链的末端，吸收不确定性因素带来的风险；FB 设置在非关键链与关键链的交汇处，只占用时间而不消耗资源；而RB 设置在关键链路上、两种不同资源的交替处（图2）。

图2 缓冲区位置示意

2.2.2 缓冲区的计算

常用的缓冲区的计算方法主要有以下3 种：

（1）50%法则：将关键链长度的一半作为项目缓冲的大小。

（2）根方差法：将关键链上活动工期不确定性的平方和的平方根作为缓冲大小。

（3）利用弹性系数计算缓冲大小。

其中，方法1 缺乏理论证明，容易产生缓冲区过大或过小的现象；方法2 可以避免缓冲区过长或过短现象，对于较长的工作链可能产生较小的缓冲；方法3 充分利用了最乐观时间估计，将所有不确定性吸收到项目缓冲和输入缓冲，确保项目提前完成。

秦三厂自商运以来，经过十几次大修，积累了丰富的检修经验和计划管理经验，掌握了工作时间估计，使确定工序的弹性系数成为可能，故采取方法3 计算缓冲区大小。

每个活动给出3 种估计，所以某个活动的持续时间T 是：

式中 a——乐观时间，h

m——最可能的时间，h

b——悲观时间，h

资源缓冲区是解决有限的资源管理问题，保证关键链上作业所需资源到位的提前时间，其大小无须计算。

2.3 缓冲区管理

2.3.1 项目缓冲区管理

高德拉特博士的缓冲区管理采用缓冲区消耗量的3 种情况（红、黄、绿3 种颜色）进行管理：绿色区表示项目进展良好，黄色区表示项目有一定的延期风险，红色区表示项目进度严重落后。高德拉特的缓冲机制没有将项目缓冲区消耗量和项目的任务完成率很好的结合，随着项目进度的推进，项目的消耗量也会增加，故在原有的基础上进行了改进（图3）。

图3 改进后的项目缓冲监测图

2.3.2 输入缓冲区管理

输入缓冲区管理与项目缓冲区管理的区别是只要输入缓冲没有消耗完，就不必担心关键链。非关键任务的监控同样通过缓冲区的消耗量进行管理。

2.3.3 资源缓冲区管理

资源缓冲提醒资源即将要到关键链上工作，通过提醒来保证相关资源准备就绪。

2.4 基于关键链的项目进度管理模型

通过工期估算，消除工序的安全时间，并解开资源冲突识别项目的关键链，然后使用弹性系数法设置缓冲区确定项目进度计划，最后运用缓冲区监控进行项目进度管理。管理模型的流程如图4 所示。

图4 关键链的项目进度管理模型

3 Q3-OT209 大修项目进度管理优化

3.1 OT209 大修项目简介

Q3-OT209 大修为秦三厂2#机组第九次大修，目标工期67 d。机组计划于2018 年4 月5 日与电网解列，计划于2018年6 月4 日并网。Q3-OT209 大修初始关键路径见图5：建立保证停堆安措（GSS）安措→1#备用柴油发电机（SDG）解体检修→低水位检修（含进出低水位）→停冷系统阀门检修→EPS（应急柴油发电机）年度试验→失去四级电源试验→机组启动。大修主要检修项目有反应堆厂房泄漏率试验（RBLRT）、全堆芯燃料通道定位端互换、1#蒸汽发生器一次侧传热管涡流检查、核级支管焊缝检查和处理、1#/4#主泵电机更换、1#SDG 解体检修、主变放油内检、发电机出口断路器检修、1#SDG 励磁系统和保护装置升级改造、5422 线保护改造等。

图5 209 大修关键路径

3.2 关键链识别

3.2.1 工期估计

对于常规的预防性维修工作估计，釆取类比估算法进行。对于变更改造和初次实施的项目，邀请各专业的专家评估各项目的检修工期，收集并汇总相关意见，开会讨论得到基本一致的看法，最后根据投票结果最终确定各项目的检修工期。每项检修工作给出3 种工期估计，各工作时间的估计见表2。

表2 各任务工期估计表

3.2.2 确定关键链

以乐观时间作为各工作的持续时间，对原关键路径图进行调整，将次关键路径上的可以后移的工作后移，尽量降低多任务的情形发生。实际大修工作比想象的要复杂，非关键路径延误会消耗掉输入缓冲波及到关键链，仅对部分非关键工作后移，部分非关键工作与关键链同时进行。将母线检修推后2 d 开始，解决了大修前期运行操作量过大的问题。均衡资源后得出关键链为：建立GSS 安措→1#SDG 解体检修→低水位检修（含进出低水位）→停冷系统阀门检修→EPS 年度试验→失去四级电源试验→机组启动。

3.3 缓冲区计算

3.3.1 项目缓冲区PB 计算

根据KB公式，计算各工作弹性系数和相关值（表3）。根据项目缓冲区PB 计算公式，确定项目的缓冲区：｝=1+48+2+72+4+24+4+2+12=169 h≈7 d。

由此得出，与大修的乐观工期60 d 的计算结果相符，将减少的7 d 作为项目缓冲区大小。对于209 大修工作来说，项目缓冲时间消耗的越少，大修工期缩短的越多。

3.3.2 输入缓冲FB 计算

根据表3 中的非关键链工作弹性系数和相关值，同时根据输入缓冲区FB 计算公式，输入缓冲区计算如下：

表3 各工作弹性系数和相关值

FB1放在再循环冷却水（RCW）切回正式系统后，关键链的汇入处(开始进低水位前)；FB2放在主变检修完成后，关键链的汇入处（EPS 年度试验前），FB3放在1#EPS 检修后，关键链的汇入处（EPS 年度试验前），FB4放在4#主泵电机更换完成后，关键链的汇入处（主系统退出低水位前），FB5放在屏蔽门和桥架检修与试验后，关键链的汇入处（EPS 年度试验前）。

将项目缓冲区和输入缓冲区加入网络进度计划图中，检查各工作不存在资源冲突，得到项目的最终计划（图6）。

图6 项目关键链

3.3.3 设置资源缓冲RB

因关键路径上的工作均由不同的责任部门实施，按照资源缓冲设置原则，均需插入资源缓冲。采取电话和邮件提醒的方式提前1 d 确认，并在计划会上强调关键路径计划安排，确保后续工作所需资源及时到位。

3.4 运用关键链的缓冲区管理方法进行大修进度控制

大修实施过程复杂，大修过程中外部环境、突发状况的影响，造成项目进展变化，导致项目无法按原计划开展，故实施过程中对项目有效监控是至关重要的。按照60 d 大修工期确定本次大修计划里程碑节点，各节点见表4。

表4 大修里程碑节点

本项目釆用缓冲区管理方法对项目进度实施监控，由关键路径控制专项组负责计划管控。图7 为计划人员绘制的最终缓冲区状态图，黑色圆点表示实际值，黑色曲线表示进展趋势。由图可以看出，整个209 大修实施过程中，项目进度状态均处于绿区，任务进度执行良好。

图7 缓冲区状态监控图

3.5 进度管理效果

本次大修采用甘特图、里程碑及关键链相结合的方法，使其进度控制更加科学。本次大修目标工期67 d，实际工期为60 d，大修提前7 d 圆满完成。

4 结论和展望

本文应用关键链法对OT209 大修关键路径进行管理，管控效果良好，验证了关键链法用于实际项目的可行性。通过与传统项目进度管理方法对比、分析，得出如下结论：

（1）关键链相比传统的项目进度计划更具有可执行性。关键链更加重视资源冲突与人的行为因素带给关键工作的影响，有效解决了资源冲突以及项目进度失控等问题。

（2）运用关键链方法能更有效监控大修进度。关键链的缓冲区管理方法使项目管理人员更加专注进度，通过监控缓冲区的缓冲消耗量，可以准确判断项目进展情况，根据监控管理机制制定强有力的保障措施，保证项目按期完成。

对于关键链法在核电大修项目管理中应用的研究目前尚且较少，没有引起广泛的关注。本文基于关键链建立的项目进度管理模型，虽然通过案例验证具有一定的价值，但对关键链方法的研究和应用仅涉及大修项目中的关键路径工作上，未将研究范围扩大到整个大修工作的进度管理上。本文的研究还存在一些不足，未来关键链法项目管理的研究可以从以下3个方面开展：

（1）由于项目本身的特点使管理具有较大的复杂性，一般的管理软件如Project、P6 等难以实现有效的管理，有必要开发新的基于关键链法的项目管理软件，或对已有的软件进行更新完善。

（2）关键链法运用PERT 对活动时间的估算，以乐观时间作为最终的工期，缓冲区大小设置始终是个难点，缓冲区大小的科学合理性需要更多的实践证明。

（3）本文采用缓冲区消耗与项目进度结合的缓冲区监控管理，如何设计更加合理的缓冲消耗预警线、为管理者提供准确判断，是未来值得深入研究的方向。