关键链技术在整车油漆车间项目建设进度管理的研究与应用

文／陆超 上汽通用汽车有限公司 上海 201206

引言：

G公司正是一家老牌合资整车制造企业，在乘用车领域销售份额方面长期保持梯队前列。同时有着一定的生产线扩展、整车工厂的建设经验。在目前汽车整车行业竞争日趋激烈的情况下，如何运用科学的管理方法做好对新整车工厂工程项目的建设管理加快建设工程的进度，使得项目尽早投产，具有重大的经济及战略意义。项目管理者的管理能力在项目中具有决定性的因素，如何利用已有的知识体系、项目经验更科学高效得做好项目进度计划的编排、并在实际管理中做好控制工作，这对G公司工程制造团队整车工厂工程项目管理部来说是一个重要的课题。如何确保工厂按计划开工建设、按计划完成土建施工并最终完成各类设备安装调试并投产，将决定G公司能否在如今竞争如此激烈的乘用车竞争中先拔头筹继而站稳脚跟的关键因素。

G公司J新能源整车工厂项目除了传统整车工厂所具备的车身车间、油漆车间、总装车间以外还包括了电池组装车间等新能源汽车制造所必要的工艺车间，是一个极为完整及典型的新能源汽车整车工厂，其中又以油漆车间的建筑安装工艺最为复杂、建设周期最长。因此，本项目的建设进度管理研究对于整车工厂的项目管理工作具有较好的借鉴意义。

1、关键链项目管理的基本概念

1.1 项目进度管理主要理论

关键链项目管理（CCPM）是基于约束理论（TOC）衍生出来的方法和算法。与从1910年到1950年发展起来的传统方法(即Critical Path Method，CPM；Program Evaluation Review Technique，PERT；Graphic Evaluation and Review Technique，GERT甘 特 等)相比，CCPM的应用被认为可以更快、更低成本的地完成项目。Goldratt博士观察到员工的某些行为模式会阻碍工作流程。这包括：（1）拖延症或“学生综合症”，（2）“帕金森定律”和未能报告提前完成任务，（3）多任务处理。开发CCPM方法论就是为了消除这些行为。

（1）识别关键链在集中协调管理中，所有活动都有时间，不包括安全时间。虽然已经制定了许多提供持续时间的方法，但在大多数情况下，在使用集中协调方案时，活动的持续时间是50%-50%[1]。关键链被识别为同时考虑了优先级约束和资源约束条件下调度中的最长链。（2）建立关键链，任何可以减少项目持续时间的任务重新排序都完成了。然后在关键链的末端添加项目缓冲区。添加项目缓冲区是为了补偿从上述步骤中每个活动中扣除的安全时间。（3）将其他任务、路径和资源从属于关键链通过向所有提供关键链的链添加关键链馈送缓冲区来保护关键链。（4）通过在特定时间段内使用额外的资源来打破竞争，提高（缩短）项目的交付时间（5）返回步骤1，识别关键链。不让惯性成为约束。

2、基于关键链技术的整车项目进度特点的优化原理

Goldratt博士在《关键链》一书中用“扑朔迷离”来形容各个工序中的安全时间（safetytime），经过分析大刀阔斧的砍掉了了原来工序计划中持续时间的一半作为每个活动的安全时间，记者把将所有工序的安全时间进行累加，把项目最终的缓冲时间的长短按之前安全时间之和的50%进行确认[2]。他的方法非常的简洁实用，具有很高的实用性，但于此同时也显得不够严谨精准。根据整车工厂工程的特点以及累计的经验，可与对次进行相关的优化，使得缓冲区及工作工序链的长度、比例更为合理。

2.1 对资源分类的改进

约束理论TOC在提出之处其最大应用在于制造行业的进度管理领域，其中绝大多数的约束往往是指实物类别的约束。但是根据整车项目的特点以及现状发展，有大量的非实物类别的约束，比如，建设地点的动拆迁及土地交付，比如政策法规报建报批的因素[3]，这些约束往往不消耗实物资源，可以称它们为非资源类约束[4]。

对于实物类的资源因素，在发生进度影响风险的情况下，建设方可通过增加相关的资源不管是人力、材料或是其他可以供给的一切资源条件来确保资源因素对项目进度拖延的影响。对于非资源约束，建设单位则可成立专项小组或指定专人有针对性的加快相关约束的清除，从而保证总体进度。

2.2 对安全时间提取的改进

整车工程工序复杂繁多，不同工序的工艺特点截然不同，有的工序只要增加足够的劳动力或设备就可以明显缩短工期，而又的工序基于自身施工或安装特点只能按部就班的完成。从以上因素我们可以发现，Goldratt博士对每个工序都取50%的时间作为安全时间的长短是不够合理的，所以安全时间的确认可以通过各个工序的特点进行调整优化。

2.3 对缓冲区处理的改进

缓冲区的控制是关键链方法进度管理过程控制的重要的组成部分，主要原因在于关键工序的活动时长很难有大幅度的优化减少，可是在周期漫长的整车工程项目来说项目会受到各种各样的干扰，缓冲区的设置可以被用作项目对不可预计风险的保护，越是持续时间长的项目或工序其不可一件的因素也会增多，而缓冲区的设置很大程度取决于项目管理者的对风险的敏感度以及对风险偏好[5]。

3、基于整车项目特点的关键链方法的进度模型建立

3.1 确定工序工期对工期进行扣减系数测算

扣减系数可以通过组织行业专家进行头脑风暴、或综合打分的办法以及基于计划/实际进行对比的方法进行测算。整车工厂项目工序多且复杂，如果整个工程全周期都采用上述的几个方式确定ai，相关的工作强度及工作量会很大，效率极为底下。为了因对整个问题，笔者认为可以根据工程环境因素的不同ai进行更合理的优化调整，这样我们便可以得到满足各个不同环节及工况阶段的扣减系数。

3.2 缓冲区大小的确定

项目缓冲区Buffer的大小与项目各个工序安全时间safetytime的大小有关[6]，但于此同时笔者在前文中已明确认为将缓冲区大小的估算方式变成累计安全时间一半的做法不够合理严谨。与缓冲区有关的大小因素实际上还有不少，从整车项目的经验中有以下几个因素也起到很大的影响作用：

①工序工作安全时间di

②工序工作先对位置权数βi[7]

式中：li为工序i的时间中间点与项目启动时间的距离；Li为工序i所在工序链路的总工期长度。

③风险偏好程度γi

式中：ai为项目管理工程师估计的工序i的持续时间；mi为具有2个以上完整整车项目经验的项目管理专家估计的工序i的持续时间；bi为项目团队估计的工序i的持续时间。

④缓冲区buffer大小

在分析了以上几个维度的修正系数之后，在综合考虑工期的扣减系数、以及工序相对位置权数及风险偏好程度的情况下，各关键链链路的缓冲区估计为

针对整车项目的特点，对缓冲区采用上述方法进行优化，可以有效合理地调整缓冲区的大小，不会因为原来工序及相关链路的工序数量多少影响缓冲区的大小。在方法的实例运用中更为贴合适用。

4、关键链方法在整车油漆车间项目进度管理上的应用

由于整车工厂项目各个单体的各类活动较多，其间接口复杂，基于油漆车间工艺设备安装量大，调试工作多，是所有整车工厂建设的重要瓶颈，土建交付越早为后续工艺设备安装也会越早，从而对整个整车新建项目的投产时间起到至关重要的作用，所以我们这次课题以各个车间中施工难度最高，工期要求最严的油漆车间的土建施工工程作为研究介绍的对象。

4.1 基于关键链方法的整车工程项目进度计划编制

G公司J整车工厂油漆车间工作核心可以分为主体结构工程以及辅助的建筑配套两大类施工部分。通常来说建筑的主体结构部分是其他所有配套设备的启动施工及安装的基础。土建工程的初始进度计划为471，我们根据本文第3.2节建立的基于关键链的工期优化模型对工厂油漆车间土建项目进行建模及优化。

4.2 关键链方法工期的计算

通过G公司历史项目以及其他类似项目的相关同类分部分项施工工艺的计划与实际完成时长的比对结合专家的头脑风暴讨论，得到油漆车间相关的工序时长的折减系数，通过原计划时间与相应的折减系数计算，可以得到更新的工期时长，通过所有工序时长中间点与项目全周期时长的对比计算，可以得到各个施工工序的位置权数、风险偏好度，最后得到缓冲区的时长，计算如图4.1所示。

图4.1 工期折减系数及工期时长、位置权数、风险偏好度、缓冲期计算

4.3 最终优化工期

通过关键链技术方法的研究及优化计算，最终得到了优G公司J整车工厂项目油漆车间土建工程的关键链进度计划。从上述数据中可以看到，相对于项目原来的工期总计划，使用关键链技术调整后的计划工期为324天，缓冲区预留工期为30天，两者相加总工期应不超过354天。较原来初始的方案计划设定的471天足足缩短了117天，总计划工期是原来计划工期的75%，大大缩短了土建工程的项目周期，为后续的工艺设备安装的进度保障提供了极好的条件。油漆车间工程进度计划见图4.2。

图4.2 关键链优化进度计划

5、研究结论

本文笔者通过对关键链方法的研究，结合对整车工厂项目的进度编制优化应用实例表明，关键链技术对整车项目的建设进度管理具有较好的应用价值和适用性，该方法较大幅度缩短了整车工厂工程建设的周期，为关键链在整车项目进度管理领域提供了有效的参考案例。

随着大数据人工智能时代的来临，工程进度管理一定会与人工智能大数据计算进行结合。计算项目周期是一个海量的计算工作（即适值函数表示困难），因此一次编程计算，算法中进行处理就可以记录这种逻辑依赖关系；但是基于人工智能的各种算法，已经被渐渐应用到工程管理的各个领域，相信随着大数据人工智能及超级云计算的时代到来，工程管理的各种优化求解会得到更好的应用结果。人工智能将会在工程管理领域占有一席之地。