基于关键链的超高层项目进度管理研究

0 引言

超高层建筑在集约利用土地资源、推动建筑工程技术进步、促进城市经济社会发展等方面发挥积极作用。虽然国家出台的政策要严格控制新建超高层建筑，但是随着经济的高速发展，超高层建筑在一定程度上缓解了土地压力，超高层建筑工程项目的特点是工艺繁琐、工程庞大且需要的投资量较大，并且会很容易受周边环境的影响，施工周期也极长，进度作为项目管理中三大控制重点之一，对超高层建筑有着至关重要的作用[1][2]。传统的进度管理方法存在很多局限性，对超高层建筑这种大型复杂的项目并不适用，需要结合关键链技术进行管理。

1 超高层建筑项目进度管理

超高层进度管理存在的问题：

①进度计划编制方法单一。

目前大多数项目采用的进度计划方法为甘特图，甘特图无法显示关键路线以及工作的轻重缓急，当出现动态变化时，所产生的影响也无法直观地显示出来，不能及时进行跟踪调整。超高层建筑涵盖的工作内容多而复杂，编制进度计划时不能只依靠以往的经验，对于项目所涉及的新技术、新工艺等分析不够透彻，在识别相关关键工序时存在漏项，没有将可预见的因素考虑进去，导致预计工期过短或者过长。

②进度管理制度不完善、人员经验不足。

超高层建筑项目涉及到的单位和部门较多，施工工序较为复杂，有关进度管理的规章制度方面存在着制度缺漏或不明确，进度管理人员接触超高层项目较少，不能及时发现超高层项目建设过程中进度管理存在的问题，缺少针对项目建设过程中的进度情况进行长远预测的能力，无法及时提出合理的解决措施。

③进度信息收集不及时、失真。

超高层建筑项目在沟通协调上难度大，受各种不确定因素影响，沟通协调的效果以及解决问题、采取措施的时效直接影响着项目实施过程中关键瓶颈的突破。虽然项目会进行周检和月检，如遇天气、疫情等突发情况的影响，造成施工无法进行，动态跟踪不及时，可能会因为管理人员的失职导致检查、监督、考核等工作不到位，从而导致上报的指标与实际进度不一致。

④动态控制缺乏系统性。

由于超高层建筑项目的特殊性，许多风险不可预见，会导致进度出现偏差。对于突发情况和进度偏差问题，一般都是采取先查找问题、研究对策，然后再解决问题，避免进度的延误。但这种做法不能对进度偏差进行调整或应对突发问题的同时，兼顾项目进度的整体把控。整个施工过程是一个不断变化的过程，当工程项目开始施工时，其实际进度就已经步入了动态发展的轨迹，需要用一套系统的项目进度控制流程对进度进行分析调整和控制。

2 关键链在超高层项目进度管理中的应用

2.1 关键链理论

关键链项目管理与传统关键路径法基本操作思路是一样的，都是在运用约束理论寻找项目的瓶颈，区别为考虑的因素不同。关键链进度计划技术首先运用基于项目工期分布不确定性的概率统计思想进行各项目持续时间的估计，活动持续时间采用完工保证率为50%的时间。在进行项目活动排序时，将活动之间的资源冲突提到与逻辑关系同等重要的位置进行分析，查找出项目的瓶颈——关键链，再在项目网络不同的位置插入缓冲时间来保证项目的完工率。传统的项目进度管理方法不足以解决超高层建筑项目进度管理中所存在的问题，往往只考虑到了工序之间的逻辑关系而忽略了其他的一些重要的影响因素，关键链技术在考虑时间因素的基础上，还能充分考虑人的因素、设备等资源的因素对项目的影响，有效降低时间成本和项目风险。

2.2 构建关键链进度模型

2.2.1 关键链识别

①工期估算。

首先根据施工作业的不同进行项目任务分解，采用PERT技术的三点估计法用最乐观时间（用a表示）、最可能时间（用b表示）和最悲观时间（用c表示）对工作持续时间进行估计，提高了工作持续时间估计的合理性，由于制定原进度计划时包含了足够的安全时间，是完成该工序的最迟时间，可以将此作为悲观时间。根据50%法，可以将原工序所用时间剔除一半的安全时间，所得到的时间就是完成该工序的乐观时间。最可能时间则请经验丰富的施工人员、专家等结合实际情况、资源情况和风险预测进行估算。最后，利用公式计算工序的期望工期并取整。计算公式为：

②确定关键路径。

综合分析项目中的各项任务、任务工期、所需资源，根据他们之间的时间、逻辑关系，借助P6软件可以方便快捷地确定关键路径。

③识别资源冲突。

资源冲突主要是指当需求同一资源的不同任务同时进行时，可能会导致该资源在数量上无法同时满足不同任务的需求，若是在项目建设时出现了资源矛盾，特别是关键路径和非关键路径的任务出现资源矛盾，就可能延误工期，一旦延期时长超出了安全时间，就可能对改变关键路径。

2.2.2 缓冲区设置与计算

在目前的项目规模大、技术专业性高、工期紧迫、环境复杂和不确定因素多的情况下，既要缩短相应的安全时间，但也需要设置缓冲区来降低项目建设过程中的各种进度管理风险。设置缓冲区是为了起到“聚合风险”的作用，也就是将原来在各个任务活动工期中存在安全时间集中到缓冲区，再将不同类型的缓冲区分别放置到整个关键链的不同位置，通过控制缓冲区的大小来控制项目进度。

缓冲区的计算通常有两种方法，分别是剪切粘贴法和根方差法。这两种方法把所有工序都一视同仁，没有考虑到工序间的差异性，也没有考虑到不同的管理人员有着不同的风险偏好等因素，为了确保项目按期完成，避开不确定因素，结合作业复杂系数、工序重要性系数和风险弹性系数这三种影响因素来计算缓冲区。

①计算作业复杂系数。

此系数的定义为：进度计划链路上，选取所要计算的工序，其的所有紧前工序的数量除以该工序所在链路的工序总数，比值越大，说明此道工序的紧前工作较多，复杂度越大，如果其中一个紧前工作不能按照计划完成，将会影响此道工序的正常进行，从而有可能会影响到整个项目的工期，关键链法在此种情况下考虑加大此位置的缓冲区大小，确保其紧前工作不会影响到此项工序的正常进行，所以，在进行缓冲区的设置时应将此参数计算进去，给复杂的工作多留时间，给简单的工作少留时间，做到按需分配、合理分配[3]。其计算公式如下：

其中，nm—工序i所在链路上作业的所有紧前工序的个数。

nt—工序i所在链路上的工序总数。

②引入工序重要性系数。

复杂工序的缓冲区需适当放大，但复杂不等于重要，现实中可以有重要的简单工作，也可以有不重要的复杂工作。简单的工作可以将其缓冲区设置的小一点，相反复杂的工作则需重点保护，将其缓冲区的大小适当放大，如何能恰当地表达这种关系呢？在此基础上就引入工序重要性系数k，k的取值为0≤k≤l，当k值取到区间端值时，分别代表两种极端情况，即为非常不重要和非常重要。在0与1之间又分为三个级别，分别为不重要、一般和重要，具体系数分布详见表1。

表1 工序重要性系数参照表

③计算风险弹性系数。

风险弹性系数顾名思义，是用以表征风险的参数量。如果m值越接近a，也就是计算得出的m值越小，说明该工序延期的可能性也越小；如果m值越接近b，也就是计算得出的β越大，说明该工序延期的可能性越大。具体计算方法详见以下公式：

④计算缓冲。

项目缓冲设置在关键链的末端，主要是为了防关键链中的任一建设施工工序因不确定因素造成项目进度延期而导致整个项目进度延期的情况，从项目建设施工进度的整体上，降低了不确定因素对于项目建设施工进度的影响，项目缓冲在项目进度计划中是以建设施工工序的形式出现的，但实际没有具体的工作内容安排。

在非关键链汇入关键链时，汇入缓冲设置在非关键链的末端，主要是为了防止非关键链上的不确定因素造成的项目进度延期风险导致关键链上的建设施工工序受到影响，进而影响整个项目进度，同时保证非关键链建设施工工序安全完成，非关键链也可以在提前完工的情况下进行关键链的建设施工，汇入缓冲在项目进度计划中也是以建设施工工序的形式出现的，但实际没有具体的工作内容安排。

将计算的k、α、β代入到缓冲区的计算公式中，算出ZL超高层项目的项目缓冲和汇入缓冲。计算公式如下：

其中，C为关键链工序数量，B为非关键链工序数量。

3 案例分析

3.1 项目概况ZL居住项目二标段工程位于武汉市蔡甸区蔡甸大街与西环路交汇处以西。本工程总建筑面积18.32万平方米，其中地下室二层，建筑面积为6.76万平方米，主要作为停车库；地上部分为2栋超高层、3栋高层（含配套底商层）及4栋叠拼（均含地下室二层），11#、12#楼为超高层高47层，建筑高度为137.7m。由于超高层施工工序较多，选择其中1栋超高层建筑进行研究分析。

3.2项目初始进度计划 由于项目规模大，复杂程度高，根据超高层项目的WBS、任务工期，运用P6软件编制初步进度计划，如图1所示。

图1 超高层项目初始进度计划

3.3 项目工期估算利用三点估计法算出期望工期，将期望工期作为项目的初始工期。由于超高层建筑地工序较多，只展示部分工序，如表2所示。

表2 各工序期望值

3.4 确定关键路径在P6软件中调整任务工期，形成新的进度计划横道图，如图2所示。项目完工时间为2021年11月13日，项目总工期441天。

图2 P6软件进度计划图

得到关键链工序为A1000-A1010-A1020-A1030-A1040-A1050-A1060-A1070-A1080-A1090-A1100-A1110-A1120-A1130-A1140-A1150-A1160-A1170-A1180-A1190-A1200-A1210-A1220-A1230-A1240-A1250-A1260-A1270-A1280-A1290-A1300-A1310-A1320-A1330-A1340-A1350-A1360-A1370-A1380-A1390-A1400-A1410-A1420-A1430-A1440-A1450-A1460-A1470-A1480-A1490-A1500-A1540-A1550-A1560-A1570-A1580-A1590-A1600-A1610-A1620-A1640-A1650-A1660-A1680-A1690-A1700-A1710-A1720-A1730-A1740-A1870-A1880-A1890-A1900。

3.5 识别资源冲突 根据各环节间的逻辑关系，该项目施工过程中配置到了很多机械设施和不同工种，砌体结构、水电安装可以和11F主体结构同时进行施工，暖通工程可以和11F砌体结构同时进行施工，这些会使得有限的人力和设备资源变得更加紧张，需要合理分配利用。

3.6 缓冲区的设置与计算 将计算的k、α、β代入到缓冲区的计算公式中，算出ZL超高层项目的汇入缓冲，如表3。同理可计算出项目缓冲，计算出的项目缓冲总量为20天。由于在整体的项目缓冲中，会出现各工序争夺缓冲时间的现象，故利用精细化管理的思想，将进度目标细化，把项目缓冲分别设置在各关键工序的后面，细化进度管理目标。加入缓冲区后的项目工期为459天，见图3，原计划工期为494天，缩短了35天。

图3 P6软件加入缓冲区的进度计划图

表3 汇入缓冲表

4 超高层项目进度管理优化措施

4.1 提高进度编制水平 单一的进度编制方法无法有效监控超高层进度中所出现的问题，并且涉及到的工序较多，多工序之间平行流水立体交叉作业，比一般建筑施工配合复杂，绘制施工进度计划时，应将现有的技术和先进软件结合起来，尽可能地将不可预见因素对进度计划造成的影响降到最低。

4.2 健全施工进度管理制度 明确各部门的职责，加强进度管理与公司考核及奖励挂钩的措施，调动人员的积极性，确保高效、优质地完成项目建设的任务。健全施工进度管理机制，项目的动态循环过程包括计划、实施、检查、调整，围绕项目进度计划对项目实施动态控制。

4.3 增强信息之间的沟通交流 利用统一的信息共享与交流平台，设专人负责联络，当施工过程中遇到突发问题时，可及时传达给各个部门进行决策，避免延误进度。

4.4 施工技术保障措施 技术人员应认真组织自审、会审，及时与设计部门沟通，尽量避免设计图的不断变更；施工过程中，注意工序之间的交叉配合，特殊工艺需加强技术人员的培训，并做好每道工序的验收工作。

5 结语

超高层建筑施工过程中涉及到的参加单位比较多，需加强各个单位之间的沟通交流，及时反馈进度过程中所产生的问题，关键链技术重视人和资源等不确定因素的管理，设置缓冲区保护关键链，借助P6软件对进度进行动态监控调整缓冲区的大小，为其他类似超高层建筑这种大型复杂项目进度管理提供参考。