关键链项目管理方法研究

　　一、引言

    关键链项目官理（CriticalChainProjectManagement,CCPM)方法是约束理论(TheoryofConstraints,TOC)在项目管理中的应用。

　　国内外学者普遍认为关键链是自关键路径法（CPM)和计划评审技术（PERT)后项目管理领域所取得重要的进展之一。关键链管理方法考虑了时间和资源的双重约束，认为在一个项目中不能忽视资源的制约，特别是一些关键的资源。利用聚合原理缩短项目工期、通过配置项目缓冲区和输入缓冲区以消除不确定性。项目实施过程中，通过对缓冲区的监控和管理，实现对项目进度风险的管理。该方法还将组织行为中的一些结论应用到了项目进度管理之中，考虑了项目管理中的艺术性，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。

　　二、关键链技术的运行机制

　　现有的关键链技术运行机制包含关键链调度机制、同步化机制、缓冲管理机制三大机制。

　　1. 关键链调度机制。包括任务间共享资源的优化调配和项目关键链的确立。关键链调度机制的实施过程如下：（1)以50%概率估计每个任务的可能完工时间，缩短任务时间；（2)任务在必要时才开始，不是越早越好；（3)通过资源平衡化解资源冲突；（4)找出项目最长任务链，确立为关键链；（5)在关键链尾部设置项目缓冲，以整体的项目缓冲来保护项目的工期，吸收项目内不确定因素产生的波动；（6)在非关键链到关键链的汇集处设置汇入缓冲，来保护关键链，吸收非关键链上任务实施过程中的波动。

　　2. 同步化机制。同步化机制是通过有效调度以减少任务的等待和准备时间，缩短项目工期，同时使得资源间的冲突最小化，加快共享资源在任务间的流通速度，降低不良的多任务工作。同步化机制的作用就是确保各任务间有足够的交错时间以平衡资源的过载负荷。同步化机制可以减少任务间不确定因素的影响，保证项目的工期。

　　3. 缓冲管理机制。关键链通过设置项目缓冲、汇入缓冲和资源缓冲以消除不确定性因素对项目的影响，保证项目计划在动态环境下顺利执行；通过对缓冲消耗情况进行监控来管理项目，以消除项目中不确定性因素对项目计划境下顺利执行。

　　三、关键链和传统项目计划管理方法的比较研究

　　传统的项目计划管理方法主要包括：甘特图法、关键路径法（CPM)和计划评审技术(PERT)。这些方法在进度管理中发挥了巨大的作用，同时也存在一定的局限性。甘特图没有表明工序间的相互关系，因此也不能表示工序间的网络关系。CPM/PERT为核心的经典网络计划技术缩短了工期、降低了成本、能较好地处理单项目资源配置问题。但没有考虑资源的约束和人的行为因素，在实施过程中很难克服多任务、不确定性因素的影响，在项目的不确定性和风险管理上暴露出了很多缺陷。虽然多年来项目管理从业人员以及专家学者对网络计划技术进行了深入的研究并不断地改进该方法，但对于工序持续时间的确定、资源的有效配置及工期的准确控制方面依然存在不足，所以必须要突破网络计划技术的瓶颈。

　　与传统的PERT/CPM方法相比，关键链方法有如下特优点：

　　1. 关键链强调全局、系统最优的观点，使人力和物力资源得到最充分的利用，强调找出项目制约因素，发现项目延误根本原因。

　　2. 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，能更加符合实际应用。

　　3. 关键链标识了资源约束和资源瓶颈，有利于项目过程资源的配置，降低因资源引起的进度风险。Willy认为关键链指明了项目中的关键因素，为项目管理人员如何缩短项目周期提供指导。

　　4. 关键链具有稳定性。通过设置项目缓冲、汇入缓冲和资源缓冲机制来消除资源冲突、多任务等不确定因素对项目计划执行的影响，保证编制的项目计划在动态环境下顺利执行。

　　5. 关键链方法考虑到人的行为因素对项目计划执行的影响。以冒险估计时间（50%的可能性完成任务的时间）作为估算方法，使得项目组成员不得不面对紧迫的工作时间，提高了项目的绩效。

　　6. 在项目管理中，关键链法只需要关注那些己经延期的项目、工作；对于在正常范围内进行的工作可以摆在执行的影响，保证在确定环境下编制的项目计划在动态环官理工作中次要的位置上，有利于项目组成员聚焦的关注点CLarry对关键链与传统的关键路线之进行了区分，认为资源的依赖性和路径的稳定性是关键链与传统项目进度管理技术的不同点。关键链技术主要通过设置在工序末端的缓冲区来提高其可行性及稳定性。通过实证研究，Larry发现应用关键链进行管理的项目在工期、成本上均有较大的改进。DanTrietsch对PERT/CPM和关键链分析，给出了利用关键链进行进度安排的步骤，认为正确地对任务和项目工期估计尤为重要。TomasLechler则从哲学和运作两个层次对PERT/CPM和关键链进行了分析，他认为传统方法与关键链方法之间虽然有区别，但都是对项目进度计划进行安排，寻找二者之间的内部规律，对完善项目管理理论和方法同样具有理论和实践意义。

　　作为管理上的新方法，关键链管理也还存在着诸多需要研究完善的地方。关键链在时间估计、稳定性、多任务、动态环境项目进度安排、多项目环境瓶颈资源识别等方面需要进一步研究。

　　四、缓冲管理研究

　　在确定关键链过程中，工序间资源依赖关系和逻辑关系同等重要。缓冲的引入正是为了吸收项目中的不确定性，保护关键链，因此缓冲的估计和设置问题是CCPM的核心，缓冲区管理能力的高低直接影响着关键链管理的水平。国内外学者对缓冲的估计进行了大量的研究。GeorgSilber利用挣值方法对关键链项目管理中的缓冲消耗进行预测。Newbold则提出利用方根差法则确定缓冲区。国内学者王雪青等采用专家打分方法对缓冲区的确定方法进行了改进并提出了多资源约束下的项目进度规划模型[7];龙颖认为缓冲区与项目的具体要求、工期置信度、项目利益相关者的风险偏好有关。提出采用基于优先规则的启发式算法编制关键链的项目进度计划，并提出了一种新的缓冲量计算方法和缓冲决策触发机制，即通过在进度计划图中设置一些预警点，并制定相应的应急方案，实现对进度的准确控制。蔡晨等提出了一种以关键链进行项目计划管理的方法，主要思路是以三点估计（a，b，m)为基础，以两点时间估计（a,b)代替三点估计，将时间估计m吸收到工序弹性系数KB中，然后以最乐观时间进行项目计划，通过KB计算出项目缓冲，来吸收整个项目的不确定因素。

　　目前常见的缓冲估计方法有以下几种：

　　1. 50/50估计法也被称作剪贴法（CutandPasteMe-thod)。首先根据传统方法估计每项工作的执行时间，然后从每项工作执行中剪去安全时间，时间缓冲量At,等于相关工序安全时间总和的50%。(Goldratt认为，At,等于工序工期估计的一半）具体公式如下：P.B=1(1)2i=1

　　2. 根方差法（Root SquareErrorMethod)。开发人员根据以往的项目经验，给出两组预估工期。At,为两者的差值，序工期的标准差，并以2倍的项目标准差作为项目缓冲，具体公式如下：P.B=2免(夺)2T=£(Ati)2T(2)•i=12」Li=1•

　　根方差法的优点在于它的计算更侧重于参考项目开发人员历史经验数据的积累，从某种程度上避免了管理者与执行者之间的矛盾，而且这种方法比较符合非确定环境下执行时间累加的统计规律，可避免缓冲量过大或过小现象发生，也体现了风险管理的思想。但从根本上说，根方差法与法则方法原理相同，人为的因素比较大，主观性较强。

　　3.排队论方法。周阳提出利用排队论来确定在单资源约束下缓冲区。在工期和成本之间寻求平衡，保证资源充分利用和获取最大利润。对于工序比较多的复杂项目，如果把瓶颈资源当作服务台，工序当作顾客，则时间缓冲量计算问题相当于一个排队系统的优化问题。为了使服务台不出现等待状态，在服务台前面需要有顾客排队等待接受服务，排队长度就相当于缓冲量的大小。但排队论的方法过于复杂，理论上可行，但很难付诸实践。

　　目前常用的缓冲区尺寸估计方法，如50/50估计法、根方差法都存在一些明显缺点。50/50估计法是其根据经验判断安全时间，误差比较大；所有任务均采用50%的削减度，缺乏理论证明，也忽略了任务之间的差异性。从根本上说，根方差法与法则方法原理相同，人为的因素比较大，主观性较强。另外该方法假定线路上工序的时间参数估计是相互独立的，依据不充分。排队论方法则相当的复杂，很难在实际工作中推广。

　　传统确定缓冲尺寸的方法只考虑了外界因素的干扰，而忽略了网络自身的性质，因此不能从根本上对缓冲区大小进行控制。在现实中，缓冲区的尺寸与项目的特点、性质以及项目利益相关者的风险偏好等都有密切的关系。如何在多资源约束环境中，找到一种综合考虑项目成本因素，有效且实用的缓冲计算方法还需要进一步研究。

　　五、多项目关键链的方法研究

　　动态多项目管理是一种系统的管理方法，它将组织的前景、任务和目标看做是一系列的项目，通过对整体项目的管理实现多个项目总体最优，其核心思想就是管理整个企业内的项目。项目管理的环境是不断变化的，意外事件的发生、突发性项目的出现，都使项目管理具有动态性，它要经过不断的调整以适应环境的变化。在这种复杂的环境下，不仅项目的进展有很大的不确定性，而且由于资源在项目间共享，项目的资源冲突也更加明显。各项目在资金、时间、人力等资源上存在着更多的共享与竞争，资源的配置也相应的更复杂。因此,在动态环境下，如何有效地配置资源是一个急待解决的实际问题。

　　关键链在多项目管理中的应用已经成为国内外学者研究的热点。IzackCohen对多项目进度和控制的关键链方法和其他方法进行了比较研究，认为多项目管理应该寻找鲁棒性好的进度计划和控制机制。杨雪松等对基于关键链度、同步化、缓冲管理应用于多项目管理,建立了关键链多项目管理方法（CCMPM)，并构建了由三个项目组成的多项目环境实例。马国丰等从定量的角度，对项目群环境中的关键链进度管理进行探索。通过引入遗传算法，分析项目群之间的资源冲突，使“多任务”现象转化成具有相应优先权的排序基因或染色体，对进度目标和延迟成本实现优化。郭庆军等对不确定环境中多项目进度管理进行了研究。综合应用关键链和进度控制的方法，为工程管理者准确地掌握项目进度及对后续项目进行合理预测提供依据。

　　现有多项目环境下资源协调研究主要是针对静态多项目环境的，很少涉及动态情况下资源分配问题、项目的进度控制问题。而静态环境下的资源配置方法对于项目间产生的资源冲突和项目的不确定性未能有效的解决。关键链以项目执行过程中人的行为和行为心理假定为前提，将关键链而不是关键路径作为项目约束，使非关键链工序的安排服从资源约束的要求，尽量避免多重任务资源分配，从而可以有效缓解项目中的资源冲突。这对于解决动态多项目环境下，项目间资源冲突和项目计划实施不确定性的问题有着较强的适用性。因此，将关键链技术引入动态多项目管理中，通过建立动态多项目管理模型，将关键链管理中调度机制、同步化机制、缓冲管理机制应用到多项目管理中，是关键链管理研究的重要方向。

　　六、关键链项目管理研究趋势

　　1. 关键链在项目进度管理中的适用性研究。陈伟珂等对CCPM方法应用的边界条件问题进行了讨论。他认为CCPM方法主要适用于项目人员需求层次不高，易产生“学生综合症”和完工不报告行为的项目型组织。陈伟珂还认为，CCPM的应用需要考虑项目的类型及项目人员的“逆向选择”问题，对于不同类型的项目不适合采用统一的缓冲区确定方法。关键链方法作为一种新的项目进度管理技术，虽然已有了初步探讨，但仍存在很多不尽人意之处。一些学者对其概念、假设等方面尚有争论，因此深入分析关键链的特点、存在问题和不足、适用条件等，具有重要的理论和现实意义。

　　2. 关键链和PERT/CPM模型的比较研究。关键链项目管理与传统项目管理PERT/CPM的主要不同之处在于：一是对任务完成时间的估计方法不同；二是把项目进度计划的局部（任务/工作）安全时间提升到全局（线段/线路）安全时间来考虑，三是项目计划工期的确定不仅要考虑任务/工作间的逻辑关系，更要考虑完成项目计划的资源约束。两者虽然有区别，但都是对项目进度计划进行安排，寻找二者之间的内部规律，对完善项目管理理论和方法同样具有理论和实践意义。

　　3. 缓冲管理研究。关键链在缓冲管理方面还有需要进一步研究和完善的地方。（1)缓冲管理研究包括比较和分析任务完成时间估计模型/方法，提出改进的任务完成时间估计模型/方法。例如，在利用缓冲聚合缩短项目工期的同时如何减少资源冲突等、怎样使用缓冲才能更合理地析，确定如何更合理地设置和确定缓冲的尺寸。（3)研究分析关键链项目管理与传统项目管理中时差利用的特点，确定较为合理的缓冲管理机制。

　　4. 多资源约束条件下关键链的确定方法问题。由于项目管理环境的复杂性，往往需要处理多种资源约束的问题。这就是多资源约束的进度编排问题（MultipleRe¬sourcesProjectSchedulingProblem，MRCPSP)。在MRCPSP中通常包含多种资源，每个任务也可能分配多种资源，所以在编排进度的时候就需要同时考虑任务的逻辑制约和多资源的约束关系。多数研究学者在关键链领研究都只是关注于一个单位量的可更新资源（如劳动力等）的情况，当任务需要其他类型的资源（如资金、能源等不可更新资源,空间资源、时间资源的双重约束等）均未涉及。在实际工程中，往往涉及到许多资源，在某一种资源约束下科学合理的进度计划在另一种资源下并不一定可行，因此在多资源环境下的优化问题更是关键链研究领域的一个关键问题。

　　5. 对单、多项目（模糊）关键链的确定方法研究。项目是由若干任务（工作）构成的，它可以构成多个任务序列集合，而关键链是具有依赖关系（包括逻辑依赖关系/资源依赖关系）的任务序列集合。在多项目条件下，同时进行的多个项目共享项目资源，资源的数量限定了能够同时进行的项目的数量。因为多项目条件下有多条关键链，所以在单项目条件下关键链上的工序优先分配资源的原则在此也不再适用。如何在项目计划中从众多链条中优选出关键链问题，是目前尚未很好解决的难题之一。