基于關鍵鏈技術的項目管理軟件研究

（1.合肥工業大學 管理學院 過程優化與智能決策教育部重點實驗室， 合肥 230009；2.奇瑞汽車有限公司， 安徽 蕪湖 241009）

摘 要：關鍵鏈技術（CCM）的出現給項目管理軟件研究帶來新的挑戰。當今國際主流項目管理軟件多采納關鍵路徑法（CPM），伴隨項目管理的深入和發展，這類軟件難以適應實際需要。從理論和應用角度分析比較了基于關鍵路徑和關鍵鏈的項目管理軟件，指出關鍵鏈項目管理方法（CCPM）引入主流項目管理軟件中的必然趨勢。

關鍵詞：關鍵路徑法；關鍵鏈技術；關鍵鏈項目管理方法；項目管理軟件 

中圖分類號：TP319， F27 文獻標志碼：A

文章編號：10013695(2009)02056303

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Research of project management software based on critical chain method

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FU Lei1a，1b，YANG Ying1a，1b，PAN Yamei2

（1. Key Laboratory of Process Optimization Intelligent DecisionMaking of Ministry of Education， School of Management， Hefei University of Technology， Hefei 230009， China；2.Chery Automobile Co.， Ltd.， Wuhu Anhui 241009， China）Abstract:Research of project management(PM) software have been faced with new challenges since critical chain method(CCM)came up.Today，most of the international PM software use critical path method(CPM).Nevertheless， with the development of PM，those applications have not fit in with actual demand.Analysed and compared two of different PM softwares which based on the CPM and CCM individually in terms of theory and application， also pointed out the tendency that critical chain project management (CCPM) would be applied to the mainstream PM software.

Key words:critical path method (CPM)；critical chain method (CCM)；critical chain project management (CCPM)；project management software

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0 引言

項目管理在世界經濟發展過程中、日益重要。項目的進度管理一直是項目管理的重點和難點。圍繞這個主題，涌現出很多重要的理論和技術。CPM是這些技術的代表。從20世紀60年代起，CPM就開始在項目管理領域發揮著重要的作用，但是它在確定關鍵路徑時，只考慮任務間的邏輯制約關系，不考慮資源的約束關系。根據CPM制訂的進度計劃，在實施過程中往往存在很多問題。1997年Goldratt[1]提出的關鍵鏈技術，是項目管理技術的重大革新，該技術已經引起了項目管理界的廣泛關注并發展成為CCPM。

眾所周知，項目管理軟件的使用是為了輔助項目管理工作，項目管理軟件的功能架構必須體現項目管理理論的核心思想。伴隨著項目管理理論的成熟和發展，項目管理軟件也在不斷豐富和完善。CPM出現較早且應用廣泛，目前國際上主流項目管理軟件均是基于該理論的(如Primavera公司的Prima-vera 6.0)，但是CPM存在很多問題，而這類軟件無法從根本上克服CPM的固有缺陷。CCPM從全新的角度來解決CPM中的問題，標志著項目管理新時代的到來。順應理論發展的潮流，近年來，基于CCPM的項目管理軟件開始出現。

1 CPM與CCPM的理論介紹

1.1 關鍵路徑法

CPM最早出現于20世紀50年代，它是通過分析項目過程中哪個活動序列進度安排的總時差最少來預測項目工期的網絡分析。對于一個項目而言，只有項目網絡中的最長的或耗時最多的活動完成之后，項目才能結束，這條最長的活動路線就叫關鍵路徑（critical path），組成關鍵路徑的活動稱之為關鍵活動。其具體算法如下[2]： 

a）將項目中的各項活動視為有一個時間屬性的節點，從項目起點到終點進行排列；

b）用有方向的線段標出各節點的緊前活動和緊后活動的關系，使之成為一個有方向的網絡圖；

c）用正推法和逆推法計算出各個活動的最早開始時間、最晚開始時間、最早完工時間和最遲完工時間，并計算出各個活動的時差；

d）找出所有時差為零的活動所組成的路線，即為關鍵路徑；

e）識別出準關鍵路徑，為網絡優化提供約束條件。

1.2 約束理論與關鍵鏈CCPM

TOC(theory of constrain）是由高德拉特博士于20世紀70年代末期基于OPT（最優化生產控制）系統發展起來的，他認為系統的制約因素決定系統的有效產出。因此，將管理重點放在系統的制約因素上，通過改進制約因素達到最大的有效產出。TOC主要有以下五個核心步驟[3]:

a)發現系統的制約因素；

b)充分挖掘制約因素的潛能；

c)圍繞制約因素制訂非制約因素決策；

d)提升制約因素能力；

e)假如步驟d)打破了原有的制約因素，則轉步驟a)。

CCPM是約束理論應用于項目管理的產物，因此CCPM的基本思想與約束理論是一致的。CCPM用關鍵鏈代替CPM中的關鍵路徑。CCPM的重要改進在于：50％完成概率的工期估計；資源約束下的進度計劃；簡潔直觀的緩沖管理機制[4]。

CCPM體現了系統管理的思想，是一種非線性方法，而不是獨立地考慮每道工序工期，然后簡單疊加。CCPM通過在瓶頸工序和非瓶頸工序之間插入適當的時間緩沖，使不確定性因素在系統內部消化掉。這正好體現了項目進度管理的科學性與藝術性的統一[5]。

2 CCPM的理論優勢

CCPM對CPM的改進主要體現在以下四個方面[6]：

a)工作執行時間的確定。使用CPM的項目管理方法估計各項工作的執行時間，為了能保證工作如期完成，通常會在執行時間中包含大部分的安全時間。如圖1所示，按照CPM方法確定的工期為130天，CCPM以50%可能完成的執行時間作為工作的估計執行時間，關鍵路徑不變化，工期縮短為65天。

b）關鍵鏈與關鍵路徑。對于圖1所示項目，CPM確定的關鍵路徑為25689。考慮到資源約束，工作3和6的完成都需要資源R3，工作4和7的完成都需要資源R4，而工作4和7發生重疊，出現資源沖突。CCPM在考慮緊前關系約束、工作執行時間和資源約束情況下，決定項目周期的工作序列應該是1479，總長70，如圖2所示。根據關鍵鏈的定義，該工作序列為關鍵鏈。

c）緩沖區與自由時間。考慮到項目中的不確定因素和墨菲定律(一切可能發生的麻煩都必然會發生)，CCPM在非關鍵鏈到關鍵鏈的入口處設置接駁緩沖區，在關鍵鏈尾部設置項目緩沖區。緩沖區尺寸的設置主要有剪切—粘貼和根方差法。如圖2所示，FB是接駁緩沖，PB是項目緩沖。

d）進度控制。由于不確定因素的存在，項目在實施過程中經常會發生某些工作拖期現象，導致某些原本不是關鍵路徑上的工作成為制約項目如期完成的工作。CPM的處理方法是進行重調度，這會增加項目管理人員的心理壓力和管理難度，并使得項目經理的注意力不能集中在關鍵路徑上。CCPM的應對措施是盡量不重新調度，因為CCPM的一個核心目的就是讓管理人員關注那些項目周期的制約因素。如果某些工作嚴重拖期，其相關的輸送緩沖會被消耗很多甚至縮短為零，這些工作自然會得到管理者的高度關注，并采取必要的措施。CCPM能夠使項目經理的注意力保持集中，對資源和其他制約因素的調度更加有效，從而保證項目的如期完成。

通過以上四個方面的分析發現，CPM僅是從工序時間出發先確定關鍵路徑，然后在此基礎上進行工序起止時間安排、資源調度等工作。由于CPM的這種處理邏輯，導致其在實際應用中存在著諸多局限，而CCPM則從根本上改進了這些問題，如表1所示。

表1 CPM與CCPM的對比

比較項CPMCCPM

資源約束對計劃的影響不考慮考慮

關鍵路徑/關鍵鏈是否容易轉移將時差當做可供任意使用的時間上的安全庫存，可能導致關鍵路徑發生轉移[7]通過增加緩沖保證非關鍵鏈按時完成和關鍵鏈的安全，避免了關鍵鏈的轉移

是否能保證項目經理集中注意力項目經理的注意力難以集中。而文獻[1]認為“如果項目經理不能專注，項目必然會延誤”采用多類緩沖來保護關鍵鏈瓶頸的安全性，保證項目經理能夠集中注意力

安全時間的設置單個工序時間中加入大量安全時間，實際工作中容易被浪費用接駁緩沖、項目緩沖來取代單個工序中的安全時間

人的行為對項目的影響忽略人的行為對項目的影響，如帕金森定律、學生綜合癥、墨菲法則等關注人的行為對項目的影響

作業時間是否獨立、作業間的關系作業時間相互獨立，強調工序的緊前、緊后邏輯關系作業時間不獨立，作業間的緊前、緊后邏輯關系可能不存在

是否允許時間估算的誤差注重單個工序的完成情況，要求工序的時間估算必須準確[8]注重整體而非單個工序的表現。允許時間估算的誤差

從整體出發還是從局部出發來看待項目基于CPM的項目管理認為：所有局部達到最優，整體就能夠達到最優從整體而不是局部看待項目，全面考慮項目中的進度、資源等制約因素

是否考慮整個組織的瓶頸只考慮單項目，沒有從全局角度考慮組織的瓶頸。當瓶頸沖突時，項目就會延期考慮多項目間的制約關系，關注組織的瓶頸，改善組織的整體表現

3 基于CPM/CCPM項目管理軟件應用分析及對比

關鍵路徑技術從誕生到發展和成熟已經過了五十年，目前國際上主流的項目管理軟件均基于CPM，如Primavera公司的Primavera 6.0。但是CPM和相應的軟件在實際應用中逐漸暴露出許多問題。CCPM是對CPM的革新，其在應對很多項目管理問題上具有優勢，所以基于CCPM的項目管理軟件應運而生，如AgileCC 2007 for Adept Tracker。下面將結合理論研究成果，通過分析比較這兩款軟件來說明基于CCPM的項目管理軟件的理論和應用優勢。

3.1 基于CPM的項目管理軟件的應用分析

Primavera 6.0(原P3E/C)是一個基于CPM的單項目—多項目管理軟件，是包含現代項目管理知識體系的、具有高度靈活性和開放性的、以計劃——協同——跟蹤——控制——積累為主線的企業級工程項目管理軟件，是項目管理理論演變為實用技術的經典之作[9]。下面將結合理論從四個方面來分析Primavera 6.0[10]：

a）Primavera 6.0工作時間的確定。Primavera 6.0基于CPM，使用傳統方法估計各工作的執行時間。每個作業中均包含大量的安全時間。

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b）Primavera 6.0關鍵鏈與關鍵路徑。Primavera 6.0在創建一個新的目標計劃時，不考慮資源約束對計劃的影響，自動確定關鍵路徑并在默認設置下顯示關鍵路徑為紅色。

c）Primavera 6.0緩沖區與自由時間。Primavera 6.0沒有在進度計劃中加入任何緩沖。

d）Primavera 6.0進度控制。Primavera 6.0使用贏得值分析法進行項目監控。CPM認為，只要關鍵路徑發生延遲，整個項目就會延遲。所以，當Primavera 6.0顯示關鍵路徑延遲時，項目經理必須采取各種措施來追趕進度。

3.2 基于CCPM的項目管理軟件的應用分析

AgileCC是一個基于CCPM的單項目—多項目管理軟件。使用AgileCC可以制訂進度計劃，確定關鍵鏈，確定項目緩沖、接駁緩沖和資源緩沖的大小及位置，計算并顯示對緩沖的侵蝕情況，增加瓶頸資源。下面將結合理論從四個方面來分析AgileCC[11]：

a）AgileCC工作時間的確定。AgileCC要求使用者輸入“最可能工期”，即50%可能完成的執行時間，作為工作的估計執行時間。這種方法消除了單個作業中的安全時間，避免這些分散的安全時間由于學生綜合癥、帕金森定律、多任務以及工作間的依存關系等多種因素而被浪費，剩余的50%工作時間，將根據要求設置成不同類型的緩沖并插入到合適的位置，保證了項目實施的安全性和可操作性。

b）AgileCC關鍵鏈與關鍵路徑。AgileCC具有自動資源平衡功能，它能夠使進度計劃同時依據作業工期和資源約束進行計算和排序。受到資源約束的作業，系統都能自動將原先并行的狀態改變為串行，并自動排列這些受約束作業的開始次序，以獲取最短的項目工期。根據關鍵鏈的定義，AgileCC考慮資源約束排列出的工作序列為關鍵鏈。AgileCC可以自動確定關鍵鏈并在默認設置下顯示關鍵鏈為紅色。對資源的充分考慮使得關鍵鏈比較穩定，紅色的關鍵鏈時刻提示項目成員關注鏈上的作業并積極調配相應資源，以保證關鍵鏈的進度從而避免項目工期的延誤。

c）AgileCC緩沖區與自由時間。AgileCC會自動插入項目緩沖、接駁緩沖和資源緩沖并根據任務的最可能工期和悲觀工期計算緩沖區大小。在AgileCC中，緩沖作為作業自動加入到進度表中，緩沖的尺寸類似于作業的工期，使用者可根據需要更改緩沖作業的工期來調整緩沖的大小。

對于接駁緩沖和項目緩沖的長度，AgileCC同時支持兩種常用計算方法：剪切—粘貼方法和根方差法。在使用剪切—粘貼方法時，AgileCC默認的比例系數是50%，使用者也可根據項目工期的不確定性大小調整比例系數。使用根方差法計算緩沖時，必須滿足各個任務工期變化互相獨立的假設，往往誤差較大，而且得到的緩沖長度偏短。AgileCC通過設置緩沖消除項目中不確定因素對項目計劃執行的影響，從而保證整個項目而非個別工作的如期完成。

d）AgileCC進度控制。AgileCC通過對緩沖的關注和計算來形成保證進度控制的方案及措施。AgileCC提出了兩類進度控制的方案，即保護關鍵鏈和緩沖管理。其保證了關鍵鏈不易轉移，避免了對關鍵鏈及相應資源的頻繁調度，從而使得項目經理能夠集中注意力來解決項目資源約束和其他制約因素，保證項目的進度和質量。

(a)保護關鍵鏈。AgileCC除了可以用淺紅色標出關鍵鏈，還能用綠色、橙色和黃色區分非關鍵任務的重要性，可以取代接駁緩沖的作用，使用戶完全手工編制關鍵鏈進度計劃。如果一個作業用綠色顯示，這個作業在最壞情況下也不會影響關鍵鏈；如果一個作業用黃色顯示，該作業在最壞情況下將可能影響關鍵鏈，并且在較早的時間開始該作業能夠消除其對關鍵鏈可能產生的影響；如果一個作業用橘黃色顯示，該作業在最壞情況下將可能影響關鍵鏈，并且即便在最早開始時間開始該作業，其影響關鍵鏈的可能性也不能被消除。使用者只要在較早的時間開始黃色和橘黃色的作業就可以保護關鍵鏈。

(b)緩沖管理。AgileCC可以在項目進行的過程中隨時計算緩沖的損耗狀態，并用紅、黃、綠三種顏色表示緩沖的狀態，緩沖管理的結果可以直觀地提示用戶應該采取的措施。項目緩沖被標記為紅色，說明進度落后很多，必須立即采取措施追趕進度，否則項目將無法在承諾的期限內完成；項目緩沖被標記為黃色，說明進度落后顯著，但還不需要采取追趕進度的措施，因為追趕進度需要加班或增加人手，會造成工作上的混亂并降低效率，但必須開始準備追趕進度的措施，只是不需要馬上執行；項目緩沖被標記為綠色，說明進度良好，不需要采取任何措施。

此外，AgileCC還支持多項目管理進度控制。如果多個項目發生延期，并且要求使用同一個資源，AgileCC提供的任務優先級排序功能將會提示用戶應該優先執行哪些任務。AgileCC可以用五種顏色區分不同任務的重要性：紅色任務優先級最高，應該最優先執行這些任務；紫色、橙色和黃色任務優先級較低；而綠色任務優先級最低。AgileCC還可以生成任務優先級報表，按照優先級從高到低列出所有未完成的任務。

4 結束語

項目管理理論的發展決定著項目管理軟件的革新。當今，CPM在應用中暴露出越來越多的問題，傳統的基于CPM的軟件已難以滿足實踐需要。CCPM的出現標志著項目管理理論發展道路上的一個里程碑。如何將CCPM理論付諸于實踐，如何在項目管理軟件中完整地實現CCPM的思想和原理，已經成為項目管理軟件領域新的研究方向。

本文著重介紹了CCPM的理論優勢，分析了一款CCPM軟件的功能特點，說明了將CCPM理論應用到項目管理軟件中是可行的、有效的。雖然基于CCPM的項目管理軟件剛剛開始興起，主流的項目管理軟件還沒有采納CCPM思想，但是伴隨著CCPM理論的成熟和發展，以及其在實踐領域的成功應用，CCPM思想必然會在主流項目管理軟件中得到越來越多的體現。

參考文獻：

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[10]Primavera P6TM project management參考手冊[K].[S.l.]:Prima-vera，2007.

[11]WangTuo software.AgileCC for AdeptTracker[EB/OL].（2008） [20080501].http://www.adepttracker.com/agilecc/beta.html.