基于關鍵鏈技術的國際石油鉆機系統集成項目進度管理研究

陳剛 李建國 馬小全

(中國石油寶雞石油機械有限責任公司，陜西 寶雞 721002)

0 引言

石油鉆機是世界各石油資源國以及國際石油公司進行石油勘探的唯一裝備。石油的開采，在油田作業區，尤其是爭議地區的油田區塊，時效性是一項非常重要的盈利保證因素。誰能快速找出井位并迅速進行勘探開采，誰就能優先獲得豐厚的石油資源回報。石油鉆機集成，尤其是國際石油鉆機集成具有非常強的時效性，因為這些鉆機最終大多會在國際石油熱點國家進行搶先開采。鉆機交付的工期越短，給石油開采公司帶來的利潤就越可觀。國際上各大型的石油勘探公司，在制訂年度財務計劃和估算盈余時，都以鉆機交貨期和開始開采的日期為基礎，力爭精確到天數。

作為常用的項目進度規劃技術，網絡計劃評審法和關鍵路徑法雖然對進度控制具有一定的積極作用［1］，但總體而言偏向于對結果的評價，而非過程的策劃和控制。同時，由于其在實施時未能充分考慮到人和資源兩者會產生的制約因素，因此不能有效地對項目進行準確的預測，導致不可預見因素過多，從而容易導致項目出現延遲、延期和項目失敗的現象?？偠灾?，傳統的項目進度管理方法存在以下兩點弊端:

(1)工期預測時間超長。不確定因素，尤其是工序之間的時間不確定是項目進度控制的重要特征。根據數據顯示，項目工序完成的概率成對數正態分布。項目管理者為確保有足夠的時間空間來抵消工序中的不確定因素，尤其是不確定的時間，會采取90%完工的低風險概率進行時間預測，這與實際中的50%完工的風險概率相比，存在過多的安全時間設置，很容易導致項目超期和延期現象。

(2)實際工期超期現象嚴重。盡管很多項目管理者在項目執行中，采用了諸如甘特圖、S 曲線等項目管理軟件進行管理，而且在工期預測中也給予了相當足夠的安全空間。但最后的結果往往不如人意，很多項目實際工期與計劃相比超期現象嚴重。

本文將對國際石油鉆機系統集成項目的進度管理進行具體分析，通過對現階段項目管理中常用的管理工具進行比較，選取出一種理論先進且符合該項目實際的項目進度控制技術——關鍵鏈法，并在實際項目中得以運用檢驗。

1 基本理論

1.1 關鍵鏈理論基本思想

關鍵鏈管理是Eli Goldratt 博士在約束理論的基礎上提出的，它的基本思想是“工程項目必須遵循整體優化而非局部優化”。所謂關鍵鏈是指那些需要使用關鍵資源的活動項目，與關鍵路徑上其他活動相結合，得到的一個流程串，這些由資源沖突而引起的依存路徑就是關鍵鏈［2］。

1.2 關鍵鏈管理的應用方法

關鍵鏈管理在制訂項目進度計劃時，充分考慮了人的行為因素的影響，在進度計劃制訂中，將約束理論和風險聚合理論等引入，通過消除安全時間、設置緩沖區域、使用最遲計劃、控制關鍵鏈、避免資源并行分配等方法，解決傳統項目進度管理中存在的矛盾和問題，其應用方法如下:

(1)對項目約束條件進行識別。

(2)確定項目的關鍵鏈。

(3)消除項目的安全時間。

(4)設置項目緩沖區。

(5)設置匯入緩沖區。

(6)設置資源緩沖區。

(7)建立長效的監控機制。

(8)非關鍵鏈工序服從項目資源約束的要求。

2 基于關鍵鏈的進度計劃編制

2.1 項目計劃工期分析

國際石油鉆機系統集成項目是一項系統的、復雜的、多方聯動的項目［4］，涉及六十多個生產廠家、二十多個基層單位、上千種配套物資、上萬個質量及生產工序。整個項目工期能否順利實現，需要多方主體在預定的工期范圍內進行聯動配合，只有這樣，才能嚴格確保項目在計劃工期內執行。目前關鍵鏈理論認為項目超期的主要因素有以下幾個方面［5］:

(1)各種不確定因素。比如，項目配套方均執行招投標制度，按照合同要求，工期已經約定，為了確保按期完工，必然會悲觀考慮工期，高估每項工作任務的時間。同時，在項目實際實施環境中，不確定性因素很多，例如:設計變更、采購的設備不能按時到貨、施工力量不足、施工工具準備不充分等。為了應對這些在項目中可能發生的變化，項目實施人員在估計工期時也會采用保守的方式。

(2)項目經理及各級管理者的安全邊界。在項目工期估算時，因為管理層級的原因，也會影響工期估計。工期的估算與項目管理者的管理層級存在一定的聯系。管理層級越高的項目管理者，對工期的預測往往會比他級別低的管理者更長。

(3)為防止項目整體削減時間而人為延長工期。項目管理負責人在審核各單位做出的工期估算時，會根據自己的經驗對項目工期進行整體削減，而因為長期從事這類項目管理工作，各單位都預知這種情況，因此會人為地對項目工期增加一定的安全時間，以確保自己單位或部門負責的那部分工作任務不被削減。

2.2 項目關鍵鏈確定的思路

基于關鍵鏈的項目進度計劃編制過程主要有以下幾個步驟:

(1)確定項目的關鍵鏈。第一，運用相應的網絡計劃技術，將項目進度計劃編制和項目資源分配進行結合，并將項目緩沖和匯入緩沖列入網絡圖中［3］。第二，檢查網絡圖，盡可能將工作任務的開始時間往后移。第三，找出約束資源，并確定資源瓶頸，將需要優先使用該資源的工作任務往前移。第四，繼續解決其他資源瓶頸，直至解開所有瓶頸。第五，將網絡圖中工作任務之間的關系由并行轉化為串行，找出最長鏈條，即關鍵鏈。

(2)充分利用關鍵鏈。對關鍵鏈中所有工作任務時間進行測算，形成項目緩沖時間和匯入緩沖時間。

(3)將非關鍵鏈工作任務合理組織，保證關鍵鏈任務工作。

(4)增加項目資源或提升資源的使用效率，進一步縮短項目空閑時間。

(5)重新返回并執行第一個步驟，進一步優化項目進度計劃。

3 基于關鍵鏈的國際石油鉆機系統集成項目實例研究

根據國際石油鉆機編號，該編號為LRAP2-ND110，即本文所要運用關鍵鏈技術實行進度管理的項目，以下簡稱為LRAP2-ND110 項目。

根據合同要求，LRAP2-ND110 項目的鉆機要求在合同簽訂日起實現14 個月交貨(以到達客戶指定的現場并安裝調試驗收為準)。為確保該鉆機進度控制的簡單及科學化，從14 個月的交貨期中剔除4 個月的工期，確定從簽訂合同之日起，在10 個月交貨期內完成項目啟動、工程設計、生產制造、物資采購、組裝試驗、整改包裝、廠內發運七大流程，即確保LRAP2-ND110項目在2014 年9 月1 日完成廠內發運。

3.1 確定項目關鍵鏈

3.1.1 WBS 分解

根據LRAP2-ND110 項目的情況，將各項任務進行分解，明確工作范圍，確定項目工作邊界，繪制WBS 分解圖見圖1。

3.1.2 對LRAP2-ND110 項目工作任務排序

根據項目各工作任務之間的邏輯關系，對LRAP2-ND110 項目工作任務進行排序，整個項目的排序見表1。

表1 LRAP2-ND110 項目工作任務排序

圖1 LRAP2-ND110 項目WBS 分解圖

根據工作任務排序繪制雙代號網絡圖見圖2。

圖2 LRAP2-ND110 項目的雙代號網絡圖

3.1.3 LRAP2-ND110 項目的工作任務時間估算(關鍵路徑法)

根據類似工程施工經驗，估計出各項工作任務的持續時間見表2。

表2 工作任務時間估算表 (單位:d)

3.1.4 LRAP2-ND110 項目進度計劃(關鍵路徑法)

根據工作任務時間估算，結合本工程開工時間和完工時間，對各項工作任務時間計劃安排如下:

(1)組織機構設立A:2013 年11 月1 日～2013 年11 月3 日。

(2)人員配備B:2013 年11 月4 日～2013年11 月8 日。

(3)設計圖設計C:2013 年11 月9 日～2013 年12 月24 日。

(4)設計圖交流審簽D:2013 年12 月25 日～2014 年1 月28 日。

(5)設計圖及工藝下發E:2014 年1 月29 日～2014 年2 月13 日。

(6)H 型鋼生產F:2014 年2 月14 日～2013 年3 月1 日。

(7)底座G:2014 年3 月1 日～2014 年5月1 日。

(8)絞車H:2014 年3 月1 日～2014 年4月7 日。

(9)底座起升油缸I:2014 年3 月1 日～2014 年4 月10 日。

(10)機組及控制系統J:2014 年3 月1 日～2014 年5 月15 日。

(11)固控系統K:2014 年3 月1 日～2014年5 月15 日。

(12)鉆臺面設備L:2014 年3 月1 日～2014 年5 月20 日。

(13)高壓管匯M:2014 年3 月1 日～2014年5 月20 日。

(14)動力及控制系統調試N:2014 年5 月21 日～2014 年6 月5 日。

(15)臺面設備調試O:2014 年6 月6 日～2014 年7 月1 日。

(16)固控系統及大聯調P:2014 年7 月2日～2014 年7 月12 日。

(17)整改Q:2014 年7 月13 日～2014 年7月23 日。

(18)撤出調試現場R:2014 年7 月24 日～2014 年8 月10 日。

(19)清洗包裝S:2014 年8 月11 日～2014年8 月25 日。

(20)發運T:2014 年8 月26 日～2014 年9月1 日。

以關鍵路徑法計算，本項目于2013 年11 月1 日開工，2014 年9 月1 日結束，總計劃工期300d。

3.1.5 LRAP2-ND110 項目關鍵路徑

根據圖2 可知，該項目關鍵路徑有三條，分別是:

A-B-C-D-E-F-H-O-P-Q-R-S-T

A-B-C-D-E-F-J-O-P-Q-R-S-T

A-B-C-D-E-F-I-G-N-O-P-Q-R-S-T

3.1.6 找出關鍵鏈

根據LRAP2-ND110 項目實際，特別是以往項目中設備材料采購進度拖延導致整個項目進度滯后的情況，考慮資源約束后，關鍵鏈可確定為A-B-C-D-E-F-I-G-N-O-P-Q-RS-T，組織機構設立—人員配備—設計圖設計—設計圖交流審簽—設計圖及工藝下發—H 型鋼生產—底座起升油缸—底座—動力及控制系統調試—臺面設備調試—固控系統及大聯調—整改—撤出調試現場—清洗包裝—發運。

3.2 項目緩沖區構建

3.2.1 關鍵鏈工序計劃時間估算

對各工序運用兩點時間(a，b)進行估計，取計劃時間的50%為樂觀時間為a，取計劃時間的90%為悲觀時間b，同時咨詢專家及技術人員，根據工程項目經驗，以專家評審法估計出最可能的時間m，根據公式t = (a +4m +b)/6，得到各項目的計劃時間見表3。

表3 LRAP2-ND110 項目工作分解結構時間估算列表

(續)

3.2.2 關鍵鏈工序工期計算

利用公式K= (m-a)/ (b -a)計算項目彈性系數，得到關鍵鏈彈性系數見表4。

表4 LRAP2-ND110 項目關鍵鏈工序彈性系數表

計算得到非關鍵鏈工序彈性系數表見表5。

表5 LRAP2-ND110 項目非關鍵鏈工序彈性系數表

利用公式PB= (b -a)/K 計算緩沖區，得到關鍵鏈緩沖時間見表6。

表6 LRAP2-ND110 項目關鍵鏈工序緩沖時間表

利用公式FB= (b-a)/K 計算得到非關鍵鏈緩沖時間見表7。

表7 LRAP2-ND110 項目非關鍵鏈工序緩沖時間表

將各工作任務時間t 代入單代號網絡參數計算圖中，可得項目關鍵鏈總工期為259d。項目緩沖PB=19d，整個項目總工期為259 +19 =278 (d)。利用關鍵路徑法計算，該項目的總工期為300d，相對于關鍵鏈法計算的工期減少了12d。因此，本項目總共工期為259d，項目緩沖區為19d。

4 項目實施結果

在LRAP2-ND110 項目進度管理中，項目管理部門嚴格制訂了詳盡的實施方案，在充分利用LRAP1-ND61 項目中相關進度管理工具和方法外，引入了項目緩沖區優勢，預防和控制了大部分不確定因素。大部分工作任務都能按時完成，少數工作任務未能在緩沖區得到有效解決。從項目整體工期控制來看，該項目實際工期從2013年11 月1 日至2014 年8 月15 日，共計工作日285d，比以關鍵鏈計算的總工期259d 滯后了26d工作日，比以關鍵路徑法制定的工期300d 提前了工作日15d。

總體來說，盡管受不可控因素及眾多變更的影響，但由于該項目在制訂計劃后及時響應，運用了科學的進度計劃及控制手段，將項目控制在了以關鍵路徑法計算的工期范圍內，得到了客戶的高度認可。

5 結語

關鍵鏈管理方法在大中型工程項目管理中依然處于不斷研究和應用的階段，在今后的國際石油鉆機系統集成項目進度管理中還有以下兩點待進一步探索和研究:

(1)對國際石油鉆機系統集成項目這種多資源、多任務的復雜項目，實際操作中其資源約束的變化往往會改變項目的關鍵鏈，因此關鍵鏈確定本身就是一個循環往復，復雜多變的過程。在實際項目進度管理中，要考慮不同資源約束對項目的影響，不斷調整優化項目計劃，使項目進度管理更加可控。

(2)緩沖區的設置概率問題還有待進一步研究。根據行業特征和經驗，找出最適合的概率來估算每道工序的時間，為項目設置緩沖區。

［1］ 白思俊. 現代項目管理:升級版［M］. 北京:機械工業出版社，2010:8-13.

［2］ 駱珣. 項目管理教程［M］.2 版. 北京:機械工業出版社，2010:138-144.

［3］ 盧向南. 項目計劃與控制［M］.2 版. 北京:機械工業出版社，2009:1-290.

［4］ 李洪濤. 裝備試驗項目計劃管理方法研究［J］. 項目管理技術，2012，10 (7):117-120.

［5］ 黃君. 關鍵鏈技術在我國煉化工程項目進度管理中的應用研究［D］. 青島:中國石油大學(華東)，2010. PMT