關鍵鏈理論優化項目組合進度控制及資源配置

文／張昊渤 巴希

隨著新能源及電力行業的快速發展，企業面臨著項目組合管理成功開展的挑戰。過往的解決方案大多忽略了資源約束和工期不確定性兩個要素，關鍵鏈理論扎根于約束理論，不僅能夠幫助企業縮短工期，找出受約束的資源，還能夠幫助企業改善提升。

多項目環境下各項目在重要性、規模和進展情況等方面可能各不相同，但各項目共享企業有限的資源，項目間在能源、人力資源、資金等資源上存在競爭和沖突。故在項目組合的實施過程中，資源的配置效率是關鍵問題之一。選擇適用的項目組合管理資源配置方法，將有利于新能源發電企業項目的順利實施和效益的實現，同時將有效提高企業項目組合管理中的資源配置效率，減少企業多項目管理過程中的種種矛盾。

在項目導向型新能源發電企業中，資源配置必須基于企業戰略目標，統籌兼顧，全面規劃，以保證企業能合理投入資源，保證所有項目的順利實施。同時，在多項目間配置資源是一項綜合性的資源管理工作，在安排邏輯關系和各項項目時，需考慮資源的限制，遵循全面管理、粗細結合的原則，制定項目計劃時，既要有基于企業層次的整體計劃又須制定詳細的項目層次資源計劃來保證項目的順利實施。另外，還根據優先級配置資源。新能源發電企業同時承接多個工程項目，而各個項目的工期、規模、重要性等不盡相同，項目之間有共性或是相關性或是不相關，而資源是有限的，因此在企業的資源在多項目間配置時不能隨機分配，而是根據優先級來確定資源配置。

國內外已有許多專家和學者提出了很多有效的方法，用以解決資源有限條件下企業多項目管理資源配置問題，如計劃評審技術（PERT）/關鍵路線法（CPM）和數學規劃方法。但上述方法沒有考慮資源約束和工期不確定性，不適用于項目組合條件下的資源配置。

關鍵鏈項目管理

1997年以色列物理學家及企業管理大師艾利·高德拉特將約束理論（Theory of Construction，TOC）應用于項目管理中，從而開創了一種既考慮資源約束又考慮工期不確定性的項目管理方法——關鍵鏈項目管理（Critical Chain Project Management，CCPM）方法。

在約束理論中，將企業的每個項目看做一個子系統，那么項目組合就可以看做一個復雜系統。要針這個復雜系統中的約束因素采取一定的措施，不斷優化改進。約束理論的核心步驟是先找出系統中的約束因素；再針對約束，找出克服約束因素的方法，并制定改進方案；接著在項目進行中實施改進方案，在此過程中不斷提高企業效益。當上述工作結束后，尋找新的約束因素，重復上述步驟，不斷改進，具體如圖1所示。

圖1 約束理論基本循環圖

關鍵鏈（Critical Chain，CC）是約束理論應用于項目管理領域而建立的全新項目進度和資源管理理論與方法。關鍵鏈是指在充分考慮任務的依賴性與資源約束等決定性因素的基礎上，多項目管理中工期最長的路線。

關鍵鏈管理認為存在一個最小時間，在少于這個時間內完成項目的可能性為零，若完成時間增多則完成項目的概率將有所增加，這意味著人們也可以在同等資源的情況下利用比平均時間長得多的時間完工。CCPM的研究者大多認為，大多數活動的持續時間估計都接近90%的準確度。從統計學的觀點看，項目可能會在比估計概率提前的某個百分比完成項目，如果時間估計的可能性是50%，則有50%的可能性提前完成；如果時間估計的可能性是90%，將有90%的可能性提前完成，故50%～90%之間的時間為安全時間，如圖2所示。

單項目應用關鍵鏈調度過程中，有兩個假設：一是使用同一種資源的多個項目必須在進度上交錯，以避免資源沖突；二是使用盡可能晚的思想，一般情況下是提前開始進度，提前開始可以通過提前完成任務來降低項目風險，但這意味著所有非關鍵鏈上的任務都盡早開始。盡量晚開始思想是為了防止項目總體受輸入路徑延期完工的影響。考慮到輸入緩沖，可將活動計劃得盡可能晚開始。這種方法有利于項目經理集中于關鍵鏈活動和其他非關鍵鏈上的偶然事件。

項目組合關鍵鏈管理比單項目關鍵鏈管理存在更多的不確定性。項目組合關鍵鏈管理致力于尋找起著關鍵作用的瓶頸資源，并采取有效的措施對這些資源進行最優配置，而不是將關注點放置于所有資源。因此，項目組合關鍵鏈管理的目標是實現組織整體最優，而非局部最優。

結合項目組合的綜合效益最大，戰略資源優化-工期延遲最小，企業戰略性資源單位有效產出最大化的思想，進行項目組合關鍵鏈管理的具體實施步驟如下：①識別項目組合中的瓶頸資源；②按關鍵鏈方法調度各單個項目，避免項目內的資源沖突；③按照資源有限-工期最短確定工序優先級；④按優先級交錯各個項目，使得一種資源在同一時間段內不被多個項目同時占用，從而避免項目間資源沖突；⑤設定緩沖區進行緩沖管理。

圖2 關鍵鏈項目工期估計

緩沖管理

緩沖管理是多項目組合管理在資源有限下多項目優化調度的重要工具。一般分為項目緩沖（Project Buffering，PB）、輸入緩沖（Feedding Buffering，FB）和資源緩沖（Resource Buffering，RB）。

項目緩沖的設置是項目組合關鍵鏈管理應用的重點。將項目緩沖設置在關鍵鏈的最后，能夠保證項目組合不受關鍵鏈上的單個工序（或項目）不確定性的影響。項目緩沖在項目進度計劃中以活動的形式出現，但不給其分派工作。

輸入緩沖的目的是在輸入路徑或與關鍵鏈合并的路徑的最后使用緩沖，來保護關鍵鏈。只要有非關鍵鏈的工序（或項目）并入關鍵鏈，就要有輸入緩沖。這樣既可以防止關鍵鏈不受進入該鏈的工序（或項目）的干擾，又可以允許關鍵鏈上的活動在一切都順利時提前開始。

確定緩沖時間大小有3種方法。第一種方法是將緩沖的大小設置為路徑上活動持續時間的90%估計與50%估計之間的時間差值的一半。第二種方法由高德拉特提出，他建議輸入緩沖或項目緩沖的大小就是給緩沖之前的工序（或項目）根據1/2方法加上其工期的一半。這種方法簡單易行，但易出現緩沖區過大或者過小的問題。第三種方法是將安全時間的平方和加總，然后用這個和的平方根來確定緩沖的大小。更適合工序較多的情況，但容易忽視工序間的相關性。

資源緩沖是一種不占用關鍵鏈時間的緩沖。資源緩沖試圖防止關鍵鏈受資源短缺的影響。只要資源在關鍵鏈上進行分配，并且該關鍵鏈上的前序活動由不同資源完成，就要設置資源緩沖。資源緩沖起著預警的作用。

對項目組合進行控制利用的是CCPM中的緩沖管理思想，這里應注意觀察兩件事：一是項目組合緩沖的實際使用狀況；二是關鍵鏈及非關鍵鏈的完工情況。用直觀的比率值來分析會更加形象。故可將項目組合的緩沖的實際使用情況與緩沖的計劃值進行比較，得到緩沖使用率。將項目的實際完成情況和計劃值進行比較，得到完工率。這兩個比率綜合反應了項目組合的進度和資源配置狀況。

得出緩沖使用率和完工率后，可根據Jerzy Stawicki的思想，將項目狀態分為A、B、C三個區域（區域的劃分可據項目組合負責人的經驗來定）。位于A區的項目處于良好狀態，項目經理不需要采取任何措施進行調整；對于B區的項目，項目經理要給予一定的重視，設計恢復計劃，分析緩沖區消耗較多的原因，并針對具體原因設計一定的措施；位于C區的項目，項目經理應提高警惕，該類項目耗用緩沖過多，已嚴重影響了整個項目組合的進度，須立即執行項目恢復計劃。

優化資源配置

項目組合管理資源配置的優化離不開單項目關鍵鏈識別與資源調度。首先應先找出項目組合中單一項目的關鍵鏈，建立最晚完成方式的任務排列圖，并識別其主要資源。如果任務需要多種資源，則需要識別出起制約作用的主要資源，如果有多個主要資源，以每個主要資源相應分解任務。觀察網絡圖中資源是否存在沖突，如果不存在沖突則直接識別最長的鏈作為關鍵鏈。如果存在資源沖突，則首先識別需要解決的沖突。這個沖突應當是距項目最近的沖突或者出現最多的沖突，如果出現多個同樣數目的沖突，則選擇距項目結束最近的沖突。然后重新排列任務，解決資源沖突，一直到資源沖突被克服則停止優化。

當企業面對多個項目組合時，如果每個項目組合使用的資源是獨立的，那么可以按照單項目的方式來管理。當企業所涉及的人力、設備資源被多個項目共同使用，且由企業統一管理時，項目組合之間將存在千絲萬縷的聯系。如果不提前考慮多項目組合時候的資源沖突給進度帶來的拖延情況，將會對企業所有項目組合整體進度帶來巨大影響。

這種情況下，我們必須找出項目組合中的約束資源。項目組合的資源約束能夠嚴重影響關鍵鏈狀態，如果出現多種約束資源，選擇對項目組合系統進度貢獻最明顯的資源，或者選擇在進度計劃上出現最早的資源進行優化。

一般來說約束資源主要包括人力資源約束、資金資源約束和能源資源約束。人力資源約束主要表現在兩個方面：一方面是負責項目組合的高層領導，其要具備相應的預測和規劃能力，須制定合理的企業戰略，否則項目組合在實施中將歷經多次改動，浪費企業資源，直接影響著項目組合的成功與否；另一方面是項目組合的有關實施人員，要求其具備企業主人翁意識和高度的責任感，時刻以大局為重，否則項目組合在實施過程中容易出現沖突，阻礙其順利實施。資金約束同樣也表現在兩個方面：一是預算，項目組合預算合理，才能保證充足的資金供應；另一方面，在項目組合的實施過程中要合理地按規劃使用資金，才能保證資金及時到位，否則將嚴重制約項目組合的進一步實施。能源資源是能源電力建設項目組合中最重要的資源，豐富的可再生能源才能保證多個項目同時實施。

只有將關鍵鏈項目管理方法運用得當，真正理解項目緩沖、約束資源的概念和重要性，才能夠通過將工序的安全時間統一集中分解為非關鍵鏈的輸入緩沖和關鍵鏈的項目緩沖，進行統一調度，有效縮短項目以及項目組合的工期，確保項目的順利實施和效益的實現，有效提高項目組合管理中的資源效率，減少多項目管理過程中的種種矛盾。