基于關鍵鏈的信息系統項目開發進度風險分析

王雯萱

【摘要】 在項目開發管理中，進度風險分析是決定項目最終成敗的決定性因素之一，也是信息系統項目管理中尤為重要的一步。由于在項目開發管理過程中進度計劃具有確定性和不確定性的性質，使得進度計劃表現出一定的隨機性。本文在基于關鍵鏈技術的基礎上，以約束理論為工具，概括了進度風險的分析步驟，并分析了基于關鍵鏈的三個必要的方向：關鍵鏈的確定、緩沖區大小的設置和緩沖區管理。在研究過程中，使用基于資源沖突啟發式的策略對已確立好的關鍵鏈進行優化模型的建立，并分析了這些研究方法對于項目進度風險的影響和對項目管理過程的意義，為項目管理者提供解決進度風險的方法并促進關鍵鏈技術的進一步成熟。

【關鍵詞】 關鍵鏈 緩沖區 進度風險 約束理論

Risk Analysis of Project Development Progress Based on Critical Chain Information System WANG Wen-xuan（Shandong University of Science and Technology， Information Engineering，Taian，271000）

Abstract In development and management of project， the progress of risk analysis is not only to determine the final outcome of the project one of the decisive factors， but also information systems project management is an important step.Due to the deterministic and uncertain nature of the progress plan during the project development management process， the schedule shows a certain degree of randomness. Based on the key chain technology， this paper takes the constraint theory as a tool， summarizes the steps of the analysis of the progress risk and analyzes the three necessary directions based on the key chain： the determination of the key chain， buffer size setting and the buffer management.In the process of research， the optimization model of the key chain is so established based on the strategy of resource conflict heuristic， and the influence of these research methods of the project scheduled risk and the significance of the project management process is analyzed. In the process of research， the optimization model of the key chain is based on the strategy of resource conflict heuristic， and the influence of these research methods on the project schedule risk and the significance of the project management process is analyzed. Provide a solution to the risk of progress and facilitate the further maturity of key chain technologies.

Keywords Key chain， Buffer， Progress risk， Constraint theory

一、引言

開發項目的規模有大有小，有的項目及其復雜，不僅在實施構架組成方面涉及到多方面領域，而且項目可能需要耗費大量的人力物力財力。信息系統的建立有利于對整個項目進行信息化管理，減少了來自人為方面的誤差。然而，由于項目本身存在一些不確定性因素，這就給項目的開發帶來風險，而這些風險的存在，也一定程度上影響了項目的順利進行和項目成果的提交。進度管理是信息系統九大管理之一，它管理的好與壞在很大程度上影響了項目的進展，最終決定了項目的成敗。由于項目的不確定性和復雜性，使得在進度管理中存在著一定的風險，為了提高風險分析的準確性，這就使得進度計劃風險分析變得尤為重要。

為了盡量避免項目的不確定性和復雜性帶來的風險，方便人員對項目進度進行分析和評估，得到更為精準的進度計劃，我們需要找到信息系統項目開發的進度計劃風險分析的方法。

本文將會通過介紹關鍵鏈技術來具體分析它是如何建立并分析它是如何處理進度風險分析的，關鍵鏈技術有三個研究方向：關鍵鏈的確定、緩沖區的設置和緩沖區管理。該方法是一種既能夠考慮各個開發項目的執行順序又能兼顧開發的資源約束的工作序列，從某種意義上講，該方法是PERT方法的改進版，它充分考慮了緩沖和資源約束的關鍵路徑，提高對項目進度風險分析的準確性。

二、基于關鍵鏈的信息系統項目開發進度風險分析

2.1關鍵鏈法的基本原理

Eli.Goldratt博士在1997年《關鍵鏈》[1]一書中提出了一種項目管理的方法，即關鍵鏈法。關鍵鏈是考慮了資源約束與任務間邏輯依賴關系的最長任務鏈[2]，并將提高資源約束的重要性，使之與工序間邏輯依賴關系具有同等重要的地位。在進行原理分析時，我們首先需要明白TOC約束理論，即在關鍵路徑中的薄弱環節會直接決定工程的進展速度，而那些不在關鍵路徑上的項目的處理能力提升與否將不會影響整體的進度。該方法將資源和活動持續時間以及緊前活動歷時作為影響項目總工期的約束條件，該技術強調制約項目周期的是關鍵鏈而不是關鍵路徑。該技術用關鍵鏈代替CPM/ PERT中的關鍵路徑，并強調制約項目周期的是關鍵鏈而不是關鍵路徑。確定關鍵鏈是一個循環往復、不斷尋優的過程[3]。理論上，在資源限量確定的條件下，關鍵鏈是唯一的。而對關鍵鏈進行識別的過程中，對進度計劃進行編排卻是核心問題，它常常使用基于RCPSP的調度理論和方法。

2.2基于關鍵鏈的進度風險分析步驟

關鍵鏈以約束理論（TOC）所提出的步驟為基礎，為信息系統項目開發提供計劃、調度和控制的理論方法和應用實踐。以下是基于關鍵鏈的四個核心步驟：

（1）對項目的構成有大致的了解，創建初步的WBS，并預估本項目將要消耗的人力物力財力資源，并建立AON。

（2）結合各種資源的約束條件，確定關鍵鏈。

（3）根據“風險量=風險概率*風險時間”這一公式，并對每個工作過程進行定量風險分析，由此確定緩沖區大小。

（4）最后，結合項目管理方面知識，對進度風險進行系統的分析，項目經理可以根據結果進行適當的工程調整和資源分配。

目前基于關鍵鏈技術的信息系統項目進度管理的研究體現在：一是如何確定關鍵鏈；二是緩沖區大小的確定。下面我將對關鍵鏈技術在信息系統項目開發進度分析中的作用進行研究和應用。

三、基于關鍵鏈分析過程的研究方向

3.1關鍵鏈的確定

1）將最可能的工期作為任務工期：

Herroelen W，Leus R[4]等認為在資源受限的情況下，在基準調度計劃中插入緩沖后，可能重新產生資源沖突，使項目調度計劃不合理，都可能引起新的資源沖突和關鍵鏈發生變化，作業的最可能工期通常為保守工期的50%，剩余時間則稱為安全時間。為了盡量減少安全時間給項目帶來的影響，則設最可能的活動持續時間是保守估計持續時間的50%，則得到項目相關的甘特圖，如圖1所示。

i表示任務，R表示資源，D表示最可能的工期；PB表示項目緩沖區，FB表示輸入緩沖區

圖1 某信息系統項目甘特圖

2）基于資源沖突啟發式策略，對關鍵鏈進行優化模型

由于在進行關鍵鏈分析時的過程中，極易產生資源發生沖突的情況，在圖1中，任務4和任務8產生了資源沖突，得到的關鍵鏈為1->4->8->7，并根據其該關鍵鏈長度可計算出其最可能工期之和。對于信息系統項目開發過程來說，魯棒性是決定項目開發過程具有健壯性的重要標志。根據CCM中包含的兩個階段和基于關鍵鏈魯棒性度量指標，并借鑒RCPSP模型[5]，構建出基于魯棒性目標的關鍵鏈優化模型（Key Chain Optimization Model Based on Robustness Targets）如下。

其中，mi表示項目開發活動i在基準計劃中的開始時間，mi表示活動i第二次調度的開始時間。該模型充分發揮魯棒性，通過該性質的存在，使得進度管理的時間能夠充分考慮到項目中的各項活動，進一步的減小信息系統項目開發進度風險的存在。

3）非關鍵鏈上的任務盡可能晚的開始（as late as possible，ALAP）

劉士新[6]提出將極小化項目在制水平作為目標函數，如下

其中，SFTj為工作j的計劃完成時間，SSTi為工作i的計劃開始時間。為盡可能減少進度風險應使各工作盡可能晚的開始，這樣可以獲得項目信息以提高執行效率[7]。

3.2風險緩沖區大小的設置

通過設置緩沖區的大小，有利于我們分析項目進度中可能出現的不確定風險因素及其影響，并進行相應的風險應對和監控。風險緩沖區如今被用來消除不確定因素對項目調度計劃的影響，保證關鍵鏈上的工作不被前序的非關鍵鏈上工作的延遲所影響，這就保證了項目進度適當，且避免了因時間延誤而造成的SPI過低，大大降低了風險指數。在該文章中，我將考慮以各項工作的風險量之和作為緩沖區的大小并使用“風險量=風險概率*風險時間”對項目進度進行風險分析，則（8）

其中，f表示關鍵鏈上的所有活動，li表示關鍵鏈上的風險時間，pi表示關鍵鏈的風險概率；nf表示非關鍵鏈上的所有活動，pj表示非關鍵鏈上的風險概率，slj表示非關鍵鏈上的風險時間。以下是風險緩沖區的大小確定過程：

1、經過仔細的定性定量風險分析，確定各個活動的風險量表。

2、根據（8）（9）式中得到的FB、PB，自定義FB和PB的大小，畫出信息系統基于關鍵鏈的項目進度風險分析圖進行項目進度情況分析。

3.3風險緩沖區的管理

緩沖區管理是一種有效的進度管理方法，在本文中，我們將使用“三色”法對項目進度進行風險分析。“三色”法是一種進行風險分析的有效方法，它可以對風險指標、程度等因素進行定義，是進行風險評判的重要依據。在項目進度風險分析中，它是依據緩沖區的占用情況來進行分析的。

在該方法中，我們需要將緩沖區分成三等分，每個部分用不同的顏色表示，如使用B，R，Y；

三色表示。在B處是表明項目處于安全狀態；R處時表明處于警告狀態，該狀態一般不采取相應的措施，而是需要制定風險應對計劃；Y處時，表明項目出現嚴重的進度風險，必須采取相應的風險應對措施加以解決。另外，還需要設置安全底線，即緩沖區大小的最小值。在信息系統項目分析中，實時觀測緩沖區的大小，若緩沖區的大小位于安全底線之上，則表明工作情況正常，反之，則不正常，這是需要制定風險應對計劃來解決這一問題。

在圖2中，藍色的線表示安全底線，若在該線之下的位置，則表示系統需要進一步制定風險應對計劃來應對進度風險，反之，則無需做任何操作，但仍需要對項目實施過程做好監控工作。緩沖區為 管理者提供了必要的指標，通過時刻關注剩余緩沖區的大小來檢測項目開發的風險。

以上是我對進度風險分析中緩沖區的設置問題進行的分析，當然，其中還有不足之處，可以針對多目標優化和關鍵鏈技術的計算機實現問題進行改進[8]。

四、總結

在信息系統項目開發中，項目開發的進度管理決定著開發成果是否成功。因此，人們對進度風險的重視也就越來越高。以上內容是基于關鍵鏈的項目進度風險分析方法，該方法是 通過確定關鍵路徑之后，利用約束理論，逐步平衡資源沖突。通過網絡計劃圖的繪制和緩沖區的設置、緩沖區的管理來確定最終的關鍵鏈。基于以上理論，在建立合理的緩沖區設置模型之后，使用“三色”法對緩沖區進行管理，實時監測剩余緩沖區的使用情況，并對進度風險管理做進一步探討。當然，以上的研究分析方法也會有考慮不周之處，比如我們需要針對多目標優化和關鍵鏈技術的計算機實現問題進行改進，這就促使相關管理者要全方位考慮影響信息系統項目管理的各項要素。

參 考 文 獻

[1]Eli.Goldratt.關鍵鏈[M]，北京電子工業出版社，2006年，137-185.

[2]徐哲，王黎黎.基于關鍵鏈技術的項目進度管理研究綜述[J]，北京航空航天大學學報，2011（3）：54-58.

[3]Francilco A R Duran A Critical clouds and critical sets in resource_constrained projects[J] International Journal of Project Management 2004 22（6）：489-497.

[4]Herroelen W S，Leus R.On the merits and pitfalls of critical chain scheduling[J].Journal of Operations Management，2001，19（5）：559-577.

[5]張靜文，劉耕濤，基于魯棒性目標的關鍵鏈項目調度優化[J]，系統工程學報，2015（2）：135-144.

[6]劉士新.項目優化調度理論與方法[M].機械工業出版社，2007.

[7]劉士新，宋健海，唐家福，基于關鍵鏈的資源受限項目調度新方法[J]，自動化學報，2006（1）：60-66.

[8]張宇.基于關鍵鏈的項目進度管理方法的研究[D].大連：大連理工大學，2009，1-62.