改進(jìn)關(guān)鍵鏈掙值技術(shù)在軟件工程及集成項目進(jìn)度控制中運用探討

胡維濤 鄧雅尹 馬成前

摘 要： 軟件工程及集成項目由于既包含軟件開發(fā)又涵蓋硬件施工等工序，其進(jìn)度控制一直是施工單位、業(yè)主面臨的主要問題之一。關(guān)鍵鏈項目管理通過設(shè)置緩沖區(qū)將進(jìn)度的風(fēng)險降到最低，同時對此類項目的軟、硬件工序進(jìn)行分層分類管理，相較于傳統(tǒng)的進(jìn)度管理方法有天然的優(yōu)勢。在借鑒關(guān)鍵鏈管理方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合掙值法，提出改進(jìn)的關(guān)鍵鏈掙值技術(shù)。該方法借鑒PERT法，采用未消耗緩沖區(qū)、完全消耗緩沖區(qū)和最可能消耗緩沖區(qū)三種情況確定計劃工期，將關(guān)鍵鏈項目工期轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)掙值法可以應(yīng)用的工期，同時對緩沖區(qū)消耗監(jiān)控方法加以改進(jìn)，在外部和內(nèi)部兩個層面上對項目進(jìn)度進(jìn)行控制，提高了工期監(jiān)控的準(zhǔn)確性和靈活性，并進(jìn)行了實例驗證。

關(guān)鍵詞： 軟件工程;集成項目;關(guān)鍵鏈;掙值;進(jìn)度控制

中圖分類號： TB????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A????? doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.13.088

1 引言

隨著科技的飛速發(fā)展，信息技術(shù)逐步滲透到了社會生活的方方面面，極大地促進(jìn)了社會生產(chǎn)力的提高，IT產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟重要的支柱產(chǎn)業(yè)，根據(jù)工業(yè)和信息化部的資料，2018年國內(nèi)IT項目總產(chǎn)值已達(dá)到3萬億元人民幣，國務(wù)院制訂了中國制造2025計劃，到2025年，IT產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值有望突破10萬億元。隨著軟件工程及集成項目的廣泛開展，軟件工程的返工率高、軟硬件施工難配合等問題將成為此類項目管理的重要制約因素。

項目管理實踐中，相較于關(guān)鍵路徑法，關(guān)鍵鏈法很好的克服了資源約束、帕金森定律以及學(xué)生綜合癥等問題，并能夠節(jié)省不必要的安全時間，同時用緩沖區(qū)作為項目風(fēng)險的緩釋機制，可最大程度保證項目順利完成。但該方法也有其局限性，比如同樣是緩沖消耗比例為30%，但兩個任務(wù)分別完成80%和20%，其所對應(yīng)的風(fēng)險等級是完全不同的，再加上緩沖時間的大小設(shè)定本來就不夠精確，使得該監(jiān)控方法不能準(zhǔn)確把握項目進(jìn)行過程中的風(fēng)險，因此單純利用緩沖區(qū)監(jiān)控來進(jìn)行項目進(jìn)度管理會帶來很多問題。

項目管理掙值技術(shù)，廣泛應(yīng)用于國防軍工、工程和制造等行業(yè)，對項目進(jìn)度和成本管理比較成熟和有效，但也有其局限性，掙值法的偏差指標(biāo)不能說明成本和進(jìn)度是否在項目可控范圍內(nèi)，若發(fā)生重大偏差則不具備控制意義。本文考慮將掙值技術(shù)運用于關(guān)鍵鏈項目，通過掙值分析，定性分析進(jìn)度是否延誤，同時利用關(guān)鍵鏈理論，對緩沖區(qū)監(jiān)控方法進(jìn)行改進(jìn)，定量分析進(jìn)度延誤的程度，通過定性和定量兩方面對軟件工程及集成項目進(jìn)度進(jìn)行控制。

2 軟件工程及集成項目進(jìn)度管理特點

軟件工程及集成項目由于既包括軟件開發(fā)又包含硬件施工、安裝等工序，其進(jìn)度管理以及工期安排有不同于傳統(tǒng)項目的特點，具體來說有如下幾點。

2.1 軟件高返工率的影響

軟件系統(tǒng)越來越復(fù)雜，需求變動快，返工頻繁，對整個項目的完工期限構(gòu)成了潛在的威脅。有關(guān)資料表明，70%的軟件開發(fā)項目超出預(yù)定周期，90%項目超過計劃成本，充分反映軟件高返工率對進(jìn)度和成本的巨大影響。

2.2 與主體工程銜接的影響

軟件工程及集成項目與建筑施工有銜接，比如樓宇數(shù)字系統(tǒng)就要等大樓基礎(chǔ)施工結(jié)束后才能進(jìn)行，隧道監(jiān)控系統(tǒng)要等到隧道洞穿后才能與基礎(chǔ)施工一起進(jìn)行預(yù)埋件安裝等作業(yè)，如果銜接不緊，將導(dǎo)致時間資源浪費甚至工期延誤等情況發(fā)生。

2.3 工序工期和重要性程度不匹配的影響

在施工過程中，初期就要把類似于傳感器等預(yù)埋件安裝到位，然后建筑施工才能進(jìn)行，雖然看起來延續(xù)的時間很長，因為要等建筑施工完畢才能安裝、上線系統(tǒng)，但實際工作量很小，花費也很少，必須全部完工才能驗收，合格后才能收到項目款。而項目中有的工作，比如研發(fā)軟件，研發(fā)的周期與前者工期一樣，但工序復(fù)雜且返工頻繁，費用很高，重要性程度明顯高于前者，中途因為出錯導(dǎo)致的返工將嚴(yán)重影響項目進(jìn)度。

3 改進(jìn)的關(guān)鍵鏈掙值管理方法

緩沖區(qū)的設(shè)置方法，已經(jīng)有很多學(xué)者進(jìn)行了研究，本文主要采取根方差法對緩沖區(qū)進(jìn)行設(shè)置。基于對此類項目進(jìn)度管理特點的分析，為更好地解決不同工序工期長短與風(fēng)險重要度的錯配問題，提出改進(jìn)的關(guān)鍵鏈掙值方法，其要點如下：

一是基于項目各工序?qū)φw項目風(fēng)險影響程度不同提出風(fēng)險影響度系數(shù)的概念，進(jìn)而得到對項目風(fēng)險影響最大的工序鏈路，定義該鏈路為項目風(fēng)險鏈，一個項目風(fēng)險鏈可能是該項目關(guān)鍵鏈，也可能是該項目非關(guān)鍵鏈。

二是對項目關(guān)鍵鏈建立基準(zhǔn)工期，運用掙值技術(shù)和緩沖區(qū)監(jiān)控兩種方法監(jiān)控項目執(zhí)行情況。

三是對項目風(fēng)險鏈（當(dāng)風(fēng)險鏈與關(guān)鍵鏈不同時）進(jìn)行監(jiān)控，防止因風(fēng)險鏈路中工序延誤導(dǎo)致風(fēng)險鏈被動成為項目關(guān)鍵鏈的情況發(fā)生。

對于風(fēng)險鏈處理如下：

如果風(fēng)險鏈不是關(guān)鍵鏈，那么必須重點監(jiān)控，防止因該鏈路工序延誤導(dǎo)致變成項目關(guān)鍵鏈，先確定期望工期，計算出接駁緩沖剩余緩沖量，然后監(jiān)控風(fēng)險鏈上工序執(zhí)行情況，若緩沖消耗量小于工序進(jìn)度，則不采取行動，若緩沖消耗量大于工序進(jìn)度，則立即查找原因，采取趕工等措施，防止風(fēng)險鏈轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)鍵鏈。

對于關(guān)鍵鏈處理如下：

按照工序重要性程度將緩沖區(qū)分配至各個工序，根據(jù)風(fēng)險高低來決定分配量大小，而不是根據(jù)工期長短搞平均分配，同時借鑒PERT三值法，對緩沖區(qū)消耗情況按照未消耗緩沖區(qū)、完全消耗緩沖區(qū)、最可能消耗緩沖區(qū)這三種情況進(jìn)行取值，得到緩沖區(qū)計劃消耗的期望值，進(jìn)而得到工序期望工期，以此數(shù)值作為BCWS取值的依據(jù)，再進(jìn)行掙值處理，使得傳統(tǒng)掙值法能夠運用到關(guān)鍵鏈項目，同時對各個工序的重要性程度進(jìn)行定量加權(quán)取值，反映到期望工期中，使得進(jìn)度管理具有針對性，進(jìn)而得出相對可靠的結(jié)論。

3.1 確定工序期望工期

關(guān)鍵鏈項目中存在項目緩沖，求BCWS具體以解決緩沖區(qū)消耗期望值為主，設(shè)未消耗緩沖區(qū)、最可能消耗緩沖區(qū)、完全消耗緩沖區(qū)這三種情況工序工期分別為a、b、c，借鑒PERT三值法，則期望工期n=（a+4b+c）/6。根據(jù)工序重要性系數(shù)Pi將整個項目緩沖虛擬分配至各個工序中，將關(guān)鍵鏈掙值問題轉(zhuǎn)化為普通項目掙值，下面主要說明如何求解工序重要性系數(shù)Pi，從而得到工序期望工期。

3.1.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

按照決策的目標(biāo)、準(zhǔn)則及對象三者之間的相互關(guān)系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層，繪出層次結(jié)構(gòu)圖，層次結(jié)構(gòu)模型如圖1。

3.1.2 構(gòu)造判斷矩陣

判斷矩陣是表示本層所有因素針對上一層某一個因素的相對重要性的比較。根據(jù)一致矩陣法，采用相對尺度將所有因素兩兩比較，得到判斷矩陣。

3.1.3 一致性檢驗

為了克服對各類因素兩兩比較時造成的主觀誤差，需要對矩陣的一致性進(jìn)行設(shè)定，一般項目實踐中對判斷矩陣的一致性值控制在0.1以內(nèi)。

3.1.4 計算緩沖監(jiān)控量

設(shè)工序1、工序2、…、工序n的重要性系數(shù)分別為P1、P2、…、Pn，其中∑ n i=1 Pi=1，且0SymbolcB@PiSymbolcB@1，那么工序i緩沖監(jiān)控量Mi=Pi×PB。

3.1.5 最可能緩沖區(qū)消耗比例

假設(shè)采用項目經(jīng)理、專家、問卷調(diào)查法三種方法所占權(quán)重相同，設(shè)三種方法所得到緩沖區(qū)消耗比例分別為e1、e2、e3，最可能緩沖區(qū)消耗比例為e，則e=（e1+e2+e3）/3。

3.2 緩沖區(qū)監(jiān)控與掙值分析綜合應(yīng)用

針對緩沖區(qū)監(jiān)控未能按項目進(jìn)度區(qū)分臨界點的局限，在軟件工程及集成項目中，將項目緩沖虛擬分配至關(guān)鍵鏈上各個工序中，按照前述理論得到期望工期和各工序剩余緩沖，緩沖區(qū)監(jiān)控基準(zhǔn)線按照進(jìn)度與緩沖區(qū)消耗比例1 ∶ 1進(jìn)行設(shè)置，假設(shè)項目在檢查點關(guān)鍵鏈進(jìn)度達(dá)到3%，若緩沖消耗5%則消耗過快，需要采取行動，若進(jìn)度達(dá)到10%，消耗也是10%則表明進(jìn)度與消耗比例協(xié)調(diào)，不需要采取行動。針對軟件工程及集成項目涵蓋軟件和硬件等工序的情況，以工序重要性序數(shù)Pi來衡量哪些工序雖然工期短，但是風(fēng)險程度更高，哪些工序工期長，但是風(fēng)險程度更低，以此來界定風(fēng)險重要程度，緩沖區(qū)監(jiān)控步驟如下：

步驟1：在項目執(zhí)行之前確定該項目網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵鏈以及緩沖總量的大小。

步驟2：根據(jù)層次分析法計算工序重要性系數(shù)Pi進(jìn)而確定各個工序的緩沖分配量大小。

步驟3：對項目進(jìn)行監(jiān)控，對工序i進(jìn)行跟蹤，按照臨界線進(jìn)行預(yù)警并采取必要行動。

步驟4：工序i結(jié)束后提取該監(jiān)控點處緩沖剩余量到項目緩沖中作為庫存緩沖。

步驟5：若某一工序?qū)嶋H消耗緩沖量超出虛擬分配量則用項目緩沖中庫存緩沖進(jìn)行補充，并查找原因采取行動。

步驟6：重復(fù)步驟3至5，直至項目完成。

以上是監(jiān)控緩沖區(qū)消耗情況，結(jié)合改進(jìn)后的掙值監(jiān)控法，綜合應(yīng)用步驟如下：

選取項目監(jiān)控點，根據(jù)前述理論計算項目掙值BCWP和BCWS，設(shè)項目總的進(jìn)度偏差為SV、關(guān)鍵鏈路進(jìn)度偏差為SVC。

情況一：SVC>0，SV>0。此時重點觀察當(dāng)前緩沖區(qū)消耗情況，若此時所有前序工序總的緩沖消耗量與關(guān)鍵鏈進(jìn)度的比值小于1，則表明項目進(jìn)度超前或者按計劃;若比值大于1，則說明緩沖區(qū)消耗過量，此時應(yīng)密切注意此工序緩沖消耗率，比值繼續(xù)擴大時應(yīng)果斷采取措施。

情況二：SVC<0。此時項目進(jìn)度拖延，應(yīng)觀察當(dāng)前緩沖消耗情況，若緩沖區(qū)消耗量與關(guān)鍵鏈進(jìn)度比值在正常范圍內(nèi)，則不必采取行動，若比值大于1，則應(yīng)立刻采取行動。

情況三：當(dāng)SVC>0，SV<0時，此時項目由于風(fēng)險鏈路緩沖區(qū)消耗過多而出現(xiàn)延誤，導(dǎo)致關(guān)鍵鏈路被動消耗項目緩沖區(qū)。此時先查看工序i的緩沖消耗情況，若還有富余，則整個工程的工期還未被延誤，應(yīng)重點監(jiān)控接駁緩沖FB，對風(fēng)險鏈工序采取趕工措施，防止影響關(guān)鍵鏈進(jìn)度。

4 案例分析

某軟件工程及集成項目主要由設(shè)計、實施、調(diào)試、收尾四個任務(wù)組成，該項目工作分解結(jié)構(gòu)如圖2所示。

項目實施的計劃信息表如表1所示。

根據(jù)項目計劃信息表畫出項目網(wǎng)絡(luò)計劃圖如圖3所示。

4.1 傳統(tǒng)掙值法分析

通過圖3可知項目關(guān)鍵路徑為：A-C-F-G-J-K-L-M。按照傳統(tǒng)進(jìn)度計劃安排和掙值法，項目進(jìn)行到第56天時，根據(jù)各工序完成情況，計算得到BCWP=41.8，BCWS=41.8，BCWPC=23.3，BCWSC=22.3，因此SV=41.8-41.8=0，SVC=23.3-22.3=1。

通過項目總掙值和關(guān)鍵路徑掙值綜合分析，項目關(guān)鍵路徑提前，第56天按照原計劃項目關(guān)鍵路徑正好完成工序G工作，但是現(xiàn)在工序J工作也完成了。但是實際情況是，非關(guān)鍵路徑由于工序E程序開發(fā)出現(xiàn)返工，導(dǎo)致工序E工期延誤，進(jìn)而導(dǎo)致整個工程工期延誤，此時工序A-C-E-I-K-L-M轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)鍵路徑。

以上分析說明，按照傳統(tǒng)掙值法進(jìn)行項目管理，無法及時監(jiān)控計劃的不合理，對出現(xiàn)的偏差不能及時處理，使項目的管理效果不佳。而且掙值是采用成本的方法來對偏差情況進(jìn)行分析，無法對偏差的程度進(jìn)行量化，只能判斷是否延誤，程度如何、是否在可控范圍內(nèi)，都無法給出結(jié)論。

4.2 改進(jìn)的關(guān)鍵鏈掙值分析

通過對該項目的分析，確定出工序工期的最樂觀時間，將原計劃時間作為安全時間。根據(jù)圖3，可知關(guān)鍵鏈為A-C-F-G-J-K-L-M，非關(guān)鍵鏈有3條，分別為：B;D-H;E-I，根據(jù)根方差法，可計算出項目緩沖PB=7天，根據(jù)層次分析法，計算出關(guān)鍵鏈工序A、C、F、G、J、K、L、M重要性系數(shù)以及各工序?qū)?yīng)的完全消耗工期如表3，經(jīng)過計算，項目經(jīng)理、專家、問卷調(diào)查所得到緩沖區(qū)消耗比例分別為65% 、55%、70%，則最可能消耗比例e=（65%+55%+70%）/3=63.3%，得到關(guān)鍵鏈項目期望工期。

按照期望工期公式得出結(jié)果如表2，其中工序J、K、L、M均少于1天，為便于安排工期，取最樂觀工期值為期望工期。通過上表可以看出關(guān)鍵鏈法相較于傳統(tǒng)工期安排方法，大大減少了總的項目工期，同時對于過程監(jiān)控更加精確。選定工序G期望工期的最后一天，即項目第47天進(jìn)行分析，測算得到，工序G完成了該工序工作量的95%，運用掙值法，經(jīng)過計算得到BCWS=5*0.28+3*0.67+13*1.15+26*0.14=22，BCWP=21.27，SV=BCWS-BCWP=-0.76<0，可以判斷出關(guān)鍵鏈工期延誤，根據(jù)關(guān)鍵鏈完成情況測得，整個關(guān)鍵鏈任務(wù)已完成93%，通過計算得到目前消耗緩沖區(qū)1.3天，則已經(jīng)消耗緩沖比例為1.3/3=43.3%<93%，說明工序G延誤仍然在可控范圍內(nèi)，只需要保持工程按照原來進(jìn)度即可。

下面對項目風(fēng)險鏈進(jìn)行分析，通過層次分析法對項目整個工序風(fēng)險程度進(jìn)行加權(quán)計算，得到工序風(fēng)險程度系數(shù)如表3。

通過圖3可知，該項目共有三條工序鏈路，分別是A-C-D-H-K-L-M、A-C-E-I-K-L-M和A-C-F-G-J-K-L-M。通過各工序風(fēng)險程度系數(shù)計算得到三條鏈路加權(quán)工期分別為4.187、5.478和3.6755。由結(jié)果得到第二條鏈路（E-I）為該項目風(fēng)險鏈，且該項目關(guān)鍵鏈與風(fēng)險鏈不是同一條，該鏈路應(yīng)引起高度重視。該風(fēng)險鏈為項目的非關(guān)鍵鏈，按照前述理論，計算得到接駁緩沖FB=5，非關(guān)鍵鏈重要性系數(shù)為（0.8，0.2），得到非關(guān)鍵鏈緩沖區(qū)數(shù)據(jù)如上表所示。分析可知，項目第47天，工序E完成該工序95%工作量，整個風(fēng)險鏈（即非關(guān)鍵鏈E-I）完成93.3%工作量，所消耗接駁緩沖區(qū)比例為0.9/2=45%，說明緩沖消耗正常，工序E在正常進(jìn)度范圍內(nèi)，且按照目前進(jìn)度風(fēng)險鏈不會轉(zhuǎn)化成關(guān)鍵鏈。

5 結(jié)語

關(guān)鍵鏈項目中，緩沖區(qū)消耗一直存在緩沖區(qū)監(jiān)控不夠準(zhǔn)確、臨界點不易設(shè)置等問題。采取傳統(tǒng)掙值法能簡單、直觀地對項目進(jìn)度進(jìn)行評判和控制，但由于關(guān)鍵鏈項目中存在緩沖區(qū)，導(dǎo)致采用掙值法時BCWS無法確定。本文借鑒PERT三值法，提出期望工期的概念，以此為基礎(chǔ)，將關(guān)鍵鏈項目轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)項目，并在此基礎(chǔ)上運用掙值理論進(jìn)行進(jìn)度分析。同時，本文提出風(fēng)險鏈的概念，針對軟件工程及集成項目中軟硬件工序?qū)τ诠て谂c風(fēng)險不匹配的問題，提出用工序風(fēng)險程度系數(shù)衡量重點工序的風(fēng)險程度，防止出現(xiàn)工期長但技術(shù)含量低的工序占用大量管理資源，有些技術(shù)含量高、返工率高但工期較短的工序卻得不到重視的問題。掙值法在整體上對關(guān)鍵鏈項目進(jìn)度進(jìn)行分析，工序緩沖區(qū)消耗監(jiān)控在內(nèi)部對掙值結(jié)論進(jìn)行確認(rèn)和驗證，二者從兩個角度對項目進(jìn)度進(jìn)行分析和控制，保證了關(guān)鍵鏈項目的順利進(jìn)行。

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