S大學工業機器人激光焊接實驗室建設項目進度管理研究

王雨生，李樹清

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

0 引言

隨著我國人口紅利的逐漸消失，各制造單位用工荒逐年加重，從而造成企業的用工成本不斷上漲，因此傳統制造業的機器人生產流水線的改造升級成為必然趨勢。高校加大工業機器人實驗室的建設力度也成為必然趨勢。工業機器人實驗室需要集成機、管、電、舾各專業、工藝設備及安全設備，建立微縮版的工作站或生產線。

本文主要從項目進程管理的視角出發來探討實驗室建設，把實驗室建設作為一個完整、系統的項目來研究，將項目管理方法在高校工科實驗室建設中拓展應用，從而助推我國高校實驗室項目的管理水平，并帶來實際效益。

1 研究工程的選擇

S大學是一所地方工科院校。在上海市對激光制造業日漸增長的需求及對激光實驗教學質量進一步的要求下，學校材料學院決定建造全新的工業機器人激光焊接實驗室。由于S大學屬于教育機構，缺乏工程管理相關人才，導致其在進度控制的能力與行業先進水平有較大距離。因此如何在此項目管理的過程中對其集成管理進行優化對按時按質完成工程具有重要意義，對于非標項目集成進度管理進行優化有重要的參考價值。

2 工業機器人激光焊接實驗室項目進度管理

2.1 項目特點及工作范圍

本項目屬于系統集成項目，其本身不僅具有一般項目的一切特點，如復雜性，一次性等，更具有技術集成性高、多專業集成度高及管理復雜等特點[1]。集成化項目的項目進度管理往往面臨以下3個問題：項目計劃失控導致項目最終失敗；項目范圍沒梳理明確；參與項目的各專業人員之間的溝通存在問題[2]。因此針對這些問題本項目針在實際管理中采取以下措施進行應對：項目計劃制定時務必力求精確；明確項目合同范圍，減少項目執行中的范圍變更；建立項目溝通機制，使重要的信息能有效地上傳下達[3]。

本項目共分為兩期。二期擬在一期項目的基礎上，在同一實驗室區域內新增3個激光科研工作站：四號、五號、六號工作站，其中四號、五號工作站的激光光纖來自于通快Trudisk16002激光器，六號工作站的激光來自于通快TruPlus556激光器，工作站主要部件及功能如表1所示。

表1 工作站主要部件及功能

確定項目的工作范圍是能準確制作項目計劃的基礎。本項目屬于“交鑰匙”工程，其工作范圍涵蓋從設計、采購、制造、安裝、調試、試用到培訓的全過程。整個項目可分為設計、制造加工、安裝及調試驗收4大階段。其主要的里程碑節點信息為：（1）2018年3月14日，項目啟動會議；（2）2018年6月29日，項目方案設計完成；（3）2018年7月31日，項目采購完成；（4）2018年9月27日，項目安裝調試完成；（5）2018年10月26日，項目驗收。

2.2 項目計劃制定

在確認工作范圍之后，對本項目4大階段內的各項任務按其種類及生產順序進行了任務分解。由于本項目具有復雜多變及多技術工種集合的特點，故在本項目各項任務的時間估算工作中主要采取專家判斷法和類比估算法。結合項目執行過程中的制約因素及多工種交叉作業的可能性等對項目中的各項任務進行排序，最后根據上述數據制定本項目的網絡計劃[4]。

2.3 項目進度優化方案設計

2.3.1 項目關鍵路徑識別

如要縮短項目工期，就必須針對項目關鍵路徑上的任務進行優化。但須注意的是，在優化關鍵路徑上某個任務的持續時間后，關鍵路徑可能會有所改變[5]。因此項目管理者在對現有關鍵路徑上的任務優化的同時還需關注關鍵路徑的變化。本項目的關鍵路徑為：項目啟動——數模移交——規劃設計——制造采購——安裝調試——預驗收包裝運輸——現場安裝——小批量——終驗收。如圖1所示。

圖1 未經優化的項目關鍵路徑

2.3.2 項目進度優化的框架

由于本項目主要設備采購涉及進口，因此設備采購時間并不可控。根據現有資源的分析，決定針對規劃設計、制造加工及工藝調整這3個主要階段內的任務進行優化，框架圖如圖2所示。

圖2 進度計劃優化框圖

2.3.3 項目進度優化的原則及方法

為使整個優化工作快速有效，項目組遵循可行性原則、資源需求原則及技術難度原則進行任務優化活動，并相應地采取強制縮短法、調整任務工序及變更關鍵路線縮短計劃工期對整個工期進行優化[6]。

2.3.4 項目計劃優化

（1）規劃設計階段的優化設計

本項目的機械設計包中的工裝夾具設計任務的前后制約邏輯性較強，不具備調整工序的條件，因此項目組對此部分的設計工作采用強制縮短法進行工期壓縮，具體措施是增加設計工程師資源，以壓縮相應任務的工作周期。具體操作如如表2所示。在對資源進行調整后項目的進度計劃情況如表3所示。

表2 優化前后資源分配及持續時間

表3 優化后的作業時間

由以上兩表可以看出經過設計資源的重新整合及合理化分配后，項目的總工期由214個工作日壓縮至201個工作日，相應的竣工時間也整體壓縮了13個工作日。

由于本項目的3個工作站中，四號、五號工作站的激光光纖來自于通快Trudisk16002激光器，六號工作站的激光來自于通快TruPlus556激光器，因此四號、五號工作站除了夾具不同外，其電氣控制系統的編程基本相同，即本項目的電氣系統設計實際是2套而非3套。因此調整任務順序法可被用來優化本項目電氣設計包中的控制系統編程任務的持續時間。通過將原計劃中具有串聯關系的控制系統編程任務調整為并行關系以縮短時間。電氣布局工作的開始時間可調整至四號及五號工作站的電氣控制系統設計工作完成之后，其持續時間不變，如表4所示。

表4 優化后的作業時間

由于調整之后，項目的電氣布局設計任務已由項目關鍵任務轉化為非關鍵年任務，因此雖然整個任務包的時間被壓縮了15個工作日，但其對項目整體工期壓縮的工期只有5個工作日。

（2）安裝調試階段的進度優化

經過上述對此項目規劃設計階段的優化，現項目整體工期相較初始版計劃已優化了18個工作日，但相較合同目標時間尚有34個工作日的差距。經分析，在安裝調試階段，夾具的安裝及調試工作為持續時間較長的關鍵任務，因此優先考慮對其進行調整。由于夾具的聯調開始時間受限于機械系統及電氣系統的完整性，因此對夾具的安裝開始時間進行優化。在完成第一階段優化后的計劃中，夾具的安裝開始時間恰好位于機械設備安裝之后，而夾具制作完成的日期是6月26日，其與機械設備安裝完成的日期時間間隔為26個工作日，此段時間如能利用將大大縮短整體工期。經研究認為可在夾具上工裝前先對其進行試裝，并做單體人工手動模擬夾持試預調，以此擺脫機械設備安裝節點對其的約束。按照估算，按現有的調試工程師資源，其手動模擬夾持試預調周期大致為22個工作日，與26個工作日的間隔期正好相當，因此在條件允許的情況下，將夾具開始入場安裝節點調整的越緊湊對整個項目的整體工期就越有利。項目組將夾具的入場安裝的開始時間調整至夾具制作完成之后，得出的工期變化如表5所示。

表5 工裝夾具調試優化

由表中的數值可以看出，此次關鍵任務優化后所取得的壓縮數值與項目整體工期所取得的壓縮值是一致的，即項目的關鍵路徑并未隨此次優化而改變。

（3）工藝調試時間的進度計劃調整

通過以上2次對項目設計規劃階段及制造調試階段的任務優化，目前項目的整體結束時間為2018年11月7日，相較合同日期還有8個工作日的差距。經分析，在工藝調試階段由于受到客觀調試儀器設備的制約，無法通過增加調試工程師的手段對項目周期進行壓縮，亦無法將這些任務鍵的關系由串聯更改為并聯。因此只能考慮通過輪崗加班的模式對整體周期進行壓縮。由于調試工作涵蓋6個休息日及國慶假期，可將其中的8個休息日及部分國慶假期變更為工作日，更改后的計劃如表6所示。

表6 焊接程序及系統調試優化

（4）優化后的項目計劃

通過對項目3大階段的關鍵任務運用強制縮短法、調整任務工序法及變更關鍵路線縮短計劃工期法進行優化，可得到優化后的項目甘特圖。其關鍵路徑如圖3所示。通過此圖可以看出現在項目的計劃完工日期為2018年10月25日，符合合同要求時間。

圖3 優化后的項目關鍵路徑

3 結束語

本文通過目前工程管理理論中對計劃優化的常用方法，并結合本項目的初始計劃進行分析，對項目關鍵鏈進行分析、優化，以使其符合合同的完工目標日期。通過對中外項目管理的學習，并融合S大學工業機器人激光焊接實驗室二期項目的實際管理操作，可以得出以下結論。

（1）工業機器人激光焊接實驗室項目具有高度集成化及復雜化的特征，因此項目前期的合同工作范圍認定，項目任務分解工作的合理性、各任務之間的緊前緊后關系的梳理及各互動持續時間的預估均對項目計劃的最終工期的排定有重大影響，須在項目開始階段就慎重對待。如制定出的計劃時間仍不能滿足合同要求時間，則必須對計劃進行優化。

（2）計劃的優化方法包括但不僅限于調整關鍵路徑上各關鍵工作間的工作順序、加大對某項關鍵工作資源投入的力度、調整項目關鍵路徑等方法，以縮短關鍵任務時間，從而滿足合同工期的要求。

本項目已按計劃圓滿完成，故可得出上述結論是有效的。但由于初次接觸集成化項目，相關理論及技術經驗亦有待提高，因此在項目糾偏過程中較多偏向增加資源投入的方法，導致項目成本有所上升，相關問題需在今后的學習中進一步加強。