水利水電工程動態(tài)管理和控制方法分析

荊 瓏，王春柳，鄒建鋒

（中國電建集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550081）

19世紀(jì)50年代末，網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)開始應(yīng)用于工程項(xiàng)目的工期計(jì)劃和進(jìn)度控制中。網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)經(jīng)過60多年的發(fā)展，形成了以關(guān)鍵路徑法（Critical Path Method,CPM）和計(jì)劃評審技術(shù)（Program Evaluation and Review Technique,PERT）這兩種方法為主的管理方法并一直沿用至今[1]。然而，使用CPM和PERT制定網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計(jì)劃一般都是在項(xiàng)目建設(shè)初期，評價(jià)進(jìn)度計(jì)劃可行性的指標(biāo)是時間。而在工程項(xiàng)目的實(shí)施階段，有可能會遇到各種風(fēng)險(xiǎn)因素的影響，如氣象、地質(zhì)、不可抗力及人為因素等，導(dǎo)致工程在實(shí)際施工過程中不能完全按照計(jì)劃執(zhí)行，使進(jìn)度計(jì)劃不斷在變化。目前，已經(jīng)有不少學(xué)者采用掙值管理的方法對工程進(jìn)度進(jìn)行評價(jià)，也有學(xué)者對進(jìn)度計(jì)劃風(fēng)險(xiǎn)分析進(jìn)行了研究，但沒有研究者將這兩種方法結(jié)合起來。文章提出了動態(tài)進(jìn)度計(jì)劃的概念，通過對其進(jìn)行動態(tài)實(shí)時的風(fēng)險(xiǎn)分析和工程績效評價(jià)，使工程管理人員能更早地發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)而采取更為有效的工程措施解決問題，保證工程項(xiàng)目順利完工。

1 掙值管理

1.1 掙值管理

掙值管理（Earned Value Management,EVM）是項(xiàng)目管理知識體系中重要的管理方法[2]。掙得值（Earned Value）的概念源于美國，我國建筑業(yè)在20世紀(jì)80年代末接觸到這一原理，并將其引入國內(nèi)項(xiàng)目管理體系中。從掙值法的概念被提出，學(xué)者們圍繞掙值法做了大量的理論和實(shí)際的研究。早期大多是關(guān)于成本預(yù)測的，例如Christenson在成本預(yù)測方面做了大量的研究。近年來越來越多的研究都集中在工期預(yù)測方面，使用掙值法來預(yù)測工程項(xiàng)目的最終工期。

1.2 傳統(tǒng)掙值法的缺陷分析

雖然在掙值管理中的績效指標(biāo)SV和SPI被提出之后，有很多人支持這一觀點(diǎn)，但是也有一些學(xué)者對這兩個指標(biāo)的可靠性提出了質(zhì)疑。

（1）SV即進(jìn)度偏差，表示的是工程實(shí)際進(jìn)度和計(jì)劃進(jìn)度之間的關(guān)系，但這個進(jìn)度績效指標(biāo)沒有使用時間單位，而是使用貨幣單位對工程總進(jìn)度進(jìn)行衡量，這樣就會使工程成本的預(yù)測和工期的預(yù)測混為一談，容易引起歧義。

（2）SV=0（或者SPI=1）或許能夠表示一個工程已經(jīng)完工，但是卻不能夠準(zhǔn)確反映工程是按時完工，或是延期完工的準(zhǔn)確的進(jìn)度信息。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在某個時間點(diǎn)之后，進(jìn)度績效指標(biāo)SPI可信度降低，不能提供真實(shí)可靠的工程進(jìn)度信息，這個區(qū)域叫作“灰色區(qū)域”，常常出現(xiàn)在項(xiàng)目最后的1/3階段，在這個階段內(nèi)，進(jìn)度績效指標(biāo)SP和SPI都將失效[3]。

（3）掙值管理并未考慮“關(guān)鍵工序”問題。由于EV值是指項(xiàng)目實(shí)施過程中某階段實(shí)際完成工作量并按照計(jì)劃單價(jià)計(jì)算出來的費(fèi)用，是一個累計(jì)值，是某個監(jiān)控時間點(diǎn)的所有工序（包括關(guān)鍵工序和非關(guān)鍵工序）EV值的代數(shù)和。非關(guān)鍵路徑上工序進(jìn)度提前，可能會掩蓋整個工程項(xiàng)目真實(shí)的進(jìn)度情況。因此，當(dāng)SV＞0或者SPI＞1時，并不能說明工程進(jìn)度提前；當(dāng)SV＜0或者SPI＜1時也同樣不能說明工程的進(jìn)度延誤。

1.3 進(jìn)度績效評價(jià)指標(biāo)

由于傳統(tǒng)的掙值法存在缺陷，因此不能直接在動態(tài)進(jìn)度計(jì)劃中使用評價(jià)指標(biāo)SPI，要對其進(jìn)行修正。

國內(nèi)外學(xué)者針對這一問題做了很多研究，其中由Lipke提出的進(jìn)度掙值（earned schedule,ES）獲得了大多數(shù)人的認(rèn)可。這種方法將原來基于貨幣尺度的傳統(tǒng)掙值法轉(zhuǎn)化為基于時間尺度的掙值法，以此來衡量工程的實(shí)際進(jìn)度[4]。評價(jià)指標(biāo)SPI（t）的定義：

式中：進(jìn)度掙值ES為掙值EV在曲線PV（指項(xiàng)目實(shí)施過程中某階段計(jì)劃要求完成的工作量所需的預(yù)算費(fèi)用）上的投影值；AT為進(jìn)度績效評價(jià)時間點(diǎn)。

文章選用SPI（t）作為掙值管理系統(tǒng)的評價(jià)指標(biāo)。SPI（t）避免了工程進(jìn)度績效評價(jià)過程中“灰色區(qū)域”的出現(xiàn)，因此能夠更好地評價(jià)工程進(jìn)度績效，也是文章所使用的第一個核心評價(jià)指標(biāo)。但由于這個指標(biāo)并不能完全克服掙值法所存在的缺陷，因此還需要其它評價(jià)指標(biāo)輔助分析。

2 進(jìn)度計(jì)劃風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1 進(jìn)度計(jì)劃風(fēng)險(xiǎn)分析（schedule risk analyses,SRA）

早期的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)主要基于關(guān)鍵路徑法（CPM）和計(jì)劃評審技術(shù)（PERT），但這兩種方法都有不同程度的缺陷。關(guān)鍵路徑法適用于各個工序的持續(xù)時間和工序間的邏輯關(guān)系均確定的情況，但在實(shí)際工程中，往往包含很多不確定性因素，如果仍按照原先制定的進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行施工，將會使工程進(jìn)度存在一定風(fēng)險(xiǎn)。計(jì)劃評審技術(shù)使用了“三時估計(jì)”以克服工序持續(xù)時間的不確定帶來的風(fēng)險(xiǎn)，但這種方法的建立是基于一些簡化的假定，例如假定工序的持續(xù)時間均服從β分布，而事實(shí)上無法證明β分布是工序持續(xù)時間的最適合的分布形式[5]。由于以上問題的存在，研究人員提出了進(jìn)度計(jì)劃風(fēng)險(xiǎn)分析法，SRA作為一種簡單的發(fā)掘工程中敏感工序的工具，已經(jīng)被廣泛研究。

2.2 進(jìn)度計(jì)劃風(fēng)險(xiǎn)分析（SRA）的基本參數(shù)分析

Vanhoucke詳細(xì)闡述了傳統(tǒng)進(jìn)度計(jì)劃風(fēng)險(xiǎn)分析中CI、SI、CRI指標(biāo)的缺陷，并通過研究大量的工程實(shí)例，發(fā)現(xiàn)指標(biāo)SSI能夠提供比其他三個指標(biāo)更加可靠的評價(jià)結(jié)果[6]。因此文章選用SSI作為風(fēng)險(xiǎn)分析的評價(jià)指標(biāo)，這也是文章使用的第二個核心指標(biāo)—進(jìn)度計(jì)劃工序敏感度指標(biāo)（Schedule sensitivity index,SSI）。綜合多方面的因素，綜合衡量工序的影響程度計(jì)算公式如下：

式中：di為第i個工序的持續(xù)時間；PD為工程的總工期。

通過進(jìn)度計(jì)劃風(fēng)險(xiǎn)分析，能使管理人員將主要精力集中在那些SSI較高的工序上，不僅能使管理人員有的放矢，減輕工作負(fù)擔(dān)，而且當(dāng)工程進(jìn)度出現(xiàn)問題時，管理人員能夠迅速采取有效的補(bǔ)救措施，從而保證工程能夠順利完工。

3 工程進(jìn)度追蹤和控制管理

在對一個工程項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)時跟蹤和管理時，是從宏觀的角度對工程進(jìn)度進(jìn)行整體把握，還是從微觀的角度對工程進(jìn)度進(jìn)行局部控制是一個值得考慮的問題。選擇從較高的WBS層，即項(xiàng)目層開始分析?；蚴菑妮^低的WBS層，即工序?qū)娱_始分析。這兩種不同的思路引出了兩種不同的分析方法—自上而下的分析方法和自下而上的分析方法。自上而下分析法是基于EVM的評價(jià)參數(shù)SPI（t）進(jìn)行分析的，自下而上分析法是基于SRA的評價(jià)參數(shù)SSI進(jìn)行分析的。

3.1 自上而下的工程管理方法

自上而下工程跟蹤方法是一種基于項(xiàng)目層的跟蹤控制方法，它使用評價(jià)指標(biāo)SPI（t）對整個工程進(jìn)行績效評價(jià)。當(dāng)SPI（t）低于預(yù)先設(shè)定的閥值時，說明該工程此時整體進(jìn)度延誤，需要及時采取有效的工程措施以保證工程進(jìn)度。當(dāng)工程進(jìn)度出現(xiàn)延誤時就需要從最高的WBS層（項(xiàng)目層）向最低的WBS層（工序?qū)樱┻M(jìn)行自上而下的信息挖掘，來具體分析究竟是哪個工序出現(xiàn)了問題導(dǎo)致整個工程出現(xiàn)了延誤，進(jìn)而找到這些“問題工序”。但當(dāng)工程中含有較多并行施工的工序時，自上而下分析法就不能提供準(zhǔn)確的工程進(jìn)度信息，因此需要另一種方法進(jìn)行輔助分析，即自下而上的分析法。

3.2 自下而上的工程管理方法

自下而上的項(xiàng)目跟蹤方法是一種基于工序?qū)拥母櫩刂品椒ǎ褂迷u價(jià)指標(biāo)SSI對各個工序的敏感程度進(jìn)行評價(jià)。通過進(jìn)度計(jì)劃風(fēng)險(xiǎn)分析可以篩選出敏感度較高的，對工程進(jìn)度有重大影響的工序。在工程施工的過程中，當(dāng)所監(jiān)控的工序的SSI值高于閥值時，就表明該工序具有較高的敏感性，一旦發(fā)生延誤，就極有可能會對工程的總工期產(chǎn)生重大影響，故應(yīng)將此類工序作為工程風(fēng)險(xiǎn)防范以及管理的重點(diǎn)；如果求得工序的SSI值低于預(yù)先設(shè)定的閥值，就表明此類工序的風(fēng)險(xiǎn)度較低，不必作為工程管理人員關(guān)注的重點(diǎn)，提高了工程控制績效。

3.3 動態(tài)管理和控制方法

由于自上而下和自下而上的工程進(jìn)度控制方法都存在各自的適用對象，因此文章將這兩種方法結(jié)合起來進(jìn)行分析，以達(dá)到較高的工程控制績效。當(dāng)管理人員獲得了工序的敏感性信息和進(jìn)度績效評價(jià)信息之后，就可以在施工的過程中有的放矢，并且能夠更加恰當(dāng)?shù)貞?yīng)對工程中出現(xiàn)的各種狀況，提高工程的整體控制水平。進(jìn)度計(jì)劃動態(tài)控制系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

在該控制系統(tǒng)中，首先對初始制定的進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，求得各個活動的敏感性指標(biāo)。在項(xiàng)目開工之后，每當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)先設(shè)定的監(jiān)控時間點(diǎn)時就對工程進(jìn)度績效進(jìn)行分析，減少了管理人員的工作量。并且自上而下的分析法和自下而上的分析方法是同時進(jìn)行分析，以確保對任意工程項(xiàng)目都能獲得較高的工程控制績效。在工程監(jiān)控的過程中，假設(shè)方法1（自上而下的管理方法）不適用時，即誤以為工程進(jìn)度并未出現(xiàn)延誤時，系統(tǒng)左邊分支就會自動返回到監(jiān)控時間點(diǎn)，等待下一個監(jiān)控時間點(diǎn)到來時再啟用方法1進(jìn)行評價(jià)，雖然在當(dāng)前時刻方法1失效，但方法2（自下而上的管理方法）依舊能有效地進(jìn)行工程進(jìn)度的追蹤控制；反之當(dāng)方法2不適用時，方法1依然能對工程進(jìn)行實(shí)時的動態(tài)管理，這樣就能形成優(yōu)勢互補(bǔ)，提高了工程控制的效率。最后就可以診斷出是哪些工序延誤了工程進(jìn)度，進(jìn)而對這些工序采取控制措施，保證工程能夠順利完工。

4 結(jié)語

掙值法和進(jìn)度計(jì)劃風(fēng)險(xiǎn)分析法是工程領(lǐng)域常用的兩種管理方法。文章提出的動態(tài)管理和控制方法可對水利水電工程進(jìn)度進(jìn)行有效、實(shí)時地管理，確保工程項(xiàng)目順利完工。通過使用自下而上分析法獲得工序的敏感度信息，通過使用自上而下分析法獲得工程的總體進(jìn)度評價(jià)信息，然后將這兩方面的信息進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，使管理者能夠更加準(zhǔn)確地、實(shí)時地掌控工程進(jìn)度情況，并且在工程出現(xiàn)問題時及時采取有效的措施，也因此獲得了較高的工程進(jìn)度控制績效。

圖1 進(jìn)度計(jì)劃動態(tài)控制系統(tǒng)流程圖