摘要:文章针对多项目进度管理中存在的问题提出了基于关键链理论的多项目生产计划制订与控制模型,通过项目工作分解、多项目关键链计划优化、缓冲设置、项目监控等措施,解决了多项目实施过程中资源冲突、工期延误、计划准确性等问题,保证了多项目计划在不确定环境下稳定进行。
关键词:关键链理论;多项目管理;生产计划;控制模式;缓冲区
中图分类号:F270文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)06-0055-03
目前,大多数的项目组织处于多重项目的环境,在同一个环境中,不同项目共享着一个或多个资源的现象普遍存在。然而,项目管理普遍采用项目经理负责制,项目经理只关注自己负责的项目,在出现共享资源瓶颈时,都希望自己的项目优先使用共享资源,这样资源争夺的现象时有发生,往往导致项目管理混乱,管理难度增加,甚至造成资源使用不经济和成本超支。同时项目在执行过程中会受到不确定性因素(返工、天气、人为因素等)的影响,经常出现工期延误,致使实际进度与计划不符,导致计划失效。这些问题都是由于计划管理不善引起的,可见原有的计划模式已不能很好地指导和控制生产。而Dr·Goldratt提出的基于约束理论(TOC)的关键链项目管理(Critical Chain Project Management,CCPM)却能很好的解决这些问题。CCPM在项目进度管理中将约束理论、聚集原理等引入到计划的制定中,通过设置缓冲、控制关键链、采用最晚的计划等一系列措施,可以解决共享资源冲突,克服“学生综合症”、帕金森法则的影响,缩短项目工期,有效地降低项目受不确定性因素影响的程度,改善项目计划。本文针对多项目关键链计划制订与控制模型进行探索和研究,希望能解决当前多项目管理管理中存在的问题,优化项目资源配置,降低项目受不确定性因素影响的程度,缩短项目周期,降低项目成本,提高组织效益。
一、关键链法存在的问题
作为项目进度管理的新发展,关键链法在项目管理实践中也存在很多问题。一是用50%概率可能完成的时间作为工序工期的估计,使缓冲时间的设置过大,经常导致计划与实际进度差别很大,计划不能指导生产,易使员工失去信心,产生惰性。随着数学方法普遍应用于现代项目管理中,项目工期估计已经比较准确,没有太多压缩的空间,50%法则显然已不适应实际情况。二是在多项目缓冲区的设置上,虽然已有人进行研究,但文献并不多,且多数为定性的研究,并没有给出具体的方法,部分文献即便从定量方面进行研究,缓冲设置方法也缺乏准确的科学依据,不够科学,没有公认的较好的方法。
针对关键链计划法中存在的问题,本文在前人研究的基础上,将灰色预测理论引入项目工期的确定上,提高了项目工期预测的准确性,然后用80%概率可能完成的时间作为工序工期的估计,增大了工序工期的估计,减小了缓冲区的尺寸,提出了自己的缓冲设置方法,建立了基于关键链理论的多项目生产计划制订与控制模型,进一步解决了计划准确性问题。
二、多项目关键链生产计划与控制流程模型构建
基于关键链项目管理在解决共享资源冲突和降低项目受不确定性因素影响程度的优良特性,本文提出采用关键链项目管理理论(CCPM)与ERP技术复合生产模式的多项目综合集成计划、控制流程模型——C-E模型,如图1所示。其基本思想是在项目制造企业借鉴采用ERP管理模式,用关键链项目管理(CCPM)解决多项目进度管理问题,制定生产计划,通过确定“瓶颈”和关键链,抓住关键环节,采用关键链进度优化算法进行优化,合理安排关键的生产资源,提高关键环节的生产能力,解决生产计划及控制方面存在的问题。在应用实施ERP系统时,充分考虑关键链项目管理理论方法、技术手段与ERP管理理论、技术手段的无缝集成与应用。
(一)项目数据输入
以CAX系统数据、PDM系统数据和项目任务说明书作为模型初始输入数据。项目在实行CAD/CAPP/CAM等计算机辅助设计及制造的过程中产生了大量的电子化的工程图纸、设计文档、工艺文件、NC(Numerical Control,数据控制)代码等,这些资源分散存放在孤立的计算机中,通过PDM系统将各种CAX系统信息集成起来,利用计算机管理产品全生命周期中各种数据和过程,通过逐步建立虚拟的产品模型,最终形成完整的产品描述、生产过程描述以及生产过程控制数据,保证数据的一致、最新、共享和安全。
(二)项目工作结构分解(WBS)
进行单个项目的工作结构分解,形成单项目工作分解结构。项目工作结构分解将整个项目层分解成无数个可控制的、独立的、完整的项目单元,同时也把无数个项目单元组织起来最终形成一个具有相依关系的项目计划。进行项目结构分解要根据项目的规模及复杂程度,确定工作分解的详细程度。分解的太细,层次与项目单元增加,给计划工作带来困难,计划费用增加,且使项目结构失去弹性,项目变化调整的余地变小;分解的过粗,项目单元上的任务和信息容量太大,难以具体地、精细地设计、计划和控制,失去了分解的作用。总之,满足自己管理需求深度的计划就是合适计划。
(三)项目单元信息包配置
对每一个项目单元配置详细的制造信息,信息包包括工艺流程、时间、人力、资源占用信息,其中主要是确定项目单元的工时定额。对项目单元工时定额的合理确定是保证关键链计划可行的必要条件,也是提高计划准确性的前提条件。本文采用两种方法对项目单元工时进行精确预测,对于工期波动不大,又有大量经验数据的常规工作任务,可以采用数理统计分析的方法确定其工时参数;对于工期波动较大,历史数据较少,工期不确定的特殊作业,可采用灰色预测理论建立的GM(1,1)模型对工时定额进行灰色预测,得到更精确的工时定额,模型预测具体步骤如下:
设X(0)={x(0)(1),x(0)(2),…,x(0)(n)}为某工序的初始时间序列,根据灰色GM(1, 1)建模方法,生成1-AGO值(一阶累加生成模块){ x(1)(ki)},(i=1,2,3,…,n)。
建立数据矩阵算出参数a,b,确定预测模型,根据此模型对x(1)(t)进行预测,还原即可获得x(0)(t)的预测值。
(四)初步关键链计划(Primary Critical Chain Planning)
对每一个项目独立地设计关键链计划,具体方法可参照文献[3]。通过项目结构分解和项目单元信息包配置,已具备了单项目进行关键链的条件。与文[3]不同之处是本文缩减工期估计是以80%概率可能完工时间作为每个任务的工期估计,缩短任务时间;在缓冲区的设置上加入了节日缓冲和天气缓冲,具体缓冲设置如下:
1.节日缓冲:静态设置在节日前后,根据具体节日设置。
2.天气缓冲:动态设置在受天气影响的分部工程后,采用剪贴法,按分部工程作业时间的15%计算。
3.项目缓冲(Project Buffer,PB):设置在项目结尾,采用剪贴法,按关键链上所有任务的80%置信度估计时间之和的20%计算。
4.输入缓冲((Feeding Buffer,FB):设置在非关键链到关键链的入口处,采用剪贴法,按非关键链上所有任务的80%置信度估计时间之和的25%计算。
5.资源缓冲(Resource Buffer,RB):设置在约束资源前,起到一种警示信号的作用,用来确保关键链上的工序在开工时能够获得所需要的资源。
(五)多项目关键链优化
找出多项目之间的“瓶颈”,即有资源冲突的作业,确定约束资源,由图2可知,R1为约束资源,即项目间的“瓶颈”。如果多项目中不存在资源冲突,则确定的关键链计划即为最终的多项目关键链计划。
对项目进行排序,决定使用约束资源的项目优先权,排序依据是按项目合同完工期先后顺序和多项目工期最短相结合的原则。瓶颈资源分配原则:(1)尽量优先考虑合同完工期早的项目;(2)保证未完成活动不中断;(3)关键链上的活动优先分配;(4)非关键链上的活动,则比较发生资源冲突的活动的最晚开始时间,按降序排列,大的优先;相同则总时差小者优先,总时差相同则任选之。
(六)最终项目生产计划
依次找出项目“瓶颈”,进行资源平衡,最后形成的最长线路即为多项目关键链。重新进行缓冲区设置:在多项目关键链约束资源前插入资源缓冲(RB);在非关键链项目约束资源之前插入“颈”缓冲区(Net Buffer, NB),如图3所示。“颈”缓冲区(NB)大小按该项目约束资源之间最长时间线路的20%计算,以保证该项目含约束资源的工作能按时开始,同时包含了约束资源的调整时间;项目缓冲(PB)设置为该项目原来项目缓冲(PB)与该项目“颈”缓冲(NB)之差(如没有NB,则NB为零);未进入过关键链的非关键链上的汇入缓冲保持不变,进入过关键链的原非关键链的汇入缓冲变为该链最后一次出现约束资源至汇入缓冲前最长时间链的25%;节日缓冲和天气缓冲保持不变。至此最终多关键链计划形成。
(七)外购需求计划、自制生产计划、外协计划
根据最终的多项目关键链生产计划时间和内容编制外购需求计划、自制生产计划、外协计划,其中物料需求计划与自制生产计划的制定与执行是生产管理的核心内容。物资需求计划的制定针对项目单元进行,为每个需要物资资源的项目单元计算物资的需求数量和时间。需求物资品种、数量、规格等信息由PDM系统转入,保证了数据的完整性和数据源的一致性。转入的需求物资数据在与库存数据进行比较后,形成最终的物资采购清单。物资采购清单可以以不同的形式汇总和分析,满足多种需求。物资需求时间为最终多项目生产计划时间。自制生产计划需要转化为车间生产作业计划,由车间计划人员根据自制生产计划编制出详细的车间作业计划,进行监控、调度。在编制好计划后,若某些关键设备或物资因生产周期、运输等原因不能满足计划要求,必须返回初步单项目关键链计划制定环节,在考虑关键设备、物资到货时间的情况下对单项目关键链计划进行调整,然后依次进行(四)、(五)、(六)、(七)环节的内容,直至所有的计划不存在时间冲突。
(八)项目控制
项目控制主要是指生产进度控制和成本控制,模型中采用传统关键链进度控制法和挣值成本控制法进行项目控制。关键链方法通过对缓冲区的管理实现对项目进度的控制,在项目执行过程中,及时更新每个项目的进程和各缓冲的消耗情况,并据此对项目进行管理,如图4为Fever Chart(FC)控制图。当缓冲区消耗在1/3以下时,缓冲区颜色为绿色,说明项目执行情况良好,不需要采取任何措施;当缓冲区消耗在1/3到2/3之间时,缓冲区颜色为黄色,说明项目出现一些问题,管理层就要甄别出现问题的环节并采取相应措施;当缓冲区消耗在2/3以上时,缓冲区颜色为红色,说明项目进展出现严重问题,开始采取事先准备好的应急方案(如加班,外协,增加资源等) 。管理层通过执行层每天的项目进度报告和项目所处区域来判定项目执行情况,从而决定采取何种措施。在成本控制方面采用挣值分析方法,通过计算项目成本进度差异(CSV)、项目成本差异(CV)、项目进度差异(SV)、成本绩效指数(CPI)、计划完工指数(SCI)进行成本分析实现项目成本管理和控制,在一定程度上也为项目进度管理提供了依据。
三、结语
项目制造所生产的产品及生产过程复杂,单一生产计划与控制模式已不能很好的解决生产管理中存在的问题。基于项目管理与ERP的互补性,本文提出了关键链项目管理理论(CCPM)与ERP技术复合生产模式的多项目综合集成计划与控制流程模型——C-E模型,给出了详细的模型实施流程,对关键链计划的制订与控制、工序工期的估计、关键链缓冲设置等关键问题进行了探讨与分析,解决了多项目实施过程中资源冲突问题,缩短了项目工期,对多项目生产管理具有一定的理论指导意义。但在多项目关键链插入“颈”缓冲、重新设置输入缓冲后,关键链的进一步优化问题有待于进一步研究。
参考文献
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作者简介:王汉斌(1957-),男,山西左云人,太原理工大学经济管理学院教授,博士,研究方向:矿业系统工程与信息系统、矿业管理;于军生(1979-),男,山东青岛人,太原理工大学硕士管理科学与工程专业硕士研究生,研究方向:工业工程与管理。