項目綜合管理：基于優(yōu)先級的關(guān)鍵鏈多項目管理研究

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　　關(guān)鍵鏈技術(shù)主要基于“項目必須遵守整體優(yōu)化而非局部優(yōu)化”的思想 , 以 50% 概率完工時間作為工序估計時間 , 同時考慮了工序間緊前關(guān)系約束和工序間的資源約束 , 確定關(guān)鍵鏈。然后通過為關(guān)鍵鏈和非關(guān)鍵鏈分別設(shè)置項目緩沖和輸送緩沖 , 來消除項目中不確定因素對項目執(zhí)行計劃的影響 , 保證整個項目按時完成。作為約束理論在項目管理領(lǐng)域應(yīng)用產(chǎn)生的新方法 , 關(guān)鍵鏈技術(shù)在其誕生之初便引起了廣泛關(guān)注。國內(nèi)外的專家學(xué)者分別從不同角度對關(guān)鍵鏈項目管理進行了研究 , 主要集中在 : 關(guān)鍵鏈理論基礎(chǔ)研究與分析 [3, 4], 關(guān)鍵鏈在單項目調(diào)度中的關(guān)鍵鏈識別和緩沖區(qū)設(shè)置研究 [5-8], 關(guān)鍵鏈在項目風(fēng)險、成本管理中的應(yīng)用及關(guān)鍵鏈在多項目管理領(lǐng)域的應(yīng)用 [2, 9-11] 。隨著越來越多的企業(yè)面臨多項目管理的挑戰(zhàn) , 多項目管理成為阻礙企業(yè)管理發(fā)展的瓶頸。關(guān)鍵鏈在多項目環(huán)境下的應(yīng)用目前還沒有較為成熟的方法。本文主要分析關(guān)鍵鏈在單項目與多項目環(huán)境下應(yīng)用的區(qū)別 , 探討多項目環(huán)境下基于工序優(yōu)先級的關(guān)鍵鏈方法 , 并通過兩個項目的調(diào)度案例來驗證所提出的方法。

　　1 資源受限多項目調(diào)度的方法及關(guān)鍵鏈在單項目與多項目中應(yīng)用的區(qū)別

　　高達 90% 的項目是在多項目環(huán)境下執(zhí)行的 , 在多個項目并行實施過程中 , 項目之間在資金、時間、人力等資源方面往往存在爭奪關(guān)系 , 進而增加了企業(yè)管理難度 , 影響項目的進度和完工質(zhì)量。資源約束下的多項目調(diào)度問題是一類重要的問題 , 要求在滿足項目內(nèi)部各任務(wù)的時序約束和所有項目的資源約束的同時 , 優(yōu)化所有項目任務(wù)的進度安排以實現(xiàn)項目總工期的最小化。資源受限管理是項目管理領(lǐng)域最復(fù)雜的問題之一 , 而由于多項目調(diào)度問題的復(fù)雜性 (NP-Hard 問題 ), 引發(fā)了對很多算法的研究 , 如整數(shù)規(guī)劃、分支定界法、枚舉法、兩層決策、遺傳算法等。這些多項目調(diào)度方法大都基于 CPM /PERT 等傳統(tǒng)項目管理方法 , 對多項目所需的全部資源進行配置。而本文所介紹的關(guān)鍵鏈多項目管理方法則更關(guān)注于對瓶頸資源的配置 , 這也是由關(guān)鍵鏈的理論基礎(chǔ)——— TOC 的基本原理所決定的。

　　約束理論 (TOC) 應(yīng)用時一般遵循如下步驟 : (1) 辨識系統(tǒng)約束或瓶頸 ; (2) 確定如何充分利用系統(tǒng)約束 , 使之發(fā)揮最大效用 ; (3) 系統(tǒng)中所有其他要素都要從屬于系統(tǒng)約束 ; (4) 采取相應(yīng)措施改善、放松系統(tǒng)約束 ; (5) 加入通過前面 4 個步驟約束已被突破 , 則回到步驟 (1) 重新識別新的系統(tǒng)約束。 5 個步驟循環(huán)往復(fù) , 不斷改善直至不出現(xiàn)系統(tǒng)約束。

　　2 多項目環(huán)境下的關(guān)鍵鏈方法

　　在單項目環(huán)境下 , 文獻 [4] 提出資源的分配規(guī)則為 : 首先 , 優(yōu)先分配給總時差最少的工序 ; 其次 , 如果總時差相等 , 則優(yōu)先分配給工期較短的工序。這兩條規(guī)則從另一個角度可以理解為 : 資源優(yōu)先分配給關(guān)鍵鏈路上的工序 , 因為關(guān)鍵路線是影響項目工期的主要因素 , 關(guān)鍵路線上工序的拖期將造成整個項目的拖期 ; 如果兩個工序的總時差相等 , 則為了縮減工期 , 資源優(yōu)先分配給工期較短的工序。

　　但是 , 在多項目環(huán)境下 , 傳統(tǒng)的關(guān)鍵鏈識別方法存在一定的弊端。如果項目 1 的工序 A 和項目 2 的工序 B 同時需要某類資源時 , 存在以下幾種情況 :

　　(1) 項目 1 的優(yōu)先級高于項目 2, 工序 A 處于單項目關(guān)鍵鏈上 , 工序 B 不在單項目關(guān)鍵鏈上 , 則資源優(yōu)先分配給工序 A;

　　(2) 項目 1 的優(yōu)先級高于項目 2, 工序 A 不處于關(guān)鍵鏈上 , 而工序 B 屬于關(guān)鍵鏈工作時 , 如果僅僅根據(jù)項目的優(yōu)先權(quán)來決定資源分配順序的話 , 資源應(yīng)該優(yōu)先分配給工序 A 。這樣會造成兩種結(jié)果 : 工序 A 雖然分配到了需要的資源 , 但是因為它不是關(guān)鍵鏈上的工作 , 所以雖然滿足了資源約束 , 但是可能并不會對項目工期的縮減有所幫助。而與此同時 , 工序 B 由于缺乏資源 , 造成工期拖延 , 同時它又是關(guān)鍵鏈上的工序 , 勢必造成項目 2 工期的拖延。結(jié)果是項目 1 的工期沒有縮短 , 而項目 2 的工期卻拖延了。沒有體現(xiàn)資源分配的意義。

　　反之 , 如果項目 1 的優(yōu)先權(quán)低于項目 2, 也有同樣的兩種情況發(fā)生。

　　考慮到優(yōu)先權(quán)與是否關(guān)鍵鏈工序的矛盾 , 在多項目環(huán)境下應(yīng)用關(guān)鍵鏈方法時 , 不僅要考慮多項目優(yōu)先權(quán)的確定 , 還要考慮并行工序的工序優(yōu)先級。

　　資源分配的優(yōu)先順序確定步驟如下 :

　　(1) 根據(jù)項目的重要性程度等因素 , 確定各項目的優(yōu)先級 , 分別為α和β ;

　　(2) 根據(jù)多項目中并行工序 A 和 B 在單個項目中的重要性程度和緊急程度等因素 , 分別確定工序的優(yōu)先級為 a 和 b;

　　(3) 根據(jù)以上兩個步驟 , 可以確定工序 A 和 B 的綜合優(yōu)先級分別為α * a 和β * b;

　　(4) 當(dāng)并行工序 A 和 B 同時需要某類資源時 , 綜合優(yōu)先級高的工序優(yōu)先分配資源。

　　以下應(yīng)用兩個項目案例來說明該方法的使用。

　　2 · 1 問題描述

　　假設(shè)有兩個項目 1 和 2, 它們分別需要 A 、 B 、 C 、 D 四種可更新資源 , 每種資源可供量是 1 單位 / 天 , 而且不能存儲。每道工序每天只需要 1 個單位的某種資源。工序 1 · 0 和 2 · 0 為虛工序。網(wǎng)絡(luò)圖中的 (d, k) 表示每個工序工期 ( 本文的重點不在于工期估計 , 所以假設(shè)該工期已經(jīng)除去了安全時間 ) 和資源需求類別。兩個項目的最早開始時間相同 , 除了共享資源外 , 沒有技術(shù)約束關(guān)系。在任何一個時刻 , 某一特定資源只能為一個工序服務(wù) , 避免多任務(wù)工作的現(xiàn)象。工序在運行過程中不能間斷。

　　2 · 2 案例求解過程

　　2 · 2 · 1 根據(jù)關(guān)鍵鏈方法分別對單個項目 1 和 2 進行調(diào)度。以項目 1 為例進行分析

　　根據(jù) CPM 方法 , 項目 1 的關(guān)鍵路徑是 1 · 0-1 · 3-1 · 5, 由于工序 1 · 3 和 1 · 4 需要共享資源 B, 根據(jù)總時差最小的工序優(yōu)先分配資源的原則 , B 在這兩個工序間分配的順序是 1 · 3-1 · 4, 由此可以得出關(guān)鍵鏈為 1 · 0-1 · 1-1 · 3-1 · 4-1 · 5, 關(guān)鍵鏈的長度為 13 。

　　根據(jù)關(guān)鍵鏈方法得出兩個項目的調(diào)度計劃如下圖所示 :

　　2 · 2 · 2 多項目間的資源平衡。

　　步驟 1 已經(jīng)解決了項目內(nèi)部的資源沖突問題 , 在多項目環(huán)境下還要平衡多項目間的資源沖突。從圖 2 可以看出 , 項目 1 和項目 2 之間存在著資源沖突。根據(jù)本文提出的工序綜合優(yōu)先級概念 , 解決項目間資源沖突的思路如下 :

　　(1) 確定項目 1 和 2 的優(yōu)先級 , 假設(shè)分別為 500 和 600;

　　(2) 確定單個項目內(nèi)各工序的優(yōu)先級 , 確定單個工序?qū)椖康赜绊懗潭?, 與工序之間的前后順序并無關(guān)系。

　　(3) 根據(jù)各工序的綜合優(yōu)先級進行資源分配。當(dāng)不同項目的兩個工序并行作業(yè)并共享某類資源時 , 按照工序的綜合優(yōu)先級高低來決定資源分配的優(yōu)先順序。工序綜合優(yōu)先級高的工序 1 · 1 與工序 2 · 2 共享資源 A, 由于工序 1 · 1 的綜合優(yōu)先級低于工序 2 · 2, 所以資源 A 優(yōu)先分配到 2 · 2 上。其他資源的分配同理。

　　由以上的調(diào)度計劃可以看出 , 資源 C 的使用是連續(xù)的 , 而其他資源在項目調(diào)度中出現(xiàn)閑置現(xiàn)象。這與 TOC 提出的非關(guān)鍵資源有的時候可能會閑置以保證多個項目間瓶頸資源的最大化利用的結(jié)論是吻合的。同時 , 上圖中為了保證資源 A 的連續(xù)使用 , 工序 1 · 1 和 1 · 3 之間有間斷。

　　2 · 2 · 3 項目緩沖區(qū)的設(shè)定與有效管理。按照文獻 [5-8] 提出的方法對各項目緩沖區(qū)的尺寸進行設(shè)定 , 并采取有效措施對緩沖區(qū)進行管理。

　　3 結(jié)論

　　越來越多的企業(yè)面臨多項目管理的挑戰(zhàn)。在利用關(guān)鍵鏈方法進行多項目管理時 , 提出工序綜合優(yōu)先級概念 , 當(dāng)不同項目間的并行工序發(fā)生資源沖突時 , 根據(jù)工序的綜合優(yōu)先級決定資源分配的先后順序 , 并通過案例驗證了該方法的合理性 , 能夠有效地解決項目間的資源沖突 , 改善多項目的執(zhí)行環(huán)境。同時驗證了 TOC 的一個結(jié)論 , 非關(guān)鍵資源可能會閑置以保證多個項目間瓶頸資源的最大化利用。

　　由以上的調(diào)度計劃可以看出 , 資源 C 的使用是連續(xù)的 , 而其他資源在項目調(diào)度中出現(xiàn)閑置現(xiàn)象。這與 TOC 提出的非關(guān)鍵資源有的時候可能會閑置以保證多個項目間瓶頸資源的最大化利用的結(jié)論是吻合的。同時 , 上圖中為了保證資源 A 的連續(xù)使用 , 工序 1 · 1 和 1 · 3 之間有間斷。

　　2 · 2 · 3 項目緩沖區(qū)的設(shè)定與有效管理。按照文獻 [5-8] 提出的方法對各項目緩沖區(qū)的尺寸進行設(shè)定 , 并采取有效措施對緩沖區(qū)進行管理。