关键链技术在武器项目研制中的应用初探

，翟源景21装备指挥技术学院研究生管理大队，北京怀柔，101416；2装备指挥技术学院装备采办系，北京怀柔，101416E-mail：[e-mail]摘要：关键链项目管理方法是约束理论在项目管理上的应用，是近年来项目管理领域的重要创新。本文对传统的进度管理方法进行了评析，介绍了关键链项目管理的基本思想和进行进度管理的方法，在此基础上以武器项目研制阶段为例介绍了具体方法，并说明了需要进一步研究的问题。关键词：关键链，进度，武器项目，缓冲中图分类号：C93E91.武器项目进度管理方法概述武器项目是关乎我国国家安全的重大项目，当今世界武器装备更新日新月异，特别是我国国防建设是按照跨越式发展要求进行的，我们只有在第一时间研制和生产出先进装备，才能在最短时间内使其形成战斗力，才能加快我军的武器装备建设，从而缩短与西方军事强国的差距；只有尽早生产出先进的装备，才能适应对台应急军事斗争的准备；只有加强武器装备研制的生产进度，才能大量节约军费。因此，武器项目的进度管理的意义尤显突出。在以往的武器项目的研制中进度管理的技术和方法主要有以下几种：甘特图法，里程碑法，关键路径法（CriticalPathMethod，CPM）和计划评审技术（ProgramEvaluation&ReviewTechniques，PERT）的网络计划技术等方法[1]。这些技术和方法在以往的武器项目研制的进度管理中发挥了巨大的作用，使我国在国防项目的进度管理方面取得了巨大的成就。同时，这些技术和方法也存在一定的局限性。甘特图没有表明活动间的相互关系，因此也不能表示活动间的网络关系，在制定武器项目的工期计划时先后关系不明确，不便于应用；其次，甘特图没有表明执行活动中的不确定性。传统的网络计划技术CPM和PERT，仅是从工序时间出发先确定关键路径，然后在此基础上进行工序起止时间安排、资源调度等项工作，这样就会忽略多个工序合并的影响，也不能很好的解决在资源约束条件下项目的进度安排问题，造成了武器项目拖进度，超概算的问题严重[2][3]。关键链项目管理方法自提出以来，引起了广泛的反响，被认为是项目管理领域自发明关键路径法（CPM）和计划评审技术（PERT）以来最重要的进展之一。关键链方法在实际运用中已经取得了巨大的成功。例如，美国通信设备制造商Harris公司通过应用关键链方法成功将建设半导体工厂的时间从行业平均水平46个月缩短到了14个月，以色列航空公司将斐1∆50％80％AS济平均维护时间从3个月降到了2周[4]。2.关键链项目管理的基本思想和方法1997年，约束理论（TheoryofConstraint，简称TOC）的创始人，以色列物理学家、企业管理大师高德拉特博士（Dr.EliyahuM.Goldratt）出版了继《目标》和《绝不是靠运气》之后的第三部管理小说《关键链》[5]，将TOC技术应用到项目管理领域，提出了项目管理全新方法——关键链项目管理（CriticalChainProjectManagement，简称CCPM），其通过以50%可能完成时间作为工序的估计执行时间和设置缓冲区等方法很好的解决了资源约束下的进度安排问题，将这种方法应用到武器项目中能够较好地解决其进度拖延问题。关键链管理方法考虑了时间和资源的双重约束，认为在一个项目中不能忽视资源的制约，特别是一些关键的资源。资源是否按时到位、是否超负荷工作、能力是否得到提高等都会制约项目的如期完成。而如何提升关键链的能力是我们在关键链管理中必须解决的关键。项目关键链是项目关键路径的任务和分配到项目的关键资源的任务的结合。CCPM方法与PERT/CPM管理方法的主要区别在于：（1）CCPM方法以50%可能完成时间作为工作的估计执行时间[6]；传统的PERT采用三点估算的方法，通常会给出很大把握下（一般在80%到90%之间可能完成）的执行时间，其中包含了很大部分的安全时间，如图1所示：图1工作安全时间的不确定性事实上，安全时间只能保证工作自身如期完成，却无法保证整个项目如期完成。因为安全时间会由于以下几个原因被浪费掉：①学生综合症（Students’Syndrome），执行这知道很多安全时间存在，因此并不急于工作，最后时刻才动工；②帕金森定律（Parkinson’sLaw），工作总是占用分配给他的全部时间完成；③多任务，某些并行的工作需要同一种资源，而该资源不能满足全部需求而产生资源冲突，导致工作的延迟；④各工作间的依存关系，工作的拖期会产生积累，但提早完工所赢得的时间却会被浪费，因为提早完成未必会及时汇报[7]。（2）CCPM方法采用关键链来代替PERT/CPM方法的关键路径，强调制约项目周期的是关键链而非关键路径。关键链是在综合考虑工作间紧前和资源约束情况下计算出来的制约整个项目周期的一个工作序列，而关键路径的计算是不考虑资源约束的；（3）考虑到项目执行过程中的不确定因素和墨菲定律（Murphy’sLaw——一些可能发生的麻烦都必然会发生）出现的可能性，CCPM方法通过项目缓冲、输送缓冲和资源缓冲机制来消除不确定因素对项目调度计划的影响，保证在确定环境下编制的项目计划在动态环境2下顺利执行[8]。CCPM在关键链最后用项目缓冲来保证整个项目的交付期。这就确保了项目不受关键活动路径上单个活动的不确定性的影响。缓冲在项目进度计划中以活动的形式出现，但不给他们分派任务。输送缓冲的目的是在输送路径与关键路径（链）合并的路径的最后用缓冲保护关键路径。只要有非关键链活动并入关键链，就要有输送缓冲。资源缓冲，不占用关键链时间，资源缓冲试图防止关键链受资源短缺的影响。只要资源要在关键链上进行分配，并且该关键链上的前序活动由不用资源完成就要放置资源缓冲。3.关键链技术在武器项目进度管理中的应用在武器项目的进度管理中，作者以一个简化的某型导弹系统研制为例来说明关键链技术的应用，研究在导弹系统研制中是如何确定项目的关键链的，在项目中插入资源缓冲、输入缓冲和项目缓冲的方法。导弹系统的生产设计中，分为导弹系统的总体设计（A）、弹头的设计（B）、弹头的制造（C）、弹头的组装（D）、弹头测试和改装（E）、制导与控制设计（F）、制导与控制制造（G）、制导与控制组装（H）、制导与控制测试与改装（I）、系统集成（J）以及系统测试和改装（K）。它们的网络图关系如图2所示，其中各工作的执行时间n为80%的可能时间：图2导弹系统的项目网络计划图根据PERT/CPM时间参数计算方法可以计算得出关键路径为A-F-G-H-I-J-K，关键路径长度为46，如图3所示：图3各工作包含安全时间的项目网络图采用CCPM方法估计各工作的执行时间（50%可能完成时间），得到如图4所示的项目网络图形式。在图4中，关键路径并没有发生变化，只是由原来的50缩短为25。ABFCGDHEIJK4/1R4/2R6/2R6/3R6/4R8/5R8/6R8/7R6/8R6/9R8/10R图中n/iR，n表示工作时间(单位：周)，iR表示工作i所需的资源iRA/R1/4F/R2/6G/R6/8H/R7/8I/R8/6J/R9/6K/R10/8B/R2/4C/R3/6D/R4/6E/R5/8CPL（关键路径长度）=46图中[M/Ri/n]表示工作M所需的资源Ri，执行时间3图中[M/Ri/n]表示工作M所需的资源Ri，执行时间图4去除各工作安全时间的项目网络图对于此项目，PERT/CPM方法确定的关键路径为A-F-G-H-I-J-K，考虑到资源约束，就会发现工作B、F都需要资源R2，工作Ｂ、F发生重叠，出现资源冲突。为了消除工作B、F的资源冲突，可以将工作B、F串行执行，执行顺序可以是B-F（或F-B），考虑以项目周期最短为目标，因此，选择执行顺序为F-B。如图5可见，在考虑紧前关系约束、工作执行时间和资源约束情况下，决定项目周期的工作工序应该是：A-F-B-C-D-E-J-K，总长度为24。根据关键链的定义，该工作序列为关键链，显然不同于关键路径。【其中FB、PB大小的设置采用50％估算法：FB=(4+4+3)/2≈6天；PB=(2+3+2+3+3+4＋3＋4)/2=12天】图5项目的关键链和缓冲区考虑到项目中的不确定因素和墨菲定律出现的可能性，CCPM方法在非关键链到关键链的入口处设置输送缓冲区（FeedingBuffer），在关键链尾部设置项目缓冲区（ProjectBuffer），在关键链的前序活动由不同资源完成要放置资源缓冲（ResourceBuffer），它不占用关键链时间。如图5所示，在关键链（A-F-B-C-D-E-J-K）的尾部设置了项目缓冲（PB=22），在非关键（G-H-I）到关键链的输送点设置了输送缓冲（FB=6），在关键链的前序活动由不同资源完成的活动（A、F、C、D、E、J、K）前都放置了资源缓冲，保证关键链上的工作如期完成。A/F/G/H/I/J/K/R1R2R6R7R8R9R10/2/3/4/4/3/3/4B/C/D/E/R2R3R4R5/2/3/3/4图中[M/Ri/n]表示工作M所需的资源Ri，执行时间CPL（关键路径长度）=46CPL=23A/R1/2F/R2/3G/R6/4H/R7/4I/R8/3B/R2/2C/R3/3D/R4/3E/R5/4J/R9/3K/R10/4FB=6天PB=12天RBRBRBRBRBRBRB4结束语关键链技术是在约束理论基础上发展起来的一种进度管理技术和方法，它在武器项目中通过采取50%可能工作时间估算方法、设置资源缓冲、输入缓冲、项目缓冲的方法对武器项目进度进行管理，克服了学生综合症、帕金森定律、多任务、墨菲定律等带来的进度问题。但是在武器项目中应用关键链技术仍然处于探索阶段，仍有很多需要进一步研究的问题：（1）时间缓冲量的确定相当困难，它与武器项目的具体要求、工期置信度有关，也与项目利益相关者的风险偏好有关，文中采用的50％的估算方法是不精确的。（2）在项目执行过程中，工序可能会发生变化，即网络图本身也是动态的。此外资源的供给情况也不是一成不变的，随着项目的执行可能会发生变化。这些动态性问题也是需要迫切研究的。（3）目前基于关键链法的武器项目进度管理，要是以工期最短为目标。而在实际武器项目中，工期与成本往往是一定的平衡关系，这也是值得进一步深入研究的方向。参考文献[1]张玉华．现代武器项目管理[M]．北京：国防工业出版社，2006.1[2]格雷戈里T．豪根（GregoryT．Haugan）．项目计划与进度管理[M]．北京联达慧中软件技术有限公司译．北京：机械工业出版社，2005.7[3]贺江涛．基于关键链技术的公路设计项目管理[D]．成都：电子科技大学，2005.6[4]寿涌毅．关键链项目管理方法综述[J]．项目管理技术，2006年第4期：28-31[5]艾利·高德拉特（EliyahuGoldratt）．关键链[M]．罗嘉颖译．北京：电子工业出版社，2006.1[6]唐建波，关昕，马力．关键链技术研究与基于关键链的项目管理系统[J]．计算机工程与设计，2004年11月，第25卷第11期：2077-2080[7]杨雪松，胡昊．基于关键链方法的多项目管理[J]．工业工程与管理，2005年第2期：48-52[8]刘士新．项目优化调度理论与方法[M]．北京：机械工业出版社，2006.10[9]刘士新，宋健海，唐加福．关键链——一种项目计划与调度新方法[J]．控制与决策，2003年9月，第18卷第5期：513-515[10]万伟，蔡晨，王长峰．在单资源约束项目中的关键链管理[J]．中国管理科学，2003年4月，第11卷第2期：70-74[11]马国峰，尤建新，杜学美．识别关键冲突任务的定量分析[J]．上海交通