（水工结构工程专业论文）工程网络计划进度风险分析及关键链进度计划法研究.pdf

中文摘要本文紧紧把握当前网络计划技术的发展前沿，针对这一技术存在的不足与缺陷寻求改进与拓展，着重从概率型进度风险分析与关键链进度计划法两方面着手进行如下研究：1 ) 针对现有的网络计划蒙特卡洛仿真( m c s ) 及进度风险分析模型与方法存在的局限与不足，提出了项目进度风险分析模型中应兼顾宏观的项目层与微观的工序层的思想。2 ) 在宏观的项目层上：提出了网络计划在特定工期条件下计算完工概率或进度风险率以及期望奖金、罚金总额的m c s 算法；并提出了一种高效的动态仿真方法，动态确定满足特定精度要求所需的最小仿真次数。3 ) 在微观的工序层上：针对概率型网络现有关键性指标所存在的缺陷与不足，将网络计划与风险管理相结合，对“关键”概念予以拓展。首先，对几个经典关键性指标线路关键概率( p a t hc r i t i c a l i t yp r o b a b i l i t y , p c p ) 、工序关键概率( a c t i v i t yc r i t i c a l i t yp r o b a b i l i t y , a c p ) 并f l i 序关键指标( a c t i v i t yc r u c i a l i t yi n d e x ，a c i ) 进行比较研究；鉴于各自利弊，提出一个a c p 与a c i 的整合指标工序复合关键指标( a c t i v i t yc o m p o u n dc r i t i c a l i t yi n d e x ，a c c i ) ，并进一步提出了一个表征( 子) 项目整体? 关键”( 风险) 水平的新指标项目复合关键指标( p r o j e c tc o m p o u n dc r i t i c a l i t yi n d e x ，p c c i ) 。文中还着重阐述了上述各指标在项目决策与管理中不容忽视的作用。4 ) 借鉴p 3 、m i c r o s o f t p r o j e c t 等著名项目管理软件的思想，基于面向对象的思想，运用v i s u a lc + + 开发了相应网络计划m c s 软件系统n e t s i m u ；并将其应用于公伯峡水电站3 标( 溢洪道标) 工程项目中，实例分析的结果表明文中研究思路与方法以及软件本身是合理、有效的。5 ) 针对进度计划的最新发展关键链进度计划法( c r i t i c a lc h a i ns c h e d u l i n g c o s ) ，着重阐述了c c s 的基本假定和原理，深入剖析其利弊，并探求改进的思路与方法，以求合理有效地将c c s 相关管理思想应用于工程项目进度计划与管理中。总之，本文研究成果不仅有助于工程决策与管理者全面而准确地掌握项目进度风险状况，保证项目如期完工，且可为制定合理工期提供依据。此外，本文可为c c s 在大型复杂工程项目管理中的推广起到抛砖引玉的作用。关键词：网络计划，关键，蒙特卡洛仿真( m c s ) ，风险分析，关键链进度计划法f c c s ) ，约束理论( t o c )a b s t r a c tk e e p i n gp a c ew i t ht h es t u d yf r o n t i e ro fn e t w o r kp l m m i n gt e c h n i q u e s ，t h i st h e s i sf o c u s e so ns c h e d u l er i s ka n a l y s i si nt h ep r o j e c tn e t w o r ka n dc r i t i c a lc h a i ns c h e d u l i n gi no r d e rt oo v e r c o m et h es h o r t c o m i n g se x i s t i n gi nt h et r a d i t i o n a ln e t w o r kp l a n n i n gt e c h n i q u e s t h em a i nw o r ki n c l u d e sa sf o l l o w s ：a ) s i n c em o s to ft h ep r e v i o u sm o d e l sa n dm e t h o d so fp r o j e c tn e t w o r km o n t ec a r l os i m u l a t i o n ( m c s ) a n ds c h e d u l er i s ka n a l y s i sh a v ed r a w b a c k sa n dl i m i t a t i o n st os o m ed e g r e e ，i ti ss u g g e s t e dt h a tp r o j e c ts c h e d u l er i s ka n a l y s i sb ei m p l e m e n t e da tb o t ht h em a c r o s c o p i cl e v e lo f p r o j e c ta n dt h em i c r o s c o p i cl e v e lo f a c t i v i t y b ) a tt h ep r o j e c tl e v e l ，t h es i m u l a t i o nc a l c u l a t i o na l g o r i t h mo ft h ee x p e c t a t i o no ft o t a lb o n u sa n dl i q u i d a t e dd a m a g e s ，a sw e l la st h ep r o j e c tc o m p l e t i o np r o b a b i l i t yo rc o m p l e t i o nr i s kg i v e nap r o j e c tc o m p l e t i o nt i m e ，i sp r e s e n t e d a n dad y n a m i cs a m p l i n gm e t h o di sp r o p o s e dt oi m p r o v et h es i m u l a t i o ne f f i c i e n c y , w h i c hd y n a m i c a l l yd e t e r m i n e st h es i m u l a t i o nt i m e st os a t i s f yt h ep r e d e t e r m i n e dp r e c i s i o n c ) a tt h ea c t i v i t yl e v e l ，t h en o t i o no fc r i t i c a l i t yi nt h en e t w o r kp l a n n i n gi se x p a n d e dt oc o m b i n ew i t ht h ep r o j e c tr i s k a c c o r d i n gt oat h o r o u g hc o m p a r i s o na n da n a l y s i so fs e v e r a lc l a s s i c a lc r i t i c a l i t y ( r i s k ) i n d e x e si n c l u d i n gp a t hc r i t i c a l i t yp r o b a b i l i t y 【p c p ) ，a c t i v i t yc r i t i c a l i t yp r o b a b i i i t y ( a c p ) ，a c t i v i t y c r u c i a l i t y i n d e x ( a c i ) ，a l lt h e s ei n d e x e sh a v el i m i t a t i o n sa n dp i t f a l l st os o m ed e g r e e t h e r e f o r e ，a c t i v i t yc o m p o u n dc r i t i c a l i t yi n d e x ( a c c i ) i sp r e s e n t e da sac o m p o u n di n d e xo fa c pa n da c i ，a n do nt h eb a s i so fa c c i ，p r o j e c tc o m p o u n dc r i t i c a l i t yi n d e x ( p c c i ) ，an e wi n d e xt h a tr e f l e c t st h ec r i t i c a l i t y ( r i s k ) o faw h o l ep r o j e c to rs u b p r o j e c ti sp r o p o s e d f u r t h e r m o r e ，t h er o l e st h a tt h e s ei n d e x e sm a yp l a yi nt h ep r o j e c td e c i s i o na n dm a n a g e m e n ta r eh i g h l i g h t e d d 1f u r t h e r m o r e ，b ya b s o r b i n gt h ei d e a so fw o r l d f a m o u sp r o j e c tm a n a g e m e n ts o f t w a r es u c ha sp 3a n dm i c r o s o f tp r o j e c t ，an e t w o r kp l a n n i n gm c ss o f t w a r e ，n e t s i m u h a sb e e nd e v e l o p e d 埘也t h ev i s u a lc + + b a s e do nt h eo b j e c t o r i e n t e d ( 0 0 ) i d e a s b yv i r t u eo fn e t s i m u ，t h es c h e d u l er i s ko ft h et l l i r db i d ( s p i l l w a yb i d ) p r o j e c ti ng o n g b o x i ah y d r o p o w e rs t a t i o ni ss y s t e m a t i c a l l ya n a l y z e d ，w h i c hs h o w st h a tt h em e t h o da n di d e a sa b o v ea sw e l la st h es o f t w a r ei t s e l f a r ee r i e c t i v ea n df e a s i b l e e ) f i n a l l y , c r i t i c a lc h a i ns c h e d u l i n g ( c c s ) ，k n o w na sab r e a k t h r o u g hi nt h ef i e l do fp r o j e c tm a n a g e m e n t ，i sb r i e f e d t h eu n d e r l y i n ga s s u m p t i o n sa n df u n d a m e n t a l so fc c sa r et h o r o u g h l ya n a l y z e da n dt h em e r i t sa n dp i t f a l l sa r ed e m o n s t r a t e d ，s oa st oe f f e c t i v e l ya n dr a t i o n a l l ya p p l yt h i sp o t e n t i a ls c h e d u l i n gm e t h o di n t ot h ee n g i n e e r i n gp r o j e c tm a n a g e m e n t s u m m a r i l y , t h i st h e s i sn o to n l yh e l p st h ep r o j e c td e c i s i o n m a k e ra n dm a n a g e rt ob ea c q u a i n t e dw i t ht h ep r o j e c tr i s ks t a t u sc o m p r e h e n s i v e l ya n da c c u r a t e l ys oa st oe n s u r ep r o j e c tc o m p l e t i o n ，b u ta l s op r o v i d eb a s i sf o rd e t e r m i n i n gf lr a t i o n a lp r o j e c td u r a t i o n f u r t h e r m o r e ，t h i st h e s i sl a y st h ef o u n d a t i o nf o rt h ec c st os p r e a di n t op r o j e c tm a n a g e m e n to fl a r g ea n dc o m p l e xe n g i n e e r i n g k e yw o r d s ：n e t w o r kp l a n n i n g ，c r i t i c a l i t y , m o n t ec a r l os i m u l a t i o n ( m c s ) ，r i s ka n a l y s i s ，c r i t i c a lc h a i ns c h e d u l i n g ( c c s ) ，t h e o r yo f c o n s t r a i n t s ( t o c )独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盔连盘茔或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：舌幺f 7 9 。荔性字日期：砂尹年，月夕同学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解垂洼基茔有关保留、使用学位论文的规定。特授权盔鲞蠢堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：彩贰签字同期：矿月7 日导师签名：扔一，乏?签字日期；群年，月夕同第一章绪论1 1网络计划技术概述第一章绪论“凡事预则立，不预则废”，计划的重要性由此可见一斑。我们干任何事情，都必须有个计划，项目进度管理工作中亦是如此。在项目实旌之前，必须先制定出一个切实可行的、科学的进度计划，这样才能心中有数、调度有方，做到有条不紊、按部就班地实现既定目标。网络计划技术作为当今应用最广泛的进度计划与管理方法，其基本原理【l “1是：首先，以网络图形式表达一项计划各项工作( 任务、活动、工序) 的先后顺序和相互关系：然后，通过按一定规则的计算找出计划中的关键工作和关键线路( 路线、路径) ，通过不断改善优化，选择最优方案并付诸实施；最后，在计划执行过程中进行有效控制和监督，保证合理有效地使用人力、物力和财力，多快好省地完成既定任务。1 2 网络计划技术国内外研究现状综述1 2 1网络计划技术的产生与发展长期以来，在计划工作中通常都采用甘特图( g a n t tc h a r t ，又俗称横道图、条形图) 来计划和控制工作进度。甘特图是科学管理的先驱者h e n r y g a n t t 在大约1 9 1 7 年丌发的一种计划与管理技术i l ，2 j 。这种方法最大的优点是：形象直观、简明易懂、绘图简单、便于检查和计算资源需要量；可以容纳大量的信息，是项目状态的优秀沟通工具。但这种方法过于简单，存在如下缺点：不能全面地反映出各工作错综复杂的联系和制约的分工协作关系，不便于进行各种时间计算，不能客观地突出工作的重点( 影响工期的关键工作) ，也不能从图中看出计划的潜力所在。这些不足的存在对改进和加强施工管理是不利的，因而，甘特图通常只适用于小而简单的工作计划。针对横道图存在的上述不足，网络计划技术应运而生。1 9 5 6 年，美国杜邦公司和兰德公司为了制订内部不同业务部门的系统规划和管理技术，首先提出关键线路法( c r i t i c a lp a t hm e t h o d ，简称c p m ) i i 引。1 9 5 8 年，美国海军特种计划局和洛克希德系统工程部、焚伦和哈密尔顿咨询公司，根据研发北极星导弹一核潜艇的需要，又共同研制出计划评审技术( p r o g r a me v a l u a t i o na n dr e v i e wt e c h n i q u e ，简称p e r t ) 【1 埘，这一技术把该工程的2 0 0 多家承包商和1 万多家分包商有效的组织起来，使该项目提前两年完成。网络计划技术开始得到各方面第一章绪论的重视。随后，美国“阿波罗”载人登月计划应用p e r t 取得成功，更是使其声誉大振，受到举世瞩目与赞许，并迅速推广到各行业中。c p m 和p e r t 虽然彼此相互独立地产生，在具体步骤和术语上也有所不同，但两者在基本原理、图形结构、确定关键路线的思想与方法上都是一致的，所不同的仅仅是前者主要侧重于成本控制，各道工序的活动时间是确定的；而后者着重于不确定活动时间的估计。因此，两者很快便相互融合地发展，形成了现在的以c p m p e r t 为核心的网络计划技术。随着网络计划技术日益推广，理论研究也不断深入，自2 0 世纪6 0 年代起各种网络计划方法技术层出不穷。时至今日，网络计划技术已经历了近半个世纪的发展，其发展概况大致可如图1 - 1 所示【7 1 。汁划评审技术( p e r t )。- 。_ _ _ 。- l1 9 5 8 年j r _ 图示评审技术( g e r t )。- 。- 。h _ v - 。，j 。i1 9 6 6 年j l 随机网络计划技术( q g e r t ) 。_ - 。_ 。- 。_ 。_ _ - - 。 一l1 9 7 9 年土风险评审技术( v e r t )1 9 8 1 矩关键线路法( c p m )1 9 5 6 年决策关键线路法( d c p m )1 9 6 0 年措接鼍络0 l 尊n 掣技术ll 流水网络计划技术()i1 ”“。删u 1 、1 9 6 0 年1 9 8 0 年图i - i 国内外网络计划技术发展概况表1 - 1网络计划技术的类型工序持续时间类型肯定不肯定肯定型关键线路法( c p m )逻搭接网络( o l n l计划评审技术( p e r t )辑关图示评审技术( g e r t )系非肯定型决策关键线路法( d c p m )排队图示评审技术( q g e r t )风险评审技术( v e r t )第一章绪论1 2 2 网络计划技术类型及特点网络计划技术种类与模式众多，但通常根据各工序的持续时间和逻辑关系划分，大致可归纳为四种不同类型，见表1 1 【6 ”。这些扩展方法将网络计划技术与随机过程、排队论、决策论、系统仿真技术、可靠性理论等相融合，极大地丰富了网络技术的内涵，扩展了其应用领域【3 4 l 。d c p m ：d c p m 就是将c p m 法与决策论楣结合，在同一张网络图上表示出完成同一任务的各种不同方案，通过特定的计算方法，得出完成该项任务所对应的最小费用方案及其关键路线，为决策提供信息的一种方法。g e r t ：g e r t 是1 9 6 6 年在阿波罗登月计划研制自动检测仪时丌发的一种新技术。它是综合网络理论、系统仿真技术、概率论和自动控制技术中的信号流图法的一种广义网络计划法【j j 。这种技术不仅计入活动时间的各种概率分布，还考虑网络逻辑的随机因素，即某些活动的实现存在概率分支、网络允许出现回路，以及网络箭线还可表示除时间以外的项目其它要素，如成本、可靠性等f 扎1 0 。g e r t 还可用于系统仿真，基于g e r t 可派生出各种特殊用途的仿真随机网络技术，如：成本优化仿真随机网络( g e r t l v c ) ，资源优化仿真随机网络( r g e r t s ) ，排队仿真随机网络( q - - g e r t s ) ，循环仿真随机网络( c y c l e o n e ) ，多任务综合网络的系统分析( s a i n t ) ，图示可靠性分析仿真程序( g r a s p ) 等等。因此，它比c p m 、p e r t 有更为广泛的适应性，有着广阔的应用前景。v e r t ：v e r t 是在7 0 年代美国研制f 一1 8 战斗机时开始采用的，发展到8 0 年代具有相当强的功能。它能对研发项目的随机性活动同时进行时间、费用和性能的综合定量分析，并对可能发生的风险给出概率估计，为方案的评估、决策和计划、控制提供依据【l 一。但活动的时间、费用及效果联系起来，建立三者之间的数学关系是一个难解决的问题，这也是v e r t 推广受到限制的重要原因之_ l l 】。o l n l 3 ：o l n 具有如下特点：宣接反映工作之间各种可能出现的顺序关系，包括结束到开始( f t s ) 、开始到开始( s t s ) 、结束到结束( f t f ) 、开始到结束( s t f l以及复合搭接关系等；大大简化网络计划的图形和计算，尤其适合重复性工作和许多工作并行的情况。因此，它作为一种严格的科学计划方法，在英、美、德、法、俄等国逐渐作为主要的网络计划技术加以应用与推广。o l n 类型繁多，但从其基本实质和特征来看，都包含搭接关系、强制时间及最大时距的计算。国内外盛行的o l n 主要有：前导网络计划( p r e c e d e n c ed i a g r a m ，p d ) 、斯坦福型前导网络计划( s t a n d f o r dp d ) 、曼特拉( m a t r a ) 位差法网络( m p m ) 、汉堡网络计划m m n ) 、组合网络计划( b k n ) 以及c p m 搭接网络计划等。流水网络计划：该方法是我国于2 0 世纪6 0 年代在一般网络计划方法和第一章绪论o l n 的基础上，通过研究与实践逐步形成的。陔方法将流水理论施工组织原理与网络技术有机结合，解决了在表达施工流水作业计划方面计划图表的复杂化问题，计算简便、通俗易学1 6 j 。1 2 3网络计划技术在国、内外推广与应用6 ，】网络计划技术已被许多国家认为是当前最为行之有效的、先进的、科学的管理方法，得到了日益广泛地推广与应用。美国作为网络计划技术的发源地，于1 9 6 2 年正式规定，凡与政府签订合同的企业，都必须采用网络计划技术，以保证工程进度和质量。这一规定大大促进了这一技术的迅速、广泛地推广和应用。美国对4 0 0 家最大建筑企业的调查表明，应用c p m 者1 9 5 6 年为4 7 ，至1 9 7 0 年己达8 0 。1 9 7 4 年美国麻省理工学院( m i t ) 调查指出：“绝大部分美国建筑公司采用网络计划技术编制施工计划”。1 9 7 8 年3 月，美国土木工程协会会刊评论说：“c p m p e r t 是目前仅有的计划管理新方法，并且在可以预见的将来( 5 1 0 年内) 不会出现一种新的方法来替代它，因此我们应享有它，应用它。”前苏联从1 9 6 4 年开始就颁布了一系列有关制定和应用网络计划技术的指示、基本条例等法令性文件，规定所有大的建筑工程都必须采用网络计划技术。并于1 9 7 9 年编出了网络法应用指南，建立了网络图编制和管理的专门分支机构，推广应用“标准网络图”。2 0 世纪8 0 年代开始推广综合扩大网络。长期以来，前苏联一直把网络计划技术作为一项必须推广应用的新技术，且正式列入国民经济发展计划中，并在总结6 0 年来建筑工程组织管理方面的经验时，将其作为划分发展阶段的一个历程碑和建立管理办公自动化系统的先决条件。此外，网络计划技术在英、法、德、瑞士、加拿大和日本等先进工业国家的许多工程上也得到了广泛的应用与检验，并赢得了良好的赞许。国外多年实践证明，应用网络计划技术组织与管理生产一般能缩短时间2 0左右，降低成本1 0 左右。为规范网络计划技术的应用、研究，促进其发展和推广，美国、日本、德国和前苏联等国都编制了“网络计划技术标准或规程”。我国从2 0 世纪6 0 年代中期，在著名数学家华罗庚教授的大力倡导下，开始在国民经济各部门试点应用网络计划方法，时称“统筹方法”。此后，在工农业生产实践中有效地推广起来。1 9 8 0 年成立了全国性的统筹法研究会，1 9 8 2 年继而成立了建筑统筹研究会。近年来，随着我国的改革丌放和建筑业的迅速发展，c p m p e r t 作为一种先进管理技术，其研究和应用受到了普遍重视。为了进一步推进网络计划技术的研究、应用和教学，我国于1 9 9 1 年发布了行业标准工程网络计划技术规程( j g j f i l 0 0 1 9 1 ) ，1 9 9 2 年发布了网络计划技术( 术语、画法和应用程序) 三个国家标准：并于2 0 0 0 年新颁发了工程网络计划技第一章绪论术规程( j g j t1 2 1 9 9 ) ，代替了原j g j tl 0 0 1 9 1 。这些网络计划技术的标准化文件在规范网络计划技术的应用，促进该领域的科学研究，推进工程网络计划技术的发展和应用水平的提高方面发挥了重要作用1 7 1 。1 2 4网络计划技术的计算机应用网络计划技术的迅速发展与推广离不开计算机技术的应用。随着时代的进步，工程项目日益大型化，项目内容日趋复杂，所涉及的资源也越来越多；同时，由于项目计划的实施是动态变化的过程，这就必然导致信息的数量与种类的剧增。这一切再用手工来计算处理己不切实际。因而网络计划技术价值的提高，必须依赖于计算机在其全过程中的应用p j 。早期开发的网络计划软件都是大型机上运行的，不仅成本高，而且效率低、处理功能差。2 0 世纪8 0 年代以后，随着计算机软硬件技术飞速发展，微机得到普及，市场上推出了通用和专用商品软件。自1 9 8 3 年推出第一代微机网络计划软件_ h a r v a r dp r o j e c tm a n a g e r 以来，网络计划软件如雨后春笋般涌现，其中不乏优秀的软件。目前较为流行的软件产品主要有h t p m ( h a r v a r dt o t a lp r o j e c tm a n a g e r ) 、t l 4 0 ( t i m e l i n e ) 、p 3 ( p r i r n a v e r a p r o j e c t p l a n n e r ) 、m i c r o s o f t o r o j e c t ，此外还有英国的a r t m i s 、我国的梦龙一p e r t 及同望- - p r o j e c t 等 3 , 1 2 。1 6 l 。其中尤以p 3 、m i c r o s o f tp r o j e c t 最为著名。大量高水平实用性软件的涌现使网络计划技术的应用和发展进入了一个新层次。当前，以网络计划为主线的项目管理软件开发在国内、外已形成一个专业软件领域，以致美国一些权威性项目管理和微机杂志，几乎每年要评选项目管理软件的冠亚军，并对这一领域应用广泛的软件进行全面测评，作出报告供用户参考。这些软件大都具备如下主要功能模块1 1 4 j 5 ：( 1 ) 项目建立与进度计划；( 2 ) 时间进度分析网络处理：( 3 ) 资源分配处理和优化：( 4 ) 成本计算、成本分析及成本预测；( 5 ) 项目计划跟踪管理；( 6 ) 后续计划更新与目标预测；( 7 ) 多重项目管理和多项目资源优化；( 8 ) 数据交换和开放数据库连接；( 9 ) w i n d o w s 丰富的图表生成和输出：( 1 0 ) 编程功能；( 1 1 ) 与其他应用软件的集成：( 1 2 ) 操作系统和计算机网络支持等。显然，狭义的项目计划进度管理软件( 时间成本资源) 已经不能适应现代项目的复杂性、多重性和高速处理、快速反应的要求。随着w i n d o w s 操作系统成为系统平台标准，该系统提供的c l i p 、d d e 、o l e 、o d b c 等数据交换技术，使得项目计划管理软件和项目域的其它专用软件如合同管理、风险管理、采购管理、索赔管理等方面的软件之间的集成创造了有利条件，更使早就成熟并已得到广泛使用的数据库软件、电子表格软件、文字处理软件与项目管理类软件有了集成使用的可能。将以时间进度成本资源的管理为主的软件，与项目管第一章绪论理其它范畴的应用软件整合在一起，构成项目管理信息系统，势必成为项目管理软件丌发的方向 1 4 , 1 5 1 。计算机网络技术的发展、i n t e r n e t 和i n t r a n e t 的广泛应用，也为远程信息交流、多项目管理与远程跟踪控制，架起了一座金桥，更为项目管理信息系统的内外部环境信息交换铺平了道路。一个集项目管理数据库、方法库、模型库为一体，包括信息管理、决策支持的项目管理集成信息网络交换系统必将为项目管理开辟一个崭新的天地i 】4 ，”j 。1 3 问题的提出1 3 1经典网络计划技术存在的问题勿庸置疑，以c p m p e r t 为核心的经典网络计划技术取得了很大成功，伴随而来的是，人们对网络计划技术普遍存在着评价和期望过高的现象。然而，在实际应用中人们发现这种技术并非总能达到预期的效益，在项目管理实践中，还经常会遇到如下一些情况：a ) 进度超期、预算超支现象严重；b 1 项目范围变化大；c 1 某些关键资源和信息在需要时常常不存在；d 1 各项目间争夺资源现象时有发生。这些问题很大程度上归咎于c p m p e r t 自身存在的缺陷。因而，自其诞生之日起便陆续出现了不少针对c p m p e r t 的批评和争议，大致归纳如下：1 ) 某些简化假定值得商榷。以c p m p e r t 为核心的经典网络计划技术，以如下两个假定为前提：一、不同线路上各个工作之间是不相关的：二、所有工作的参数( 如持续时间) 是彼此独立的引。这两个假定构成了传统网络计划的理论基础。但是，随着现代众多大型项目的开展和实现快速施工，工程并行程度日益提高，各条线路的工序之间存在着相互制约和相互影响的关系。仅仅强调工序的紧前、紧后逻辑关系，而忽略并行工序之间可能存在的相关性，所制定的网络进度计划在工程实际施工中失败的概率自然会很高【1 町。况且，网络作为一个系统对象，在外部表现为动态的、与外界进行信息交换的一个整体；在内部表现为工序间相互影响、相互依赖制约的有机联合体。离_ 丌所处的环境，割裂工序之间所存在的关系，单独拿出一条线路上的工序来考虑，就会失去工序在网络中的地位和意义。现实中，各工序间往往存在各种统计依赖性、相关性工序独立性缺乏理论依据。第一章绪论2 ) 合并事项或合并路线的影响，增加项目延误的可能性坤- 2 0 1 。网络计划中通常存在着众多路线，而这些路线最终都将汇入关键路线中。而后续工序的开工必须以其所有紧前工序的完工为前提，这就淹没了部分工序提前完工的效益，而大大增加了项目延迟风险；且并行程度越高，延迟可能性越大。通常，合并工序延迟概率屹。可用下式计算：吃伽= 1 - 兀只( 1 1 )，= l式中p 为该合并工序的各紧前工序的完工概率。如图1 2 所示，关键线路上有一合并工序需要前面3 条线路完工才能丌始。这种情况较为常见，有时甚至不止3 条。即便是3 条线路的完工概率5 0 ，则至少有1 条线路延误的概率将高达8 7 5 。即使3 条线路的完工概率都提高到9 0 ，那么至少有1 条线路延误的概率仍达2 7 1 。倘若紧前工序更多的话，情况将更加严重，延误的概率将更大。图卜2 线路合并偏差示意图3 1 所能传递给管理者的信息是相对贫乏的。一张传统的c p m p e r t 网络图提供给管理者的信息不外乎是：整个项目的总工期是多少、各工序之间的逻辑关系、最早最迟时间及各种时差等。这些信息已不足以应付现代项目管理对管理者提出的更加严峻的挑战。成功的项目管理不仅要从全局去驾驭整个项目的实施，而且要从微观层次上去加强管理。时差的滥用导致工程进度的延期。通常认为时差是一种可供任意使用的时间安全储备，通常被用作网络计划优化的依据，尤其是资源均衡问题。但是，因为工序之间存在相互制约、相互影响的关系，时差并非可以随意利用的，时差的不恰当使用可能导致关键线路发生转移、引起总工期的延长。换句话说，工序时差应有一个安全使用的范围，超过这个范围，将在一定程度上引起工期的延长。4 ) 关键线路与关键工序所能反映的信息是“瘦”的。且很多时候并不能反映真正意义上的关键所在【2 ”。网络计划中的关键概念最早起源于c p m 。关键线路即为“完成各道工序所需时间最长的线路”；关键工序则是位于关键线路上或总时差为零的工序 6 , 7 1 。通过寻找关键线路和关键工序，可以发现影响总工期的薄弱环节，进而实现方案优第一章绪论化和有效的实施控制。这是哲学中主要矛盾思想和“重点论”在项目管理中的成功应用。在后来的研究中，国内外研究学者也从各种不同角度提出一些关键性指标，然而现存的关键概念及其衡量指标都存在不同程度的缺陷。如何选择合理的、客观真实地反映工程进度管理需要的关键性指标至关重要，因而有必要对传统关键度指标进行拓展研究。5 ) 实际工程项目中普遍存在的资源受限情况并未得到应有的重视。一项工程或工序的完成需要消耗一定的资源，如劳动力、资金、机器设备、原材料等。这些资源通常都具有稀缺性。而经典c p m p e r t 往往预先假定资源总能满足要求，仅仅依据工序间的逻辑关系确定关键线路，再来考虑资源优化等问题【9 i l0 1 。然而，实际中常常存在某些稀缺资源为关键线路和非关键线路上的工序所共享，使得一些原本依据工艺逻辑可以并行操作的工序不得不串行安排，最终导致项目延期。6 1 只注重项目的技术因素，却忽略了占主导地位的人的行为。工程网络计划的编制之初及其随后的计划的具体实施中的人的行为都起着举足轻重的作用。长期以来，项目人力资源管理与进度管理都被视为项目管理中两个相互独立的研究领域，进而导致行为科学与c p m p e r t 长期相互孤立的发展。因而，c p m 伊e r t 建模中对人的行为未予考虑，而这些行为在项目管理和控制通常是可以预期的，如行为学中著名的帕金森定律( p a r k i n s o n sl a w ) 、g o l d r a r t的“学生综合症( s t u d e n t s s y n d r o m e ) ”、墨菲法贝l j ( m u r p h y sl a w ) 等m 2 4 埘 。1 3 2 网络计划技术当前研究热点及其发展趋势近年来，针对经典网络计划理论与方法的改进与扩展，国内外对网络计划的当前研究热点主要集中于以下几个方面 1 9 , 3 3 1 ：l 针对工序独立性假设，深入探讨工序相关性和统计依赖性文献 3 3 ，3 4 探讨了网络中并行工序之间的相益、相损关系；文献 3 5 采用条件概率来处理相关因素，基于二元正态分布联合概率密度，提出了可处理因素相关性的g e r t 仿真模型，并利用此改进模型对三峡工程投资风险进行分析；文献3 6 探讨了各工序基于公共风险因素( 第三方原因) 的统计依赖性，并相应提出了网络计划仿真改进模型；文献 3 7 ，3 8 对考虑工序间环境相关性的网络计划方法进行建模；文献 3 9 ，4 0 探讨工程实践中工序闯广泛存在的两类依赖关系：工序间的并行操作引起的依赖关系和时间窗口式依赖关系。2 1 关于网络计划工序持续时间不确定性的讨论计划工作者面临的主要问题可简要归纳为【”j ：“基于合理的、可完成的活动时间，确定合理的、可完成的项目完成时间。”工序持续时间的估算是网络计划的应用基础。通常采用的方法有两种【_ q ：一是“定额计算法”；二是“p e r t 三时第一章绪论估计法”。现实中，由于工程项目受复杂环境以及项目本身所具有的潜在的不可预知因素的影响，工序持续时间将具有不确定性。通常认为不确定性包含随机性、模糊性和完全不知性等几种类型 4 1 - - 4 2 】。a ) 随机性：即事物发生的不确定性，是指事件的某种结果的机会而言，由于条件不充分，而导致各种可能的结果。这种不确定性是由因果率的破缺而造成的。b ) 模糊性：是指事物之间划分、分类的不确定性。从差异的一方到另一方，中问经历了一个从量变到质变的连续过渡过程。此类不确定性是由于排中率的破缺而致。c ) 不知性：现有知识对一部分客观情况不掌握、不知道的不确定性。这些不确定性使计划工作变得错综复杂。实际中，不确定性工序持续时间视具体情况、考虑问题的角度可用随机变量、模糊集或灰色数、联系数来描述，并由此派生出网络计划各个分支：随机网络计划3 5 2 1 、模糊网络计划【5 3 西4 1 、灰色网络计划【6 5 】以及同异反网络计划6 6 刊 。3 1 资源约束网络计划的研究资源约束网络计划两类基本问题，即资源分配( r e s o u r c ea l l o c a t i o n ) 和资源均衡( r e s o u r c el e v e l l i n go rs m o o t h i n g ) 。前者指资源供应水平一定的情况下，使项目工期最短；后者则是指在工期不变的情况下，使项目完成过程所需的资源水平趋于均衡。目前，国内外学者对资源约束网络计划已经做过大量的研究，大致可归纳为如下几个方面：单一方案资源分配可更新资源同等原则问题；资源分配可更新资源同等原则多个项目问题；资源均衡，双重约束同等原n 时间一资源问题；资源为变数的资源分配问题等1 7 2 76 1 。资源约束问题的求解方法总体上可划分为解析算法和启发式方法两大类。其中，解析算法包括o 一1 规划、整数规划、线性规划、穷举法和分枝定界法( b r a n c ha n db o u n d ) 等；而启发式算法又可划分为两大类：序列法( s e r i a l a l g o r i t h m ) 、并行法( p a r a l l e la l g o r i t h m ) 。比较而言，启发式算法适于解决多种类型问题，且公式简单、实用有效，实际中有着广泛的应用，但这类方法并不能保证结果最优。近几年来，国外兴起了一种新的进度计划方法一关键链法( c r i t i c a lc h a i ns c h e d u l i n g , c c s ) t 2 5 锄】，c c s 为资源约束网络提供了一种全新的思想和方法。它是应用于项目进度管理中的约束理论( t h e o r yo f c o n s t r a i n t s ，t o c ) 。其核心思想包括：将资源依赖提高到与工序紧前、紧后逻辑依赖同等重要的地位；考虑网络计划制定和实施阶段考虑项目组织及人的一t y 理和行为；时间缓冲区等。c c s 作为- - f - i 新兴的项目管理理论、方法，虽然从诞生至今仅有短短的几年时间，但由于它对传统网络计划技术诸多方面予以较大改进，同益表现出旺盛的生命力。当第一章绪论然，同任何新生事物一样，c c s 某些地方还不成熟、不完善，存在一定程度的弊端；且c c s 最早起源于制造业，目前在大型工程项目管理中仅有为数不多的应用实例，有待进一步探讨。4 ) 网络优化问题从单一的时间因素研究扩展到进度、资源、费用的综合研究进度与投资、质量是项目的三大目标，三者之间是对立统一的关系。般蜕来，加快项目实施进度就要增加项目投资，但项目提前完成又可能提高投资效益：严格控制质量标准就可能会影响项目实施进度，增加项目投资，但严格的质量控制又可避免返工，从而防止进度计划的拖延和投资的浪费。可见，这三大目标是相互关联、相互制约的，不能只片面强调某一方面的管理，而是要相互兼顾、相辅相成的，这样才能真乖实现项目管理的总目标。当前的网络优化问题已从单一的工期优化转向进度、资源、费用三者的综合优化。尽管优化方法多年来一直采用分枝定界法和动态规划的有界穷举法，但对于大中型网络远未达到实用的阶段。目前，通常采用启发式方法( h e u r i s t i cm e t h o d )和其它准启发式方法( m e t a - h e u r i s t i cm e t h o d ) ，如遗传算法( g e n e r i ca l g o r i t h m 。o a ) 、模拟退火( s i m u l a t e da n n e a l i n g ) 、人工神经网络( a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k a n n ) 、散点搜索( s c a r e rs e a r c h ) 等 一1 ，对资源均衡优化、时间一费用联合优化等问题求取满意解。5 1 以网络计划为主线的项目管理软件的研发正方兴未艾新一代网络计划进度管理软件正朝着以下几方面努力p , 1 1 , 1 4 , 1 5 1 ：a ) 依托专家系统、人工智能、系统仿真和c a d 等现代技术，实现由c a d系统设计结果的自动生成网络计划，并实现项目进度管理的智能化。b ) 综合运用项目投资、进度、质量、合同等管理手段，将它们相互沟通，进行综合管理、整体协调，从单项管理职能逐步向项目管理综合信息系统( p m i s ) 方向发展。c 1 推广应用新一代网络和群体网络的计算机软件，以适应不同领域、不同层次的管理要求。d