lecture7基于关键链项目管理的优化调度方法

2023/2/241Lecture7

基于关键链项目管理

的优化调度方法22023/2/24ContentPoints/内容要点项目管理面临的困境约束理论简介关键链技术32023/2/24应付项目的能力这幅图有没有勾起您的思潮？项目重担项目要顺利完成，实在不容易……1.项目管理面临的困境42023/2/24三个要求，各不相让准时完成不超支内容完整52023/2/24项目遵循23法则花费的时间是原计划时间的两倍;花费的经费是预算费用的两倍;承诺完成的时间是实际可以完成时间的两倍!研究结果显示,在被跟踪的13000件项目中,有82%的项目没有按期完成,这一比例比3年前提高了30%。——2003,62023/2/24项目管理经理们要保住职位，越来越多地依靠项目管理水平的提升——选择合适的项目，确保项目有良好的业绩，并以前所未有的速度完成，以满足股东和客户的期待。367家大公司中，57%的公司在过去3年内更换了CEO——2002年4月8日，《今日美国》72023/2/24项目管理常见问题无法如期完工过多改动（设计改动、预算变更、计划变动、环境因素的不确定性）项目资源不能按时到位不能及时获得所需资料(规格明细、设计、信息)或物料不能及时获得相关授权或批准优先顺序频繁改动，并引起争执超预算过多返工为什么？82023/2/24一个例子：1010101010甲甲乙乙甲＆乙计划情况：甲乙二位工程师的效率很好，30天的工作分别在28天与29天做完；但甲乙二位工程师仍然损失11天的时间；项目延迟4天完工。实际执行情况：甲13711610甲乙乙甲＆乙6天5天idleidle92023/2/24项目管理的基本冲突DD’CBA针对先前预估不足及考虑不周之处采取行动针对先前预估不足及考虑不周之处不采取行动承诺出现危机时必须抢救达到对项目的原有承诺不危及其他承诺102023/2/24项目管理:预估任务时间老板问你做项目的某一任务(task)需要多少时间，你已经很忙。老板期望你说到做到，你也很重承诺。你做此任务时，有时会有不确定性因素发生，或会临时插入额外工作，你会给那一个时间？A？ABP？HP？HP+？假如我们必须信守承诺，同时在实务里，我们将估计的任务时间当作承诺的时间，那么我们可能会给哪一个时间？目前的项目管理理念是：要确保项目准时完成的方法是努力使项目的每一任务准时，如果任务延误项目就会延误，你会给那一个时间？10+10=25我们努力给以符合真实的估计时间，即留出足够的安全保护时间。但这样就能够近期完工了吗？可能性时间50%80%AABP(4天)HP(8天)ABP:可能,但有挑战性HP:

高可能性112023/2/24学生综合症StudentSyndrome临时抱佛脚不到最后关头不动工一旦墨菲光临，如何应对？122023/2/24墨菲定律主要内容：任何事都没有表面看起来那么简单；所有的事都会比你预计的时间长；会出错的事总会出错；如果你担心某种情况发生，那么它就更有可能发生。墨菲定律的原句是这样的：如果有两种或两种以上的方式去做某件事情，而其中一种选择方式将导致灾难，则必定有人会做出这种选择。132023/2/24帕金森定律Pakinson’sLaw工作总会将时间填满，提早完成不会汇报

诺斯科特·帕金森（C.NorthcoteParkinson）在1958年出版《帕金森定律》一书。他经过多年研究后发现，一个人做同样的事所耗费的时间可能差别极大——他可以在10分钟内看完一份报纸，也可以看半天。如果时间充裕，就会放慢工作节奏或增添其他项目以用掉所有的时间。由此得出推论：机构会象金字塔一样不断增多，人员会不断增加，每个人都很忙，组织效率却越来越低下……142023/2/24必须克服的难题项目进行过程中的不确定性(unpredictability)在任何环节都会随时出现变量和波动，使项目无法按计划进行。这是所有项目经理都要面对的大难题多项目(multi-project)当多个项目必须同时进行，无可避免地要互相争夺共享的重要资源（如：实验室、设备、具备某种特长的专家等）时，一定会遇上的麻烦。在这种运作环境下，各项目是互相影响的，很难防范延误由一个项目蔓延至其它项目，最终所有项目都延误，无一幸免，所以这是最棘手的大难题。152023/2/24多项目与多任务分派两个或以上难度大致相同的任务给一个人，要他同时完成。目的是什么？——尽量利用时间和人力资源!!为应付“多项目(multi-projects)”及人手不足，几乎所有机构都采用的“灵丹妙药”：“多任务(multi-tasking)”——162023/2/24必须克服的难题关于项目进度的控制，很多人以为进度监测会议开密一点就行了，不懂得应该抓住什么重点，觉得一切似乎很正常，到问题终于呈现时，才如梦初醒，要挽救已经太迟了。很多机构对承包和转包商的手段是“高压”，靠罚款，但项目最后还是完成不了，往往以双输(lose-lose)收场。对此，TOC提出以一个崭新的角度看问题，实现真正的双赢(win-win)——关键链技术（CriticalChainMethod，CCM）。172023/2/24关键链技术关键链技术(CriticalChainMethod，CCM)是在制约因素理论(TheoryofConstraints，TOC)上发展起来的解决项目进度计划的一项新技术。该技术被认为是项目管理领域自发明关键路线法（CPM）和计划评审技术（PERT）以来最重要的进展之一，在实践中也发挥了巨大的作用。182023/2/24关键链应用成果以色列飞机公司宽体飞机平均改装时间，从3个月降到两周。这带来强大的竞争优势，客户争相在一年前预约。埃尔比特系统公司能够在两小时内完成全部40件高层管理团队的项目检查。洛德公司的IT团队从100%的项目延迟完成率，变成85%提早或准时完成。美国海军陆战队军舰补给站使用同样的资源，却可完成比原来多出3倍的工作量。宇航系统公司的部门减少2～4个月的项目时间（节约20～40%），项目收入增加3700万美元。192023/2/242.约束理论（TOC）美籍犹太人Goldratt博士在最优化生产技术（OPT）的基础上，于1987年提出了以追求持续优化的决策管理为思想的约束理论(TheoryofConstraints，TOC)

。TOC的核心思想是“必须遵守整体优化而非局部优化”。它认为现实中的系统都是关键的极少数制约着或主导着普通的绝大数，因此抓住关键的极少数进行系统调控，将可以收到事半功倍的效果。最形象的类比就是木桶效应：一只木桶的容量取决于最短的那块木板，而不是最长的木板。202023/2/24五步骤工作法TOC提出了如下五步骤工作法，可以有效的控制制约因素，持续改进系统。找出系统中的制约因素；决定如何挖掘制约因素的潜力；使系统中所有其他工作服从于第二步的决策；提升制约因素的能力；若该制约因素已经消失，则回到第一步，否则回到第二步。212023/2/24例：考虑如下图所示的生产过程。两个产品P和Q，每周的需求量为100件P，50件Q。售价分别为P：￥90/件，Q：￥100/件。有4个工作中心：A、B、C、D，每个工作中心都有一台机器，每周运行2400分钟。需要3种原材料，原材料的成本及加工路线见下图。求解利润最大的生产组合。P100件/周￥90/件Q50件/周￥100/件D10分钟/件B15分钟/件C5分钟/件D5分钟/件A15分钟/件C10分钟/件A10分钟/件B15分钟/件外购件￥5/件RM1￥20/件RM2￥20/件RM3￥20/件222023/2/24资源每周工作时间(分钟)加工负荷/周可用时间/周负荷率/周PQA15005002000240083B1500150030002400125C15002501750240073D10002501250240052232023/2/24

应用TOC各步骤示例Step1找出系统中的制约因素。要辨别系统的制约环节即约束，需要计算机器的负荷，如上表，机器B是瓶颈。如果要满足P、Q的每周需求量，B需要另外25%的能力。Step2决定如何挖掘制约因素的潜力。TOC是建立在系统的绩效是由资源约束决定的，因此TOC主要是使资源约束对目标贡献最大化。挖掘B意味着，使在B上消耗的单位产品产出最大化。如：产品PQ销售价格（元/件）90100材料成本（元）4540贡献（元）4560时间（资源B，分钟）1530贡献(元/分钟)32242023/2/24

所以，在生产Q之前应尽可能多地生产P（即100件）。100件P消耗B的1500分钟，剩下900分钟用于Q，只能生产30件Q。Step3使系统中所有其他工作服从于第二步的决策。意思是使其他工作配合挖掘系统的制约因素，如材料采购、工作中心排序等。Step4提升系统制约因素的能力。尽可能采取措施提高制约因素的绩效，如降低调整时间，采取预防维修等。或者，把贡献最低的产品放到最后安排，如上面对Q的处理。Step5如果制约因素被打破，再从第1步做起。252023/2/243.关键链技术1997年Goldratt博士出版了《关键链》，将约束理论应用于项目进度计划上,创造了一种新的方法——关键链技术(CriticalChainMethod，CCM)。他认为项目网络可能受到资源和技术依赖性的双重限制，每类限制都产生任务依赖关系，而关键链就是项目中最长的依赖关系，对项目周期起着直接制约。把关键链网络化并用于项目进度优化决策即为CCM。这种项目管理技术也叫关键链项目管理(CriticalChainProjectManagement，CCPM)。下面通过分析运用传统进度计划技术（关键路径法和计划评审技术）估计的项目周期出现延迟的原因，来引出关键链技术。262023/2/243.1项目进度计划周期过长的原因分析高估每项活动的历时不确定因素的影响。任务完成的概率分布可认为近似于正态分布（如上），考虑到不确定性，任务完成者常做出最悲观的时间估计，因此需要更多的额外时间（即安全因子）。可能性时间50%80%AABP(5天)HP(7天)ABP:可能,但有挑战性HP:

高可能性安全时间272023/2/24项目经理的安全边界管理层次的影响即5+5=13。5是指同层次的两个任务小组对完成各自任务的估计时间；13是指负责这两项任务的更高层次主管对完成两项任务的估计时间。之所以出现这种情形就在于每一层次的人员都考虑了不确定性，因此都重复增加了安全因子，这样总的估计时间就增大了。当管理层次越多时，这种现象就越明显。预计高层管理减少时间组织高层非常认可进度可以快速推进，他们经常检查工作，大幅度消减计划用时。项目团队注意到这个事实。3.1项目进度计划周期过长的原因分析282023/2/243.2项目进度超期的原因分析虽然计划中添加了大量的安全因子，但项目为何还是超期？原因分析如下：帕金森定律：人们尽量让工作把原来预估的时间充满，即便提早完工也不报告，导致各环节节约的时间无法使其它环节及整个项目受益。学生综合症：临时抱佛脚，不到最后关头不动工。人们都习惯于等待和拖拉，不到最后关头不动工。因此，尽管在各个环节预留了足够的安全时间，项目却依然常常延误。资源冲突的影响：当有限的资源应用到多种任务中去，必然带来某些任务因为缺乏资源无法按时展开，进而造成整个项目的延迟。活动路径的汇聚导致延迟。所有的汇聚路径都受到最长延迟路径的制约。292023/2/24关键路线法(CPM)和计划评审技术(PERT)考虑了过多的安全因子，没有考虑到资源的限制，更可能带来项目的延迟。结合以上分析，CCM认为：如果一项工作尽早开始，往往存在着一定的安全因子，那么这个工作往往推迟到它最后所允许的那一天为止，这一期间浪费了人力、物力。如果按照最迟的时间开始做安排，没有安全因子，那么无形之中会对此任务的工作人员产生压力，促使他尽可能快的完成任务。在进行项目估算的时候，需要设法把个人估算当中的一些隐藏的安全因子剔除，这样可大大缩短原来对工作的时间估算。小结302023/2/243.3CCM方法与PERT/CPM管理方法的主要区别CCM/CCPM方法以50%可能完成时间作为工作的估计执行时间；CCM/CCPM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；考虑到项目执行过程中的不确定因素和墨菲定律（一些可能发生的麻烦都必然会发生）出现的可能性，CCM/CCPM方法通过项目缓冲、供应缓冲和资源缓冲机制来消除不确定因素对项目进度计划的影响，保证在确定环境下编制的项目计划在动态环境下的顺利执行。312023/2/24关键链与关键路径关键链——是在综合考虑工作间紧前关系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。关键路径——是在仅考虑工作间紧前关系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。322023/2/24关键链与关键路径W16B10M16C20G10M1656天例如：某项目有6个活动，要用到5种设备，每种设备只有一台，估计的每个活动的时间及活动之间的紧前关系如下图所示。则关键路径的长度为56天，也就是项目工期估计为56天。332023/2/24关键链与关键路径考虑活动相互关系和资源冲突后：则关键链的长度为68天，它决定项目工期。68天W16B10M16C20G10M16342023/2/243.4关键链技术(CCM)的理论基础关键链技术(CCM)理论基础：中心极限定理。中心极限定理指出：如果许多概率分布被汇总，则汇总后的偏差等于独立分布的偏差之和。有n个具有相同偏差V的独立变量VΣ=n.V标准差σ被用来代替风险，因为σ2＝V，可以发现σΣ＝(n)1/2.σ因此，σΣ<n.σ从数学上讲，上述公式显示出聚合风险导致整体风险的降低。352023/2/243.5关键链技术(CCM)的计划方法除去每一任务的安全因子，每一任务的时间按照50%的完成概率估计，相当于CPM中该任务估计完成时间的一半。为防止不确定因素的影响，在关键路径后引入项目缓冲区(PB，ProjectBuffer)，可以有效的保证关键路径不受延误，PB的长短等于CP上除去的所有安全因子之和的一半，如下图所示。将最早开始的方式改变为最迟结束的方式，即以最迟开工时间安排进度。关键链W16B10M16C20G10M16W8B5M8C10G5M8PB17插入缓冲，项目重排362023/2/243.5关键链技术(CCM)的计划方法在非关键路径和关键路径的交汇处引入供应缓冲区(Feedingbuffer，FB)，以保证非关键路径的问题不会影响关键路径。FB的大小等于该非关键路径上所有除去的安全因子的一半。FB5PB17W8B5M8C10G5M8插入缓冲，项目重排372023/2/243.5关键链技术(CCM)的计划方法A(10)B(50)C(20)D(10)E(30)A(5)B(25)D(5)C(10)E(15)使用最早开始时间的项目进度（90天）使用最迟开始时间并压缩后的项目进度（45天）382023/2/243.5关键链技术(CCM)的计划方法A(5)B(25)D(5)C(10)E(15)添加了缓冲的关键链进度（67.5天）FB(7.5)PB（22.5）392023/2/24某项目网络图开始A(4)D(4)F(8)B(6)H(8)C(10)E(8)G(12)I(4)J(8)K(8)L(8)结束项目总工期？？402023/2/24D（4）F（8）G（12）E（8）B（6）J（8）K（8）L（8）A（4）C（10）H（8）I（4）关键路径44412023/2/24D2F4G6E4B3J4K4L4A2C5H4I2关键路径22422023/2/24F4G6J4K4D2E4H4I2FB3FB3A2B3C5FB5PB11关键线路33L4432023/2/243.5关键链技术(CCM)的计划方法引入资源缓冲区（RB），以防止关键链任务因资源没有及时到位而发生延误。关键链技术要求在关键任务所需的资源被紧前的非关键任务占用时，应当提前一定时间在项目进度计划上标识资源缓冲，以便及时提醒项目经理协调资源，防止因资源不能及时到位而延误关键任务，即资源缓冲本质上是一种警示信号。442023/2/243.5关键链技术(CCM)的计划方法考虑如下活动关系，假设资源L仅有1单位。在关键路线法中，其关键路径为A-C-E-F，但没有考虑资源限制问题，即当任务D开始后，任务E无法开始，最后将导致项目周期大于20天。A4(M)B8(N)C9(K)E5(L)F2(M)D4(L)

任务+工期+资源工期=20452023/2/243.5关键链技术(CCM)的计划方法利用CCM，考虑到资源限制，对有资源冲突的任务依据其最早开始时间重新排序，形成新的网络图，其中ACDEF构成了项目的关键链，它决定了在给定的紧前关系和资源条件下完成项目所需的最短时间，其工期变为18天。A2(M)B4(N)C4.5(K)E2.5(L)F1(M)D2(L)

任务+工期+资源PB4FB1/2462023/2/243.5关键链技术(CCM)的计划方法多项目环境中的能力约束缓冲(CapacityConstraintBuffer,CCB)FB5PB17W8B5M8C10G5M8FB5PB17W8B5M8C10G5M8CCB472023/2/24确定缓冲大小与项目计划小结把有50%可能性完成的活动执行时间作为该活动的估计时间（即取原估计的活动执行时间的1/2），同时考虑活动的紧前关系和资源约束，构建网络图，将最长的路径作为关键链；将关键链长度的1/2作为项目缓冲的大小，放在关键链后面；将非关键链到关键链入口处的长度的1/2作为供应/输送缓冲的大小，放在非关键链与关键链的交汇处。482023/2/243.6关键链技术的优缺点优点：考虑资源和技术限制关系的双重限制，因此更加符合实际应用。标识了项目周期的制约因素和资源瓶颈，指出了项目中的关键因素，即关键链上的工作和瓶颈资源，为项目管理人员缩短项目周期指明了方向。在压缩工期时充分考虑了不确定因素，即在非关键链到关键链的入口处和关键链尾部设置缓冲区，缓冲区的设置可以大大降低不确定因素的影响。

492023/2/243.6关键链技术的优缺点缺点：对人的行为的基本假设存在争议，即并非所有人都倾向于拖延时间。没有涉及项目延迟的最大原因，即定义不当和变化不定的范围。各任务的压缩时间以及缓冲区大小需要根据项目所处环境的特点，经过大量数据收集分析才能做出准确决策，其工作量较大。502023/2/244.基于TOC的项目调度方法识别瓶颈资源（即制约因素），设定各个项目的优先级；消除多任务，以项目工期最短、在制品最小为目标；针对每一个项目：以50%可能完成的概率，重新估计活动执行时间。同时考虑活动的紧前关系和资源约束，构建网络图，按活动最晚开始时间制定项目基准计划（BaselineSchedule），将最长的路径作为关键链。关键链制约了整个项目的工期。