关键链在我国工程项目管理中的应用研究

关键链在我国工程项目管理中的应用研究摘要：关键链技术是约束理论(TOC)在项目管理中的具体应用。

TOC理论自提出以来，作为一种全新的管理理念和管理方法被迅速应用于西方制造业中，并取得了巨大的成功。

之后，该理论被推广至工程项目领域，成功解决了网络计划技术在项目中所遇到的诸如工期计划过长、工期拖延等问题，并形成了独具特色的关键链技术。

本文以此为出发点，介绍了关键链技术的主要概念和应用原理，通过与网络计划技术的对比，分析了关键链技术的主要特点，并分析了在我国工程项目管理中应用该技术需要的主要问题，以期为该技术在我国的推广应用提供参考。

关键词：网络计划技术 TOC理论关键链技术工程项目管理0 引言项目管理就是把各种知识、技能、手段和技术应用于项目活动中，以达到项目的要求。

其目标是在有限的资源条件下，保证项目时间、质量、成本达到最优化。

作为进度管理核心方法的网络计划技术，自20世纪50年代产生以来，在社会经济生活的各个领域内得到了普遍的运用，大大推动了项目管理学科的发展。

但随着现代项目日趋复杂，要求项目的周期更短，准时完工率更高，成本更低，以CPM/PERT 为代表的网络计划技术由于只考虑任务间的时间约束关系，忽略了任务间的资源的约束以及项目实施过程中人的行为因素，因此在实际应用过程中很难克服多任务以及不确定性因素的影响，其可行性受到越来越多的质疑。

关键链技术是以色列物理学家Goldratt博士在1997年出版的管理著作《关键链》一书中首次提出的。

该书将约束理论应用于项目管理之中，强调以有限的资源与消除不良的工作行为概念进行项目进度的规划和管理，并提出通过集中管理项目的缓冲时间来监控整个项目的执行。

与传统项目进度管理不同的是，关键链不仅考虑了任务间的逻辑关系，还考虑了任务间的资源约束关系，以及在项目实施过程中人的行为因素，将组织行为学的一些结论应用到项目进度管理之中，弥补了传统项目进度管理方法的不足，为项目进度管理提供了一种全新的方法，被认为是项目管理领域自发明关键线路法和计划评审技术以来最重要的进展之一。

1 关键链技术介绍1.1 关键链的概念 Goldratt在《关键链》一书中将关键链定义为：在资源约束下，用最短时间完成项目。

此目标决定了项目进程中的瓶颈是该项目的各条路径中，时间最长的那条路径——关键链。

吉罗德·肯德尔认为，项目的关键链是由相互依存的任务所组成的最长链条，这一链条既要考虑任务的依存性，也要考虑资源的依存性。

刘士新教授认为，所谓关键链是考虑工作执行时间和工作间紧前关系约束，以及工作工作间的资源冲突后，所形成的制约项目周期的一个工作序列。

马国丰将关键链定义为：在一个项目体系中，如果不考虑不确定因素对它的影响，总存在一些对项目周期起直接制约的环节，这些环节连成一个步骤链。

赵道致认为关键链就是有瓶颈工序组成的工序链，既考虑了工序间的技术约束条件，也考虑了资源约束条件，它的长短决定了整个项目工期的长短。

李喆在文献中指出，各工序持续时间、紧前关系与资源供求之间的相互作用共同决定着项目总工期，这种相互作用导致一个或更多的工序序列决定了项目最早完工时间，这种序列即为关键链。

从这些定义中可以看出，虽然各界对关键链的描述不同，但也形成了一定的共识：关键链不考虑不确定因素的影响，在工序间逻辑约束和资源约束的共同作用下，组成项目最长工期的工序集合。

1.2 缓冲的概念缓冲的设臵是关键链技术的核心和精华，体现了关键链理论“局部最优并非整体最优”的管理思想。

关键链在项目进度管理中有以下三类缓冲：项目缓冲（Project Buffer，PB）：关键链末端的缓冲时间，用来保证整个项目按时完成。

输入缓冲（Feeding Buffer， FB）：安臵在非关键链与关键链的接口处的缓冲时间，用来保证非关键链按时完成，不会影响关键的进行。

资源缓冲（Resource Buffer， RB）：资源缓冲并不耗费时间，是为了防止关键链受资源短缺的影响而设臵的，只要资源要在关键链上进行分配，并且该关键链上的前序任务由不同资源完成，就要放臵资源缓冲，目的是保证资源在其需要时随时可用，并保证资源在关键链任务提前开工的情况下可用。

资源缓冲实质上是一种预警机制，通过及时合理的沟通，让资源供应方及时了解项目的最新进展，此保证资源能够及时到位。

1.3 关键链的主要技术方法1.3.1 用50%概率的可能完成时间作为任务工期的估计。

关键链采用50%概率的可能完成时间作为任务工期的估计将单个任务的风险因素放到关键链中的缓冲里考虑，以缩短工期估计。

这主要是针对克服“5+5=13定律”和学生综合症而提出的方法。

这样不仅可以滤掉工期计划中的水分，而且可以给工作人员以压力，以提高其工作效率。

1.3.2 识别项目的各种约束条件，将关键链而不是关键线路作为项目的约束。

在关键链里，资源约束同时间约束一样重要，通过约束理论来指导项目资源配臵，以确定项目所受资源的约束情况，进而确定项目关键链。

1.3.3 在关键链后设臵项目缓冲（PB）。

50%的工期估计是很容易出现延误的。

在关键链后设臵项目缓冲，将延误控制在预期的范围内。

项目缓冲在项目计划中也以任务的形式出现，只是不需要任何资源。

1.3.4 在任务链汇入处设臵输入缓冲（FB）。

为防止非关键链任务给关键链带来延误，在非关键链任务向关键链的汇入处设臵输入缓冲。

输入缓冲能消化汇入关键链的非关键任务所带来的延误。

1.3.5 将缓冲作为控制和衡量项目进度的有效工具。

关键链项目管理通过监控缓冲来评价项目任务链的实施业绩，并根据缓冲消耗的情况做出相应的决策。

在这个过程中，项目人员采用适当的时间间隔来监视项目缓冲和输入缓冲的情况。

1.3.6 使非关键链任务服从资源约束的要求。

传统关键线路法鼓励任务越早开始越好，从而减少项目延误风险。

而关键链项目管理却要求非关键链任务越晚开始越好，这样可以延迟现金流支出，并避免多任务的影响，使人员能专注于少数的任务，减少工作干扰，使得后续任务得以顺利开展。

1.4 关键链的特点 Willy Herroelen 和 Roel Leus 把关键链法与传统关键线路法进行对比后，对关键链方法的优点进行了总结分析，结果如表1所示，并通过仿真试验将关键链方法的调度计划与分支定界算法产生的调度计划进行了对比分析。

2 关键链在我国工程项目管理中应用的问题虽然关键链技术在国外制造业领域取得了巨大成功，对于该技术在建筑工程项目中的应用研究，却处于起步阶段，具体体现在以下几个方面：2.1 工作包持续时间估计在实际的建筑工程中，经常是根据工程量和资源分配来估计各工序的持续时间，然后结合施工合同、施工技术水平、环境等限制条件，确定工序的开工、完工时间，由于是事先估计，存在着不确定性。

因为工序的持续时间的确定是由项目经理和相关有经验的项目工作人员共同制定的。

应该说这种估计方法是基本合理的，若统一的用50%的时间估计对工作包实施“一刀切”，是不切实际也是不可行的。

其次，在建筑工程中，有很多工作时间是刚性的、没有任何缩减余地的。

例如：项目招标公示时间，混凝土的养护时间等等，这类工作的时间由国家法律、行业标准等强制规定的，对于这类工作必须按照原定的工作时间进行，没有任何缩减的余地。

而对于设计、招标文件的编制等“办公室”类的工作而言，其工作时间具有很大的弹性，时间缩减对于这类工作有着积极的意义，不仅可以提高人员的工作效率而且可以大大缩短项目工期。

另外，还有一些工作时间是超出项目控制范围之外的，如项目前期的各类文件的审批工作等。

这类工作时间是由项目外环境所决定的。

对于这类工作时间，不但不能缩减，反而应给出足够的安全时间，以免延期对项目造成影响。

显然，现有的任何一种工作时间估计方法都不能同时满足以上三类工作时间估计的要求，必须要根据建筑工程项目不同工作包的时间弹性分别进行时间估计，给予不同的时间估计方法，这样才能使得制定的工期计划更符合实际。

如何对不同性质的工作进行分类，分类后确定什么样的时间估计方法才是科学合理的，这些都是目前需要研究解决的问题。

2.2 缓冲大小的确定缓冲的设臵是关键链理论的核心内容。

对于缓冲大小的确定，不能够简单从数学的角度出发，应该根据项目的特点，所出的环境，各工作包完成时的难易程度，任务完成者的风险偏好等角度综合考虑。

项目管理本身就是一个系统管理的过程，应该从整体的角度综合考虑，尤其是不应该忽视人的作用，应该将组织行为学的理论应用于缓冲的确定过程中。

这样得到的缓冲大小才能更加符合项目的实际，更具有可行性。

2.3 资源约束关键链管理将资源的重要性提升到了与工序逻辑关系同等重要的高度，并设有专门的资源缓冲来保证工序获得资源。

资源，尤其是瓶颈资源在关键链管理中处于十分重要的地位，设臵资源缓冲在适当的位臵实质上就是在进行资源的均衡，以保证工序的顺利进行和项目各目标的顺利实现。

在关键链管理中，已经给出了如何利用项目中的瓶颈资源解决进度延迟的方法。

但目前关键链技术主要是针对单一资源下的项目管理，重点强调人力资源在项目进度中的安排，主要是偏重于数学优化模型的应用。

这些数学方法虽然可以使得到的关键链较为准确，但在运用过程中需要使用者要具备扎实的数学功底，且数学模型运算复杂，在实际工程中并不具有实用性。

如何根据工程的实际需要进行资源约束的编排与选择、如何将复杂的数学最优化进行简化处理使其更具有实际操作性，是关键链技术亟待解决的问题。

2.4 缓冲在进度控制中的应用项目缓冲和输入缓冲都是时间段而非时间点，因此通过缓冲区间对项目进度进行监控是完全可行的。

Goldratt对缓冲区的管理采用“三色”管理，将缓冲区三等分，分别用绿、黄、红三色表示。

当缓冲消耗量在绿色区域时，项目运转良好；处于黄色区域时，应加强监控并初步制定风险应对策略；当缓冲已消耗至红色区域时，说明项目进度延期问题已经相当严重，必须采取相应的补救措施。

但在应用中，这种表示方式是没有实际意义的。

因为，当任务完成90%而消耗缓冲80%，和当任务完成20%而消耗缓冲80%，这两种情况所对应的风险等级是完全不同的，显然Goldratt并没有很好地解决这一问题。

因此，若想要通过缓冲区进行进度监控，就必须重新制定新的监控参数。

2.5关键链的应用环境在工程项目中，涉及业主、总承包商、分包商、监理等多方，机构复杂，牵涉面广，各工序、子项目的完工时间通常都有严格的合同限制，一旦延误就可能遭受索赔；而关键链技术是起源于国外制造业的一种新的管理理念，它和传统的管理思想、管理方法有很大的区别。

因此，在其实施过程中必须提供适合于关键链自身特点的新的项目环境。

但目前对关键链的研究都是以制造业为背景的，而对于其它领域的关键链项目环境缺乏相关的研究，这大大限制了关键链技术推广和应用。