(中核国电漳州能源有限公司，福建 漳州 363300)

1 应用关键链技术的意义

传统计划编制一般采用关键路径法CPM或计划评审技术法PERT，实际执行中会出现过度估算工期、风险预估不足、资源制约等一系列问题，考虑到海水泵房安装已成为项目建设关键路径，面临工期压力大、交叉作业多、资源紧张等情况，有必要研究关键链技术对传统计划编制方法进行改进，在合理调配资源和控制风险的前提下，优化项目计划。

关键链是20世纪90年代兴起的一种项目进度管理新技术，是将项目工期整体最优作为项目进度管理的目标，综合考虑工序逻辑与资源平衡的双重约束，同时考虑了计划执行中人的行为因素，并在进度控制过程中引入缓冲时间以控制项目风险。

从核电工程实践情况来看，影响计划执行因素很多，大体可以分为以下几类：

1)计划制定问题；计划逻辑有误，前置条件不具备导致后期作业无法开展；计划任务不周全，一些辅助工作没考虑影响主线作业；资源匹配不合理，造成资源浪费或争抢资源现象；工作面受限，导致现场窝工、赶工现象；施工流水考虑不足，降低施工效率；计划不平衡，导致部分工期过紧或过松等。

2)计划执行问题；前期准备不足，设计图纸、设备制造、预制材料、工艺评定等准备工作都会影响计划按期实施；人力动员不足、经验不足或工种不平衡，导致施工工期加长；计划执行监控和协调力度不够，组织管理效率低下；人为因素影响，研究表明，由于人的惰性和习惯性拖拉，无论计划留出了多少时间裕量，一般都会拖到最后期限才开始赶工，即著名的帕金森定律和学生综合症表现。

3)安全质量管控问题：安全质量虽然不在计划范围内考虑，但安全质量问题对进度管控的影响不容小视，现场任何的不符合项NCR、质量事件、建造事件等的处理多少都会占用工期，而一旦安全管理问题，还会有停工的风险；另外，设计变更引起现场施工等图等都是影响计划执行的重要因素。如果把安全质量问题作为项目风险来考虑，按照墨菲定律，不管风险出现的概率有多小，它总会发生，所以要考虑风险的随机性并体现在计划安排中。

核电站海水泵房作为电站的最终冷源，是电站较早建成投入运行的几个子项之一，通常建造工期在35～40个月，一般随电站主体工程同步启动，在冷试前一年左右为核岛送冷风提供冷源。但是，近年随着国家用海政策的收紧，原来可以在用海预审意见取得后就可以启动施工，现在需要待取得用海确权之后，而用海确权工作需要项目核准后将近一年的审核批准时间，因此，原来作为施工调剂子项的海水泵房建设，变为项目关键路径，工期非常紧张。某核电站就面临这个现象，由于用海确权工作在主体工程开工(FCD)之后半年多，如果按照常规海水泵房建设工期，则无法保证项目调试的冷源需求，为此，必须科学合理安排泵房施工计划，将原来较为宽松的工期按照关键链技术进行优化，同时考虑计划执行人的因素和施工风险，确保其按计划完工，不会成为影响核电站建设工期的关键因素。本文基于上述原因，应用关键链技术，开展对海水泵房安装工作计划优化研究。

2 关键链技术基本原理

关键链技术的基本原理有两个，一是利用资源约束理论，寻找计划的关键链，关键链作为项目执行过程中最长链(其余为非关键链)，是项目执行的瓶颈因素，降低关键链的长度就能有效降低项目工期；二是缓冲区的设置，为了消除项目中的不确定性因素影响(规避风险)，保证工期的正常完工和进度管理，在各链的末端设置缓冲区，缓冲区分为三类：项目缓冲区PB(Project Buffer)、汇入缓冲区FB(Feed Buffer)和资源缓冲区RB(Resource Buffer)。

以某项目为例，该项目包含T1～T6项作业，假定作业T1需要资源R1、工期2个月，记为T1(R1，2),同理，T2(R1，3)、T3(R1，4)、T4(R2，4)、T5(R2，3)、T6(R1，3)。按照传统关键路径法编制计划网络图如图1所示，总工期为10个月。

图1 关键路径法网络计划图Fig.1 Critical path method work net

在考虑资源限制的情况下，作业T2、T3、T6都占用资源R1；T1、T4、T5占用资源R2，占用同样资源的作业只能顺序作业，关键链工作网络图如图2所示，总工期12个月。

图2 关键链技术网络计划图Fig.2 Critical chain technology work net

按照高德拉特博士的关键链技术理念，每项作业按照50%完成概率设置紧前工期，为保证项目的整体完工工期，在项目关键链中设置项目缓冲作为安全时间，其中，汇入缓冲FB发生在非关键链与关键链连接处，而项目缓冲区PB设置在关键链的结尾，是整个项目的安全时间。资源缓冲RB主要指相邻作业之间存在不同的资源类型转换的情况，资源缓冲不占用工期和资源本身，仅仅作为资源管理和资源转换的作用，不在关键链图中表示。关于各缓冲区时间设置后续进行说明。加入缓冲区并调整工期后的关键链图如图3所示。

图3 加入缓冲区后的关键链技术网络计划图Fig.3 Critical chain technology work net added in buffer time

以上采用关键链技术计算之后，总工期为9.7个月，比初始按照简单的施工逻辑编排的关键路径计划工期略短，但计划编排更加合理，既考虑了施工逻辑和资源需求，也考虑了计划执行者的人为因素，同时，计划执行管控过程中，通过对安全工期(即缓冲区)的使用情况，可以很好的控制整体进度执行过程，使得计划更加科学合理。

3 泵房安装工期研究

核电站海水泵房安装工程量主要有：起重吊车系统、循环过滤系统、重要厂用水系统、循环水系统，及相应的辅助系统如循环水处理系统、阴极保护系统、辅助冷却水系统、电源、气源、通风、消防等。为简化研究问题，本文仅考虑影响泵房安装工期的主要系统。表1为主要系统安装作业、工期及相关资源需求。

表1 泵房主要安装作业表

3.1 关键路径法计划逻辑

按照安装作业的施工逻辑，在未加载资源的情况下，在P6系统中以关键路径法编制的网络计划图如图4所示，该网络计划中关键路径为：T1—T13—T14—T15—T16—T17—T19，总工期为13.1个月。

图4 关键路径法泵房安装网络计划图Fig.4 Critical path method work net of SWP installation

3.2 资源约束调整

通过表1的资源需求分析，有两类资源，一种是独占型资源，即该资源由某项作业所独享，其他作业无法穿插使用，如各种安装组；另一种属共享型资源，相关作业零星使用，如果合理安排，对作业工期不产生明显影响，如吊车。一下资源约束调整时，不考虑共享型资源对计划的影响。

在考虑资源影响的情况下，使用同一资源的作业必须按照顺序作业的方式进行调整。本文采用启发式算法对计划进行重新排序，即从关键路径的终端开始向前调整存在资源使用冲突的作业，优先安排有紧前作业的任务。

资源约束调整后，关键路径为T1—T6—T13—T14—T15—T16—T17—T19，总工期为17.1个月，网络计划图如图5所示。

图5 资源约束调整后泵房安装网络计划图Fig.5 Work net of SWP installation adjusted by resource restrains

从上图可以看出，根据资源约束条件对计划进行调整后，工期大幅增加，这也说明之前没有考虑资源需求的计划不是一个合理可行的计划，所以在实际执行过程中，往往会发生前期较为松懈，后期加紧赶工，既无法做到良好的资源平衡，也会造成拖期滞后的问题。

3.3 缓冲区设置

按照关键链技术原理，各项作业按照工期较紧来安排，并在网络计划图中设置汇入缓冲区FB和项目缓冲区PB作为项目的安全时间。前述网络计划图中作业按照90%概率可实现工期考虑，在设置缓冲区时，按照50%概率可实现工期来安排。

关于缓冲区大小主要有两种确定方法：1/2法和根方差法。其中1/2法是将关键链上每项作业的90%概率完成时间t*与50%概率完成时间t之差总和，在关键链最后设置项目缓冲区PB，PB取值为该总和的1/2，如式(2)。在非关键链到关键链的汇入点上设置汇入缓冲区FB，FB是该非关键链每项作业的90%概率完成时间t*与50%概率完成时间t之差总和的1/2，如式(3)。

σi=t*(i)-t(i)

(1)

(2)

(3)

根方差的原理与1/2法基本相似，不同的是缓冲区的大小设置是将消除的安全时间σi的方差作为缓冲区大小。项目缓冲区PB的大小为关键链上每项作业所消除的安全时间σi总和的方差，汇入缓冲区FB大小同理，如式(4)、(5)所示。

(4)

(5)

根方差法与1/2法相比，误差会相对较小，可以避免缓冲区设置过小导致工期估计过短。故本文采用根方差法设置缓冲区。

按照50%实现概率工期进行计划编排后，因T3—T2—T5—T16工期长于T6—T13—T14—T15—T16工期，故关键链调整为T1—T3—T2—T5—T16—T17—T19。虽然从作业逻辑上无法体现安装工序，但是这体现了最合理的资源平衡。设置缓冲区之后的网络计划图如图6所示。

图6 设置缓冲区后泵房安装网络计划图Fig.6 Work net of SWP installation added in buffer time

上述网络计划中，五条非关键链上设置5个汇入缓冲区FB，关键链末端设置项目缓冲区PB(注意，由于汇入缓冲区要加入非关键链工期计算，有可能会变为关键链，这样，原关键链就要作为非关键链也需要设置汇入缓冲区)，总工期为12.6个月。另外，在资源转换的时候，应该设置资源缓冲区RB，但是RB既不占用资源也不占用时间，只是作为项目管理过程的重要控制点，提醒计划执行者尽早做好资源准备，掌控好资源转换对进度影响的风险，一般在计划横道图中标识，不在本网络计划图中体现。

按照关键链技术优化后，计划总工期较关键路径法编制计划要短，同时还考虑实际的资源冲突，更为重要的是消弭了计划执行中人为因素的影响，设置了项目执行过程中的风险时间，计划更加实际可行，在通过下文的进度管控措施，使得项目实际工期往往会提前于计划工期。

4 进度管控

本文结合实践经验，在项目管理体系下利用关键链技术的缓冲区概念，提出进度管控的优化方式：

4.1 风险预警管控

风险预警管控是一种基于经验反馈基础上的问题预判，需要全面梳理整理该项目在同类工程中层出现的问题和处理措施，提前展开有针对性的分析和准备，预防相似问题重复发生，确保能够按计划顺利完成施工作业。本项目计划编制时，梳理了5类26个风险项，如设备成套供货风险，发货缺少安装零部件如地脚螺栓等，这类问题应将发货清单提前交安装单位核实后才能发货；施工组织不合理风险，专业配合不力产生窝工现象，这类问题要细化工作计划并加强接口控制；成品保护风险，由于成品保护不力需要修复引起工期滞后，这类问题应在项目启动前制定预案，尤其是重点区域、重要设备的成品保护；设备或材料质量风险，到货设备/材料性能不满足设计要求，返厂维修耽误工期，这类问题主要是加强出厂验收控制，尤其是“三新”类设备/材料，过程质量控制非常必要；配套系统滞后风险，循泵等试车前水、电等条件应具备，子项投入时相关消防通风等辅助系统也应完好，经验表明，影响泵房调试的大部分原因都是电气系统或配套管沟投用，所以计划的平衡配置和对辅助线路的进度控制也是至关重要的。

4.2 事前清单管理

事前清单管理是对计划执行边界的一个确认过程，统计证明，一个执行良好的项目，其准备工作时间往往要长于实际实施的时间。在准备阶段，应整理好项目所需的详细边界条件清单，如设备到货、可用施工图纸、预制材料、场地、吊车、专用工具、施工组织方案、工艺评定方案、安全质量预案、人员资质证明等等，并根据准备时长确定该清单完成时间，在项目计划开始实施前对事前清单的准备工作进行严格控制。

4.3 执行过程控制

执行控制过程重点抓好三个方面事项，一是共享资源的协调，如本项目中行车使用，多施工队交叉使用，合理调配能够使整体进度平衡进行，因此，有必要制定详细的行车使用计划，有专人协调使用；二是加强对劳动力投入、人员效率及工种配比的监控，确保按照施工组织方案要求配置人力资源；三是强化施工过程中的安全质量管控，强有力的过程控制并辅以智能管控工具，减少出现“黑天鹅”概率。

4.4 缓冲区管理

缓冲区管理是关键链技术的一大特点，是一种安全垫概念，随着项目进展不断突破安全垫而提升协调管理层级。结合项目管理的三个层级(执行层、协调曾、管理层)，将缓冲区管理也分为三个风险区间，并在每个区间初期设置预警点，在项目实施过程中，按照设定的时间间隔观察缓冲区消耗情况，针对不同区间采取相应的措施进行风险控制。

图7 基于缓冲区的进度管控层次图Fig.7 Progress management and control structure based on buffer time

安全区：将缓冲区的第一个1/3时间设为安全区。当项目要消耗缓冲区的时候，向执行者发出预警，要求执行者采取有效措施，将相关作业对应缓冲区的消耗控制在安全区之内，并定期向协调层汇报项目执行情况，此时，协调层应开始加强对项目执行效率和问题的关注。

警惕区：将缓冲区的第二个1/3时间设置为警惕区，当安全区即将突破，向项目协调层发出预警，要求协调层梳理项目执行问题，会同相关专业和技术人员研究调整施工工艺、制定纠偏措施并督促执行，定期向管理层汇报项目执行情况，管理层也应加强对项目关注。

危险区：将缓冲区最后1/3时间设置为危险区，当缓冲工期即将进入危险区时，向管理层发出预警，说明项目实施碰到了重大问题，需要管理层出面协调增加资源投入，确保项目能够按期完成。

当整个缓冲区即将消耗殆尽，如果是汇入缓冲区，此时计划工程师应研究该非关键链的延误是否影响关键链，并根据影响情况调整网络计划和项目缓冲区；如果是项目缓冲区，说明项目采取何种措施都难以按期完成，只有根据实际情况，对计划进行调整，并详细总结项目问题，是计划制定太紧、执行过程不力、资源投入不够还是项目风险认识不足，认真做好经验反馈。

4.5 计划再平衡

如果经过上述管控过程，计划执行仍产生较大偏差，一般是产生了较大的设计变更或是某些偶发事件导致项目实施间断。这种情况下，原有计划已经不再适用，需要从整体工程角度进行计划再平衡，要考虑本项目延误对整体工程工期的影响，如果没有浮时，还要保证总工期要求，则要增加资源投入，后续挽回工期损失，应做好投入与产出的平衡分析。

5 总结

关键链技术在一经提出后得到广泛的认可，近年来在理论研究上不断发展，也在国内外项目管理过程中得到有效应用，从各种相关文献反映出，应用关键链技术对进度管控能够起到确实有效的作用，实际工期往往提前于计划工期。

但关键链技术当前还存在一定的局限性，如关键链技术需要掌握大量的经验数据，了解不同概率下各项作业工期，实际上这些工期都是人为评估，因此对计划科学性有一定影响；另外，其强调资源的唯一性，但实际工程中，往往对于唯一性资源已有预估，而大部分资源可以在工程实施中平衡调配，对计划执行影响较大；还有，缓冲区设置虽然考虑了风险应对时间，但只是基于施工风险，可能还有一些更为重大的风险如设备质量问题等没有考虑。

因此，关键链技术的应用，应在项目管理体系框架下，发挥项目管理各要素的作用，结合工程实际经验，并在实践基础上进行完善。对于核电工程而言，在一些接口分工复杂、专业交叉多、影响总工期的专项计划中应用关键链技术更为有效。