CN107993052A - 多投资主体一体化建设项目动态进度控制方法 - Google Patents

Abstract

一种多投资主体一体化建设项目动态进度控制方法，基于关键链(CCPM)项目管理方法，设有缓冲区设置的6项修正系数，根据多投资主体、一体化建设、项目集成这三个项目特质对资源约束程度α，工序复杂程度β，不确定性k，工序持续时间比例P，工序位置系数δ，管理者的风险偏好μ有特殊影响，从而影响缓冲区设置，影响系数是

Description

多投资主体一体化建设项目动态进度控制方法

技术领域

本发明属于建设项目管理技术领域，特别涉及一种多投资主体一体化建设项目动态进度控制方法。

背景技术

建设项目进度控制是一个动态控制过程，是用工作计划把一个工程项目实施的全过程,将各阶段、各承包单位按照建设规律依次组织起来，将各生产要素按照需要布置在各阶段和各参与单位的物理空间内，然后启动整个体系，让体系按照设定好的程序运行起来。同时用一个动态的工程项目进度管理系统来控制和调整,使整个项目均衡协调有序地达到预先设定的目标。目前常用的建设项目进度风险分析方法主要有:计划评审技术(PERT)、蒙特卡洛模拟、网络计划的模糊概率、模糊综合评价法、层次分析法等。

而关键链(CCPM)是以色列物理学家高德拉博士基于约束理论提出的一种新的项目管理方法，是约束理论在项目管理中的具体运用。关键链理论中强调制约资源对关键路径造成影响，应该重塑为关键链。CCPM模式的主要思想是：找到约束资源化关键路径为关键链，利用缓冲区缩减工期,其中缓冲区的设置和估计是CCPM的核心。理解关键链理论，首先要理解两个基本概念：关键链和缓冲区。

关键链即是指在关键路径的基础上考虑资源间的约束，调整后的最长路径。采用不同的关键链识别方法会得到不同的关键链。

缓冲区是指设置在链路末端用来补充前面工序延误的时间，分为项目缓冲 (PB)、汇入缓冲(FB)以及资源缓冲(RB)，这三种缓冲区在链路中所起的作用各不相同：

1)项目缓冲PB

项目缓冲设置的目的是消除关键链路上不确定因素对工期造成的影响来保证整个项目按期完工，一般设置于链路的末端。

2)汇入缓冲FB

汇入缓冲用来消除非关键链上不确定因素的影响，保证非关键链的延误不对关键链工作产生影响，通常将它设置在关键链与非关键链的交接处。

3)资源缓冲RB

资源缓冲RB实质上是对关键链工作所需的资源提前进行准备，通常设置在关键工作的前面。当关键链上前后两项关键工序所需的资源不一样时，就要在资源转换处设置RB。资源缓冲实质上是一种预警机制，它并不消耗时间，通过设置RB可以让项目管理者了解到项目的进展情况及时做出调整，保证资源到位。

关键链法(CCPM)作为目前普遍使用的进度控制技术，是在关键路径法 (CPM)基础上引入资源约束理论(TOC)，通过对关键资源的分析和调整重新安排工期；将工序的工期分解成50％完工概率工期和安全时间，以工序的50％完工概率工期编制工期计划，以关键路径上各工作的安全时间为基础处理成项目缓冲(PB)插入关键路径的最后，以非关键路径上各工作的安全时间为基础处理成汇入缓冲(FB)插入非关键路径与关键路径交接的工序之前，同时在瓶颈资源开始运用之前插入资源缓冲(RB)作为警示信号。以此来调配资源和监控进度，用多投入资源来减小工期，在总体上节约投入。

缓冲区是通过对各工序的安全时间处理而得到的。Goldratt博士定义了安全时间，即该工作的90％完工概率工期与该工作50％完工概率工期之差。朗科 (Lucent)公司^[1]提出将同一工作链上各项工作的安全时间平方和的平方根作为缓冲区，这一方法被称为平方根法；即

其中D_i保守工期，d_i紧凑工期；以(D_i-d_i)/2作为工序工期的标准差,并以 2倍的链路标准差作为链路的缓冲估计。

目前，根方差法是缓冲区设置的较为成熟的方法，一般项目在实践中普遍采用根方差法计算缓冲区；但根方差法的应用存在一些局限，主要表现在根方差法主要处理有大量安全储备时间、项目存在大量完工不报告行为、项目工序不复杂、项目风险偏好不高、不考虑采购等工序的项目。对于大型、工序复杂且集成、风险偏好较高的项目，根方差法使用时需要修正。

例如，在某项目中，由三个建筑单体组成，分属三家公司。三个建筑单体地下部分相连，业主三方共同开发建设，但三家单位分别立项、报建，产权分开。本项目由整体相连的5层地下室、三幢独立的超高层塔楼、连接塔楼的“T”字型连廊组成。项目占地面积5.5万㎡，分为地下五层，地上三栋塔楼分别为 200、180、160米，7～9层用钢结构连廊连接三栋塔楼。根据项目任务和工程难度。本项目中参与者较多，不确定性较大，在采用根方差法进行关键链法缓冲区设置时，需要引入修正参数。

在上述例子中，这种建设项目出现多投资主体一体化建设的情况日益常见。出现这种情况是有深刻社会历史背景的。建设投资周期长、回报率不稳定是我国基础设施发展过程中面临的主要问题。一方面,基础设施建设的投融资目前还是以政府主导的多元化投资模式为主。另一方面,在项目的建设过程当中,为了尽可能降低风险并加快国有资金增长速度,使投资效益最大化，民间、私有资金的引入又必不可少。多元投资主体对项目进度的影响主要有两个方面。第一、使管理者风险偏好出现较大的波动。由于管理者对每个投资者的投资负责，因此不同的投资者对投资回报的需求不同会造成对项目进度的要求不同。在高层楼宇项目中，有的投资者希望早点将低区的办公室出租，因而要求早日竣工。而有的投资者希望能将高区的酒店、观光景点早日投入使用，由于运输资源的限制，两者的要求可能不能同时满足，管理者可能带有自己的偏好，使得某些工序被提前，某些工序被延后。从而对整个工期造成影响。第二、使资源约束增加。投资主体越多，说明决策方越多，但决策方未必有充足的资源支撑决策，所以会增加资源约束，如果使用资源越多，越接近使用的极限，工序所在链路就越容易出现延误，设置缓冲区更大。

本申请引用的参考文献有：

[1]蔡晨,万伟.基于PERT/CPM的关键链管理[J]中国管理科学,2003(6):35-39.

[2]曾金凤.基于关键链技术的项目管理研究[D]2012.10.

[3]陈斐.基于关键链技术的多项目管理研究[D]2012.3.

[4]别黎,崔南方.关键链动态缓冲方法研究[J].中国管理科学,2010,18(6).

[5]徐哲.基于关键链项目管理研究综述[J].北京航天航空大学学报(社会版)

2011,24(2).

[6]曹小琳,刘仁海.关键链项目管理缓冲区计算方法研究[J].决策参考,2008,14(5).

发明内容

本发明公开了一种多投资主体一体化建设项目动态进度控制方法，基于关键链(CCPM)项目管理方法，说明如何确定修正参数，以实现根方差法在多投资主体一体化大型复杂项目的缓冲区设置的顺利运用。

一种多投资主体一体化建设项目动态进度控制方法，基于关键链(CCPM) 项目管理方法，设有缓冲区设置的6项修正系数，包括：

(1)资源约束影响系数α，即：

其中，m为投资增加的数量级，r_kt为在t时段执行工序k所需的资源量， R_t为项目在t时段的资源供应限量；

(2)管理者的风险偏好影响系数μ，即：

(3)不确定性影响系数k，即k＝1+b/a,b为90％完工概率工期，a为50％完工概率工期；

(4)工序持续时间比例影响系数p，即：p＝S_p/S_t,S_p为该工序的工期，S_t为链上工序总工期；

(5)工序位置影响系数δ，δ＝1+(S_p-S_m)/S_t；

(6)工序复杂程度影响系数β，β_i＝ln(N_t/N_p)，其中，链上工序总数，N_p

该工序紧前工序数，

则缓冲区总体修正系数设置为：

即，多投资主体一体化建设项目动态进度控制方法，基于关键链法，对已经设置的各缓冲区用θ加以修正，在建立关键路径得出各工序的安全时间后，用根方差法以及该修正系数计算缓冲区，以符合项目动态进度控制要求。

本发明的方案，多投资主体、一体化建设、项目集成这三个项目特质对资源约束程度α，工序复杂程度β，不确定性k，工序持续时间比例P，工序位置系数δ，管理者的风险偏好μ有特殊影响，从而影响缓冲区设置。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

图1是本发明的缓冲区修正系数设置示意图。

具体实施方式

本发明涉及多投资主体一体化建设项目动态进度控制方法，该技术方案是基于该多投资主体一体化大型复杂项目，对关键链法(CCPM)修正因素影响的分析，以及对缓冲区设置研究的修正因素解析。

一般项目缓冲区设置采用根方差法的前提条件是资源约束以施工场地限制和施工机械或人员约束为主、管理者风险偏好可以忽略不计、基本不存在确定性、工序权重相当、工序单纯以施工为主。但作为大型复杂项目，资源约束较少考虑机械或人员但更偏重于多项目之间的资源矛盾，投资主体多一级管理者风险偏好对于工期制定有很大影响，重点工序的权重比重很大、许多项目施工时间不长但深化设计及采购时间很长，不把这些时间纳入，工期安排将出现很大偏差。

由于建设投资主体多，管理者风险偏好波动大、资源约束程度升高，使得投资者一般倾向于投资周期短，投资回报期段的低风险偏好投资组合。复杂建设项目尤其是存在多投资主体时，由于单个投资者的投资额相对有限，因此可以放大风险概率，在项目进度上采取较为激进的策略，表现在缓冲区设置上就是减小缓冲区。

一方面，一个项目能够吸引多个投资主体进行投资，本身就是分散风险的一种手段。由于有多个投资主体，所能享受到的资源会比单个投资主体更充分和丰富。另一方面，如何支配这些资源的决策主体也在增加，从而加大了决策成本。资源决策环节的增长速度如果超过了资源的增加速度，则决策成本可能抵消资源增加带来的效益。因此多个投资主体的项目可能一方面享受着充分的投资资源，另一方面却不得不受到多决策中心的拖累。

对于很多商贸综合体的项目，要结合市政公用设施、文化设施、配套辅助设施一体化建设。某些安居工程是大型基础设施结合商业配套共同开发的项目，从有利的方面看，这种一体化项目通盘设计，建成后顺利投入商业运营，还可避免后续施工对已建成设施的干扰与破坏，对各方有很大好处。但从不利的方面看，多专业共同实施，多项目共同上马，加大了工序的复杂程度。这种工序复杂度显著增加的情况，必定会影响工序安排。表现在进度控制上，就是缓冲区的增大。

投资主体一体化建设项目多环节集成，导致不确定性增加、工序链变长，任何一个环节的延误都可能带来进度的延误，因此多环节集成会使不确定性增加。单个工序所占比例相应减小，每个工序的不确定性增加，安全时间有缩短的趋势。多环节集成导致工作位置系数的影响必须被考虑。工作位置系数是标识该工序在整个关键路径上位置的比例量，因此工作位置系数必须处在[0,1]之间。当工序较少时，工作处在哪个位置并不重要，因此该系数可以被忽略，但当一项工程由几百道工序组成时，距离工程开始时间越远的工序，受不确定性因素干扰的概率越大，反之越小，此时在安排安全时间时必须考虑工序位置。因此，当工序位置距离开始时间越远，越应给予工序较多的安全时间，即增加工序的缓冲量。

因此，大型复杂项目的资源约束程度、工序复杂程度、不确定性、工序持续时间比例、工序位置系数、管理者的风险偏好对进度均有特殊的影响，从而影响缓冲区设置。

因此，对于缓冲区设置的修正分项系数设定，根据6个影响因素，可以分别设置6项修正系数。

(1)资源约束影响系数α。根据曾金凤^[2]的研究，资源约束与缓冲区设置存在正相关关系，而资源约束受投资数量级和资源供给占比两项因素影响。投资数量级越高，资源供给的不确定性越低。根据其对投资额从千万级到十亿级的投资项目的统计，投资每增加十倍，缓冲区相应可减少5％，系数为(1-0.05m)， m为增加的数量级。而资源供给占比由给定时段专供资源占全部资源的比例表示，占比越小，缓冲区设置越小。即：

其中：m为投资增加的数量级，r_kt为在t时段执行工序k 所需的资源量，R_t为项目在t时段的资源供应限量。

(2)管理者的风险偏好影响系数μ。管理者的风险偏好μ和资源约束程度α对缓冲区的影响呈复合影响切均为线性，即管理者风险偏好越高，缓冲区设置越大。而根据陈斐^[3]，管理者权重相同，风险偏好只能区分为规避、中立、激进三种类型，其推算缓冲区设置与风险偏好呈0.01的关系，根据投资主体的关系同理可知，系数为根据别黎^[4]的研究，管理者的风险偏好μ和资源约束程度α是联合对缓冲区予以作用的，并且其比例各占一半，故可将取其平均值作为缓冲区系数。即：

(3)不确定性影响系数k。在徐哲^[5]的研究中，不确定性、工序位置、工序时长比例均对缓冲区均存在影响。具体而言，不确定性一般用90％的完工概率工期和50％的完工概率工期的比值表示，因为两个概率的标准差相差3个等级，如果两者的比值较小，说明确定度很高，反之说明不确定性高。因为比值 k是反应的是方差的平方的比例，因此，与缓冲区相关成线性关系的是k的平方根。即k＝1+b/a,b为90％完工概率工期，a为50％完工概率工期。

(4)工序持续时间比例影响系数p。工序持续时间比例表现为该工序的工期占关键路径总工期的比例p，该比例越大，说明该工序越重要，其缓冲区就越多。所占缓冲区比重即为比例p。即：p＝S_p/S_t,S_p为该工序的工期，S_t为链上工序总工期。

(5)工序位置影响系数δ。工序位置的影响主要基于一条假设：工序位置越靠后，其不确定性越大，因此需要设置更大的缓冲区。因此，选取中位数工序的总工期，在之前的缓冲区设置可适当减小，而之后的则适当增大。即为 (S_p-S_m)/S_t,S_p为该工序的工期，S_m为中位数工序工期，S_t为链上工序总工期。为避免出现负值，且(S_p-S_m)/S_t>-1,经整理如下：δ＝1+(S_p-S_m)/S_t。而经过无量纲化的工序位置经测算，其也与缓冲区呈线性关系，两个因素与缓冲区呈线性关系。

(6)工序复杂程度影响系数β。工序复杂程度比较复杂，需要用链上工序总数N_t和该工序紧前工序数N_p的比例表示，并且因为其总是小于1，因而为了避免出现后面工序缓冲区越来越大的不合理情况，采用对数化处理。同时，工序复杂程度越高，缓冲区设置越大，研究显示，工序复杂程度的立方根与缓冲区设置呈现线性关系。

即：β_i＝ln(N_t/N_p)，其中：链上工序总数，N_p该工序紧前工序数。

又有，根据根方差法定义，可知缓冲区ΔB是安全时间Δt的标准差，即

其中ΔB为缓冲区大小，ΔB_i为i工序的安全时间。b_i为90％完工概率工期， a_i为50％完工概率工期。

根据曹晓琳^[6]的定义，分别对b_i与a_i进行修正。

其中b'_i，a'_i为经修正后的90％和50％完工概率工期，除δ₁，δ₂外其它参数含义见2.2。

S_n为该工序的链上工序工期几何平均值，因为其值通常较小，修正的工期较为悲观；S_m为链上的中位数工序工期，其值通常较大，修正得工期较为乐观。由于多投资主体一体化建设项目的工序链较长，S_n和S_m相差不大，故假设S_n＝S_m, 则δ₁＝δ₂＝δ。可得：

根据上述分析，及系数均线性独立影响的性质，则缓冲区总体修正系数设置为：

即需要在关键链法的基础上，对已经设置的各缓冲区用θ加以修正，即需要在建立关键路径得出各工序的安全时间后，用根方差法以及该修正系数计算缓冲区，以符合大型复杂项目的特殊情况。

以下是一个复杂建设项目进度控制案例应用。

根据前述方法，按照关键链法规则，对进度进行如下安排：

(1)根据工程情况工艺顺序，按照施工定额计算每个工序的90％完工概率工期b，请有经验的专家对项目的每个工序进行判断，计算出50％完工概率工期a。

(2)建立关键路径及完工概率

关键路线为：桩基工程→塔楼围护施工→地下室首层结构及顺做支撑→塔楼地下室开挖及B5～B1结构施工→塔楼B1～11F结构施工→12F～20F结构施工→21F～结构封顶→外围钢结构、楼板、屋面工程→塔楼室内精装修→调试。总工期为：2093天。

(3)识别瓶颈资源

通过对各项资源的分析，一致认为，塔楼吊装机械和钢结构吊装机械的不足是瓶颈资源。

缓冲区设置以根方差法为基础、根据具体项目的特征要素确定修正参数取值并进行修正，包括，

(1)计算安全时间如表1所示

表1根方差法下关键路径缓冲区的安全时间分析表

工作节点	90％完工概率工期b	50％完工概率工期a	安全时间b-a
				桩基施工	444	200	244
围护工程施工	361	200	161
				地下室首层	139	60	79
塔楼地下室结构	358	170	188
				低区结构施工	232	110	122
高区结构施工	79	45	34
				室内精装修	420	200	220
调试	60	25	35

(2)根据具体项目的特征确定修正参数数值

利用德尔菲法、实证数据等为基础，结合各项修正系数的计算公式，确定本项目中资源约束程度α，工序复杂程度β，不确定性k，工序持续时间比例p，工序位置系数δ，管理者的风险偏好μ的具体数值；并带入总体修正系数公式得出每个工作节点的总修正系数，具体见修正系数见表 2：

表2修正系数表

工作节点	α	β	k	p	δ	μ	θ
								桩基施工	1	1.2	1.3	1.1	1.4	1.4	1.07
围护工程	1	1.2	1.3	1.1	1.4	1.4	1.23
								地下室首层	1	1.1	1.3	1.2	1.4	1	0.7
地下结构	0.8	0.9	0.9	1.1	1.3	0.6	0.56
								低区结构	1	1	1.2	1.1	1.3	1	1.72
高区结构	1	1	1.2	1.1	1.3	1	1.72
								室内精装修	0.5	0.8	0.5	0.9	1	0.8	0.14
调试	1	1	1	0.6	0.7	1	0.42

(3)根据上述计算出的安全时间b-a以及计算出的修正系数θ，用根方差法得出项目缓冲区PB＝411。

同时，通过分析瓶颈资源，增加3台塔楼吊装机械和2台钢结构吊装机械并将工作时间延长半年时间辅助幕墙吊装，以解决资源冲突。

新工期＝50％完工概率工期+PB＝1421天。

原始总工期为：2093天，共压缩2093-1421＝672天。

从上述关键链缓冲区设置过程可以看出：第一、关键路径上的安全时间普遍增大，说明原先的工期安排较为宽松，有较大压缩余地。第二、新工期大大被压缩，压缩达672天，说明瓶颈资源的提前预警和注入以及缓冲区设置减少了工期浪费，提高了工作效率。

在本项目例子中，资源约束程度α，工序复杂程度β，不确定性k，工序持续时间比例p，工序位置系数δ，管理者的风险偏好μ对大型复杂建设项目项目管理的缓冲区设置有特殊影响，影响系数是且该参数θ＞1，说明在大型复杂项目关键链上缓冲区修正后普遍增大，说明大型复杂项目要留出更多缓冲时间应付变化。

进一步的，在运用PERT得到概率满足要求目的工期的基础上，运用CCPM 技术，分析瓶颈资源，对工期进行重新调整。结合项目特质引起缓冲区影响因素变化的研究成果，重新设置了缓冲区。

值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本发明创造的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (1)

1.一种多投资主体一体化建设项目动态进度控制方法，基于关键链(CCPM)项目管理方法，其特征在于，设有缓冲区设置的6项修正系数，包括：

(1)资源约束影响系数α，即：

<mrow> <mi>&amp;alpha;</mi> <mo>=</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mn>0.05</mn> <mi>m</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>r</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mi>t</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中，m为投资增加的数量级，r_kt为在t时段执行工序k所需的资源量，R_t为项目在t时段的资源供应限量；

(2)管理者的风险偏好影响系数μ，即：

(3)不确定性影响系数k，即k＝1+b/a,b为90％完工概率工期，a为50％完工概率工期；

(4)工序持续时间比例影响系数p，即：p＝S_p/S_t,S_p为该工序的工期，S_t为链上工序总工期；

(5)工序位置影响系数δ，δ＝1+(S_p-S_m)/S_t；

(6)工序复杂程度影响系数β，β_i＝ln(N_t/N_p)，其中，链上工序总数，N_p该工序紧前工序数，

则缓冲区总体修正系数设置为：

<mrow> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;mu;</mi> <mo>+</mo> <mi>&amp;alpha;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msqrt> <mi>k</mi> </msqrt> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>p</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>&amp;delta;</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mi>&amp;beta;</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mo>/</mo> <mn>3</mn> </mrow> </msup> </mrow>

即，多投资主体一体化建设项目动态进度控制方法，基于关键链法，对已经设置的各缓冲区用θ加以修正，在建立关键路径得出各工序的安全时间后，用根方差法以及该修正系数计算缓冲区，以符合项目动态进度控制要求。