基于关键链的核电站大修项目缓冲区的设定方法Setting Methods of Buffer Based on the Critical Chain of Nuclear Power Plant Overhaul 王东 【摘 要】CPM 和 PERT 两种网络计划技术在核电站大修计划管理中广泛应用， 而目前国内核电大修项目还没有关于关键链的应用研究。本文介绍了基于关键链的缓冲区大小的设定方法，并用实际案例计算对提出的方法和确定的步骤进行说明，进而提出核电大修计划管理中关键链的应用可行性。 【关键词】核电站；大修；关键链；缓冲区 0 概述核电机组大修计划是一项高度复杂的系统工程，在大修期间需进行大量设备的预防性维修、纠正性维修、在役检查、技术改造和定期试验[1]。 大 修 期 间 要 求 严 格 遵 守 电 厂 运 行 技 术 规 范 ，对 于 各 个 系 统 设 备 的停运和恢复，以及每项工作任务之间先后逻辑关系都有严格的限制条件。目前，核电机组大修项目已引入项目进度管理技术进行进度控制，最广泛应用的是网络计划技术如关键路径法 （CPM） 和计划评审法（PERT）。 虽然网络计划技术成功应用了很多年，然而还是经常出现准备不充分、大修进度的延期。为此，迫切需要一种新的项目进度管理技术来改进和提高核电机组大修项目的管理水平。 1 关键链技术关键链技术（CCPM）是由高德法特博士在 20 世纪 90 年代中期提出来的，它是基于一种约束理论（TOC）的项目管理方法。 对比应用更广泛的 CPM，CCPM 有着更为明显的优势。 采用 CCPM 的项目管理方法，主要是用来解决项目管理的核心相关问题，也就是在资源的不确定或者存在约束情况下，研究如何进行项目的工作流管理。 CCPM 把项目进度延误归因于人的行为心理和多任务并行的影响。 其中人的行为心理包括学生综合症、帕金森定律等。 高德法特认为，每个作业估计时间的安全时间被滥用是导致项目的延迟主要原因。 CCPM 在工序工期估算时，把项目中所有任务都按 50%的概率进行，使项目整个估算时间总体压缩了 50%，并把压缩出来的时间统一作为安全备用，这种思路在 CCPM 中称为缓冲区。 项目的缓冲区设置一 般 包 括 三 种 ： 项 目 缓 冲 、 汇 入 缓 冲 、 资 源 缓 冲[2]。 2 缓冲区的设定CCPM 在确定缓冲区大小时，主要是项目缓冲和汇入缓冲这两种时间缓冲。 常见的关于 CCPM 缓冲区大小的方法主要有以下两种：剪切粘贴法和根方差法。剪切粘贴法简单易行，但缺乏可依据的理论，设定 的 缓 冲 区 要 么 过 大 要 么 过 小[3]。 根 方 差 法 主 观 盲 目 性 小 ， 能 够 避 免 管理者与执行者估计时间时出现矛盾。根方差法虽然也存在设定的缓冲区 过 大 的 毛 病 ， 但 不 会 导 致 缓 冲 区 设 定 过 小 。 张 建 清[4]曾 在 其 学 位 论 文中对以上两种缓冲计算方法运用蒙特卡洛法进行评估，来研究路径的工期平均值和标准差分别对缓冲消耗量的影响程度，从而提出了一种新的缓冲计算方法。 剪切粘贴法计算公式：  式中： PB——项目缓冲； n——关键链中的工序数； Δti— — 工 序 i的 安 全 时 间 根方差法计算公式：  式中： PB——项目缓冲； n——关键链中的工序数； Δti— — 工 序 i的 安 全 时 间 评估试验分别考虑了不存在延期倾向、存在乐观估算倾向和存在烫金倾向三种情况下，运用不同的缓冲区计算方法，进行比较缓冲消耗率。这里乐观估算倾向是指在估算工期时，估算者或者是出于乐观，或者是出于管理者压缩工期的压力，估算出的工期少于实际所需时间，例如估算的工期只有实际所需工期的 90% 。 烫金倾向通俗的讲就是画蛇添足倾向。 从试验结论得出，不存在任何延期倾向时，新方法的缓冲消耗率偏低，计算值比较保守；存在乐观估算倾向时，新方法消耗率略低，计算值略显保守；存在烫金倾向时，消耗率相当合适。 新的缓冲计算方法结合了剪切粘贴法和根方差方法，一部分是一定比例的剪切粘贴计算值，用于应对项目执行过程中的主观延期倾向，另一部分是根方差计算值，用来应对项目执行过程中的不确定性。 新方法计算公式：  式中： PB——项目缓冲； n——关键链中的工序数； Δti— — 工 序 i 的 安 全 时 间 K——剪切粘贴法计算选取比例系数 从上述三种情况可以看出，缓冲计算时固定比例的系数不能一成不变，需要结合项目的实际情况，充分考虑组织的实际能力，参考以往类似项目的执行情况，认真选取。 4 案例分析本文以核电站大修项目的准备计划作为案例，分析在资源约束情况下缓冲区的计算方法。 CCPM 在网络计划技术的基础上增加资源约束，实际项目中各工序受资源约束。 下表1汇总了各时间参数的估计值，并采用三时估算法计算出每个工序的期望时间。 （1）绘制考虑资源约束的项目网络图根据表1绘制项目网络图，如图1所示。  图1 项目网络图  图2 项目进度计划图  图3 考虑资源的项目进度计划图 表1 案例的项目信息表  活动序号乐观时间a（d）活动项目名称最可能时间m（d）B 确定预防性大修项目 25 30 40 31 15.5 — a紧前活动A 制定大修准备工作计划 10 15 20 15 7.5 — a C 完成外包项目技术规范 15 20 25 20 10 A b E D 确定大修承包商 15 20 25 20 10 C c确定大修主关键路径水位图和主隔离图F 冻结大修项目 10 15 20 15 7.5 E d 10 15 20 15 7.5 B a G 完成大修工作包准备 25 30 35 30 15 F a 15 20 25 20 10 F a I工作包下发工作负责人及提交许可票15 20 25 20 10 G e J 大修承包商的培训、授权结束 5 10 15 10 5 DHI f H 完成大修计划编制悲观时间b（d）期望时间ET（d）工序时间减半后的期望时间ET（d）所需资源 （2）绘制项目进度计划图 根据上述项目网络图，考虑资源约束，运用 PERT/CPM 绘制该项目的进度计划图，如图2 所示，图中长方形的长度用来表示工序时间，箭头用来表示工序之间的先后逻辑关系，关键链用虚线表示，即 B、E、F、G、I、J。 然而，按照 PERT/CPM 项目进度计划来执行，项目不可能按期完成，因为没有对资源的冲突的进行考虑。 如工序 A 和 B，工序 G 和H。 （3）引入缓冲机制，并得到设置缓冲区后的 CCPM 进度计划图 相对于 PERT/CPM 方法无法完成的情况，CCPM 所采用的方法是，将各个工序的时间减半，消减工序估计时间，表1 列出了资源约束下压缩工期后的工序时间。 在工序时间减半后，在考虑资源约束前提下绘制进度计划图3，次关键路径采用最晚开始时间。 可以看到供需间的资源冲突消失，项目最早完成时间为 60.5 天。 图3 标识的是项目的乐观估计时间，为了能够确保项目的按时完工，通过引入缓冲机制来提高完成概率。 项目缓冲 PB 设置在项目结尾，采用新的缓冲计算公式计算 PB的长度，本次计算选取比例系数 k=0.5，则 PB=40.5 汇入缓冲 FB 在非关键链路径向关键链汇入，采用同样的计算方法得 FB1=19 加入缓冲区后的 CCPM 进度计划图4，图中虚线为关键链工序，通过设置缓冲区，得出项目最早完成时间为 90.5 天。  图4 加入缓冲区后的项目进度计划图 通过案例分析，在非关键链的汇入缓冲区的计算结果可以看出，在非关键链工序较少时，汇入缓冲的计算结果不具有借鉴意义。 该项目原计划工期 121 天，但考虑的资源受限情况，项目无法按时完成，因此基于关键链对项目进度计划进行重新调度，并采用新的计算方法引入项目缓冲， 最终项目总工期为 110 天， 比原计划工期提前 11 天完成，在确保项目能按时完成的情况下提前了完成时间。 5 总结核电站的换料大修非常复杂，换料大修计划的类型也有十多种，如大修准备计划、大修主线计划、核岛常规岛计划等，每一项计划都会影响到大修项目的完成。 本文基于关键链技术，并提出缓冲区的设定方法，可以合理的缩短大修工期。 但大修核岛计划的许多任务受技术规格书的条件约束，部分工序的工期已采用乐观历时估计，单纯使用50%完成概率并进行缓冲区大小的计算是否试用，是下一步需要研究的问题。 【参考文献】 ［1］黄晓飞.核电站大修项目计划管理的新方法,2005-08-10. ［2］王章礼，刘强，杨艺.基于关键链方法的审计项目进度管理研究,2011-06-20. ［3］徐小琴，韩文民.关键链汇入缓冲区的设置方法,2007-10-10. ［4］ 张 建 清.基 于 关 键 链 技 术 的 纯 水 处 理 项 目 进 度 计 划 研 究[D].上 海 交 通 大 学 ，2010． ［责任编辑：朱丽娜］ |
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