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民船建设项目管理优化模型的应用研究

发布时间:2019-03-06

5民船设计项目进度管理优化模型的应用研究

  5.1B型船设计项目介绍

  5.1.1组织概况

  G公司是一个现代化造船企业,是国家高新技术企业,G公司技术中心,是国家级技术中心,下设研发部、综合管理部、设计一部、设计二部、设计三部(军品项目),设计部门根据生产建造对船舶的划分和专业分工,又细分成船体设计课、船装设计课、机装设计课、内装设计课、电装设计课、涂装设计课等专业设计课室。与本文研究实例相关的内装设计课主要负责民船产品居住区域除电气专业外的详细设计和生产设计工作。工作内容涉及居住区域的船体结构、舾装设备、木舾装、居住区管系、居住区通风及家具等详细设计和生产设计等。

  每型船根据船东的不同组成独立的项目组,项目组分为营业、物资、技术、生产、售后几大部分,由生产管理部门委派项目经理组织和总负责,经营经理、物资经理、技术经理、生产经理和售后经理,如图5-1.

  船舶设计项目启动后,由技术中心任命主任设计师对项目技术部分进行总协调,项目组各专业负责人(项目主办)由各专业课安排,并就某船舶项目在课室内进行工作安排和协调。其组织和人员组成如图5.2.

  5.1.2B型船居住区域设计项目背景介绍

  B型船是BH船运公司向G公司订购的原油运输轮,委托上海船舶设计院进行详细设计。该船主要航行于长江航道,属于浅吃水、大容量的新油船设计。该项目分合同、开工、进坞、出坞、交船五个节点付款。G公司设计部门内装课在内装主办的牵头下完成该项目的居住区域的设计工作。

  B型船居住区(也称为船舶上建,又称“船楼”,如图5.3)由六层甲板组成,分别是上甲板、A甲板、B甲板、C甲板、D甲板和驾驶甲板。B型船上建区域定员32人,设有居住舱室、会议室、餐厅、办公室、娱乐室、驾驶室、控制站、卫生单元、洗衣间、冷库、储藏室等各类舱室。内装设计课主要承担上建区域的船体结构、铁舾、木舾、水管、风管等设计内容。

  B船型上建详细设计委托外单位设计,生产设计应项目组安排,由设计二部内装课承担,生产设计项目在经过详细设计和工作图研讨后,将生产设计工作分为4个部分,具体内容如下:

  第一部分为结构设计,主要包括:结构AM(船舶三维设计软件)建模、结构模型反馈并提交放样、综合模型平衡、结构分段出图;第二部分为舾装设计,主要包括:铁舾和舱室材料类建模、家具建模、综合模型平衡、铁舾制作图和安装图、舱室材料类安装图、家具制作图和安装图、托盘数据;第三部分为管路和风管设计,主要包括:管路和风管建模、综合模型平衡、提交结构开孔、管路和风管制作图、管路和风管套表、管路安装图、风管安装图、管支架安装图、托盘数据;第四部分为其他设计,主要包括;工作母图的绘制、工艺文件、对内对外项目报验表、试验大纲、设计评审、专业间模型平衡等。

  根据技术经理与项目组讨论,并结合生产周期,开工和交船时间,生产管理部门发布了技术部门完成各项图纸的节点计划,如图5-4,即,从节点《木作流通图》开始到《最后一本完整件清单》结束,根据中日程计划117个工作日,再加上14个工作日的安全工期,即需要在131天内完成,才能保证生产的顺利开展。按照近几年的经验,此阶段的生产设计周期一般为半年左右。显然,设计计划对比以往的完成工期大大提前了。

  由于B型船船东已经将该船纳入运输计划订单中,交船周期商定的时间非常紧张,并与G公司协商出延迟交船的具体惩罚条例,就罚款金额而言,若延期30天,免罚;延期第31-120天,每天罚款8000美金;延期第121-210天,每天罚款13000美金。为严格履行商务合同,公司要求原来7个月才能完成的设计工作要在5个月内完成。受近期造船形势和前期船舶订单少,人员相对饱和的影响,近期设计人员流失严重,多型船型面临着开工时间接近、交船时间紧迫等多种因素,意味“更少的人做更多的工作”.在居住区的生产设计工作中,按专业同一层甲板“一人负责制”的原则被打破,同一设计人员承担的任务量增大,项目委派了R1、R2、R3这三类专业的部分设计人员,需承担其他层的设计工作。面对工期压缩和资源紧张的态势,迫切需要改进管理方法来提升项目进度管理的能力,达到用管理的手段缩短设计周期,满足B船顺利完成设计节点任务的目的,避免出现交船延期和罚款带来的直接经济损失。针对上述问题,应用本文所建立的基于关键链技术的民船设计项目进度管理优化模型,对该项目上建区域的设计工作重新计划安排非常必要。

  5.1.3项目存在的问题及问题重点

  (1)工序关系不清晰目前,生产设计流程按照建模、出图、工艺文件三大类进行分工,如图5-5,工作内容各方面都有涵盖,但流程中只有大类别的继承关系,各工序之前的关系不清晰。

  (2)帕金森定律当前,G公司对设计项目的考核主要来自于“设计管理系统”中“小日程”“中日程”的节点完成情况。为了考核通过,项目主办往往把每项工作的完成期制定为最后考核时间,由前文,已经阐述的帕金森定律可知,设计人员安排设计任务往往是前松后紧,甚至是拖期完成节点,这样的计划安排不仅不能反映设计工作的真实情况,长而久之还容易形成工作惯性,使设计能力退步。

  (3)安全工期设置不合理项目进度过程中各设计项目根据“设计管理系统”的历史数据,预估设计工期,按照90%的完成概率来进行排期,并将设计节点与生产节点之间的安全工期平均分配到各个主要设计节点以保证设计项目的顺利完成。这种平均主义的安全工期设计方法在项目管理上很难对工期进行控制。

  5.2B型船居住区域设计项目进度优化方案

  通过笔者对于生产设计各活动的分析研究,拟对居住区域的生产设计活动重新分解,并清晰的找出各活动间的关系,并基于前文所述的基于关键链技术的民船设计项目进度管理模型对B型船居住区域设计项目进度管理方案进行优化。

  5.2.1关键链识别

  (1)工作任务分解由于居住区的设计工作按照“一人一层”的原则进行分工,但不同区域往往设计难度不同,在设计人员水平相当的情况下,设计难度大或者与其他专业交叉多的区域,其工作完成情况直接影响项目完成情况,因此,对于民船设计项目的进度管理,必须按层细分讨论,不能一把抓。在项目调研中也发现,因为各层设计相对对立,可以分层进行模型平衡,不用等到整个上建整体平衡,这样优先完成前道工序的设计人员可以继续往下开展工作。

  至于层与层的交接改动可以在出图中同时完成。在确定工作思路以后,首先开展工作结构分解(WBS),将此项目进行分层分解,剖析项目执行的各个子分项工作,为简化分析过程,本文将上建各层设计内容按照相似性进行了分类,根据出图需求和流程划分为如图5-6中的工作单元。

  第一类甲板设计特点:该类甲板设计范围大,内容多,设计难度相对较大,且需要与其他专业交叉的设计内容较多,该层的设计人员一般不参与其他层的设计工作;第二类甲板设计特点:该类甲板的设计范围大,内容多,设计难度不大,需要与其他专业交叉的设计内容不多,该层的设计人员可以根据任务量承担其他工作;第二类甲板设计特点:该类甲板的设计范围小,内容少,设计难度较大,该层的设计人员可以根据任务量承担其他工作。

  (2)按照CPM方法计算总工期活动分解后,经专家讨论,将具有类似设计难度、设计内容和设计工期的活动按层分类后,得到的活动任务时间和工序关系的梳理如表5-1.

  当前,将设计按照新的进度过程和预估工期,采取90%的完成概率来进行估计,及表中90%概率下的估计工期。图5-7是B型船居住区域生产设计根据关键路径法得到的项目进度计划图。

  根据CPM方法进行的项目进度计划得到B型船居住区域生产设计项目的关键路径为:

  A1-A2-Q1-A8-A9-Q2-Q4.通过计算,得到生产设计的总工期为151天,将各工序的关系和工期重新梳理后,得到的工期可以发现,按照粗放型的管理方式,在还没有考虑安全工期的情况下,工期已经很难在131天的节点计划预估时间内完成,这也一方面说明了时有拖期情况发生的原因,同时可以看出在不考虑资源约束的情况下,A区域的设计难度和设计流程影响着整个项目的设计进度。

  (3)确定关键链对于WBS的内容,专家组讨论给出了各自设计环节所用工时最乐观的评估,即按表5.1中给出的50%概率下的预估工期,得到的新的项目进度计划如图5-8所示。此时,得到的关键路径仍为A1-A2-Q1-A8-A9-Q2-Q4,计算得到50%概率下的设计项目总工期为88天,比90%概率下进度计划提前了151-88=63天。

  在前文中已经描述到,由于人员紧缺,R1、R2、R3被要求完成其他层甲板的设计任务,且资源数量唯一。由于设计任务都基本是并行的,R1、R2、R3的工作时间即为本项目的关键资源,其资源情况如表5-2所示,该项目共存在2x2x2=8条不同的可能关键链,如表5-2所示。

  结合工期长度及项目缓冲估算时的注意事项,可选择第4条关键链,为本项目的关键链。即,B1-C1-C4-C8-C9-B9-Q2-Q4作为该上建设计项目的关键链。参照最晚开始时间,以甘特图为主要工具,计算汇入点的位置,继而得到相应的非关键链汇入点:A6、A7、A9、B6、B7、C6、C7,见图5-9.

  5.2.2缓冲区设置

  (1)汇入缓冲(FB)的设置

  从图5-9可以看出,B型船上建设计项目中除了一条关键链外,还有19条非关键链,专家依次给出了表5-3中非关键链的变更风险系数,按照第四章的方法,计算各非关键链的汇入缓冲。

  因此:FB1=0.083x21=1.7天

  同理,可以计算出其他回复缓冲的天数,如表5-3.

  (2)项目缓冲(PB)的设置

  由前文可知,因把B型船上建区域分为三类进行讨论,则设计区域数量为3,即,N=3,则:γ=311/90/3≈1.15

  则:PB=1.15x30.56=35.2天

  因此,B型船上建区域生产设计计划中的关键链项目缓冲PB为35.2天。

  (3)资源缓冲(RB)的设置

  在此次发生资源冲突的主要是关键的人力资源其他分层分配设计任务的设计人员就不会有资源冲突的风险工序进行管理时,主要是对这三个专业的设计人员进行资源缓冲的R1类设计人员因为专业性更强开工的前2天设置资源缓冲区冲区,项目管理专职人员需随着项目计划的开展进度设计活动开展尽量不受资源的影响在汇入点上取汇入缓冲源的R1与R2、R3的设计活动前设置资源缓冲区项目进度计划图,如图5.11由图5-11可知,B型船设计项目运用了民123.2天,对比原始项目进度管理方案划131天的要求,比目标工期提前了图5---10。

  基于关键链技术的民船设计项目进度管理进行综合考虑后得到了各设计活动的风险。50%的工期估算,看似比较激进定性因素而导致设计频繁变更来缩短民船设计项目的计划时间是可行的度计划的可控性,是项目计划能够稳步进行基于关键链技术的民船设计项目进度计划模型具有可实施性151020406080100120140160原计划章45的设置R1、R2、R3的三个专业的设计人员其他分层分配设计任务的设计人员就不会有资源冲突的风险。因此,在对关键链上的项目主要是对这三个专业的设计人员进行资源缓冲的设置类设计人员因为专业性更强,有多任务的风险更大。因此,在使用天设置资源缓冲区,在使用R2、R3资源的关键活动开工的项目管理专职人员需随着项目计划的开展进度,确认这三类资源的占用情况设计活动开展尽量不受资源的影响。

  FB的最大值和项目缓冲PB插入网络图,并在需要使用关键资RB,得到基于关键链的1.

  型船设计项目运用了民船设计项目管理优化模型后原始项目进度管理方案151天,共缩短了27.8天,达到了比目标工期提前了7.8天,如图5-10所示。

  基于关键链技术的民船设计项目进度管理优化方案,结合了设计工序和资源约束情况行综合考虑后得到了各设计活动的合理开工时间,避免了关键资源在并行计划中的实施风险。50%的工期估算,看似比较激进,但同时通过缓冲区的设置减少了项目计划因不确定性因素而导致设计频繁变更,以及项目原计划拖期的风险。由此可见运用关键链技术缩短民船设计项目的计划时间是可行的。不仅工期压缩了,效率更高还提升了项目进度计划的可控性,是项目计划能够稳步进行。因此,通过B型船的计划编制优化也说明了基于关键链技术的民船设计项目进度计划模型具有可实施性。

  5.2.3缓冲区管理

  针对设置出的项目缓冲、汇入缓冲、资源缓冲进行管理监控,是优化后的项目进度计划能够顺利实施的保障。如何进行缓冲区管理,正确预警和采取措施的时间如何设置,这对于现有民船设计项目计划管理是一个较为崭新的课题。

  (1)项目缓冲和汇入缓冲管理

  在借鉴专家对其他项目的研究成果和实际调研后,笔者设计了民船设计项目和汇入缓冲区管理的一些方法和原则。①在个别活动出现到期未完成的情况,结合对缓冲区的监控情况,判断是否需要修改项目原计划;②专家认为,在B型船上建区域的设计项目中,缓冲区的颜色带分为25%、50%和65%.

  也即是指:当缓冲区时间占用情况小于等于缓冲区大小的25%时,可按原计划继续开展设计活动;当缓冲区时间占用情况大于缓冲区大小的25%,且小于等于65%时,需分析设计未按时完成的原因,并在不改变原计划的基础上采取相应的补救措施;当缓冲区时间占用情况大于65%时,项目延期风险增大。需要尽快采取措施调整,并重新整理项目关键链,确保及时反映,保证项目能在计划时间内完成。

  (2)资源缓冲管理

  对于资源缓冲的管理,除了采取预警和监控外,还需要在民船设计项目进度管理过程中,不断完善,总结和改进管理手段,形成行之有效的一套针对资源缓冲的管理体系。

  ①建议在主任设计师(项目技术经理)的职责范围内增加资源监督的内容,负责计划监管的计划员也增加相应的资源监管工作。

  ②要求“设计管理系统”增加资源分析功能,对于系统中的工作派工及进度计划进行分析,在设定好的资源缓冲具体时间内对项目负责人和关键资源进行提示。项目经理可根据资源利用情况提出资源需求和更改计划,计划员将新的动态资源情况在系统中调整后进行再次监督,保证动态分析的可持续性。

  ③通过优化模型在实船设计管理中的应用,不断完善缓冲设置方法,不断总结缓冲管理具体流程,形成相应的操作手册和标准。

  5.3优化模型的有效性分析

  对比优化前、后G公司B型船居住区域的项目进度计划,进行简单分析就会发现,长期以来在民船设计项目管理中认为设计难度决定设计工期的观点并不完全正确,当考虑到资源约束时情况会发生变化。在运用了基于关键链技术后的民船设计项目管理优化模型后,整个项目进度计划都会得到改善,主要表现在:

  (1)总工期提前以B型船上建区域的设计项目为例,其工期优化的过程可以证明模型确实在缩短总工期方面有着显着的成效。该项目中日程规定了项目在131天内完成,在对项目进行WBS分解,梳理工序流程后,得到的项目进度计划总工期为151天,超过了中日程计划20天。基于关键链技术的50%工期优化后,设计总工期为88天,通过研究,项目缓冲区设置为35.2天,优化后的项目进度计划总工期约为123.2天,比原计划提前了27.8天,比目标工期提前了7.8天。

  (2)活动开始时间更为明确按照粗放型的现有民船设计项目进度管理的模式,生产节点倒推出的民船设计项目甘特图,通常会忽略各设计活动之间的关系,对设计活动的开始阶段控制不严格而造成后期工作紧张甚至拖期。关键链技术引入民船设计项目后,在重新梳理了项目WBS的基础上,增加汇入点的设置,对设计活动按照项目进度计划严格执行提供了保证。

  (3)优化后的方案更适应实际需求优化后的项目总工期不仅满足了中日程的计划需求,缓冲区的合理设置能够较好的应对不定因素产生的项目更改而造成的设计拖期问题。50%概率的乐观的工期预估能够有效的应对人的心理和行为因素,略显极端的工期时间能够在项目开始就是对设计人员产生预警,一定程度上起到提效增速的作用。

  (4)资源约束的考虑减少项目延期风险原计划进度中没有考虑项目中的资源约束,靠作为关键资源的设计人员自己把握完成进度,很可能造成延期。基于关键链技术的新方案不但找出了项目中存在的资源约束,还提出了处理资源约束的管理方法和控制时间,有利于项目对项目进度的整体控制,也利于设计部门对资源占用情况的分析和整体协调,成为应对工期紧缩、工作负荷增大的有利应对措施和工具。

  (5)改进后的工期确定方法更合理关键链技术引入民船设计项目管理后,项目计划工期按照数学模型生成,打破了原来“拍脑袋”的估算工期的方式,基于模型的各个设计活动考虑到了关键资源等各种限制的同时,寻找到了使项目总工期最短的最优组合,其方法更为合理,也更为科学。

  (6)资源缓冲的设置有利于分担风险原民船设计项目的进度安排主要是在项目的末尾增加“安全工期”来预防设计节点不能够按时完成的情况发生。而优化后的项目“安全工期”结合了各个活动的工序关系和资源约束,以设置缓冲的方式将原项目超期的风险进行了分担,能够满足实际的项目进度管理需求。

  (7)改进后的管理方式与工期计划紧密结合改进前,项目管理人员对项目进度计划的管控主要是考察设计节点的完成率,不具备对设计过程中各个活动可能出现延期的情况出现预警和分析的能力。关键链技术的引入,把整个民船设计项目看作是一个完整的系统,将管理重点穿插在项目各活动的实施进程中,通过PB、FB和RB的设置,对项目超期严加防范,满足后续生产需要。