水利水電工程動態(tài)管理和控制方法分析

荊 瓏，王春柳，鄒建鋒

（中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081）

19世紀(jì)50年代末，網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)開始應(yīng)用于工程項目的工期計劃和進度控制中。網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)經(jīng)過60多年的發(fā)展，形成了以關(guān)鍵路徑法（Critical Path Method,CPM）和計劃評審技術(shù)（Program Evaluation and Review Technique,PERT）這兩種方法為主的管理方法并一直沿用至今[1]。然而，使用CPM和PERT制定網(wǎng)絡(luò)進度計劃一般都是在項目建設(shè)初期，評價進度計劃可行性的指標(biāo)是時間。而在工程項目的實施階段，有可能會遇到各種風(fēng)險因素的影響，如氣象、地質(zhì)、不可抗力及人為因素等，導(dǎo)致工程在實際施工過程中不能完全按照計劃執(zhí)行，使進度計劃不斷在變化。目前，已經(jīng)有不少學(xué)者采用掙值管理的方法對工程進度進行評價，也有學(xué)者對進度計劃風(fēng)險分析進行了研究，但沒有研究者將這兩種方法結(jié)合起來。文章提出了動態(tài)進度計劃的概念，通過對其進行動態(tài)實時的風(fēng)險分析和工程績效評價，使工程管理人員能更早地發(fā)現(xiàn)問題，進而采取更為有效的工程措施解決問題，保證工程項目順利完工。

1 掙值管理

1.1 掙值管理

掙值管理（Earned Value Management,EVM）是項目管理知識體系中重要的管理方法[2]。掙得值（Earned Value）的概念源于美國，我國建筑業(yè)在20世紀(jì)80年代末接觸到這一原理，并將其引入國內(nèi)項目管理體系中。從掙值法的概念被提出，學(xué)者們圍繞掙值法做了大量的理論和實際的研究。早期大多是關(guān)于成本預(yù)測的，例如Christenson在成本預(yù)測方面做了大量的研究。近年來越來越多的研究都集中在工期預(yù)測方面，使用掙值法來預(yù)測工程項目的最終工期。

1.2 傳統(tǒng)掙值法的缺陷分析

雖然在掙值管理中的績效指標(biāo)SV和SPI被提出之后，有很多人支持這一觀點，但是也有一些學(xué)者對這兩個指標(biāo)的可靠性提出了質(zhì)疑。

（1）SV即進度偏差，表示的是工程實際進度和計劃進度之間的關(guān)系，但這個進度績效指標(biāo)沒有使用時間單位，而是使用貨幣單位對工程總進度進行衡量，這樣就會使工程成本的預(yù)測和工期的預(yù)測混為一談，容易引起歧義。

（2）SV=0（或者SPI=1）或許能夠表示一個工程已經(jīng)完工，但是卻不能夠準(zhǔn)確反映工程是按時完工，或是延期完工的準(zhǔn)確的進度信息。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在某個時間點之后，進度績效指標(biāo)SPI可信度降低，不能提供真實可靠的工程進度信息，這個區(qū)域叫作“灰色區(qū)域”，常常出現(xiàn)在項目最后的1/3階段，在這個階段內(nèi)，進度績效指標(biāo)SP和SPI都將失效[3]。

（3）掙值管理并未考慮“關(guān)鍵工序”問題。由于EV值是指項目實施過程中某階段實際完成工作量并按照計劃單價計算出來的費用，是一個累計值，是某個監(jiān)控時間點的所有工序（包括關(guān)鍵工序和非關(guān)鍵工序）EV值的代數(shù)和。非關(guān)鍵路徑上工序進度提前，可能會掩蓋整個工程項目真實的進度情況。因此，當(dāng)SV＞0或者SPI＞1時，并不能說明工程進度提前；當(dāng)SV＜0或者SPI＜1時也同樣不能說明工程的進度延誤。

1.3 進度績效評價指標(biāo)

由于傳統(tǒng)的掙值法存在缺陷，因此不能直接在動態(tài)進度計劃中使用評價指標(biāo)SPI，要對其進行修正。

國內(nèi)外學(xué)者針對這一問題做了很多研究，其中由Lipke提出的進度掙值（earned schedule,ES）獲得了大多數(shù)人的認(rèn)可。這種方法將原來基于貨幣尺度的傳統(tǒng)掙值法轉(zhuǎn)化為基于時間尺度的掙值法，以此來衡量工程的實際進度[4]。評價指標(biāo)SPI（t）的定義：

式中：進度掙值ES為掙值EV在曲線PV（指項目實施過程中某階段計劃要求完成的工作量所需的預(yù)算費用）上的投影值；AT為進度績效評價時間點。

文章選用SPI（t）作為掙值管理系統(tǒng)的評價指標(biāo)。SPI（t）避免了工程進度績效評價過程中“灰色區(qū)域”的出現(xiàn)，因此能夠更好地評價工程進度績效，也是文章所使用的第一個核心評價指標(biāo)。但由于這個指標(biāo)并不能完全克服掙值法所存在的缺陷，因此還需要其它評價指標(biāo)輔助分析。

2 進度計劃風(fēng)險分析

2.1 進度計劃風(fēng)險分析（schedule risk analyses,SRA）

早期的網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)主要基于關(guān)鍵路徑法（CPM）和計劃評審技術(shù)（PERT），但這兩種方法都有不同程度的缺陷。關(guān)鍵路徑法適用于各個工序的持續(xù)時間和工序間的邏輯關(guān)系均確定的情況，但在實際工程中，往往包含很多不確定性因素，如果仍按照原先制定的進度計劃進行施工，將會使工程進度存在一定風(fēng)險。計劃評審技術(shù)使用了“三時估計”以克服工序持續(xù)時間的不確定帶來的風(fēng)險，但這種方法的建立是基于一些簡化的假定，例如假定工序的持續(xù)時間均服從β分布，而事實上無法證明β分布是工序持續(xù)時間的最適合的分布形式[5]。由于以上問題的存在，研究人員提出了進度計劃風(fēng)險分析法，SRA作為一種簡單的發(fā)掘工程中敏感工序的工具，已經(jīng)被廣泛研究。

2.2 進度計劃風(fēng)險分析（SRA）的基本參數(shù)分析

Vanhoucke詳細(xì)闡述了傳統(tǒng)進度計劃風(fēng)險分析中CI、SI、CRI指標(biāo)的缺陷，并通過研究大量的工程實例，發(fā)現(xiàn)指標(biāo)SSI能夠提供比其他三個指標(biāo)更加可靠的評價結(jié)果[6]。因此文章選用SSI作為風(fēng)險分析的評價指標(biāo)，這也是文章使用的第二個核心指標(biāo)—進度計劃工序敏感度指標(biāo)（Schedule sensitivity index,SSI）。綜合多方面的因素，綜合衡量工序的影響程度計算公式如下：

式中：di為第i個工序的持續(xù)時間；PD為工程的總工期。

通過進度計劃風(fēng)險分析，能使管理人員將主要精力集中在那些SSI較高的工序上，不僅能使管理人員有的放矢，減輕工作負(fù)擔(dān)，而且當(dāng)工程進度出現(xiàn)問題時，管理人員能夠迅速采取有效的補救措施，從而保證工程能夠順利完工。

3 工程進度追蹤和控制管理

在對一個工程項目進行實時跟蹤和管理時，是從宏觀的角度對工程進度進行整體把握，還是從微觀的角度對工程進度進行局部控制是一個值得考慮的問題。選擇從較高的WBS層，即項目層開始分析?；蚴菑妮^低的WBS層，即工序?qū)娱_始分析。這兩種不同的思路引出了兩種不同的分析方法—自上而下的分析方法和自下而上的分析方法。自上而下分析法是基于EVM的評價參數(shù)SPI（t）進行分析的，自下而上分析法是基于SRA的評價參數(shù)SSI進行分析的。

3.1 自上而下的工程管理方法

自上而下工程跟蹤方法是一種基于項目層的跟蹤控制方法，它使用評價指標(biāo)SPI（t）對整個工程進行績效評價。當(dāng)SPI（t）低于預(yù)先設(shè)定的閥值時，說明該工程此時整體進度延誤，需要及時采取有效的工程措施以保證工程進度。當(dāng)工程進度出現(xiàn)延誤時就需要從最高的WBS層（項目層）向最低的WBS層（工序?qū)樱┻M行自上而下的信息挖掘，來具體分析究竟是哪個工序出現(xiàn)了問題導(dǎo)致整個工程出現(xiàn)了延誤，進而找到這些“問題工序”。但當(dāng)工程中含有較多并行施工的工序時，自上而下分析法就不能提供準(zhǔn)確的工程進度信息，因此需要另一種方法進行輔助分析，即自下而上的分析法。

3.2 自下而上的工程管理方法

自下而上的項目跟蹤方法是一種基于工序?qū)拥母櫩刂品椒ǎ褂迷u價指標(biāo)SSI對各個工序的敏感程度進行評價。通過進度計劃風(fēng)險分析可以篩選出敏感度較高的，對工程進度有重大影響的工序。在工程施工的過程中，當(dāng)所監(jiān)控的工序的SSI值高于閥值時，就表明該工序具有較高的敏感性，一旦發(fā)生延誤，就極有可能會對工程的總工期產(chǎn)生重大影響，故應(yīng)將此類工序作為工程風(fēng)險防范以及管理的重點；如果求得工序的SSI值低于預(yù)先設(shè)定的閥值，就表明此類工序的風(fēng)險度較低，不必作為工程管理人員關(guān)注的重點，提高了工程控制績效。

3.3 動態(tài)管理和控制方法

由于自上而下和自下而上的工程進度控制方法都存在各自的適用對象，因此文章將這兩種方法結(jié)合起來進行分析，以達到較高的工程控制績效。當(dāng)管理人員獲得了工序的敏感性信息和進度績效評價信息之后，就可以在施工的過程中有的放矢，并且能夠更加恰當(dāng)?shù)貞?yīng)對工程中出現(xiàn)的各種狀況，提高工程的整體控制水平。進度計劃動態(tài)控制系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

在該控制系統(tǒng)中，首先對初始制定的進度計劃進行風(fēng)險分析，求得各個活動的敏感性指標(biāo)。在項目開工之后，每當(dāng)?shù)竭_預(yù)先設(shè)定的監(jiān)控時間點時就對工程進度績效進行分析，減少了管理人員的工作量。并且自上而下的分析法和自下而上的分析方法是同時進行分析，以確保對任意工程項目都能獲得較高的工程控制績效。在工程監(jiān)控的過程中，假設(shè)方法1（自上而下的管理方法）不適用時，即誤以為工程進度并未出現(xiàn)延誤時，系統(tǒng)左邊分支就會自動返回到監(jiān)控時間點，等待下一個監(jiān)控時間點到來時再啟用方法1進行評價，雖然在當(dāng)前時刻方法1失效，但方法2（自下而上的管理方法）依舊能有效地進行工程進度的追蹤控制；反之當(dāng)方法2不適用時，方法1依然能對工程進行實時的動態(tài)管理，這樣就能形成優(yōu)勢互補，提高了工程控制的效率。最后就可以診斷出是哪些工序延誤了工程進度，進而對這些工序采取控制措施，保證工程能夠順利完工。

4 結(jié)語

掙值法和進度計劃風(fēng)險分析法是工程領(lǐng)域常用的兩種管理方法。文章提出的動態(tài)管理和控制方法可對水利水電工程進度進行有效、實時地管理，確保工程項目順利完工。通過使用自下而上分析法獲得工序的敏感度信息，通過使用自上而下分析法獲得工程的總體進度評價信息，然后將這兩方面的信息進行有機的結(jié)合，使管理者能夠更加準(zhǔn)確地、實時地掌控工程進度情況，并且在工程出現(xiàn)問題時及時采取有效的措施，也因此獲得了較高的工程進度控制績效。

圖1 進度計劃動態(tài)控制系統(tǒng)流程圖