運籌優化學習22:新項目研發項目進度制定與優化研究

目錄

寫在前邊的話

1 內容概覽與理論基礎

1.1 內容概覽

1.2 項目進度管理相關理論

1.2.1 國內外研究現狀

1.2.2 項目進度管理理論

1.2.3 項目進度控制理論

1.2.4 關鍵鏈理論

2 QF公司產品研發項目進度管理實例

2.1 管理現狀

2.2 項目進度計劃制定

2.2.1 任務分解

2.2.2 責任分工

2.2.3 組織結構:

2.2.4 獎懲機制:

2.3 確定項目工期和關鍵路徑

2.3.1 三時間估算法

2.3.2 生成關鍵鏈

2.3.3 結果推演

2.4 項目進度控制方案

2.4.1 過程控制

2.4.2 緩衝區優化

2.4.3 根據緩衝區的進度控制研究

2.4.4 保障措施


寫在前邊的話

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原作者公衆號:

1 內容概覽與理論基礎

1.1 內容概覽

  • 存在的問題:缺乏科學的進度計劃制定與控制方法
  • 研究方法:
    • 項目進度計劃制定方法:工作結構分解法[WBS]、關鍵路徑法[CPM]、計劃評審技術[PERT]  
    • 項目進度計劃控制方法:項目進度監測、進度偏差分析、進度方案調整
    • 最終方法:採用關鍵鏈理論中的緩衝區設置及監控方法對項目研發進度進行優化控制
  • 應用效果:解決了研發計劃不科學、不合理的問題;解決了學生綜合徵、帕金森定律等人爲延期問題;確保項目按期或提前完成
  • 研究意義:爲其他企業改善自身項目進度管理、加速研發具有重要意義

1.2 項目進度管理相關理論

1.2.1 國內外研究現狀

  • 國外現狀:工期與費用優化、項目任務時間估計、網絡規劃技術
    • 甘特圖:簡單、明瞭、直觀、易於編制;無法體現活動間邏輯關係,無法定量分析
    • 關鍵路徑法:杜邦公司的xx高額投資項目
    • 計劃評審技術:美國海軍北極星導彈核潛艇項目
    • 關鍵鏈法:Goldratt基於約束理論,提供資源平衡方法進行有限資源調整;
      • 緩衝區設置方法:50%估計法,根方差法、排隊模型、蒙特卡洛方法
  • 國內現狀:
    • 統籌學:20c50s,華羅庚整合關鍵路徑法、計劃評審技術提出
    • 網絡技術方法:1992年頒佈的《工程網絡計劃規程》
    • 關鍵鏈及緩衝區方法的改進

1.2.2 項目進度管理理論

  • 項目是爲創造獨特的產品、服務或成果而進行的臨時性工作;臨時性”是指該項目有明確的起點和終點
  • 項目管理指將科學的管理方法應用在一個項目中,使項目能夠在一定的約束下達到預期目標的過程。
    • 包含啓動、規劃、執行、監控和收尾5大類,47個子進程
    • 是一個複雜的綜合管理活動;有專門的的項目組織機構;設置項目負責人
  • 項目進度管理是指爲使項目能在規定時間內完成而對項目開展前的計劃、開展中各任務的完成情況和完工時間來進行的管理
    • 包含7個活動:規劃進度管理、定義活動、估算活動資源、估算活動持續時間、活動排序、制定進度計劃、控制進度
    • 工作分解結構(Work Breakdown Structure, WBS):不宜過多、邏輯明確、單人負責、同層可比
    • 關鍵路徑方法(Critical  Path  Method, CPM)
      • 在不考慮任何資源限制的情況下,通過項目中各任務的邏輯關係來估算項目進度靈活性的大小和項目的最短工期
      • 關鍵路徑是項目中最長的一條活動順序,決定着項目最短的工期
      • 在任意一條任務路徑上,各任務在不影響項目總工期的情況下,可以拖延的總時間被稱爲“總浮動時間”;這個浮動時間就是進度的靈活性,正常情況下,關鍵路徑的總浮動時間爲零,非關鍵路徑上的活動如果延期,不一定會導致整個項目的延期。而關鍵路徑上的活動一旦延期就一定會導致整個項目的延期
      • 分析步驟:

  • 計劃評審技術(Program Evaluation and Review Technique, PERT)
    • 該技術是指在用網絡圖表示項目各任務的進度和他們的邏輯關係的基礎上,進行時間的估計和網絡分析
    • 項目中各任務的完成時間和總工期服從某種概率分佈,我們可以利用項目網絡圖和各任務完成時間的加權合計,計算出項目總工期的數學期望即爲項目工期
    • 先根據三時間估算法算出項目的期望時間和方差;然後由正態概率分佈知識計算出要求完工日期之前的完工概率
  • 甘特圖(Gantt chart)
    • 通過條狀圖顯示項目的進度,各項目任務中的關係及項目隨着時間進展的情況
    • 甘特圖以時間作爲橫軸,豎軸代表項目活動,圖內的線條表示項目任務的規劃時間以及某個時間點的完工情況
    • 不能表示出項目中各任務之間的邏輯關係,也不能區分項目中的重要部分,所以甘特圖不太適合於較複雜的項目
    • 在以前需要人們手工畫圖,現在已經有很多軟件可以來做甘特圖,常用的是 Office Project 軟件。

1.2.3 項目進度控制理論

在項目實施過程中,必須要監控項目的動態,確認項目是否在按計劃進行並記錄實際的進度情況。同時要將實際進度與計劃進度進行對比分析,必要時應採取有效的措施,使項目能夠按計劃順利完成,避免了工期的拖延

遵循的原理:

  • 動態控制原理:發生偏差,及時修正;再偏差、再修正...
  • 系統原理:項目本身是一個大系統,其各組件也可被認爲是一個子系統,應考慮系統論方法
  • 封閉循環原理:項目進度控制從編制或更新計劃、執行計劃、動態監測、對比分析到修改計劃或繼續執行構成了一個封閉的循環系統
  • 信息原理:信息的利用和傳遞射到項目進度控制和管理的方方面面
  • 彈性原理:計劃制定要留有餘地,設置緩衝區就是一個好辦法
  • 網絡技術原理

常用的方法工具:

  • 在項目進度監測階段,可以通過實際進度前鋒線法、圖上記錄法、編寫項目進展報告等方法來監測項目實際進度。
  • 在進度偏差分析階段,可以使用掙值分析法、甘特圖或網絡圖比較法、實際進度前鋒線比較法、S 型曲線比較法、緩衝區的監測等來對比分析實際進度與計劃進度的偏差。
  • 在進度計劃調整階段,可以通過關鍵路徑法、資源優化技術等對計劃進行調整。在這個階段,我們往往還要根據實際情況採取一些措施,比如可以通過快速跟進或趕工的方法壓縮進度,進度問題嚴重時甚至需要重新制定進度計劃。

1.2.4 關鍵鏈理論

理論起源:

  • 1997年以色列專家高德拉特提出關鍵鏈(Critical Chain Method, CCM)
  • 主要理論依據:約束理論(Theory of Constraints, TOC),調整瓶頸,實現項目提速
  • 主要思想依據
    • 局部的最優並不能保證整體的最優
    • 學生綜合徵:在完成某個任務時,直到接近任務要求期限的時候纔開始行動
    • 帕金森定律:如果完成一個工作的時間寬裕,那麼人就會放慢工作節奏,直到用掉所有的時間,所以任務總是要拖到最後一天才能完成
    • 完工不報告假定是指在項目實施過程中,即使某個任務提前完成也不會上報,主要是因爲提前完成可能會導致以後的同類型任務計劃時間越來越緊,也得不到任何獎勵
  • 引入緩衝區
    • 項目緩衝(Project Buffer,PB):放置在項目關鍵鏈的末尾,主要作用是對關鍵鏈上各任務可能出現的延誤進行緩衝
    • 接駁緩衝(Feeding Buffer,FB):該緩衝放置在非關鍵鏈進入關鍵鏈的連接處,用於吸收非關鍵鏈任務帶來的延誤,避免其影響關鍵鏈;關鍵鏈法提倡非關鍵鏈的任務儘量晚開始,保證關鍵鏈上的任務喫到足夠資源
    • 資源緩衝(Resource Buffer, RB):一般放在可能會發生資源衝突的任務之前,主要用於留出分配資源的時間

  • 方法優勢:
    • 關鍵鏈法考慮了資源的約束情況,在制定網絡圖時合理分配了資源,避免了工期因資源衝突而延期的情況;
    • 其次,在估計工期時消除了大量的安全時間並插入了緩衝區,這樣做可以有效避免“學生綜合症”、“帕金森定律”等問題,由於工期的大幅縮短,緊張感可以使項目成員提前進入狀態,從而提高效率
    • 第三,在控制進度時,關鍵鏈法只需要監控緩衝區,而使用關鍵路徑法等傳統方法對進度進行控制時會由於某一任務的延誤而經常修改計劃,容易導致重心偏離,計劃系統紊亂
    • 通常關鍵鏈法會比關鍵路徑法至少提前 1/4 的時間完成項目

2 QF公司產品研發項目進度管理實例

2.1 管理現狀

  • 整體概況:
    • 競爭壓力大
    • 創新力不足
    • 項目延期
  • 項目計劃管理問題:
    • 編寫項目計劃書由項目負責人一人編寫,不跟其他部分商量,工期估計隨意,方法落後
    • 項目是過程中,延期不能及時發現,發現後不能有效督促及原因分析總結
    • 項目結束後,無延期原因分析和責任追究
  • 項目控制管理問題:
    • 計劃制定方面:工作分解不細緻、工作邏輯不明確、責任人與資源使用不明確、各階段工期估計隨意
    • 進度控制方面:不清楚要控制什麼,不會使用科學分析方法
    • 團隊組織不合理:成員結構單一、負責人權限低、管理人員經驗豐富但理論不足
    • 缺乏管理保障:獎懲機制不明、培訓工作不夠、溝通渠道不順暢

2.2 項目進度計劃制定

公司要求 F910 研發項目從 2018 年 4 月 2 日開始,在 2018 年 9 月 30 日之前完成,以趕上國慶節的上市

2.2.1 任務分解

2.2.2 責任分工

2.2.3 組織結構:

2.2.4 獎懲機制:

2.3 確定項目工期和關鍵路徑

2.3.1 三時間估算法

該方法的核心是根據樂觀時間、悲觀時間和最可能時間三個指標,進行項目項目時間估計的方法

  • t_o:項目不遇到任何時間阻礙和困難,完成工作所需要的時間
  • t_m:在一般情況下最可能的完成時間;專家獨立估算+偏差修正得出
  • t_p:在最壞情況下,能夠完成的時間

由此得出期望工作時間:

t_e = \frac{t_o+4t_m+t_p}{6}

以0.5天爲最小時間單位優化,並計算個工期的方差:\delta^2 = \frac{(t_p-t_o)^2}{6*6}  

    

2.3.2 生成關鍵鏈

構建項目網絡關係圖:

 

 

2.3.3 結果推演

總標準差4.5,總工期115.5

概率範圍 工時區間 完工概率
一倍標準差(68.26%) (115.5 -4.5, 115.5 + 4.5) 50% + 68.26%/2 = 84.13%
二倍標準差(95.46%) (115.5 - 2*4.5, 115.5 + 2*4.5) 50% + 95.46%/2 = 97.73%
三倍標準差(99.73%) (115.5 - 3*4.5, 115.5 + 3*4.5) 50% + 99.73%/2 = 99.87%

甘特圖:

里程碑節點確定:

2.4 項目進度控制方案

2.4.1 過程控制

  • 進度監測:
    • 定期召開例會;不定期檢查;動態記錄並體現到甘特圖上
    • 偏差分析:確認是提前還是後延;分析影響及原因
  • 進度計劃調整
    • 關鍵鏈路徑調整:鏈上某一任務提前,將節餘時間調整作爲其後任務資源耗量大任務的緩衝時間
    • 非關鍵路徑調整:調整非關鍵任務邏輯和和任務順序
    • 重新制定任務計劃:出現重大嚴重問題

2.4.2 緩衝區優化

爲了防止學生綜合徵、帕金森定律發生,以最樂觀時間爲基礎,對工期進行緩衝區優化;

得到關鍵鏈:

計算緩衝區:

由此計算出的緩衝時間:

關鍵鏈上的項目緩衝:

非關鍵鏈上的接駁緩衝:

 

設置的三個接駁緩衝區:

甘特圖:

2.4.3 根據緩衝區的進度控制研究

關鍵鏈法的項目進度控制,重點在於對緩衝區的消耗情況進行監測並做出相應的調整

緩衝區的管理機制主要通過監測任務鏈上的任務完成率和緩衝區消耗率兩個指標來判斷是否需要及時採取措施控制進度

緩衝區分成了三等分,分別用綠色、黃色、紅色來表示,這個方法也就是通常所說的“三色管理法”,三種顏色表示的含義如下:

  • 緩衝區消耗量小於當前任務鏈總緩衝時間的前 1/3 部分(綠色)
  • 消耗量佔總緩衝時間的 1/3 到 2/3 部分(黃色)
  • 消耗量超出總緩衝時間的 2/3 部分,也就是後 1/3 部分(紅色)

借鑑了三色管理法的思想,將任務鏈的完成率與緩衝區消耗率相結合,得到了 研發項目緩衝區控制方法:

  • 當緩衝消耗率高於任務鏈完成率時,延期問題較爲嚴重,需立即採取措施;
  • 當緩衝消耗率等於任務鏈完成率時,可能會有潛在的風險,我們要隨着兩個比例的提高來逐漸提高對項目的監控程度;
  • 當緩衝消耗率小於任務鏈完成率時,項目進度情況較好,不需要採取行動

舉例來說明,如果目前研發項目已經完成了裝配樣機任務,正在準備開始樣機的測試、調試任務,此時項目已經進行了 47 個工作日。我們可以發現目前的進度比計劃的 41(16+20+5)個工作日晚了整整 6 天,也就是項目緩衝 PB 消耗了 6 天。而關鍵鏈的工期爲 88 天,PB 爲 7.5天,我們可以得到任務完成率爲 41/88,在 1/3 到 2/3 之間,而緩衝消耗率 6/7.5 已經超過了 2/3。通過表 5-6 我們可以發現此時進度問題已經非常嚴重,需要立即採取措施。通過網絡圖的分析,我們可以對後續的樣機測試、調試、整機檢測、零部件採購齊套等任務採取趕工的辦法來壓縮工期,避免繼續消耗緩衝區。

2.4.4 保障措施

  • 成立項目管理辦公室,職能就是管理公司的各個項目,參與項目的立項、進度計劃制定、控制、溝通協調、多項目排序、資源分配等,以此來確保項目成功率的提高;層級一般要高於其他職能部門,領導一般由公司高層兼任,這樣就方便 PMO 去管理項目以及做好各部門間的溝通;協調工作同行業的其他優秀的公司也都有設立 PMO,比如海爾、美的、萬和、華帝等大型家電企業
  • 引進項目管理人才:應該學習同行業優秀公司項目管理專業化的企業經營思路,逐步構建自身先進的項目管理人才體系;PMO 的管理者由公司副總經理或總經理兼任,公司引進的專業項目管理人員可作爲各項目的項目經理納入 PMO
  • 做好溝通協調:解決各部門之間的矛盾和問題;解決外協時的溝通問題;與公司高層的溝通問題
  • 建立獎勵和追責機制:當任務拖期後,必須按照建立的追責機制進行追責並採取懲罰措施;獎勵的設置要綜合考慮個人的項目績效情況。獎勵方式包括但不限於獎金、加班費、薪酬進階、休假等。獎勵可以在項目進行中或項目結束後發放,在項目進行中發放激勵效果更佳
  • 增加項目管理培訓:公司應該經常組織項目組成員參加項目管理理論與方法的培訓;可由 PMO 的項目管理專業人員或是外部聘請項目管理專家、教授等來對項目組成員進行相關培訓;【增長知識,提升意識】

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