基于关键链的软件项目进度风险管理
王雯萱
【摘要】 在项目开发管理中，进度风险分析是决定项目最终成败的决定性因素之一，也是信息系统项目管理中尤为重要的一步。由于在项目开发管理过程中进度计划具有确定性和不确定性的性质，使得进度计划表现出一定的随机性。本文在基于关键链技术的基础上，以约束理论为工具，概括了进度风险的分析步骤，并分析了基于关键链的三个必要的方向：关键链的确定、缓冲区大小的设置和缓冲区管理。在研究过程中，使用基于资源冲突启发式的策略对已确立好的关键链进行优化模型的建立，并分析了这些研究方法对于项目进度风险的影响和对项目管理过程的意义，为项目管理者提供解决进度风险的方法并促进关键链技术的进一步成熟。
【关键词】 关键链 缓冲区 进度风险 约束理论
Risk Analysis of Project Development Progress Based on Critical Chain Information System WANG Wen-xuan（Shandong University of Science and Technology， Information Engineering，Taian，271000）
Abstract In development and management of project， the progress of risk analysis is not only to determine the final outcome of the project one of the decisive factors， but also information systems project management is an important step.Due to the deterministic and uncertain nature of the progress plan during the project development management process， the schedule shows a certain degree of randomness. Based on the key chain technology， this paper takes the constraint theory as a tool， summarizes the steps of the analysis of the progress risk and analyzes the three necessary directions based on the key chain： the determination of the key chain， buffer size setting and the buffer management.In the process of research， the optimization model of the key chain is so established based on the strategy of resource conflict heuristic， and the influence of these research methods of the project scheduled risk and the significance of the project management process is analyzed. In the process of research， the optimization model of the key chain is based on the strategy of resource conflict heuristic， and the influence of these research methods on the project schedule risk and the significance of the project management process is analyzed. Provide a solution to the risk of progress and facilitate the further maturity of key chain technologies.
Keywords Key chain， Buffer， Progress risk， Constraint theory
一、引言
開发项目的规模有大有小，有的项目及其复杂，不仅在实施构架组成方面涉及到多方面领域，而且项目可能需要耗费大量的人力物力财力。信息系统的建立有利于对整个项目进行信息化管理，减少了来自人为方面的误差。然而，由于项目本身存在一些不确定性因素，这就给项目的开发带来风险，而这些风险的存在，也一定程度上影响了项目的顺利进行和项目成果的提交。进度管理是信息系统九大管理之一，它管理的好与坏在很大程度上影响了项目的进展，最终决定了项目的成败。由于项目的不确定性和复杂性，使得在进度管理中存在着一定的风险，为了提高风险分析的准确性，这就使得进度计划风险分析变得尤为重要。
为了尽量避免项目的不确定性和复杂性带来的风险，方便人员对项目进度进行分析和评估，得到更为精准的进度计划，我们需要找到信息系统项目开发的进度计划风险分析的方法。
本文将会通过介绍关键链技术来具体分析它是如何建立并分析它是如何处理进度风险分析的，关键链技术有三个研究方向：关键链的确定、缓冲区的设置和缓冲区管理。该方法是一种既能够考虑各个开发项目的执行顺序又能兼顾开发的资源约束的工作序列，从某种意义上讲，该方法是PERT方法的改进版，它充分考虑了缓冲和资源约束的关键路径，提高对项目进度风险分析的准确性。
二、基于关键链的信息系统项目开发进度风险分析
2.1关键链法的基本原理
Eli.Goldratt博士在1997年《关键链》[1]一书中提出了一种项目管理的方法，即关键链法。关键链是考虑了资源约束与任务间逻辑依赖关系的最长任务链[2]，并将提高资源约束的重要性，使之与工序间逻辑依赖关系具有同等重要的地位。在进行原理分析时，我们首先需要明白TOC约束理论，即在关键路径中的薄弱环节会直接决定工程的进展速度，而那些不在关键路径上的项目的处理能力提升与否将不会影响整体的进度。该方法将资源和活动持续时间以及紧前活动历时作为影响项目总工期的约束条件，该技术强调制约项目周期的是关键链而不是关键路径。该技术用关键链代替CPM/ PERT中的关键路径，并强调制约项目周期的是关键链而不是关键路径。确定关键链是一个循环往复、不断寻优的过程[3]。理论上，在资源限量确定的条件下，关键链是唯一的。而对关键链进行识别的过程中，对进度计划进行编排却是核心问题，它常常使用基于RCPSP的调度理论和方法。
2.2基于关键链的进度风险分析步骤
关键链以约束理论（TOC）所提出的步骤为基础，为信息系统项目开发提供计划、调度和控制的理论方法和应用实践。以下是基于关键链的四个核心步骤：
（1）对项目的构成有大致的了解，创建初步的WBS，并预估本项目将要消耗的人力物力财力资源，并建立AON。
（2）结合各种资源的约束条件，确定关键链。
（3）根据“风险量=风险概率*风险时间”这一公式，并对每个工作过程进行定量风险分析，由此确定缓冲区大小。
（4）最后，结合项目管理方面知识，对进度风险进行系统的分析，项目经理可以根据结果进行适当的工程调整和资源分配。
目前基于关键链技术的信息系统项目进度管理的研究体现在：一是如何确定关键链；二是缓冲区大小的确定。下面我将对关键链技术在信息系统项目开发进度分析中的作用进行研究和应用。
三、基于关键链分析过程的研究方向
3.1关键链的确定
1）将最可能的工期作为任务工期：
Herroelen W，Leus R[4]等认为在资源受限的情况下，在基准调度计划中插入缓冲后，可能重新产生资源冲突，使项目调度计划不合理，都可能引起新的资源冲突和关键链发生变化，作业的最可能工期通常为保守工期的50%，剩余时间则称为安全时间。为了尽量减少安全时间给项目带来的影响，则设最可能的活动持续时间是保守估计持续时间的50%，则得到项目相关的甘特图，如图1所示。
i表示任务，R表示资源，D表示最可能的工期；PB表示项目缓冲区，FB表示输入缓冲区
图1 某信息系统项目甘特图
2）基于资源冲突启发式策略，对关键链进行优化模型
由于在进行关键链分析时的过程中，极易产生资源发生冲突的情况，在图1中，任务4和任务8产生了资源冲突，得到的关键链为1->4->8->7，并根据其该关键链长度可计算出其最可能工期之和。对于信息系统项目开发过程来说，鲁棒性是决定项目开发过程具有健壮性的重要标志。根据CCM中包含的两个阶段和基于关键链鲁棒性度量指标，并借鉴RCPSP模型[5]，构建出基于鲁棒性目标的关键链优化模型（Key Chain Optimization Model Based on Robustness Targets）如下。
其中，mi表示项目开发活动i在基准计划中的开始時间，mi表示活动i第二次调度的开始时间。该模型充分发挥鲁棒性，通过该性质的存在，使得进度管理的时间能够充分考虑到项目中的各项活动，进一步的减小信息系统项目开发进度风险的存在。
3）非关键链上的任务尽可能晚的开始（as late as possible，ALAP）
刘士新[6]提出将极小化项目在制水平作为目标函数，如下
其中，SFTj为工作j的计划完成时间，SSTi为工作i的计划开始时间。为尽可能减少进度风险应使各工作尽可能晚的开始，这样可以获得项目信息以提高执行效率[7]。
3.2风险缓冲区大小的设置
通过设置缓冲区的大小，有利于我们分析项目进度中可能出现的不确定风险因素及其影响，并进行相应的风险应对和监控。风险缓冲区如今被用来消除不确定因素对项目调度计划的影响，保证关键链上的工作不被前序的非关键链上工作的延迟所影响，这就保证了项目进度适当，且避免了因时间延误而造成的SPI过低，大大降低了风险指数。在该文章中，我将考虑以各项工作的风险量之和作为缓冲区的大小并使用“风险量=风险概率*风险时间”对项目进度进行风险分析，则（8）
其中，f表示关键链上的所有活动，li表示关键链上的风险时间，pi表示关键链的风险概率；nf表示非关键链上的所有活动，pj表示非关键链上的风险概率，slj表示非关键链上的风险时间。以下是风险缓冲区的大小确定过程：
1、经过仔细的定性定量风险分析，确定各个活动的风险量表。
2、根据（8）（9）式中得到的FB、PB，自定义FB和PB的大小，画出信息系统基于关键链的项目进度风险分析图进行项目进度情况分析。
3.3风险缓冲区的管理
缓冲区管理是一种有效的进度管理方法，在本文中，我们将使用“三色”法对项目进度进行风险分析。“三色”法是一种进行风险分析的有效方法，它可以对风险指标、程度等因素进行定义，是进行风险评判的重要依据。在项目进度风险分析中，它是依据缓冲区的占用情况来进行分析的。
在该方法中，我们需要将缓冲区分成三等分，每个部分用不同的颜色表示，如使用B，R，Y；
三色表示。在B处是表明项目处于安全状态；R处时表明处于警告状态，该状态一般不采取相应的措施，而是需要制定风险应对计划；Y处时，表明项目出现严重的进度风险，必须采取相应的风险应对措施加以解决。另外，还需要设置安全底线，即缓冲区大小的最小值。在信息系统项目分析中，实时观测缓冲区的大小，若缓冲区的大小位于安全底线之上，则表明工作情况正常，反之，则不正常，这是需要制定风险应对计划来解决这一问题。
在图2中，蓝色的线表示安全底线，若在该线之下的位置，则表示系统需要进一步制定风险应对计划来应对进度风险，反之，则无需做任何操作，但仍需要对项目实施过程做好监控工作。缓冲区为 管理者提供了必要的指标，通过时刻关注剩余缓冲区的大小来检测项目开发的风险。
以上是我对进度风险分析中缓冲区的设置问题进行的分析，当然，其中还有不足之处，可以针对多目标优化和关键链技术的计算机实现问题进行改进[8]。
四、总结
在信息系统项目开发中，项目开发的进度管理决定着开发成果是否成功。因此，人们对进度风险的重视也就越来越高。以上内容是基于关键链的项目进度风险分析方法，该方法是 通过确定关键路径之后，利用约束理论，逐步平衡资源冲突。通过网络计划图的绘制和缓冲区的设置、缓冲區的管理来确定最终的关键链。基于以上理论，在建立合理的缓冲区设置模型之后，使用“三色”法对缓冲区进行管理，实时监测剩余缓冲区的使用情况，并对进度风险管理做进一步探讨。当然，以上的研究分析方法也会有考虑不周之处，比如我们需要针对多目标优化和关键链技术的计算机实现问题进行改进，这就促使相关管理者要全方位考虑影响信息系统项目管理的各项要素。
参 考 文 献
[1]Eli.Goldratt.关键链[M]，北京电子工业出版社，2006年，137-185.
[2]徐哲，王黎黎.基于关键链技术的项目进度管理研究综述[J]，北京航空航天大学学报，2011（3）：54-58.
[3]Francilco A R Duran A Critical clouds and critical sets in resource_constrained projects[J] International Journal of Project Management 2004 22（6）：489-497.
[4]Herroelen W S，Leus R.On the merits and pitfalls of critical chain scheduling[J].Journal of Operations Management，2001，19（5）：559-577.
[5]张静文，刘耕涛，基于鲁棒性目标的关键链项目调度优化[J]，系统工程学报，2015（2）：135-144.
[6]刘士新.项目优化调度理论与方法[M].机械工业出版社，2007.
[7]刘士新，宋健海，唐家福，基于关键链的资源受限项目调度新方法[J]，自动化学报，2006（1）：60-66.
[8]张宇.基于关键链的项目进度管理方法的研究[D].大连：大连理工大学，2009，1-62.
