每个项目活动(或工作包)都应具有时间、预算、资源、责任和可用来跟踪项目进度的控制点。在输入了上述的基本资料之后,项目经理、项目管理人员和项目组织成员就可以为每个项目活动进行项目活动持续时间的估算,估算工作至少包括时间估算、成本估算和资源估算等工作。
5.3.1 时间估算
任何项目的进度计划都要求知道(或估算)每项活动或任务的时间。在输入了项目基本资料之后,项目经理和项目管理人员首先就可以对每个项目活动进行持续时间估算。
5.3.1.1 时间估算的单位
项目经理和项目管理人员应在项目网络图建立初期阶段就对项目所使用的时间单位进行确定。时间估算必须考虑所有活动持续时间需要有一致的时间单位,即正常时间是否按日历天、工作日、工作周、人天、单班、小时、分等为时间估算单位。如果估算的活动持续时间单位以5天的工作周日历时间给出,则必须转换为标准的工作周。例如,如果一层住房的施工需要14个日历天,则活动持续时间应是10个工作日。
5.3.1.2 时间估算的准确性
根据项目的定义,任何项目都应是一次性的,因此此类时间估算理论上通常是不准确的。在编制了项目进度计划所需的工作分解结构和里程碑计划之后,需要估算它们的准确性。但如何才能判断对项目各活动持续时间的估算是否模糊、是否合理或是否过于保守呢?尽管有的项目各活动可以基于与以前项目各活动的相似性,但许多项目与以前的都是截然不同的,或者是需要开发的新技术或新的处理方法,因此很难对项目各活动持续时间进行准确的估算。
项目经理和项目管理人员所能做的只是使各活动持续时间估算尽可能地做到足够的准确。如果按照这种方式来估算数量比较多的活动,那么对时间和成本估算过高和估算过低的情况就会相互抵消。如果项目组织对很多活动进行估算,假定对单个活动有一些随机的、较小的、过高或过低的估算错误,那么项目总的时间的估算错误率就会降低。如果项目中的一些活动与以前项目的活动相同或类似,那么估算起来就会更加容易。
5.3.1.3 实用时间估算法
项目经理和项目管理人员在进行时间估算时至少确定两个问题:
(1)对一个给定的活动要确定它所需要的工时数(这一点可能取决于工作人员的具体技能水平)。
(2)要确定这个活动的持续时间(或完成时间)。
项目经理和项目管理人员要编制项目成本计划,就必须了解所需要的活动工时数,而要编制项目整体进度计划,则就必须了解活动的持续时间。然而,当项目活动需要某种资源但该资源又不可用时,项目进度计划就会受制于这种短缺的资源。
劳动工时数、非劳动成本以及活动持续的时间都必须进行估算。有两种时间估算的方法:模拟法和实用时间估算法。模拟法将在本章后面介绍,先介绍实用时间估算法。
这里推荐使用综合的实用时间估算法来进行项目活动持续时间估算,尤其是在编制项目初步的进度计划时的时间初步估算,它可按下式初步计算完成活动的持续时间:
DiPi/(Ni×K)(5-1)
式中:Di-—完成工作i的持续时间;
Pi-—完成工作i所需的资源量;
Ni-—完成工作i时单位时间内所能投入的资源量;
K-—时间利用系数,可根据有关规定及本单位实际情况确定。
组织项目干系人、项目经理以及另外1~3名有经验的项目管理人员对活动展开讨论,得出项目各活动持续时间所需的资源量、所能投入的资源量和时间利用系数的初步估算。项目经理的参与是为了在其他项目时间估算之间进行权衡,其他的人则能够带来专业的经验与知识。
实用时间估算法对于较小的项目活动持续时间估算是很有效率的。但是,对于大型项目来说,仅组织项目干系人、项目经理以及另外1~3名有经验的项目管理人员就很难对每项活动都进行估算了,因为他们不可能有那么多时间和精力在很短的时间内完成估算任务。对于一个大型项目,一个较好的方法是先通过工作分解结构(WBS)将大型项目分解成小的子项目,项目经理再分派几名副经理来组织这些子项目的活动持续时间估算的会议,事实上这样对大型项目活动的时间估算也是很有效率的,也是工作分解结构的精髓。
5.3.1.4 时间估算的基础
项目活动的时间估算一定要以“谁来做”和“如何做”为基础。项目经理组织对项目各活动的时间估算讨论的目的在于就下列问题取得一致意见,即如果按照预定项目进度计划进行,各项活动应该在多长时间内完成。如果负责该活动的项目组织成员经验不是很丰富,那么他就不会像一位有经验的成员那样迅速地完成该活动。当然有时会出现相反的情况,一位初级机械工程师可能会因为使用计算机辅助设计工具而能很快完成该活动的工作,而年老的工程师可能根本不会用此类工具。假如一项活动和先前已完成的一项活动完全相同(或十分类似),那么先前活动的经验便是一个很好的估算指南。但是,要首先确认两者之间没有实质的不同,否则以前的经验就没有借鉴意义了。
5.3.1.5 时间估算的步骤
项目经理和项目管理人员对一项新活动进行时间估算的逻辑步骤是:
(1)查阅项目组织的项目历史档案或商业时间估算数据库,确定以前那个类似的活动用了多少时间。
(2)确定当前的项目与以前的活动相比的复杂性,以便估算出一个活动完成时间的系数。当前活动比以前的相比复杂性程度高,系数大于1;反之,则小于1.
(3)用时间工时数乘以适当的劳动力价格,得出新活动的成本。
这样做的前提是假定这些项目历史档案资料或商业时间估算数据库存在,同时也强调了保留项目历史资料的重要性。假如没有这些资料,就只能靠记忆了,但每个人所记住的情形肯定有所不同。
5.3.1.6 时间估算的问题
常识告诉项目经理和项目管理人员对于先前没有做过的事情,要进行准确的时间估算是很难的。一位有经验的工程师对工作的安排通常迅速而准确,因此后期的工作就可能会比较快。相反,一位缺乏经验的助理工程师对工作的安排会比较慢而且不那么准确,那么之后的工作就会相应地花多一点儿的时间。所以,对项目活动持续时间的准确估算,经验是很重要的。
项目进度计划与所使用的资源要素之间有着相互作用的约束关系。项目进度计划反映的是希望怎么做,但并不一定就能怎么做。这种与资源之间的相互关系的另一个问题是,一个活动上安排两个人并不一定比一个人花两倍的时间完成该活动更有效率,因为这两个人还需要花时间进行交流。有时,项目经理或高级管理层不喜欢所估算的项目时间长度,他们希望缩短些。此时应该修改活动的时间估算,以反映出如何实现这种时间上的缩短。
此外,项目经理和项目管理人员还必须注意过于“一相情愿”或过于冒险的估算,为避免这种情况造成直接经济损失的严重后果,最好提前计划预防措施。如前述所建议的,项目经理和项目管理人员组织几个相关项目干系人,尤其是具体负责该活动执行的人,汇聚众人的判断是解决此问题的最好方法。
这里要记住,项目各活动的时间估算乃至整个项目进度计划的估算必然是不准确的,最准确的估算只能在实际情况中获得。
5.3.2 成本估算
在对项目每个活动进行持续时间估算后,项目经理和项目管理人员就可以对项目每个活动进行成本估算了。
5.3.2.1 成本估算
成本是项目管理的三大主要约束要素之一,因此,对于项目计划、项目推销和项目管理显然都是非常重要的。在项目时间管理中编制项目成本计划可以帮助项目经理和项目管理人员避免实际项目成本超出估算的情况,也可以帮助避免由于在项目建议书或谈判阶段中过高估算了成本而无法赢得项目的情况。精确的成本和预算是项目进度控制的生命线,它们可在整个项目生命期内用作比较实际进度与计划进度的标准。项目进度报告和项目绩效分析取决于可靠的成本估算和预算计划,它们是度量项目进度偏差并采取纠正措施的主要依据。
在项目管理中,成本是指要完成一项工作预期所要花费的成本(或费用)的数量。项目成本可以只用人工工时数来表示,比如在某个开发项目上安排了若干个工时的工作量。在更多的情况下,项目成本是以元(或美元)来表示,当然,也可以将工时数换算为元(或美元)。不同项目组织成员的资历水平对应不同的工时标准费率、加班费率等,非人工因素的成本也应包括在内,如采购或出差成本,设备的每次使用成本等。项目的主要成本一般有以下类型:
(1)直接成本(费用):
①人工工时;
②原材料;
③设备;
④其他。
(2)项目管理成本(费用)。
(3)一般管理(General and Administrative,G&A)成本(费用)。
估算成本要使用工作分解结构的网络图,将项目拆分成任务或活动。任何一个大的活动的估算都是由它所包含的小的活动组成的。一般来讲,要细化到可以便于进行估算为止,并且工作分解结构的每一项活动都应该有一个单独的活动估算。
要估算项目成本还应先安排项目进度计划,再进行估算。对于项目的每项活动,假如还没有确定它的完成时间,那么对它的成本估算是没有意义的,这在下一章的项目进度计划编制中还要介绍讨论。而且,还应该了解它的前置和后续活动,以便更好地定义所估算的活动。例如,若发现一个后续活动在时间进度表上原来很靠后,这个活动的时间很可能比想象的更长,因而成本也会更高。
给出了一个用电子表格表示的具有时间分段估算的活动(或工作包)成本估算示例,它实际上是一种成本报告形式。表中显示了任何成功的成本估算系统的主要因素:即估算每个部门或小组的每项活动的人工工时数(可以按费率级别区分)和非人工的成本。
一个项目的总成本是构成该项目的所有活动(或工作包)估算成本的总和,按这种工作分解结构方式进行的项目活动成本估算便于精确控制项目进度过程并改进控制决策。
直接成本显然应属于项目活动(或工作包)本身的特定可交付物,并且还受到项目经理和项目管理人员、项目组织成员和项目干系人的影响。一般来说,这些直接成本代表着项目的真实现金流,随着项目的进度过程而不断支付。因此,直接成本通常应和其他管理成本分开。低层次的较小项目活动总成本经常仅包括直接成本。
项目管理成本是指不能和特定可交付物关联起来,但对整个项目起作用的项目成本。项目管理成本的例子有项目经理和项目管理人员的考察和培训费用、项目咨询费用等。
一般管理成本(G&A)是指不直接与特定项目联系的项目组织成本,也称为固定成本。尽管一般管理成本不是直接与特定项目联系的费用,但它是真实的成本,而且如果项目组织要维持长期生存则必须承担一定的一般管理成本。一般来说,这些成本在项目时间段内得到分担。一般管理成本的分配随着组织的不同而不同。一般管理成本通常是按总直接成本的百分比进行分配。例如,如果总直接成本是60万元,则50%的综合一般管理成本比率会使项目总成本增加到90万元。
在大型项目组织里,这样的综合一般管理成本费率会导致项目总成本过大,原因是项目被收取了很多与项目无关的一般管理(固定)成本。例如,如果项目不包括其他部门使用的存储或维修设备,则项目不应将这些成本包含在其总成本中。因此,为了避免这一问题,大型企业的项目经理经常将企业的一般管理(固定)成本分解成几类,一类称为直接管理成本,它更精确地确定组织基础设施的哪些资源在项目中使用。直接管理成本可以和项目可交付物或工作包关联起来。同对整个项目采用综合管理比率相比,有选择性的直接管理费用提供了基于可交付物或工作包更为精确的项目总成本。
给定了单个可交付物的直接成本与管理成本的总和,就可以累加整个项目的总成本。当然,对于一个项目承包人来说,还可以加上一个百分比作为利润。重要的是要注意,只有直接成本被用来度量项目进度计划和成本的绩效,原因是只有直接成本是项目经理和项目管理人员或项目组织成员可以影响的成本。
项目活动(或工作包)成本估算表的成本描述详细程度,取决于项目经理和项目管理人员编制的同样详细程度的项目成本计划。总的来说,估算成本时所要求的详细程度,不应超过将来的会计成本报告。假如一个组织的成本报告是两周或一个月做一次,那么项目经理和项目管理人员就没有必要每天都编制成本报告。成本估算基本上应该以时间阶段为单位,并与支出报告相对应。当然,对于诸如出差成本或计算机使用小时数之类的事项,可以按小时或天计算,然后再分摊到按月的项目成本计划里面。
5.3.2.2 成本估算的准确性
像项目时间估算一样,成本估算也存在不准确性。成本估算不准确这个事实意味着项目经理和项目管理人员应该习惯于错误,应该预料到并且接受这一事实。显然,这种成本估算的不准确性并不意味可以任意估算和不追求准确性,进行成本估算的目的是要做到尽可能的准确,但同时要意识到不可能达到完美无缺和存在一些准确性风险。成本估算的目的还在于有利于项目经理和项目管理人员可以编制有意义的项目进度计划,可以使用这个进度计划把项目建议书推荐给客户,可以向上司解释项目的工作状况及请求提供足够的资源来完成项目工作。
如果项目类似于以前完成的项目,则以前项目的成本数据资料可以用来作为新项目的估算基础,这种方法也叫成本经验估算法。考虑到新项目的独特性,必须调整旧项目的成本数据以反映这些差异。例如,一个装修公司有一系列标准的装修项目(例如装修样板房)可以用来作为估算任何新项目成本与时间的出发点。但项目经理和项目管理人员必须考虑新项目与以前完成项目的标准在相应时间、成本和资源方面的差异,从而做出相应的调整,以提高成本估算的准确性。这种方法使企业能在非常短的时间里建立可行的项目进度计划、成本估算和建立预算计划。
一般来说,与项目独特性有关的因素会对估计的精确程度产生很大的影响。例如,使用新技术的项目持续时间可能以非线性方式增长或缩短。有时新技术叙述不清的范围说明会导致时间与成本估算中的极大误差。项目的环境条件也会产生成本估算误差,持续时间较长的项目会增加成本估算中的不确定性。预期的产品投放市场时间阶段同样会显著地影响项目的时间与成本估算。
对于每个特定的项目来说,项目经理和项目管理人员必须意识到人的因素可能是影响时间与成本估算误差的主要因素。例如:
(1)人员技能——项目组织成员的技能与项目活动的匹配程度会影响工作效率和学习时间,从而导致时间和成本估算误差。
(2)全职与兼职——项目组织成员参加项目是全职还是兼职也会影响时间和成本估算,全职一般具有更高的生产率,有时工作人员的轮换也会影响时间和成本估算的结果。
(3)接近程度——项目组织成员和组织设施的空间接近程度会影响他们相互间的沟通,例如地理位置的限制,项目组织成员相互间的联系只能靠打电话而没有机会面对面交换信息,这会影响他们需要多少时间来做出正确的决策,从而会影响项目的时间和成本估算。
(4)外部因素——项目外部的因素也会改变时间和成本估算。例如,设备停工期会改变时间和成本估算。国庆假日、休假和法律限制会影响项目的时间和成本估算。
这种成本经验估算法一般可以达到“有95%的准确性概率满足时间和成本估算”。事实上,成本估算的完全正确性概率基本上应该是零。要保证实际成本不会超出估算的唯一方法就是把成本估算得非常高,以至于这样的项目不可能得到任何项目干系人的批准。但是不管怎样,以前的项目经验数据资料是建立时间与成本估算的良好出发点。然而,对以前项目的成本数据资料的估算,几乎总是需要以其他修正措施来达到95%的准确性概率水平。项目经理和项目管理人员需要对项目、项目干系人和外部因素均加以考察,以便改进项目时间与成本估算的准确性。
时间和成本的一起估算可让管理者建立一种预算。但不幸的是,以前项目可借鉴的类似成本数据资料不会太多,这种方法仅适用于少数项目。
当项目从概念阶段经过工作结构分解后定义了项目活动(或工作包)时,对项目成本估算的精确度就会得到很大的改进。假设活动(或工作包)已被定义,项目经理和项目管理人员则可以做出更详细的成本估算。
5.3.2.3 成本估算的步骤
项目经理和项目管理人员对一项新活动进行成本估算的逻辑步骤是:
(1)查阅项目组织的项目历史档案或商业成本估算数据库,确定以前那个类似的活动用了多少成本、多少工时。
(2)确定当前的项目与以前的活动相比的复杂性,以便估算出一个活动成本估算的系数。当前活动比以前的相比复杂性程度高,系数大于1;反之,则小于1.
(3)用时间工时数乘以适当的工时费率,得出新活动的成本估算。
当然,前提是假定这些项目历史档案资料或商业成本估算数据库存在。否则,就只能靠个人的经验及一些方法估算。
5.3.2.4 成本估算方法
如前所述,成本估算效率最高、最可靠的方法是直接询问负责该工作的人员,他们从经验中知道,从哪里可以找到估算活动(或工作包)成本的数据信息。但是,项目经理和项目管理人员在进行成本估算时会使用各种各样的方法来处理这些成本的数据信息,而且对成本的理解可能会随项目组织的不同而不同,随项目管理者的不同而不同。
(1)比例估算法。项目的概念阶段中常常使用比例估算方法来得到项目的初始成本估计。例如,房屋装修根据建筑面积进行成本估算,教务信息管理软件根据代码行数来估算成本。比例估算方法简单、容易操作,项目经理和项目管理人员可在短时间内估算出项目的初始成本。但是,这种比例估算方法对于控制或建立预算来说不太精确,原因是这种线性成本估算方法没有识别项目之间的差异,也没有识别特定可交付物的差异。
(2)三点估算法。当估算活动(或工作包)的成本数据信息相似性有显著的不确定性时,项目经理和项目管理人员会使用三种可能的成本假设来得出其估算——最低成本、平均成本和最高成本。显示了一个例子,使用活动(或工作包)的三种可能成本估算。在进行项目活动的三种可能成本估算时,项目经理要非常了解这种成本估算方法的特点,这种方法为项目经理和项目管理人员提供了一个机会来评价与项目成本估算有关的风险,减少项目进度实施过程中的成本意外,同时也提供了一种预测未来现金需要、跟踪实际成本偏差和度量项目进度控制绩效的基础。
(3)自上而下和自下而上估算法。在项目计划初期,项目高层管理人员经常使用基于“自上而下”(Top Down)的估算方法来估算成本和时间,这种方法有助于建立完整的初步计划。
然而,这种自上而下的估算有时显著不符合实际情况,原因是项目高层管理人员对项目过程知之甚少,很少收集到详细的信息。在这种情况下,单个活动没有被完全识别,或者在一些情形中,自上而下的估算是不现实的,而只是因为项目高层管理人员“希望得到这一项目”。不过,最初的自上而下估算是有用的,可以依据判断很快地做出来,它提供了一种快速综述并建立项目参数的方法。
进一步的成本估算是将估算过程压低到活动(或工作包)层次,尽可能地将项目活动进行细化来估算成本和时间的方法通常称做“自下而上”(Bottom Up)估算法。这一方法的应用在项目已经详细加以定义之后进行。大项目被划分成足够小的活动(或工作包),以便得出准确的估算。活动(或工作包)层次上的自下而上估算方法可以用来通过活动(或工作包)和相关成本账户检查工作分解结构(WBS)中的成本构件。项目总成本就是这些单独活动(或工作包)成本估算的总和,资源要求也可以进行类似的检查。
在估算其中一些小的活动(或工作包)时往往有捷径可循。在估算了一项活动之后,对于第二项活动,就可以使用与第一项活动相似或相异的地方,得出第二项活动较完整的详细信息,还可以使用比率或标准来确定一个活动与另一个活动之间的比例关系。
但是,理想的方法是允许项目经理和项目管理人员有足够的时间来完成自上而下和自下而上两种估算。首先对项目做出粗略的自上而下估算,建立工作分解结构和组织分解结构(WBS/OBS),再对项目做出自下而上的估算,建立进度计划和成本计划,并调整自上而下和自下而上估算之间的差别。若对项目成本估算的差别不满意的话,就要反复调整这些活动(或工作包)的估算,可以在不同资源层次或技术性能的增加之间比较权衡,再重新对每个活动(或工作包)进行详细的活动估算,直到满意为止。以这种方式,项目经理和项目管理人员一般可以编制出基于较为可靠的成本估算的完整项目计划,可使所有项目干系人的错误预期最小,需要的协商也被减少。
项目经理和项目管理人员无论在任何时候使用“自下而上”估算方法,都可以对照“自上而下”估算法。同时使用这两种方法时,项目经理和项目管理人员可对项目进行低成本、有效的成本估算和对任何外加限制进行比较。
例如,假设自下而上法的成本估算结果是800万元,而去查一下“自上而下”法的成本估算结果是600万元。此时,项目经理可以再考察“自下而上”法中的每个单独的活动(或工作包)估算,找出超出的成本在哪里。检查每个活动(或工作包)估算,看看对于所需要的工作量是否存在估算上的错误。另外一种情况是,“自上而下”法的成本估算结果是整个项目成本为1000万元。此时项目经理应检查遗漏了什么,或是做了什么没有保证的、简化的假设。“自上而下”估算法,虽然明显是不准确的,但其作用在于提供一个可供自下而上估算结果进行比较的基准,进而仔细核查差别之处。
但注意同时使用这两种低成本、有效方法的前提是不应增加估算成本,例如,超出估算时间,项目经理必须把握好“足够的时间”,对影响项目估算的因素保持敏感。
5.3.2.5 时间分段的预算
成本估算不是一种预算,当成本估算按照时间分段时它成为一种预算。例如,一个房屋装修项目的预算可能是8万元,资金在项目实施时分期发放,需要一种程序来确定资金何时必须到位,每个活动(或工作包)估算需要一种时间分段的预算。显示装修活动前三天时间的分段预算情况。这一活动持续时间和其他信息一起被用来建立项目网络,其中应安排活动何时开始、何时结束。活动(或工作包)的时间分段预算因此被分配给安排的时段,从而确定项目每个阶段的财务要求。
5.3.2.6 成本估算的问题
项目经理和项目管理人员经常把成本估算工作进行得过早,往往是在对项目活动(或工作包)范围和时间进度这两个要素还没有完全地理解和确定下来之前就进行成本估算。其结果是当活动(或工作包)范围和时间进度确定之后,不得不重新编制或调整先前的成本估算。显然,在确定了活动(或工作包)范围和时间进度之后再做成本估算会更有效率。然而,根据项目的定义,成本是三个约束条件中优先级最高的要素,而且往往是预先定义的“固定”成本,项目经理和项目管理人员不得不在此种约束限制下先对成本进行初始估算,以便于后续工作的开展。一个好的方法是项目经理和项目管理人员使用带有成本信息的工作分解结构,其中的每个活动框都标有预算的一定比例。然后,随着项目进度计划进一步实施,再对这些预先估算的初始活动估算进行反复的调整,这当然是对项目经理和项目管理人员经验和能力的考验。
在进行成本估算时,项目经理还会遇到如何处理部门、项目小组或项目管理人员夸张的成本估算的问题。项目经理可以首先尝试与其讨论和协商。如果这样做不能得出令人满意的结果,项目经理按照权限可以调整该项目活动的实施方式,例如,将项目活动分包给另一个公司,或求助于更高一级管理层。
还要注意的问题是对于持续时间很长的项目,要有防御通货膨胀的措施,也就是说如何将通货膨胀的因素估算在内。然而遗憾的是,未来的问题没有任何保证,因此必须采取某些预防处理方式。项目经理和项目管理人员可以咨询项目组织中的财务部门相关人员,在成本估算数字上再加上未来几年的通货膨胀系数。
另一个需要考虑的问题是新技术、新工具的应用会使工作效率得到提高,比如应用了计算机辅助设计和计算机辅助工程等新工具会使项目的成本降低。在很多情况下,对于一项给定的项目任务或活动,使用这些工具会缩短项目持续时间并降低成本。但是,在实现这些增益之前,一般需要进行一定的投资并培训人员,到一定的阶段学习(或经验)曲线才开始发挥作用,项目成本才会低于原来成本。
5.3.2.7 计算机软件
项目管理软件最具吸引力的功能之一是在输入了活动细节之后,成本计划会自动计算出来。也就是说,在输入进度和活动相关联的信息时,还可以输入所要求的资源、人工和非人工资源。可以输入以小时为单位计算的人工资源,但如果希望得到以货币计算的成本估算,还必须提供小时人工的标准费率和加班费率。非人工成本的估算,如采购和分包,基本上都是以货币为单位计算的,因此这些信息都会以此种方式表示出来,但最终的项目成本估算是否合理取决于单个活动的成本估算质量。
总之,如果项目经理和项目管理人员希望使用项目管理软件来计划项目成本,都需要在某些时间点上输入所有可能的资源以及它们的费率。显示了由Microsoft Project 2003软件生成的引入案例:居室装修工程项目资源成本表和成本预算报告格式。
5.3.3 资源估算
项目资源一般是指人或物之类的资源。人可以包括一个特定组织单元里的每个人,或是那些有着特殊技能或经验的人(如计算机编程员、高级设计工程师、预算分析师或是熟练电工等)。物则包括各种设备、工具等,例如工程机械的可用性、运行时间、工作效率,以及安置设备和人员的空间场地。资金和技术也可以认为是一种资源。
在编制项目进度计划过程中,考虑到项目资源的有限性,必须在项目中仔细对资源(人、物)进行准确估算和有效分配。首先讨论资源量估算、资源负荷图的概念和资源负荷图的绘制、有限资源的分配以及如何消除资源限制问题,然后介绍资源负荷优化过程。
5.3.3.1 资源量估算
在项目进度计划中对项目活动资源的估算就是根据现有条件估算出完成一项活动时所需要的资源量,一般可按资源匀速消耗方式初步估算完成项目活动所需的资源量,然后再根据具体情况进行优化调整。
完成一项活动所需的资源量,指完成一项活动所需的劳动量(工时)或机械设备台班数等,它可按下式初步计算所需资源量:
Pigi/Si(5-2)
式中:Pi-—完成活动i所需资源量;
gi-—活动i的工作量;
Si-—单位资源量在一个单位时间内所完成的工作量(即产量定额)。
但注意,有时资源仅是一项技能、一种技术、一种管理方法或一份信息,这时候简单用劳动量(工时)或台班数来衡量这类资源显得不够准确,解决的方法是通过咨询有关专家或参考行业经验将这类资源折合成劳动量(工时)或台班数来衡量所需的资源量。
5.3.3.2 资源负荷图
资源负荷图是一种可视化项目资源管理工具,在二维坐标上以横轴代表项目活动(或工作包)持续的时间,以纵轴代表资源的利用率,对应于时标(有时间标尺的)网络图在水平方向上对项目的进度描述。从表面形式上看,资源负荷图是在垂直方向上对每一个活动(或工作包)的资源使用数量的描述,也就是一个长方形,其面积为资源消耗(完成)数量。资源负荷图实际上是项目时标网络图的延伸,资源负荷图使得网络图可以显示项目资源的分配情况。
资源负荷图能协助项目经理和项目管理人员找出在项目进行过程中对资源的需求超出了实际资源约束的时间,并能确定超出的数量。
5.3.3.3 资源负荷图制作步骤
(1)根据项目网络图和资源估算,为每一种资源,按照先关键路径后非关键路径的原则,建立资源方块。
(2)核查资源是否超出实际中能够提供的上限。
(3)调整非关键路径上的活动(或工作包),使资源优化。
(4)如有必要,重新对关键路径上的活动(或工作包)进行估算。
(5)重新制作时标网络图,并在图中反映出活动(或工作包)的调整。
5.3.3.4 有限资源的分配
有限的资源会对项目进度计划有非常大的影响。如何把资源首先分配在关键活动(或工作包)上,如何恰当地应用资源负荷图和资源优化工具,对项目能否获得最终成功是非常重要的。
每个项目经理或项目管理人员都知道过多的资源会浪费金钱和才能,因此他们一般都不愿拥有过多的资源,理想的情况是项目资源需要时就有,用完时项目资源就消失,但由于项目资源的有限性,实际上是不大可能的,所以项目资源通常都被过度使用。在项目管理的环境下考虑有限资源的分配问题主要有以下因素:
(1)有限资源过剩。所估算的某些资源可能在未来某个时间段将会有资源过剩。这一信息应该提醒项目经理和项目管理人员得找到新的工作来安置这些过剩的资源,或者要计划如何重新为这些过剩的资源分配活动。但是,许多资源并不是可以灵活地被重新安排到有用的工作上的。例如,在房屋装修工程中,当前期的门窗工程结束后,木工及木工机具设备就不会有什么用了,而木工并不是什么工作都能做的全才,因此房屋装修工程后期就出现木工及木工机具设备过剩的资源。因为没有一家企业组织能够为预期的项目无限制地保留过剩的资源,所以通常资源都会被过度地使用。先是一种资源超负荷工作,然后是另一个。超负荷工作有时是少量的,但有时却是大量的。有时只要很短一段时间内超负荷工作,有时却是很长时间。许多项目延迟的原因之一就是没有能够为这种超负荷工作情形做应急储备。资源的能力是有限的,多个项目可能同时需要同一种资源,因而导致冲突,这种冲突必须得到解决。
(2)资源分配不一致。例如,在两个活动上同时使用一种资源。以时间为基础编制网络图可以强调资源的分配并展现潜在的冲突情况。项目网络图可以列出需要什么样的资源,以及什么时候需要,也会显示出在某些时刻,对某些资源的需求超过了可用资源的数量。当项目经理和项目管理人员发现这一点时,必须调整网络图,将对已经超负荷运转的资源的需求调整到其他时间。假如不能够这样做,就可能会发生项目延迟的情况。
显示了某项目的网络图和有限资源的分配情况。假设在这种情况下,项目有限资源是工作人员,每个工作人员都能够胜任各个活动的工作,并且完成活动任务的速度是匀速的,效率是相同的。分析网络图,活动A和活动B为关键路径,完成时间都是6周,分别需要5个工作人员和3个工作人员,活动C、D和E不在关键路径上。通过顺推法对活动最早时间的分析发现,若执行这个项目的组织有6个工作人员,活动C可以和活动A同时开始,后续活动D和活动E可以紧接着活动C进行,但在进行活动B的大部分时间里将有3个工作人员过剩,如所示;通过逆推法对活动最晚时间的分析发现,活动C可最迟到第9周再开始,同样有工作人员过剩,如所示。在项目组织有6个工作人员的情况下可以将资源分配到关键路径活动A和活动B上,这样就能缩短项目完成时间。若执行这个项目的组织有5个工作人员,分析网络图可知,只能在活动A完成后才能平行安排活动B,同时活动C、D和E也按序进行,也就是说不管是通过对活动最早时间的分析还是最晚时间的分析,都只有1.5周的时间有工作人员过剩的现象,如所示。在项目组织有5个工作人员的情况下,可以将资源分配到关键路径活动B上,这样也能缩短项目完成时间。
通过对所有项目的资源分配信息进行分析,项目经理和项目管理人员可以确定活动最早和最晚开始或结束时间,平衡各个项目小组的工作量,从而确定在每种情况下可能出现的项目延迟。
5.3.3.5 消除资源限制
考虑中的网络图,若执行这个项目的组织只有4个工作人员,分析网络图可知,项目的资源就会不足,项目会出现延迟。那么,有没有方法来消除资源限制呢?会有哪些风险呢?
可能的解决办法包括加班、请高级或熟练的工作人员来做这些工作,或是利用活动时差。总而言之,在只涉及一个项目时,项目经理和项目管理人员可以通过下列方法来消除资源受限的情况:
(1)估算关键路径上每项活动的资源需求情况。
(2)估算其他活动的资源需求,使用希望的开始时间。
(3)比较资源需求与资源可用性(如果一个项目的进度要求使用已经被安排的活动资源,那这个进度是不现实的)。
(4)对所发现的资源冲突情况找出可选的解决方案。验证冲突是否真正存在,调整有时差的活动的开始时间,考察进度表,减少由于停工带来的无效时间,提高生产率(比如使用新工具、新技术,使用更合适的人员,或采取激励办法),临时性地调整资源可用性(比如安排加班、重新计划休假、雇用临时人员,或将活动外包),更改进度安排(缩短关键路径会使进度提前,而延长关键路径会使进度落后,或更改新项目的开始时间),修改计划(修改规范、活动顺序或标准)。
假设有第二个项目同时进行,还必须解决第二个项目的资源分配问题。解决方案除了和单一项目中消除冲突的方法一样外,在两个项目共享资源库的前提下,还应考虑以下几点:
(1)项目必须按优先级排列;
(2)最高优先级的项目可以先提出资源需求;
(3)次优先级的项目再提出资源需求,依此类推。
低优先级的项目在竞争有限的资源需求时通常都会失败。结果是低优先级的项目通常会被延迟、性能受到影响,或大量外包。有的时候项目经理和项目管理人员如果加快速度尽快完成一个优先级低的小项目,便可以避免以后出现严重的冲突情形,这也是一种有成本效率的做法。
项目经理和项目管理人员在最初编制项目进度计划的时候通常都不去考虑资源在需要的时候是不是可用。因此,如果忽视这种资源限制的影响就会产生严重问题。避免这一问题的第一步就是重新调整项目的进度计划表,使所有活动都与可用资源一致。然后,必须检查其他项目的资源需求,并解决存在的冲突。其他的项目既包括与本项目同时开始的项目,也包括那些原计划在本项目开始之前结束,但因延迟而将影响本项目的项目。项目经理和项目管理人员如果不考虑这种资源限制的情况,到了项目后期就可能没有时间修改原定进度计划了,项目就会出现延迟,项目目标无法实现的可能性就会加大。
5.3.3.6 资源负荷优化过程
项目经理和项目管理人员如果发现项目活动(或工作包)出现超出实际约束的资源需求,则需对项目活动或资源进行调整,缩小超出部分。这种调整过程通常被称为资源优化或平衡。下面是建立资源负荷图优化过程的步骤。
利用时标网络图和资源需求估算,按下面的步骤完成资源负荷优化:
(1)为所有的项目关键活动(或工作包)绘制出资源需求方块,每一个都绘制在关键活动(或工作包)的上方,建立并绘制出资源供应线,这条曲线表示每天可以为关键活动提供的资源量。
(2)给所有的非关键活动(或工作包)绘制资源方块,每一个都绘制在非关键活动(或工作包)的上方,建立并绘制出资源供应线,这条曲线表示每天可以为非关键活动提供的资源量。
(3)检查是否有资源超出了供应线。
(4)如果有超出,首先调整非关键活动(或工作包)的时间,以实现资源优化。
(5)再重新规划或调整关键活动(或工作包)。
(6)根据调整结果,重新绘制时标网络。
资源负荷的优化策略实际上是时间与成本之间的权衡,每个活动、关键路径以及项目都要有时间与成本之间的反复权衡。根据上述步骤及方法绘制出项目资源负荷图后,就应对每个活动权衡时间与成本,对每条路径乃至整个项目也是如此。假如项目经理和项目管理人员希望加快一个项目的进度,就应该加快其关键路径。对于关键路径上的所有活动,项目经理和项目管理人员最经济的做法是加快那些(在相对于所获得时间的提前量)成本最低的活动。
考虑网络图,分析网络图可知,活动A和活动B为关键路径,完成时间都是6周,假如项目经理和项目管理人员希望加快这个项目的进度,就应该加快关键路径上的活动A和活动B,但相对来说是加快活动A还是活动B呢?最经济的做法就是核查活动A和活动B哪个成本低,这里显然活动B的成本低,它只需要3个工作人员的资源。因此,项目经理和项目管理人员可通过安排更多的资源来加快活动B的完成。
5.3.3.7 计算机软件
项目网络图不仅仅是项目进度计划的基础,它还能表明有限资源的分配情况。大多数计算机项目管理软件,包括Microsoft Project,都会生成资源柱状图。项目经理和项目管理人员可以根据资源柱状图非常方便地调整、优化或平衡项目的各种资源。相对于手工方法,项目经理和项目管理人员更喜欢这种使用项目管理软件调整、优化或平衡项目的各种资源的方法。为Microsoft Project 2003生成的资源柱状图示例。
资源柱状图表明该项目需要的一种资源是泥水工,且泥水工一直没有被过度使用。
资源柱状图表明该项目需要的另一种资源是项目经理,且项目经理就出现被过度使用的情况。但过度使用的时间只有一天,也就是说在周一项目经理需要加班完成工作,这种资源分配情况一般来说是可以接受的。
5.3.3.8 资源估算的问题
当项目的进度或实施环境发生变化的时候,一般说来会导致严重的资源问题。因此,项目经理和项目管理人员必须始终对这些变化以及对项目计划使用的资源的影响保持警惕。
当一个项目开始实施的时候,项目经理和项目管理人员会编制一个项目进度计划,该进度计划详细描述完成项目过程中的活动和里程碑。然后可以估算每个活动的时间,从而确定项目的完成时间。注意这些估算都是基于某种假设,即资源(主要是组织中的资源)在具体活动的开始和整个过程中都可用。但是,随着时间和项目的推进,项目组织内部的项目优先级在发生变化。当这种情况发生时,原先承诺的资源通常被调到优先级更高的项目上(这经常意味着那些项目遇到了更大的麻烦)。这就导致了项目的完成日期将发生变化。项目经理和项目管理人员必须预料到这种资源不足,并做出相应的调整计划。否则,项目经理和项目管理人员会经常处于不利的情形下,造成项目进度的延迟。
另外,当使用计算机项目管理软件来辅助编制项目进度计划(或类似的其他工作)时,虽经过多方验证和核实,依然可能会存在数据输入错误或程序错误的危险。要避免此类问题,项目经理和项目管理人员应该验证各项数据或对输出进行手工抽查,绝不要盲目地完全接受任何计算机输出的结果。
在对项目活动(或工作包)的时间、成本和资源估算后,项目经理和项目管理人员就可以把它们合并编制时间分段的进度计划、资源进度计划和预算计划了。注意,这些计划都是时间、成本和资源估算反复平衡迭代的结果!
5.3.4 人员配备
前面已经讨论分析了资源的需求和可支配性如何影响项目进度计划,一旦这些问题得到解决而项目经理和项目管理人员又拥有可用来完成这些项目活动的人员的话,那么项目经理和项目管理人员就需要决定如何分派特定的项目责任。这种分派方法一个非常有用的工具是责任矩阵(Responsibility Matrix,RM),这个工具在第1章已作了简要描述,应引起项目经理和项目管理人员更多注意。
有了责任矩阵项目经理和项目管理人员就可以编制人员配备计划。人员配备计划规定了在项目时间管理中:①需要哪个部门;②需要何种人;③需要哪些技能。人员配备计划实际上是属于资源规划的一部分,它说明何时和如何增加和减少项目组织人数。编制人员配备计划时特别要注意当项目组织成员本职工作已经完成,再无其他任务时将其调离项目组织,安排到别处去发挥作用。项目组织成员若调配得恰当及时,可大大降低管理成本,提高项目组织的士气。
对于职责分配表中的字母代号,有多种形式,典型的责任矩阵(RM)已在前面的章节中介绍。在责任矩阵最简单的形式中,用一个图列出所有的项目活动和负责每个活动的负责人和参与人员。根据专业技术编制表中的描述信息和个人的兴趣,项目经理和项目管理人员可以决定每个项目组织成员的角色。
类似于的简单责任矩阵(RM)对于小项目或更大、更复杂项目的子项目的组织与分派责任特别有用。
更复杂的责任矩阵(RM)不仅表示出个人的责任,还表明单位和个人之间需要协调的关键界面。例如,是一个更大、更复杂的开发一种新检验设备项目的责任矩阵(RM)形式示例。注意在每个单元格中有一个代号方案用来决定特定活动上的参与性质,这些代号提供了一种清楚而精确的方法来表示责任、权威和交流渠道。
责任矩阵(RM)提供了一种手段来让项目所有的参与者看到他们的责任,同意对他们的工作分派,责任矩阵也有助于明晰每个参与者在完成两方或更多方重叠参与的活动中行使的职责。通过使用责任矩阵和定义职责、责任及其框架内的交流,就可以明确显示不同项目组织单位之间的关系和项目的工作内容。
尽管责任矩阵(RM)是组织和传达人员配备的一种有效工具,但项目经理和项目管理人员仍然必须决定在一个项目中谁应做什么,谁不应做什么。进行人员配备时,项目经理和项目管理人员应尽量将特定工作的需要与要求和现有参与者的资历与经验匹配。但注意,这样做的一个现象是项目经理和项目管理人员总有一种自然倾向将最好的、能力最强的人指派到最困难的活动上。项目经理和项目管理人员此时需要仔细权衡,这方面不要做得过分,过一段时间这些能力最强的人可能会逐渐对他们总是得到最困难的指派而感到不满。同时能力不太强、经验较少的参与者则可能对他们总是没有被给予机会来展示他们的技能、知识而不满。项目经理和项目管理人员需要在活动绩效和开发项目人员的潜力中寻找平衡。
项目经理和项目管理人员不仅需要决定谁做什么,还要决定谁和谁一起工作最有效率。在决定哪些人在一起工作的时候需要考虑一系列因素。首先,为了达到取长补短的效果,项目经理和项目管理人员应挑选工作风格和个性相容而且彼此能相互补充(也就是说一个人的弱点是另一个人的长处)的人员。例如,一个人可能在解决复杂问题上非常有能耐,但在文档记录工作方面却敷衍了事,那么明智的做法就是让这个人和一个有耐心、关注细节的人配对。经验是另一个需要考虑的因素,老手应该和新人组成团队,这样新人不仅仅能分享经验,还能在老手的帮助下熟悉组织的习惯和规范。其次,项目组织今后的需要应加以考虑,如果有一些人从来没有在一起工作过,但以后会在项目中在一起工作,那么项目经理和项目管理人员让他们利用这个机会提前开始彼此熟悉和协同工作可能更为明智。
责任矩阵的这些职能、责任和工作任务的描述应写在项目程序手册里,并视情况的要求进行修订。另外,项目组织计划涉及的有关问题事项,若无法在责任矩阵、人员配备计划和组织结构图中表示,则应以文字说明之。其主要内容有:项目组织规划实施时将对项目母体组织产生何种影响;按任务逐一说明对项目组织成员在知识、技能、经验、责任、权限、物资条件等方面的要求;说明在项目组织成员不具备必要的知识和技能时,应如何进行培训。
在拥有了上述时间、成本和资源估算的基本概念之后,项目经理和项目管理人员就可以为每个项目活动做出较精确的时间估算了,下面分别介绍几种常用的具体方法。
5.3.5 专家判断法
当实施的项目涉及新技术、新工艺或不熟悉的领域时,项目管理人员由于不具备专业技能,一般来说很难做出正确、合理的时间、成本和资源估算,这就要借助特定领域专家的知识和经验,来对项目活动的持续时间、成本和资源做出权威的估算。如果找不到合适的专家,持续时间、成本和资源的估算结果很可能会不可靠且具有较大风险。
专家判断法是项目经理和项目管理人员经常要采用的方法,这种方法要求项目经理和项目管理人员尽可能地广泛征求意见,不同组织中的专家以及个人等都是应当进行咨询的对象。他们有着专门的经验,接受过相当的培训,因此对于项目组织来说他们是外在的重要资源。一般选择专家对象的范围包括:
(1)本项目组织内的其他非项目组织成员;
(2)相关行业咨询人员;
(3)相关行业技术组织;
(4)其他相关政府、行业管理组织等。
当然,时间、成本和资源估算是十分困难的,因为影响它的因素实在是太多,太难以确定。仅仅是各种资源的配备以及资源的潜能,都是难以量化确认的,这些都增加了估算的难度。所以说,专家根据历史经验而对活动所做出的时间、成本和资源估算对于项目组来说是很宝贵的,如果项目小组没有这类支持的话,那么项目的风险度和不确定性就会大大增加。
5.3.6 类比估算法
类比估算法也可以称作历史估算法或最大可能性估算法,它的含义就是根据先前完成的类似项目活动的实际持续时间、成本和资源来估算当前相应项目活动的可能持续时间、成本和资源,即将过去类似项目活动的实际持续时间、成本和资源的历史文件及数据作为估算未来项目活动持续时间、成本和资源的基础,项目经理和项目管理人员通过类比来推算当前项目活动所需的时间、成本和资源。实际上,它也是专家判断法的一种形式。类比估算法一般在当前项目的各种资料和信息比较缺乏的情况下使用,因为它是建立在对估算目标的准确判断上的。因此在下列情况下,类比估算法的结果是最为有效的。
(1)当前项目要进行时间、成本和资源估算的活动与先前项目活动是本质上的类似而不仅仅是表面上的类似。
(2)专家或参与活动持续时间、成本和资源估算的人员具备与需要进行项目活动持续时间、成本和资源估算十分吻合的经验,一般至少是两个以上专家经验的综合。估算的准确度依赖于输入的历史文件和数据以及对项目相似性和区别的准确调整。
5.3.7 德尔菲法
在专家意见难以获得或参与活动持续时间、成本和资源估算的人员不具备项目活动持续时间、成本和资源估算经验时,德尔菲法是一种有效的替代估算方法。这是一种群体技术,集中利用一个群体的知识来获得一种估算。德尔菲法是在20世纪40年代由O。赫尔姆和N。达尔克首创,经过T。J。戈登和兰德公司进一步发展而成的。德尔菲这一名称起源于古希腊有关太阳神阿波罗的神话。传说中阿波罗具有预见未来的能力。因此,这种预测方法被命名为德尔菲法。1946年,兰德公司首次用这种方法来进行预测,后来该方法被迅速、广泛地采用。德尔菲法依据系统的程序,采用匿名发表意见的方式,即估算参与人员(或专家)之间不得互相讨论,不发生横向联系,只能与调查人员发生关系,通过多轮次调查对问卷所提问题的看法,经过反复征询、归纳、修改,最后汇总成参与人员(或专家)基本一致的看法,作为预测的结果。这种方法具有广泛的代表性,较为可靠。
德尔菲法的基本过程是:首先向估算参与人员(或专家)简要介绍项目和要估算的活动,然后让这些估算参与人员中的每个人给出他所能得到的最好的估算,这是第一轮估算,其结果以列表和直方图的形式反馈给这些参与人员;在第一轮基础上,让给出的估算与平均值相差大的人讲述自己的理由,然后每个人进行第二轮估算,得到新的结果;再次让这些估算参与人员讨论,并进行第三轮估算;在第三轮结果的基础上进行调整,得到的平均值就是估算结果。如果结果不令人满意的话,还可以继续下去,最终通过这种估算和反馈过程,得到综合各方面意见的更为准确的估算结果。
德尔菲法的具体实施步骤如下:
(1)组成项目估算参与人员(或专家)小组。按照项目活动持续时间、成本和资源估算所需要的知识范围,确定估算参与人员(或专家)。估算参与人员人数的多少,可根据预测项目活动持续时间、成本和资源涉及面的宽窄而定,一般不超过20人。
(2)向所有估算参与人员(或专家)提出所要预测的项目活动持续时间、成本和资源估算问题及有关要求,并附上有关这个项目活动持续时间、成本和资源估算问题的所有背景材料,同时请估算参与人员提出还需要什么材料。然后,由他们做书面答复。
(3)各个估算参与人员(或专家)根据他们所收到的材料,提出自己的项目活动持续时间、成本和资源预测意见,并说明自己是怎样利用这些材料并提出预测值的。
(4)将各位估算参与人员(或专家)第一次判断意见汇总,列成图表,进行对比,再分发给各位估算参与人员,让估算参与人员比较自己同他人的不同意见,修改自己的意见和判断。也可以把各位估算参与人员的意见加以整理,或请身份更高的其他专家加以评论,然后把这些意见再分送给各位估算参与人员,以便他们参考后修改自己的意见。
(5)将所有估算参与人员(或专家)的修改意见收集起来汇总,再次分发给各位估算参与人员,以便做第二次修改。逐轮收集意见并为估算参与人员反馈信息是德尔菲法的主要环节。收集意见和信息反馈一般要经过三四轮。在向估算参与人员进行反馈的时候,只给出各种意见,但并不说明发表各种意见的估算参与人员的具体姓名。这一过程重复进行,直到每一个估算参与人员不再改变自己的意见为止。
(6)对估算参与人员(或专家)的意见进行综合处理。
德尔菲法同常见的召集专家开会,通过集体讨论,得出一致预测意见的专家会议法既有联系又有区别。德尔菲法能发挥专家会议法的优点,即能充分发挥各位专家的作用,集思广益,准确性高。能把各位专家意见的分歧点表达出来,取各家之长,避各家之短。同时,德尔菲法又能避免专家会议法的缺点:权威人士的意见影响他人的意见;有些专家碍于情面,不愿意发表与其他人不同的意见;出于自尊心而不愿意修改自己原来不全面的意见。德尔菲法的主要缺点是过程比较复杂,花费时间较长。
5.3.8 模拟法
模拟法是以一定的假设条件为前提,计算出多种活动持续时间的估算方法。在这种情况下,项目经理和项目管理人员必须使用三种可能的完成假设前提来得出活动持续时间的估算。
在一些情况下,项目活动的持续时间可以指完成一项作业或一道工序所需要的时间,例如灌浆100立方米的水泥作业,搭建两层脚手架作业等,都可能是一个随机变量。在一项作业或一道工序这样的作业活动重复进行时,其实际持续时间一般会表现为一种随机分布的形式,这种随机分布可能集中在一个特定值的周围,也可能比较分散。在这种情况下,项目活动的持续时间就是确定活动的作业时间。作业时间的确定一般有两种方法:
5.3.8.1 单一时间估算法
在确定作业活动的时间长度时,只给出一个估算值。这种方法常应用于具备作业定额资料的条件下,或者具备类似工序作业时间消耗的统计资料的情况时。
5.3.8.2 三点时间估算法
三点时间估算法是最常用的模拟法,其基本原理是在作业活动持续时间较长且不可知因素较多或无先例可循的条件下,对某项作业活动预先估算出三种可能的时间长度:最乐观时间、最悲观时间和最可能(正常)时间,假设这三个时间服从β分布,然后运用概率的方法计算出各作业活动的最可能的时间长度。这三个估算时间为:
(1)最乐观时间(to):指假定一切按计划顺利进行,且只遇到很少的困难(这种情况的发生概率大约为1%),某项作业活动在最有利的情况下完成所需要的持续时间。
(2)最可能时间(tm):指在正常情况下完成某项作业活动最经常出现的时间。如果某项作业活动已经发生过多次,则其最经常发生的时间长度可以看做该作业活动的最可能的持续时间。
(3)最悲观时间(tp):指假定一切全都不按计划进行,且未预见到的困难都将发生(这种情况的发生概率大约为1%),某项作业活动在最不利的情况下完成所需要任务的持续时间。
根据经验,在将这三种时间合并为单个时间期望值的表达式之前,必须做两个假设。第一个假设是,标准偏差δ是时间需求范围的1/6,这个假设源于概率论,曲线终点离平均值三个标准方差。第二个假设要求作业活动所需时间的概率分布可用β分布表示。
作业活动所需持续时间长度的期望值可用下面的计算公式表示:
te(to+4tm+tp)/6(5-3)
式中,te为时间期望值,to为最乐观时间,tm为最可能时间,tp为最悲观时间。
进一步,可以计算每一作业活动持续时间的标准方差,其计算公式如下:
σte=(tp-to)/6(5-4)
式中,σte为期望时间te的标准方差。
5.3.8.3 总项目持续时间估算
为了计算项目按时完成的概率,就必须知道每一作业活动的标准方差。
例如,某一简单项目网络结构,其项目的关键路径由三个作业活动A、E和G组成,作业活动A、E、G在正常情况下的时间长度分别是4天、8天、4天,在最有利的情况下时间长度分别是3天、5天、2天,在最不利的情况下其时间长度分别是5天、11天、6天。试计算该项目各作业活动的期望时间和标准方差,以及整个项目的标准方差。
解:根据式(5-3)有:
作业活动A的期望时间te(3+4×4+5)/64(天),作业活动A的标准方差σte=(5——3)/6≈0.33;
作业活动E的期望时间te(5+4×8+11)/68(天),作业活动E的标准方差σte=(11——5)/61.00;
作业活动G的期望时间te(2+4×4+6)/64(天),作业活动G的标准方差σte=(6——2)/6≈0.67;
所以该项目最可能完成时间的平均值为(4+8+4)16(天);
该项目关键路径的标准方差通过各活动标准方差平方和的平方根计算而得:
σtotal=σ2A+σ2E+σ2G0.332+1.002+0.672≈1.25
5.3.9 仿真法
仿真方法就是以相似原理、系统理论、计算机技术以及仿真应用领域的有关专业技术为基础,找出待研究系统对象中的关键要素,建立与现实系统对象相对应的模型,利用模型对系统对象(已有的或设想的)进行研究的一门多学科的综合性的方法。
仿真方法本质上是一种知识处理的过程,典型的系统仿真过程包括系统模型建立、仿真模型建立、仿真程序设计、仿真试验和数据分析处理等来模仿真实系统对象的运行过程,通过数据采集和统计分析,得到系统对象的统计特性,并据此推断和估计系统对象的真实参数和性能测度,为辅助决策提供依据。它涉及多学科、多领域的知识与经验。
仿真方法实质上就是建立系统模型并在模型上进行试验,仿真方法包括三个要素,即系统、计算机和模型。这三者之间的密切关系。
仿真方法是模型(物理的、数学的或非数学的)的建立、验证和试验运行技术,与其他建模方法相比,其建模求解的不同点在于建模的不唯一性和求解过程的实验性。因此,为保证建模的有效性和运行结果的正确性,仿真方法具体步骤。更为具体地说,可将仿真分成十个步骤:
(1)系统定义(System Definition)。确定所研究的系统对象的边界与约束。对系统对象的问题和研究目标进行描述,明确需要解决的问题和应达到的目标,这是系统对象建模和模型运行的基础。在此基础上,选择描述这些目标的关键要素和状态变量,明确定义所研究问题的边界范围和约束。
(2)建立模型(Model Formulation)。把实际系统简化或抽象为数学公式或逻辑流程图。建立模型表达是对所研究系统对象运行过程的一种抽象描述并能反映系统的本质属性。通常,系统建模是面向问题和运行过程的建模方式,又分为离散事件系统的仿真建模和连续系统的仿真建模。
(3)数据准备(Data Preparation)。核对模型所需要的数据,并简化为适当的形式。只有输入正确的数据,在此基础上仿真运行所建模型的逻辑关系和数学关系,并进行相应的运算和统计分析,才能得出正确的仿真输出结果。
(4)模型确认(Validation)。有信心断定所建系统的模型是正确的。所建立的系统仿真模型是否代表所研究的真实系统对象,是决定仿真成败的关键。通常可用三个步骤确认:①由熟知该系统的专家对模型做直观的、内涵的分析评价;②对模型所做的假设、输入数据的合理性进行检验;③对模型做试运行,观察初步仿真结果与真实系统的统计数据是否一致,或改变主要输入变量的数值时,输出变量的变化趋势是否合理。
(5)模型解释(Model Translation)。用计算机可接受的语言描述模型,也即建立计算机仿真模型。必须将模型转化成计算机能识别和执行的程序代码,即进行仿真程序编制,才能通过计算机对所建系统的模型进行仿真试验。由于仿真程序的编制转变过程中会有偏差或错误,因此,还需要对仿真程序进行验证,即对仿真程序的逻辑和数学关系、输入和输出响应与模型的一致性进行的测试和检验。
(6)战略设计(Strategic Planning)。设计一个试验,使之能提供所需要的信息。在模型已得到确认和仿真程序已得到验证后,就可对模型作正式运行。由于系统对象包含多种随机变量,因此每次仿真运行仅是对系统对象运行的一次抽样,如何设计相同的初始条件和输入数据,使仿真运行可多次独立地重复进行,从而得到最接近真实的系统对象的运行规律,是本步骤要解决的问题。
(7)战术设计(Tactical Planning)。决定试验过程应怎样进行,比如修改哪些参数等。当仿真运行有偏差或错误时,如何修改某些参数从而得到最接近真实的系统对象的运行规律,是本步骤要解决的问题。
(8)仿真实验(Experimentation)。进行仿真运行,得出所需要的系统对象数据,并进行敏感性分析。
(9)整理(Interpretation)。由仿真的结果对系统对象进行推断,得到一些设计或改进系统的有益结论。仿真运行输出结果的统计分析对模型进行多次独立重复运行后,可以得到一系列参数,据此进行必要的统计分析和统计推断,形成正式的仿真分析报告。
(10)实现(Implementation)。使用模型或仿真结果进行决策。
总之,模型是进行仿真的先决条件,而反过来,仿真技术又是建立模型的重要手段,即通过仿真可以检验模型并不断使之完善。运用仿真的方法,项目经理和项目管理人员可进行活动持续时间、成本和资源的估算,而这种仿真估算方法的具体应用主要体现在仿真的软件运用上。
5.3.10 仿真软件
目前,仿真研究的许多活动都是通过仿真软件来实现的,仿真软件是一类面向仿真用途的专用软件,它的特点是面向问题、面向用户。近年来,多种仿真软件已广泛运用于项目管理过程中。下面对国外和国内广泛应用的一种项目过程仿真软件——ProModel仿真软件作一简介。
ProModel仿真软件简介
ProModel(Production Modeler)是由PROMODEL公司开发的一个用于模拟许多制造系统、工程系统和服务系统的仿真工具。在制造系统方面,若要建立一座工厂,就要设计、制造、安装和调试工厂里面的各个工作站,运输、传输路线,以及大量生产、装配线,柔性制造系统、精益生产、看板系统等,而这些项目实施过程能够被ProModel模型化,从而通过仿真得出项目实施过程所需的时间、资源等参数。在服务系统方面,医院、电话中心、仓库运作、交通系统、杂货店或百货公司、信息系统、顾客服务管理、供应链、物流系统以及其他的商业过程也能用ProModel快速并且有效地进行模型化,从而通过仿真得出建立这些服务系统过程所需的时间、资源等参数。
ProModel在工程师和管理者的手中是一个很有用的工具。它帮助工程师和管理者在项目方案实施前测试可替换设计、想法和过程图。在承诺花费时间、金钱及其他资源前,可以对已存在的系统或者新设计的系统进行改进。大量的运行和控制数据能够列出进行对比和分析。大多数人都运用仿真工具,通过对现实场地的模拟来精确地预测和改进系统运行状况,或者是了解一个大概的过程。通过测试大量的what-if特定情况,可以选出管理运行的最优方案。
ProModel集中于资源利用、生产能力、生产力、库存等级、“瓶颈”、生产量次和一些其他的性能量度的分析。ProModel是一个离散事件仿真器,并且也是用于建立离散系统模型的。它也可用于模拟事件发生在某些特定时刻点上的系统。这个时间是可以控制的,并且是从0.01小时到0.00001秒间的排列。为ProModel仿真软件在设计盐湖城冬奥会交通管制项目中的运用事例。