賈廣社， 牟 強， 盛 楠

(同濟大學 經(jīng)濟與管理學院， 上海 200092)

根據(jù)發(fā)改委統(tǒng)計，截至2016年7月底，由發(fā)改委推出的2016年重大工程包已累計完成投資6.38萬億[1]，大型工程項目投資占總固定資產(chǎn)投資比例已達到20%以上，對區(qū)域經(jīng)濟社會的發(fā)展具有重大影響[2].受行政審批制度的限制，我國大部分大型工程都由政府主導，它們的建設(shè)質(zhì)量和進度仍然是業(yè)主最關(guān)心的主要矛盾，有時進度控制甚至是政治任務(wù)[3].工期延誤和成本超支仍然是大型工程項目管理的普遍性問題[4]，而利益相關(guān)者之間的界面溝通不足是重要原因[5-6].

1967年,界面管理(IM)首次應(yīng)用到航天航空項目，后來逐步拓展到了信息系統(tǒng)和制造類項目[7],但應(yīng)用到土木工程領(lǐng)域卻不足10年.2007年,IM首次在一個海上平臺工程項目(offshore project)中使用[8].相比于一般項目，大型復雜項目具有利益相關(guān)者眾多，物質(zhì)流和信息流復雜交錯等特點[3]，IM在其中的應(yīng)用仍然存在諸多不足[9-10].

大型工程項目的IM理論研究可以分為兩類：第一類是關(guān)于大型工程界面的基本理論要素，包括定義與類型[11].界面的分類標準不同，界面類型也不同，如有的分為實體界面、合同界面和組織界面[12]，有的則分為過程界面、專業(yè)界面和施工活動界面等[6]，但是這些理論要素在實踐應(yīng)用的效果卻沒有得到證實.第二類是關(guān)于大型工程合同界面[13]及合同層面組織界面[14]的研究.由于大型工程多數(shù)采用總承包方式或總承包管理方式[15]，所以合同界面的大部分問題都交由總承包單位進行解決.因而站在業(yè)主的角度，界面管理重點在業(yè)主的內(nèi)部部門及外部利益相關(guān)者之間的界面.在IM的實踐研究上，張悅穎等[16]在世博會項目群的界面管理經(jīng)驗基礎(chǔ)上，提煉出實體、組織、合同和進度4個方面的界面管理基本方法，但在進度控制界面管理分析部分，只是借鑒了項目總控的進度控制體系，并未深入地探討界面對工期的影響.潘家祥[17]討論了化工企業(yè)大型工程項目的界面協(xié)調(diào)管理，這是在既定組織分工確定的基礎(chǔ)上尋求最佳的協(xié)調(diào)方法，沒有討論業(yè)主在項目前期應(yīng)當如何進行界面優(yōu)化，按照什么原則進行職責分工更有利于進度管理.同時，Shokri等[18]證實了大型復雜項目中實施界面管理可以更顯著地降低成本超支和進度延后的風險，但是也未涉及如何進行工期界面優(yōu)化的問題.

本文作者深度參與了上海機場浦東三期擴建工程(簡稱三期擴建工程)的進度總控，在對進度總控成果及總控人員的訪談?wù)碇凶R別出重點單體項目，并建立界面網(wǎng)絡(luò)分析模型，通過總進度綱要的工期對比分析展示界面優(yōu)化模型的有效性.

1 項目編碼與界面劃分原則

1.1 三期擴建工程的項目分解結(jié)構(gòu)(PBS)與組織分解結(jié)構(gòu)(OBS)

三期擴建工程是上海建設(shè)國際航空樞紐戰(zhàn)略的重大項目，目的是解決浦東機場硬件設(shè)施保障能力與業(yè)務(wù)需求日益突出的矛盾.三期擴建工程計劃總投資約221億元，計劃總工期約4年，衛(wèi)星廳總建筑面積62.2萬m2，建成后浦東國際機場可承擔8 000萬人次的年旅客吞吐量.

圖1為整個三期擴建工程的項目分解結(jié)構(gòu)(PBS)及其編碼.本文在分析進度界面時，主要考慮的是第3層級各單體項目之間的界面.三期擴建工程的組織分解結(jié)構(gòu)及其編碼如圖2所示.其中前面3個部門主要負責信息流過程的處理，后面5個部門主要負責具體的物質(zhì)流過程的處理.在項目總控中需要用信息流指導和控制物質(zhì)流[5]，而只有施工過程中才有伴隨物質(zhì)流的過程.本文分析進度界面時主要考慮工程的物理界面，即4個工程部及信息設(shè)備部所負責項目任務(wù)過程之間發(fā)生的界面.因此，本文對三期擴建工程的界面劃分，主要考慮各工程部門(衛(wèi)星廳工程部(D05)、飛行區(qū)工程部(D06)、浦東配套工程部(D07)、捷運項目部(D08))之間的項目實施界面.

根據(jù)4個工程部門(D05, D06, D07 和 D08)的部門職責，可以確定其在職責范圍內(nèi)應(yīng)當負責的單體工程項目.經(jīng)過與項目總控咨詢?nèi)藛T的初步訪談，確定其中界面較多且對總進度影響大的重點單體項目為衛(wèi)星廳工程(P101)、捷運車站工程(P201)、捷運區(qū)間工程(P202)、捷運車輛維修基地工程(P203)、衛(wèi)星廳港灣站坪工程(P301)、 S1和S2下穿通道工程(P304)、綜合管廊工程(P407)、南進場路工程(P413).

圖1 三期擴建工程的項目分解結(jié)構(gòu)(PBS)及編碼Fig.1 Project breakdown structure(PBS) and coding of the Phase III expansion project

圖2 上海機場建設(shè)指揮部組織分解結(jié)構(gòu)(OBS)及編碼Fig.2 Organization structure and coding of Shanghai Airport Construction Headquarters

1.2 重點單體項目的分解與編碼

工作分解結(jié)構(gòu)(work breakdown structure，WBS)是為完成項目目標而進行的一種項目范圍的層級分解，類似于項目分解結(jié)構(gòu)(PBS)，但同時又不同于PBS.為了更好地說明大型項目在這兩個層面上的界面問題，WBS-Matrix被引入到研究中.結(jié)合中國大中型建設(shè)工程實施的特點，可以把大中型民用建設(shè)工程項目全生命周期分為8個過程：項目前期策劃、項目融資、設(shè)計、招標發(fā)包、材料發(fā)包、材料設(shè)備采購、施工、市政配套和開業(yè)準備等[3].在過程分解的基礎(chǔ)上對任務(wù)進行分解，接著對過程、任務(wù)進行編碼，再與項目實施單位或內(nèi)部負責部門之間建立聯(lián)系，使得單體項目的目標通過任務(wù)分解落實到各個實施單位或部門.于是建立以大型工程總目標分解落實為目標的編碼集成結(jié)構(gòu)，如表1所示.

表1 大型工程的項目編碼集成結(jié)構(gòu)Tab.1 Integration code structure of MCP

按照編碼集成結(jié)構(gòu)，以第1對重點單體項目(衛(wèi)星廳工程P101和捷運車站工程P201)的施工過程為例，進行項目集成分解與編碼，如表2所示.比如編碼P101C300000000(D05)表示衛(wèi)星廳工程(P101)的基礎(chǔ)施工過程(C300000000)，且該施工過程屬于衛(wèi)星廳工程部(D05)負責.各任務(wù)承擔部門在此基礎(chǔ)上根據(jù)要求進行活動分解，該集成編碼模型就可以成為界面管理識別與界面控制的基礎(chǔ).同理，也可對另外兩對重點單體項目進行統(tǒng)一分解和編碼.

表2 重點單體項目的任務(wù)分解與編碼Tab.2 Task decomposition and coding ofinterface projects

1.3 界面劃分原則與內(nèi)容

三期擴建工程的界面劃分，主要是劃分各工程部門(D05,D06,D07和D08)之間的實施界面.通過對進度總控成果及總控人員的初步訪談，總結(jié)出三期擴建工程的實施界面劃分原則，包括4個方面的內(nèi)容：借鑒歷史、進度銜接、工作均衡、對接運營.

(1)借鑒歷史.在三期擴建工程各部門職責劃分時，借鑒了虹橋交通樞紐建設(shè)的歷史經(jīng)驗.比如能源中心的設(shè)備調(diào)試與衛(wèi)星廳的閉水時間是緊密關(guān)聯(lián)的，同時能源調(diào)試時間與冬夏季節(jié)相關(guān)，因此將能源中心劃歸衛(wèi)星廳工程部管理，可以減少土建與設(shè)備安裝調(diào)試之間的界面.

(2)進度銜接.在三期擴建工程的總進度綱要編制過程中，首先通過系統(tǒng)及其環(huán)境分析法、關(guān)鍵線路類比法等方法對總進度目標進行論證.在總進度目標前提下，按照單體工程的土建施工過程與專業(yè)設(shè)備的制作到貨、安裝調(diào)試過程等協(xié)調(diào)安排關(guān)鍵性節(jié)點，使得總進度綱要在整體上進度銜接.

(3)工作均衡.在保證總進度目標和施工界面的前提下，科學合理地安排各總控工序的資源使用情況，可在整個工期內(nèi)降低資源需求的使用強度.在三期擴建工程進度安排中，特別編制了《專業(yè)設(shè)備采購招標計劃專項計劃》，為設(shè)備安裝過程的連續(xù)均衡性提供保證.

(4)對接運營.為保證在使用過程中實現(xiàn)高品質(zhì)、高效率的運營，需要提前做好各項運營準備工作，進行運營準備工作的集成管理.結(jié)合機場項目建設(shè)運營的特點，在總進度計劃中編制了《三期擴建工程運營準備計劃》，包括人員配置與培訓、航站區(qū)運行指揮中心(TOC)運行管理職責分工、駐場單位搬遷方案、航站樓經(jīng)營協(xié)議，專業(yè)設(shè)備系統(tǒng)調(diào)試方案等內(nèi)容.運營準備計劃應(yīng)與建設(shè)總進度計劃一起，構(gòu)成一個相互匹配、協(xié)調(diào)一致的計劃體系.

2 界面點網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)分析

2.1 界面點的識別

在界面劃分原則指導下，通過界面項目在任務(wù)過程層面上的兩兩碰撞，得到項目的任務(wù)過程界面點(interface points，IPs)[22].表3為衛(wèi)星廳工程(P101)與捷運車站工程(P201)的任務(wù)過程界面碰撞矩陣，其中IPAB(i)表示P101與P201之間不同部門的界面點.從組織界面來看，同屬一個部門管理的任務(wù)過程界面，其界面協(xié)調(diào)難度較為容易.反之，則界面協(xié)調(diào)難度較大.

2.2 界面點的優(yōu)化

根據(jù)上述界面碰撞矩陣結(jié)果可知，6個界面單體項目之間，一共有114個界面點IPs.圖3是根據(jù)界面碰撞矩陣結(jié)果，繪制的指揮部各部門之間的組織界面網(wǎng)絡(luò)，其中圓圈代表各個部門，線條粗細代表兩個部門之間的界面點數(shù)量.顯然，界面網(wǎng)絡(luò)圖中的外圍邊界線條最粗，說明工程部門之間存在的界面關(guān)系最多.因此，為減少實施界面使得進度更好銜接，下面對按工程部門職責范圍劃分的項目實施分工進行調(diào)整優(yōu)化，從而更有利于整體項目目標的協(xié)調(diào)推進.

表3 衛(wèi)星廳工程(P101)與捷運車站工程(P201)的任務(wù)過程界面碰撞Tab.3 Interface collision between satellite building (P101) and MRT station (201)

圖3 組織界面網(wǎng)絡(luò)Fig.3 Sample of stakeholders interface network (SIN)

由于捷運車站工程(P201)整體都屬于衛(wèi)星廳工程的下部結(jié)構(gòu)，且大多界面都是由不同實施主體(捷運項目組(D08)與衛(wèi)星廳工程部(D05))產(chǎn)生，因此將捷運車站工程(P201)的土建部分，由捷運項目組(D08)劃歸衛(wèi)星廳工程部(D05)管理.同理，將能源中心(P102)由浦東配套工程部(D08)劃歸衛(wèi)星廳工程部(D06)管理，將捷運區(qū)間工程(P202)的土建部分，由捷運項目組(D08)劃歸飛行區(qū)工程部(D06)管理.值得注意的是，當將綜合管廊工程(P407)由浦東配套工程部(D07)劃歸飛行區(qū)工程部(D06)管理時，雖然P407與衛(wèi)星廳港灣機坪(P301)的界面減少了，但同時會產(chǎn)生新單體項目的任務(wù)過程界面，即P407與南進場路(P413)的界面.按照與P101和P102相同的界面碰撞矩陣方法，可以得到將南進場路(P413)劃歸飛行區(qū)工程部(D06)前后，界面點從33個減少為31個(物質(zhì)流界面節(jié)點從5個減少為4個).因此將綜合管廊工程(P407)進行部門界面分工調(diào)整后，界面點的個數(shù)只減少了2個，不能說明界面部門調(diào)整的必要性.下面將從P407調(diào)整前后的關(guān)鍵界面點與工期變化，對比說明通過部門界面優(yōu)化的必要性.

2.3 關(guān)鍵界面點的對比分析

組織界面網(wǎng)絡(luò)圖(SIN)只能反映出組織之間的靜態(tài)信息關(guān)系[18]，因此下面利用界面點網(wǎng)絡(luò)(interface point network,IPN)反映出組織間界面動態(tài)信息關(guān)系.在IPN中，節(jié)點代表界面點，線條代表界面點之間的依賴關(guān)系.為了繪制界面網(wǎng)絡(luò)圖，首先需要明確各個界面點之間的依賴關(guān)系，這個可以利用界面互賴矩陣(IP independency matrix)實現(xiàn).以下將P301與P407的界面點表示為IPEF(i)，將P407與P413的界面點表示為IPFG(i).

通過項目總控咨詢?nèi)藛T團隊和工程基礎(chǔ)資料中對界面點關(guān)系的描述，可總結(jié)出綜合管廊工程(P407)與衛(wèi)星廳港灣機坪(P301)的物理過程界面互賴矩陣，如表4所示.據(jù)此，可繪制出對應(yīng)的界面點網(wǎng)絡(luò)，如圖4所示.同理，可以得到將綜合管廊工程(P407)進行分工調(diào)整后，綜合管廊工程(P407)與南進場路(P413)的界面互賴矩陣和界面點網(wǎng)絡(luò)，如表5和圖5所示.

表4 P301與P407的物質(zhì)流界面互賴矩陣Tab.4 IP interdependency matrix between P301and P407

下面利用界面點網(wǎng)絡(luò)(IPN)的兩個指數(shù)[18]，找出兩對界面單體項目的關(guān)鍵界面點.

(1)界面節(jié)點的影響因素指數(shù)(I)表示界面節(jié)點的直接后繼節(jié)點數(shù)量，與相關(guān)界面項目的總界面點數(shù)量 (含后繼節(jié)點與前置節(jié)點)的比值.換言之，某節(jié)點的I越高，說明該節(jié)點影響的后繼節(jié)點數(shù)量越多，影響越大.

表5 P407與P413的物質(zhì)流界面互賴矩陣Tab.5 IP interdependency matrix between P407and P413

圖4 P301和P407的物理過程界面點網(wǎng)絡(luò)Fig.4 The IPN between P301 and P407

圖5 P407和P413的物理過程界面點網(wǎng)絡(luò)Fig.5 IPN between P407 and P413

(1)

(2)界面節(jié)點的風險因素指數(shù)(R)表示界面節(jié)點的直接前置節(jié)點數(shù)量，與相關(guān)界面項目的總界面點數(shù)量 (含后繼節(jié)點與前置節(jié)點)的比值.換言之，某節(jié)點的R越高，說明該節(jié)點受到其前置界面節(jié)點的影響越大.

(2)

根據(jù)P301和P407界面互賴矩陣和界面點網(wǎng)絡(luò)，可以計算出該界面網(wǎng)絡(luò)中所有界面點的I與R指數(shù)及其排序，如表6所示.由表6可知，關(guān)鍵界面節(jié)點為IPEF(2)、IPEF(3)和IPEF(5)，為最高影響因素指數(shù)的界面節(jié)點；IPEF(2)為最高風險因素指數(shù)的界面節(jié)點.同理，可以識別出P407與P413的關(guān)鍵界面點，如表7所示.

表6 P301與P407界面點指數(shù)Tab.6 Key IPs between P301 and P407

表7 P407與P413界面點指數(shù)Tab.7 Key IPs between P407 and P413

對比表6和表7界面網(wǎng)絡(luò)的界面點指數(shù)，可知P301和P407的平均I指數(shù)，比P407與P413的高，同樣R指數(shù)也有所降低.即是說，將項目P407進行部門界面分工調(diào)整，整個三期擴建工程IPN的關(guān)鍵界面點的影響和被影響指數(shù)都有所降低.

3 總進度綱要的工期對比分析

本節(jié)以總進度綱要[3]為計劃基礎(chǔ)，在識別出單體項目間關(guān)鍵界面點的基礎(chǔ)上，建立總進度綱要計劃的界面點嵌入模型.將該模型應(yīng)用到三期擴建工程界面項目中，對比嵌入關(guān)鍵界面點前后工程的工期變化，從而說明進度界面優(yōu)化模型的有效性.

3.1 嵌入界面點的總進度綱要模型

在制定大型工程的每個界面項目的單項總進度綱要計劃基礎(chǔ)上，對各個單項綱要計劃之間的界面進行分析，得到單體項目間的界面節(jié)點.然后，將各個界面點嵌入到相關(guān)的單項綱要計劃中，再整合所有的單項綱要計劃，形成考慮界面點的總進度綱要計劃.根據(jù)此思路，可以建立大型工程項目群嵌入界面點的總進度綱要模型，如圖6所示.

3.2 工期對比分析

由于關(guān)鍵界面點的嵌入，整個大型工程的可能關(guān)鍵線路(controlling path)將會發(fā)生變化，因此工期也會發(fā)生變化.

如圖7所示，大型工程A的兩個子項目a和b，由于關(guān)鍵界面點(IPC)的嵌入，可能關(guān)鍵線路由2條變?yōu)榱?條，大型工程A的總工期也由max(a1→a2,b1→b2)變化為max(a1→a2,b1→b2,a1→c→b2,b1→c→a2).

圖6 總進度綱要計劃的界面點嵌入模型Fig.6 IP embedding model for overallschedule outline

圖7 考慮界面點的大型項目總控線路模型

Fig.7CricticalpathmodelformegarojectAwithoutconsideringIPs

類似于上面的示例中關(guān)鍵界面點對大型項目A的總工期的影響，可作出兩對界面單體項目(P301與P407、P407與P413)的總控線路.圖8所示為P301與P407的總控線路(p1→p2與p3→p4)，以及兩個子項目之間的3個關(guān)鍵界面點.由于界面點是有方向的矢量，于是兩個項目組合起來有9條可能的總控線路：

(1)p1→a1→a2→a3→p2

(2)p3→b1→b2→b3→p4

(3)p3→b1→IPEF(2)→a1→a2→a3→p2

(4)p1→a1→a2→IPEF(3)→b2→b3→p4

(5)p3→b1→b2→b3→IPEF(5) →a3→p2

(6)p3→b1→IPEF(2)→a1→a2→IPEF(3) →b2→b3→p4

(7)p1→a1→a2→IPEF(3)→b2→b3→IPEF(5) →a3→p2

(8)p3→b1→IPEF(2)→a1→a2→IPEF(3)→b2→b3→IPEF(5)→a3→p2

(9)p1→a1→IPEF(2)→b1→b2→IPEF(3)→a2→a3→IPEF(5)→b3→p4

圖8 P301與P407的總控線路Fig.8 Critical path of P301 and P407 considering key IPs

其中最長的總控線路為包含了3個關(guān)鍵界面節(jié)點的最長線路，即第9條線路:p1→a1→IPEF(2)→b1→b2→IPEF(3)→a2→a3→IPEF(5)→b3→p4，根據(jù)三期擴建工程總進度綱要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(表8)，可以計算出此線路的工期約為39個月.

表8不考慮關(guān)鍵界面點的總進度綱要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(以P101示例)

Tab.8BasicdataofoverallscheduleoutlinewithoutkeyIPs(sampleofP101)

結(jié)構(gòu)開始日期(年-月)完成日期(年-月)主樓樁基2015-122016-03圍護結(jié)構(gòu)2016-042016-05土方工程2016-052016-07主樓基礎(chǔ)2016-082016-09地下結(jié)構(gòu)2016-102016-11

同理，按照同樣的思路，根據(jù)嵌入關(guān)鍵界面點的總進度綱要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可作出P407與P413的總進度綱要和總控線路，同時可計算出其對應(yīng)的工期約為26個月，具體如圖9所示.

圖9 P407與P413的總控線路Fig.9 Critical path of P407 and P413 considering key IPs

于是，當考慮界面點優(yōu)化調(diào)整時，三期擴建工程界面項目的總控線路從p1→a1→IPEF(2)→b1→b2→IPEF(3)→a2→a3→IPEF(5)→b3→p4，變?yōu)閜5→b4→IPFG(2)→a1→a2→IPFG(3)→b5→b6→IPFG(4)→a3→p2.根據(jù)總進度綱要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可得到P301與P407的計劃開工和竣工時間分別為2015年12月和2019年2月，而P407與P413的計劃開工和竣工時間分別為2016年9月和2018年10月，即是說P301與P407的計劃開工時間比P407與P413早9個月.因此，通過界面點優(yōu)化調(diào)整，三期擴建工程界面項目的總工期可以從40個月減少至35個月.

綜上所述，將P407劃歸飛行區(qū)工程部，將兩個工程部門間的界面點內(nèi)化為一個部門的工作，雖然同時會增加P407與P413的界面點，但整個大型工程的總工期得到了優(yōu)化.

4 結(jié)語

本文首先對大型工程的復雜界面可能增大進度延后風險的問題進行了介紹，提出采用界面點網(wǎng)絡(luò)來優(yōu)化進度界面.然后，以浦東機場三期擴建工程為例，總結(jié)出界面劃分原則與內(nèi)容.在實施界面劃分原則的基礎(chǔ)上，對重點單體項目進行分解與編碼，利用界面點網(wǎng)絡(luò)算法識別關(guān)鍵界面點.最后，將關(guān)鍵界面點嵌入總進度綱要，對比分析界面調(diào)整前后的項目總工期的變化，從而證明進度界面優(yōu)化模型的有效性.對于類似大型工程項目群的進度總控具有實踐指導意義.

由于大型工程項目的設(shè)備類型復雜，且安裝調(diào)試的界面差異較大，本文在進行進度界面優(yōu)化中沒有考慮設(shè)備系統(tǒng)分類供貨實施的界面，也沒有考慮外部利益相關(guān)者之間的進度界面問題，這些是下一步研究的重點，需要更廣泛地訪談?wù){(diào)研，從而形成更為完整的大型工程項目群的總進度界面優(yōu)化模型，對項目管理人員也更具實用性.

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