基于關(guān)鍵鏈的軟件項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)管理
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風(fēng)險(xiǎn)管理被認(rèn)為是減少軟件項(xiàng)目失敗的一種重要手段。所謂風(fēng)險(xiǎn)，是指未來可能發(fā)生的損失，主要有兩個(gè)方面的屬性：發(fā)生概率和發(fā)生后果。軟件項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)主要是涉及阻礙軟件項(xiàng)目的計(jì)劃費(fèi)用、在計(jì)劃時(shí)間內(nèi)達(dá)到計(jì)劃系統(tǒng)功能等項(xiàng)目?jī)?nèi)外各方面的因素。Janne Ropponen將軟件開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)劃分為時(shí)間進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)、功能風(fēng)險(xiǎn)、合同風(fēng)險(xiǎn)、需求管理風(fēng)險(xiǎn)、資源風(fēng)險(xiǎn)和人員管理風(fēng)險(xiǎn)等六大部分。本文討論軟件項(xiàng)目時(shí)間進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)的管理。
傳統(tǒng)的時(shí)間進(jìn)度計(jì)劃是基于工作分解結(jié)構(gòu)之上，通過各工作的時(shí)間估計(jì)，構(gòu)建計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)，尋找時(shí)間關(guān)鍵路徑，進(jìn)行蒙特卡羅模擬等手段，獲得工期的概率分布，以此來估計(jì)進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)。而Goldratt提出的關(guān)鍵鏈管理方法，用關(guān)鍵鏈代替PERT/CPM中的關(guān)鍵路徑，不僅考慮了工作的執(zhí)行時(shí)間和工作間的緊前關(guān)系約束，而且還考慮工作間的資源沖突，關(guān)鍵鏈?zhǔn)侵萍s整個(gè)項(xiàng)目周期的一個(gè)工作序列。因此，本文將關(guān)鍵鏈技術(shù)用于軟件項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理。
1 關(guān)鍵鏈技術(shù)介紹
1997年，Goldratt出版了《關(guān)鍵鏈》一書，將約束集理論（Theory of Constraints, TOC）應(yīng)用于項(xiàng)目管理領(lǐng)域，提出了項(xiàng)目管理的全新方法。Goldratt定義關(guān)鍵鏈?zhǔn)羌瓤紤]工作間的依賴關(guān)系又考慮資源間依賴關(guān)系的最長(zhǎng)的工作序列。
Goldratt認(rèn)為在PERT中的工期估計(jì)中包含了大部分的安全時(shí)間，而安全時(shí)間并不能保證項(xiàng)目的按時(shí)完成。因此他將工作50%可能完成的時(shí)間作為工作工期的估計(jì)，并以此建立工作網(wǎng)絡(luò)圖。根據(jù)工作間的資源制約關(guān)系，修改網(wǎng)絡(luò)圖，確定關(guān)鍵鏈。然后通過為關(guān)鍵鏈和非關(guān)鍵鏈分別設(shè)置項(xiàng)目緩沖（Project Buffer）和輸入緩沖（Feeding Buffer），來消除項(xiàng)目中不確定因素對(duì)項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃的影響，保證整個(gè)項(xiàng)目按時(shí)完成。項(xiàng)目緩沖設(shè)置在關(guān)鍵鏈的末尾，以關(guān)鍵鏈上所有工作比PERT中少估計(jì)的工期和的50%為緩沖區(qū)的大小。輸入緩沖設(shè)置在非關(guān)鍵鏈與關(guān)鍵鏈的匯合處，以非關(guān)鍵鏈上的所有工作節(jié)省工期之和的50%為緩沖區(qū)的大小。項(xiàng)目緩沖是為了保證項(xiàng)目在計(jì)劃內(nèi)完成。之所以設(shè)置輸入緩沖，是為了保護(hù)關(guān)鍵鏈上的工作計(jì)劃不會(huì)因?yàn)榉顷P(guān)鍵鏈上工作的延遲而受到影響。
關(guān)鍵鏈技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)：
1）既考慮了工作間的緊前關(guān)系約束，還考慮了工作間的資源沖突；
2）標(biāo)識(shí)了資源約束和資源瓶頸，有利于項(xiàng)目過程資源的配置，降低因資源而引起的進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)；
3）緩沖區(qū)的設(shè)置，為保證項(xiàng)目按時(shí)完成提供了有效的途徑。
針對(duì)軟件項(xiàng)目的特點(diǎn)和進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)管理的任務(wù)，我們?cè)诒疚闹锌紤]軟件項(xiàng)目中人力資源的約束。在風(fēng)險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)上，設(shè)置項(xiàng)目緩沖區(qū)和輸入緩沖區(qū)，以應(yīng)對(duì)項(xiàng)目過程中的不確定性因素，控制進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)，確保項(xiàng)目整體的按時(shí)完工。文中提出了基于關(guān)鍵鏈技術(shù)的軟件項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)管理方法。首先對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行工作分解，估計(jì)理想工作條件下各工作的執(zhí)行時(shí)間以及人力資源分配，建立工作節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖（Active on Node,AON）；然后考慮人力資源的約束，確定工作節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖中的關(guān)鍵鏈；接著采用風(fēng)險(xiǎn)量=風(fēng)險(xiǎn)概率×風(fēng)險(xiǎn)時(shí)間這樣的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)，對(duì)每項(xiàng)工作進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，在此基礎(chǔ)上，為關(guān)鍵鏈配置項(xiàng)目緩沖，為非關(guān)鍵鏈配置輸入緩沖；最后，在項(xiàng)目進(jìn)行過程中，通過對(duì)緩沖區(qū)的監(jiān)控，進(jìn)行計(jì)劃風(fēng)險(xiǎn)的管理。
2 關(guān)鍵鏈的確定
對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行工作分解之后，我們以工作在理想工作條件下的完成時(shí)間來估計(jì)該工作的執(zhí)行時(shí)間。所謂理想工作條件是指既不考慮風(fēng)險(xiǎn)因素，也不考慮資源約束的“理想”狀況。這樣的理想工作條件實(shí)際是不存在的，就如同物理學(xué)研究中經(jīng)常用到的理想氣體一樣。之所以采用理想工作條件下的完成時(shí)間（簡(jiǎn)稱為理想工作時(shí)間），而不是Goldratt的50%完成的時(shí)間，是由于在50%的時(shí)間內(nèi)肯定是不能完成工作的，太過緊張的計(jì)劃時(shí)間會(huì)給工作執(zhí)行人員造成不必要的壓力，從而加大了項(xiàng)目的系統(tǒng)功能風(fēng)險(xiǎn)。而理想工作時(shí)間既不會(huì)因?yàn)橛写罅堪踩珪r(shí)間的存在而出現(xiàn)所謂學(xué)生綜合癥、帕金森癥等工作積壓現(xiàn)象，又因?yàn)槠浯嬖诎磿r(shí)完成的可能性而對(duì)工作執(zhí)行人員起到激勵(lì)的作用。
建立工作節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖。網(wǎng)絡(luò)圖中每個(gè)工作節(jié)點(diǎn)有一個(gè)三元組屬性（a/b/c），其中a為理想工作條件下的工作執(zhí)行時(shí)間估計(jì)，b是該項(xiàng)工作需要的資源，c是所需資源的數(shù)量。與CPM不同的是，關(guān)鍵鏈技術(shù)不是單純以時(shí)間最長(zhǎng)的路徑為關(guān)鍵路徑，而是在考慮了工作所需資源之后，根據(jù)資源約束，對(duì)網(wǎng)絡(luò)圖中工作的緊前關(guān)系進(jìn)行必要的調(diào)整，然后再由工作時(shí)間，找出此時(shí)的關(guān)鍵路徑，也就是關(guān)鍵鏈。
我們以一個(gè)簡(jiǎn)單的軟件開發(fā)項(xiàng)目為例來說明方法的應(yīng)用。該項(xiàng)目開發(fā)所需要的人力資源有：
R1系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員，R2程序開發(fā)人員，R3數(shù)據(jù)庫開發(fā)人員，R4系統(tǒng)測(cè)試人員。工作節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖見圖1。其中工作時(shí)間a是考慮到不確定因素的非理想工作條件下的工作執(zhí)行時(shí)間。圖中粗線標(biāo)識(shí)的路線是時(shí)間關(guān)鍵路徑。
由于考慮到人力資源約束，從圖1中可以看出，工作3和工作4資源沖突，工作2、5和工作6也存在資源沖突，我們將它們之間的并行執(zhí)行關(guān)系轉(zhuǎn)化為串行執(zhí)行，如圖1中虛線所示。同時(shí)重新按理想工作條件估計(jì)每項(xiàng)工作的執(zhí)行時(shí)間，從而得到圖2。圖2中的工作時(shí)間是理想工作時(shí)間，粗線標(biāo)識(shí)的是考慮了人力資源約束之后的項(xiàng)目關(guān)鍵鏈。
3 軟件項(xiàng)目緩沖區(qū)的設(shè)置
為了保護(hù)關(guān)鍵鏈上的工作而不影響到整個(gè)項(xiàng)目的計(jì)劃進(jìn)度，關(guān)鍵鏈技術(shù)要求為關(guān)鍵鏈設(shè)置項(xiàng)目緩沖區(qū)；同時(shí)為了防止非關(guān)鍵鏈上的工作影響到關(guān)鍵鏈上工作的進(jìn)度，在非關(guān)鍵鏈與關(guān)鍵鏈的匯合處設(shè)置輸入緩沖。Goldratt是以鏈上所有工作預(yù)測(cè)工作時(shí)間時(shí)節(jié)省下來的安全時(shí)間的50%作為緩沖區(qū)的大小。本文考慮以各項(xiàng)工作的風(fēng)險(xiǎn)量之和作為緩沖區(qū)的大小。
采用文獻(xiàn)中提出的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析方法為每項(xiàng)工作進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。在本文中，只關(guān)注時(shí)間進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)暫時(shí)不考慮風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用，因此風(fēng)險(xiǎn)量=風(fēng)險(xiǎn)概率×風(fēng)險(xiǎn)時(shí)間。
項(xiàng)目緩沖區(qū)的大小等于關(guān)鍵鏈上所有工作的時(shí)間進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)量之和：
繼續(xù)第2節(jié)中的例子。在經(jīng)過風(fēng)險(xiǎn)分析之后，得到各工作的風(fēng)險(xiǎn)量見表1。
4 基于關(guān)鍵鏈的風(fēng)險(xiǎn)管理
緩沖區(qū)的設(shè)置是為了應(yīng)對(duì)項(xiàng)目過程中可能出現(xiàn)的不確定因素，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)控和管理。Goldratt對(duì)于緩沖區(qū)的管理是采用“三色”管理辦法，將緩沖區(qū)三等分，每個(gè)部分分別以綠、黃、紅三色表示。在項(xiàng)目進(jìn)行過程中，檢查緩沖區(qū)的占用情況。對(duì)緩沖區(qū)的占用處于綠色區(qū)時(shí)，認(rèn)為情況良好；處于黃色區(qū)時(shí)，一般不采取特別的措施，而是進(jìn)一步觀察并制定風(fēng)險(xiǎn)計(jì)劃；若緩沖區(qū)已被占用到紅色區(qū)，說明項(xiàng)目已經(jīng)存在相當(dāng)嚴(yán)重的進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)，必須采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。
基于關(guān)鍵鏈技術(shù)的軟件項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理通過對(duì)緩沖區(qū)的監(jiān)控進(jìn)行。關(guān)鍵鏈技術(shù)消除了每項(xiàng)工作的開始日期、完成日期，取而代之的是每條鏈的起止時(shí)間。但是我們是以每項(xiàng)工作的進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)量之和設(shè)置緩沖區(qū)的大小，因此要避免各項(xiàng)工作的實(shí)際工作時(shí)間超出（估計(jì)時(shí)+風(fēng)險(xiǎn)時(shí)間）。我們?yōu)榫彌_區(qū)設(shè)置了安全底線，緩沖區(qū)的安全底線反映的是項(xiàng)目過程中各時(shí)刻緩沖區(qū)大小的最小值。在項(xiàng)目進(jìn)行過程中，定時(shí)觀測(cè)緩沖區(qū)的大小，若緩沖區(qū)處于安全底線以上，我們認(rèn)為工作情況正常，低于安全底線，則有必要采取風(fēng)險(xiǎn)措施。
由表1，得到圖4#的項(xiàng)目緩沖區(qū)劃分。如圖中所示，若項(xiàng)目過程中觀察到緩沖區(qū)處于安全底線以上的區(qū)域，則工作執(zhí)行情況良好；若處于安全底線以下的區(qū)域，則有必要根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)劃，采取相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)措施。
5 結(jié)語
本文討論了基于關(guān)鍵鏈的軟件項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)管理方法。關(guān)鍵鏈技術(shù)不僅考慮了工作間的緊前關(guān)系約束，還考慮了工作間的人力資源沖突。以理想工作條件下各個(gè)工作的執(zhí)行時(shí)間建立工作節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖，考慮人力資源的沖突，確定關(guān)鍵鏈。在對(duì)各個(gè)工作進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)上，配置項(xiàng)目緩沖區(qū)和輸入緩沖區(qū)，以消除不確定性，保證整個(gè)項(xiàng)目的按時(shí)完工。項(xiàng)目過程中，通過對(duì)緩沖區(qū)的監(jiān)控和管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)的管理。
但是，基于關(guān)鍵鏈的進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)管理方法還存在一些問題。譬如，資源沖突時(shí)關(guān)鍵鏈的一般確定方法；存在多個(gè)資源約束時(shí)關(guān)鍵鏈的確定方法；基于緩沖區(qū)的進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)的管理和監(jiān)控等，這些都還有待作進(jìn)一步研究。