胡祥雷 周永
中国电子科技集团公司第四十三研究所
摘要：本文依据军用元器件产品研发活动中的进度问题，归纳和分析研发各阶段的工作内容与特点，通过构建基于CPM（CriticalPathMethod）的研发计划管控及资源配置方法，有效缩短研发周期、提高资源的利用率。
关键词：研发项目管理 CPM 关键路径法 关键路径
1.引言
随着国际形势的复杂性提升和国家战略武器装备自主可控的总体形势要求，武器装备转型升级的总体趋势为军工元器件企业创造了极好的市场环境和创新条件，随着产品研发项目数量急剧攀升，在贯彻军用高可靠要求基础上实现快速研发，成为军用元器件企业的核心追求，继而在研发计划管理规范化、资源调配科学化方面投入了更多的研究精力。
CPM（关键路径法）起源于美国现代企业管理，是在网络技术和逻辑学结合下，通过识别关键动作、组织资源以达到节约时间目的的管理方法，最早于美国杜邦公司设计开发和使用。本文重点分析了CPM研发管理模式的关键特点和核心优势，并依托国内某军工元器件企业实际情况进行了案例剖析，对CPM模式在军用元器件产品研发管理中的实用性进行了论证。
2.CPM基本概念
"关键路径"指一组存在逻辑顺序的任务，代表了完成项目所需的必要步骤和最长时间。在关键路径中的任何一个任务如果出现延迟，整个项目的完成将会受到影响。因此相较于非关键路径的时效延展性，关键路径代表项目运行程序中的"刚性时效"部分。
CPM是用网络图的形式列出工程计划及其各项工作之间的相互关系，并找出关键路径和关键工作。根据关键路径对整个工程和工作进行必要的调整，严格控制关键路径上的每一活动，合理安排资源，改进技术组织措施，通过串行的刚性资源需求与并行的柔性资源需求的平衡，达到加速工程进度和降低资源成本的目的。
3.CPM与军用元器件研发项目的契合
相较于整机工程项目的程序繁琐和周期漫长而言，元器件研发项目在所涉及的工作范畴、运作环节、控制要素、关联方等各方面更为简化和单纯，通常展现出较高的程序一致性、较低的不确定干扰因素、以及较短的研发周期。故此相较于在整机工程项目中应用更加契合的WBS+CPM等组合工具而言，单独使用CPM在军用元器件研发项目的高契合度主要体现在三个方面：一是满足元器件研发项目的快速简洁应用需求；二是可以通过"关键路径"的识别和控制来保障军用高可靠要求的落实；三是可以通过网络图与时间要素的结合，直观展示核心矛盾和关键瓶颈，便于针对要因施策。
4.CPM的实施
CPM在实施应用中主要包含五个步骤：1）进行项目分解；2）估计各个活动所需时间；3）确定各个活动的执行顺序；4）绘制网络图；5）网络图分析。而其中前三项均属于基础性构建活动，第四项为前三项的可视化输出，关键环节和要义在于第五项--网络图分析。
网络图是一张流程图，它展示在项目中要进行的各个活动的顺序，主要包括三大要素：1）事件，它标志一项活动的起始或结束，不占用时间和资源，一般采用框格和线条展示；2）活动，占用时间和资源，一般在事件格内进行描述；3）持续时间，表示活动需要持续的时间，一般采用对t赋值的方式进行描述。
对网络图进行分析，通过测算各条路径上活动的完成时间，确定关键/非关键路径、最早/晚开始和结束时间，并计算得出松弛时间。其中，确定网络图的关键路径是CPM的关键（如图1）。
1）关键路径：对于项目而言，只有所有活动均完成后方可结束，所以整个网络图中耗时最多的活动路径即成为了项目的关键路径，关键路径上的所有的活动周期加起来就是项目工期，如图1所示关键路径总周期为8周，其关键路径为"开始、活动1、活动5、结束"。其中任何环节的延期都会造成整体项目的延期，故此展现出关键路径的时间"刚性"。
2）非关键路径：除去关键路径程序上的活动外，其余活动构建的程序为非关键路径，非关键路径的典型特征是活动总周期小于关键路径总周期，具有一定的松弛时间，如图1所示中"开始、活动1、活动2、结束"为其中一条非关键路径。
3）最早开始时间与最早结束时间：通过时间逻辑与单项活动周期的测算，对流程进行正向推导，可以得出各活动的最早可以开始的时间和最早可以结束的时间。
4）最晚开始时间与最晚结束时间：通过时间逻辑与单项活动周期的测算，对流程进行逆向推导，可以得出各活动的最晚必须开始的时间和最晚必须结束的时间。
5）松弛时间：指在确保项目按期完成的前提下，活动可以延误的最长冗余时间。其计算公式为：
松弛时间=（最晚结束时间-最早结束时间）+（最晚开始时间-最早开始时间）
如果一个活动的松弛时间是0，那么即表示这个活动处于关键路径上，不具备松弛时间。而据此，项目的动态变化得以体现，如图1所示，若活动3延期1周，那么活动4就会动态的被纳入关键路径上，而项目的关键路径也将变为2条，当其他活动正常而活动3再度延期时，项目的关键路径就可能发生变化，变更为"开始、活动3、活动4、活动5、结束"。
5.典型应用与分析
对国内某军工元器件企业的产品研发项目进行主要活动分解，主要包含立项、方案论证、器件采购、试制、调试、制订规范、生产、试验、交付验收等九大活动，长期以来所有活动主要采用串行方式进行（如图2），研发周期长期受到用户抱怨，乃至损失合作信心。
从该流程可得出，其项目从立项到结束总周期为23周，且因为许多环节并未进行细致拆分和优化，导致各环节工作衔接要求极高，一旦有新任务进入必然导致整体延期。
1）CPM法研发项目程序优化
通过CPM方法对其流程进行重新识别，以"器件采购"活动为例进行细化，优化为"试制器件采购"与"生产器件采购"，对可并行开展活动进行梳理和优化，同时采用正向推导的方式确定各活动最早开始时间与最早结束时间。
对各活动环节进行逆向推导，确定各活动最晚开始时间与最晚结束时间，并得出了时差（t1）。
其中：
时差（t1）=最晚开始时间-最早开始时间
或
时差（t1）=最晚结束时间-最早结束时间
从优化后流程可看出（如图3），经过CPM法重建，在各环节活动周期不削减的情况下，根据项目更细化的分解和调整活动执行顺序，通过将试制器件采购与生产器件采购分解，并且生成了关键路径与非关键路径，通过并行开展，有效的节约了流程等待时间，促成非关键路径"试制、调试、制订规范"等活动的提前，使得项目整体周期优化至t=18周，缩短了6周。在非关键路径的活动中出现了时差（t1≠0）。根据总时差=max（该路线各活动时差）的公式，得出非关键路径总时差为4周。
图3 某项目CPM法流程优化
2）研发项目优化方案策略分析
从时间优化角度来说，需要进一步压缩研制研发周期，则需要在关键路径的活动上通过技术进步、制程能力提升、供应链优化、管理效能提升等方面采取措施和开展活动。
从资源优化角度来说，需要梳理非关键路径的活动所需资源，在与平行研发项目的资源错峰上、共享上采取措施和开展活动。
从效益优化角度来说，则可以根据项目与用户的实际期望符合性，综合调平整个流程的资源，达到张弛有度、资源相对充裕的目的。
6.结束语
在研发项目管理中，依据CPM方法编制网络计划的基本思想就是在一个庞大的网络图中找到关键路径，并对各关键活动优先安排资源、挖掘潜力、采取对应措施，尽量压缩活动周期。而对非关键路径的各个活动，在不影响项目完成时间的前提下，抽出适当的人、财、物力等资源，作用在关键路径上，以达到综合缩短周期、合理利用资源的目的。在执行过程中，仍需要对关键路径上的活动加以有效的控制和调度。
参考文献：
[1] 詹姆斯·J·奥布莱恩、弗雷德里克·L·普洛特尼克著，王亮译，关键路径法在工程管理中的应用 CPM in Construction Management.中国建筑工业出版社，2017
论文作者:胡祥雷 周永
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/27
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