基于最后计划者系统的建设工程项目整体绩效提升研究-杨帆.pdf

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1、 基于 最后计划者系统 的 建设工程项目整体绩效 提升 研究 Construction Project Performance Improvement Research Based on Last Planner System 领 域： 工业工程 作者姓名 ： 杨 帆 指导教师： 王安民 副教授 企业导师： 胡 辉 高级工程师 天津大学 管理与经济学部 二零一三 年 十二 月 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 天津大学 或其他教育机构的学位或证书

2、而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 天津大学 有关保留、使用学位论文的规定。特授权 天津大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 I 摘 要 建设工程项目计划与控制一直是精益建造领域所关注的重

3、要问题，为提高计划可靠性，最后计划者系统被提出。经过将近 20 年的发展，最后计划者系统已经在国外诸多项目中得到实际应用，而 国内的研究与应用情况 尚显落后。 为加速最后计划者系统在国内的推广使用， 需要让国内建设工程项目管理者意识到最后计划者系统在提高项目整体效益方面所做出的贡献与影响。 本文按照建设工程项目计划 详细程度将建设工程项目分为系统层面与操作层面，经过分析得到适用于 两个层面的管理工具分别为挣值管理与最后计划者系统。 在对系统层面与操作层面绩效指标之间的关联进行分析的基础上，提出最后计划者系 统指标 会 对 建设项目工程绩效 产生影响 的假设。 由于建设工程项目具有动态系统特征，

4、本文以系统动力学软件 VENSIM 为基础，利用挣值管理与最后计划者系统中各项计划相关指 标，建立起建设工程项目系统动力学模型。 通过对模型赋予具体数值，证明模型行为符合假设。 通过对模型进行量纲一致性测试、行为测试、敏感性测试，证明模型真实有效。 利用模型进行实际数据输入后得到的结果是最后计划者系统绩效 指标 PPC与项目整体计划绩效 指标 SV 之间存在明显的正相关关系。这样，从系统理论角度证明最后计划者系统不仅可以提升操作层面计划的可靠性，还可以提升系统层面项目整体绩效。另外，本研究模型还可以应用在实际建设工程项目中，作为项目管理者实时监控项目计划完成情况的动态工具，便于项目管理者及时对

5、于计划进行修正。 关键词：最后计划者系统，挣值管理，系统动力学，项目绩效 II ABSTRACT Construction project planning and control has always been an important problem in lean construction field, so the last planner system is proposed to increase the reliability of plan. After nearly 20 years of development, the last planner system has pr

6、actically been used in various projects abroad, but the domestic research and application situation is still behind the average level. To accelerate the application of last planner system in construction project, it is important to let domestic construction project manager realize the contribution a

7、nd influence of last planner system to improving the whole project performance. According to construction project plan detail level, construction project can be divided into system level and operation level. Through analysis, it is clear that the management tools suitable for the two levels respecti

8、vely are last planner system and earned value management method. Based on the analysis of the correlation between performance index of operation level and system level, the hypothesis was built that applying the last planner system will enhance the performance of construction project. Due to the dyn

9、amic system characteristics of construction project, this thesis used related parameters of EVM and LPS to build a dynamic system model of construction project based on system dynamic software VENSIM. The model behavior was proved conformed to the hypothesis through giving specific numerical. The mo

10、del has been proved real and effective through dimensional conformance testing, behavior test and sensitivity test. Inputting actual data in the model shows obvious positive correlation between indicators of PPC and SV. It has been proved that last planner system can not only improve reliability in

11、operation level but also increase the whole performance in system level from the perspective of system theory. In addition, the model can also be used in actual construction project, to help the project manager to real-time monitor the project plan and correct the plan in time. Key Word: Last Planne

12、r System, EVM, System Dynamic, Project Performance III 目 录 第一章 绪论 . 1 1.1 研究背景 . 1 1.2 研究意义 . 2 1.3 最后计划者文献综述 . 3 1.3.1 LPS 运行研究 . 3 1.3.2 LPS 与其他管理工具融合 . 4 1.3.3 LPS 实际工程应用研究 . 5 1.4 系统动力学文献综述 . 7 4.2.1 项目绩效管理研究综述 . 7 4.2.2 系统动力学在项目管理中的应用 . 8 1.5 研究内容 . 9 1.6 技术路线 . 10 1.7 本文创新点 . 11 第二章 最后计划者系统与系统

13、动力学理论概述 . 12 2.1 传统项目计划和控制方法 . 12 2.2 最后计划者理论概述 . 12 2.2.1 最后计划者概念 . 12 2.2.2 Should-Can-Will-Did . 13 2.2.3 生产单位控制与流控制 . 14 2.2.4 最后计划者系统衡量指标 . 16 2.3 最后计划者理论的形成与发展 . 16 2.4 系统动力学理论概述 . 18 2.4.1 系统概述 . 18 2.4.2 系统动力学基本理论发展 . 18 2.4.3 系统的模型化 . 19 2.5 工程建设项目的动态系统特性 . 20 2.6 建模软件 Vensim. 20 第三章 建设工程项目

14、系统层面与操作层面 . 22 3.1 MBR 项目管理思想 . 22 3.1.1 MBR 思想 . 22 3.1.2 挣值管理 . 22 3.2 MRM 项目管理思想 . 23 3.2.1 MRM 思想 . 24 IV 3.2.2 最后计划者系统 . 24 3.3 系统层面与操作 层面划分及其管理手段归属 . 24 3.4 项目层面绩效指标分析 . 26 3.4.1 项目操作层面绩效指标 . 26 3.4.2 项目系统层面绩 效指标 . 26 3.5 项目层面之间的连接关系 . 26 第四章 以 LPS 为中心建立建设工程项目系统动力学模型 . 29 4.1 提出假设 . 29 4.2 确定系

15、统边界 . 29 4.2.1 设定时限 . 29 4.2.2 设立模型边界 . 29 4.3 绘制存量流量图 . 31 4.4 模型主要变量之间的关系及参数 . 34 4.5 模型测试 . 35 4.5.1 量纲一致性测试 . 35 4.5.2 系统行为测试 . 35 4.5.3 时间测试 . 38 4.5.4 成本测试 . 40 4.6 模型测试结论 . 42 4.7 模型在实际中的应用 . 42 第五章 结论与展望 . 43 5.1 结论 . 43 5.2 存在的问题与展望 . 44 参考文献 . 46 发表论文和参加科研情况说明 . 50 致 谢 . 51 第一章 绪论 1 第一章 绪论

16、 1.1 研究背景 建筑业属于劳动密集型产业，劳动生产率低下一直是该行业的生产特点 1。从全世界 范围来看，建筑业的行业生产率远远低于制造业，工程质量也没有达到令 人满意的程度。学者们的深入 剖析表明，建筑生产管理相对于制造业，缺乏运营层面的管理创新 2。 20 世纪 50 年代，日本丰田 汽车 公司创造了其独特的生产方式，其指导思想是通过生产过程整体优化，改进技术，理顺物流，杜绝超量生产，消除无效劳动与浪费，有效利用资源，降低成本，改善质量，达到用最少的投入实现最大产出的目的。 美国麻省理工学院 的 数位国际汽车计划组织的专家将这种生产方式赞誉为“精益生产”。受到“精益生产”研究的启发，丹麦

17、学者 Lauris Koskela 在 1992 年提出 将制造业的生产原则包括精益生产 等 理论 应用到建筑业，以提高建筑业的管理水平 ，并于 1993 年在 IGLC（ International Group for Lean Construction） 会议中首次提出“精益建造”的概念。 精益建造是建设工程施工管理的一种新思维 ，它从建筑及其生产特性出发，以生产管理理论、项目管理理论为基础，以精益思想为指导，对施工项目管理过程进行重新设计， 通过转移建造过程中没有价值的任务来增加项目价值；在保证工程质量和安全的前提下，以最短工期、最少资源消耗的方式，追求零浪费、零库存、零缺陷，以达到浪费

18、最小化、工程价值最大 化 的目标。 生产计划和控制研究是“精益建造”理 论中 的主要研究课 题。计划被用来建立项目目标和 明确 为实现该目标而需要进行的一系列活动，控制促使活动按照既定的顺序进行，在已建立的活动不再适用的时候触发重新计划，在计划没有被完成的时候查找原因并不断学习改进。 由于 建设工程项目具有一次性和非稳定性的特征，因此如何进行生产计划管理与 控制、产生稳定可靠的工作流将是任何项目管理者都需要解决的一个极其关键的问题 3。 随着信息化的发展，建设 工程 项目也逐渐进入到一个动态的环境当中，利用传统计划控制工具已经无力保证计划的可靠性，具体来说，就是在项目初期建立的总计划会随着项目

19、进 行逐渐偏离实际轨道。因此，利用 项目 总计划来决定下一步需要进行的操作是不充分的 ，并且，传统的项目管 理中计划与进度管理往往不能够充分地消除影响生产系统的不确定性因素 4。为解决该问题， Ballard 在 1993 年国际精益建造组织会议（ IGLC）中首次提出了最后计划者系统 5（ Last Planner System，简称 LPS） ，而该系统目前也已经成功应用于世界各国的多个项目中 6。 最后计划者系统是一项强有力的精益技术，已被证明在 提升 管理施工流程 可靠性与 持续提升计划效率方面有显著效果。最后计划者 系统的集成模 块包括：主计划、阶段计划、前瞻计划、周计划、 PPC

20、和计划未完成原因，系统地使用可以第一章 绪论 2 提升计划实践和项目整体管理实践双重效益。 最后计划者 系统可以在 建设工程 项目具有复杂性和不确定性的情况下提供 管理项目所必要的 计划和控制工具 。 在LPS 概念被提出后的十多年间，从最初设想到后期应用 方面，美国、英国、德国等十多个国家 均有学者和专家，致力于使其不断丰富和完善的工作 3。然而，目前精益建造在我国的研究和应用还处于起步阶段，对 LPS 的认识 也 仅是初步的，相关研究与文献数量也非常有限，更缺乏工程应用案例，这直接影响到 LPS 在我国 建筑行业的工程实践。 因此，引进精益建造的最后计划者系统 对我国建筑行业来说是十分有必

21、要的 ，用其逐步细化的计划编制来提高计划的可靠性，改善计划的执行情况，从而 保证工作流的稳定性，达到减少成本、缩短工期的目的。最后计划者系统 是精益建造思想的重要体现，在我国实施具有重要意义 7。 1.2 研究意义 在 最后计划者系统中需要由操作人员来制定计划，这要求计划制定人员对自身工作和 在组织中的位置有清晰地理解，这就需要对项目进行分层管理。Yong-Woo Kim 与 Glenn Ballard 将建设工程项目分为系统层面与操作层面 ，并以此为基础对 MBM（ Manage by Method） 与 MBR（ Manage by Result） 的管 理思想进行了比较，并对分别符合这两

22、种管理思想的计划工具 挣值管理（ Earned Value Management，简称 EVM） 与最后计划者系统进行了比较 ，得出在项目 系统层面挣值管理 较为适用，而在操作层面最后计划者系统较为适用的结论 8。但是，上述研究并没有将系统层面与操作层面进行连接，没有说明最后计划者系统是如何通过影响操作层面绩效进而影响项目整体系统层面成本与计划指标的。Bruno P. Mota 利用系统动力学思想对最后计划者系统的内部运作及其对 PPC 指标的影 响进行了分析，但并没有分析最后计划者系统对整个项目系统层面的影响9。 Hamzeh 在其研究中指出， PPC 作为周计划绩效评价指标并不能反映整个项

23、目的进展过程，需要开展加强周计划和主进度计划之 间 联系 的研究 10。 因此，本文在上述研究的基础上，将建设 工程 项 目模拟成一个动态系统，利用系统动力学软件建立相关模型，使用挣值管理 和最后计划者系统两种计划方法将项目操作层面与系统层面连接起来。这样 既明确地区分了不同管理者所需要制定的计划层次，又将项目不同的 层次进行了连接，这样能够更加直观地分析最后计划者系统对整个项目的绩效所起到的作用。 最后计划者系统目前在我国之所以还没有被推广应用到实际项目中，管理者对其效用的认知缺乏是很重要的一个原因。由于对最后计划者系统所产生的效益没有明确的认知，而导致管理者并不愿意花费精力与金钱来展开最后

24、计划者系统的引用。所以，明确最后计划者系统对工程建设项目整体绩效的影响有利于其在实际项目中的推广与应用。 同时，该系统动力学 模型也可以在实际 建设工程 项目操作过程中 应用 ， 用来模拟项目进程情况， 对项目进行实时监控，弥补了传统绩效评价方法事 后评价的第一章 绪论 3 不足， 帮助管理者动态掌握项目计划完成状况， 以便 对计划进行及时的修正。 1.3 最后计划者 文献综述 经过十多年的发展，最后计划者系统已经具备了较为先进、完善的理论体系，不断有学者对其主导思想进行补充和添加，对最后计划者工具与其他管理工具的结合应用研究数量也很多，并且国外学者一直倡导最后计划者的实践，通过实践证明最后计

25、划者系统在增强工作流稳定性方面所带来的效益，并在实践中对其进行改进和加强，使最后计划者系统理论逐步 得到 完善。 国内对于最后计划者系统的研究数量较少，以基本理论的介绍和文献综述为主，基本没有实 践性的研究，相对于国外的研究现状来说较为落后。 下面将从 LPS 的运行 ， LPS 与其他管理工具的融合 以及 LPS 在实践 中的应用等方面对国内外 LPS 相关研究进行综述。 1.3.1 LPS 运行 研究 （ 1） LPS 推广 研究 这部分的主要内容是 LPS 在应用前期所面临的障碍与推广 LPS 的必要性研究。 Jose L. Fernandez-Solia 等根据对中层与高层领导的结构性

26、调查，运用数量统计工具得出结论 运用 LPS 的项目拥有更加可靠的计划，更好的供应链集成情况和更短的工作流周期。然而，直接运用 LPS 的管理者却面临着客户与 分包商 方面 的阻碍，并且对于他们的组织系统是否能够适应 LPS 或是否有必要应用LPS 持不同态度。在结论中，作者认为尽管应用 LPS 会 面临众多挑战，但是 LPS在建设 工程 项目中的应用仍然在增加，这说明这些挑战并不是致命性的，或者至少是可以克服的 11。 Leigard 等通过访谈 Skanska 公司高层，发现目前阻碍 LPS 大范围实施的根本原因是由于资源 缺乏与精通 LPS 理论的技术人员短缺，想要大规模推广使用LPS，

27、就需要建立标准框架以推进其实施进程，而说服管理者进行 如 此规模庞大的工作成为 LPS 在开始使用初期 所 面临的障碍 12。 赵道志等将最后计划者系统与传统项目计划工具进行了比较， 明确指出最后计划者系统存在的优势， 推荐在国内应用最后计划者系统，并根据我国建设工程项目的实际情况，提出与专业分包商建立长期固定伙伴关系的策略，以解决目前国内分包队伍工人自己做计划倾向于将工作量减少，从而使得工程进度得不到保障的问题 13。 李明等对最后计划者系统的基本原理和实施方法进行了阐述，分析了最后计划者体系与传统计划方法的区别与联系，指出我国建筑施工企业推行最后计划者方法尚存在障碍 14。 第一章 绪论

28、4 （ 2） LPS 运行研究 LPS 的运行研究涉及到 LPS 在实际运行过程中所面临的问题研究， LPS 应用的新工具开发研究，以及将 LPS 扩展到其他领域的研究。 Vishal Porwal 等对于 LPS 在 实际 应用过程中面临的挑战进行了分析与总结，文章中将挑战分为整个组织所面临的挑战和“最后计划者”所要面临的挑战两种类型，对于两种类型的挑战分别进行了分析，并根据 PDCA 循环，在识别问题之后给出了如何实际操作的方法。作者认为对管理者和员工的培训， LPS 应用战略升级和强有力的领导力与管理承诺是克服这些挑战的有效手段 15。 Thorstensen 对斯堪的纳维亚建筑公司开

29、发的以 LPS 为基础的数字化管理系统进行了研究。该系统中引入“过程列 车”、收费站、交通灯系统等概念，将计划的稳健状态进行可视化处理。 研究中指出该系统的应用前景广阔且维护费用较低，如果该系统得到成功利用，那么它将提供额外的服务，例如工程问题的决策支持等 16。 Wesz 等将 LPS 系统应用到工程设计领域，其研究目的在于更好地理解 LPS在设计中的应用 情况，并对其在快速项目的预制钢结构建筑系统中的应用提出建议，以 一个钢结构制造公司 为实例 来展开案例研究。研究结果发现，在设计工作中应用 LPS 会增强工作包传递的过程透明度 与承诺有效性，并增强了决策的协同性 17。 蔡依平等在 LP

30、S 的各项工作计划的基础上延伸出供应计划、需求计划和日耗物料交付计划等，以驱动施工采购的进行，将项目中涉及到的各项约束分类，并通过 PPC 测量计划系统的可靠性，改善物料需求计划的精确度 18。 （ 3） LPS 运行评价研究 LPS 运行评价研究内容主要是 LPS 运行评价指标研究。 Carlos T. Formoso 等以大量实际项目数据库为基础，对基于生产计划和控制系统的 LPS 对于建设项目成本与进度的影响进行了评价。衡量指标包括 PPC，成本偏差，进度偏差和现场 管理最佳行为指数。该研究也分析了生产管理实践对于计划系统绩效的影响以及现场管理对于计划和控制的效率的影响 19。 Zegarra 等对于 LPS 中子进程的对话流稳定性进行了研究，研究认为应该每周对该指标进行测量，并在南美洲与欧洲的两个项目中进行了对比试验，研究发现对该指标进行统计可能是对最后计划者系统子进程价值的统计与跟踪的较好方法 20。 1.3.2 LPS 与其他管理工具融合 LPS 在实际应用过程中得到不断完善，研究者们对其进行了技术创新，将其与其他项目管理工具或数学统计工具相融合，开发出具有更大实用价值 的项目管理工具。