S大学工业机器人激光焊接实验室建设项目进度管理研究

王雨生，李树清

（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）

0 引言

随着我国人口红利的逐渐消失，各制造单位用工荒逐年加重，从而造成企业的用工成本不断上涨，因此传统制造业的机器人生产流水线的改造升级成为必然趋势。高校加大工业机器人实验室的建设力度也成为必然趋势。工业机器人实验室需要集成机、管、电、舾各专业、工艺设备及安全设备，建立微缩版的工作站或生产线。

本文主要从项目进程管理的视角出发来探讨实验室建设，把实验室建设作为一个完整、系统的项目来研究，将项目管理方法在高校工科实验室建设中拓展应用，从而助推我国高校实验室项目的管理水平，并带来实际效益。

1 研究工程的选择

S大学是一所地方工科院校。在上海市对激光制造业日渐增长的需求及对激光实验教学质量进一步的要求下，学校材料学院决定建造全新的工业机器人激光焊接实验室。由于S大学属于教育机构，缺乏工程管理相关人才，导致其在进度控制的能力与行业先进水平有较大距离。因此如何在此项目管理的过程中对其集成管理进行优化对按时按质完成工程具有重要意义，对于非标项目集成进度管理进行优化有重要的参考价值。

2 工业机器人激光焊接实验室项目进度管理

2.1 项目特点及工作范围

本项目属于系统集成项目，其本身不仅具有一般项目的一切特点，如复杂性，一次性等，更具有技术集成性高、多专业集成度高及管理复杂等特点[1]。集成化项目的项目进度管理往往面临以下3个问题：项目计划失控导致项目最终失败；项目范围没梳理明确；参与项目的各专业人员之间的沟通存在问题[2]。因此针对这些问题本项目针在实际管理中采取以下措施进行应对：项目计划制定时务必力求精确；明确项目合同范围，减少项目执行中的范围变更；建立项目沟通机制，使重要的信息能有效地上传下达[3]。

本项目共分为两期。二期拟在一期项目的基础上，在同一实验室区域内新增3个激光科研工作站：四号、五号、六号工作站，其中四号、五号工作站的激光光纤来自于通快Trudisk16002激光器，六号工作站的激光来自于通快TruPlus556激光器，工作站主要部件及功能如表1所示。

表1 工作站主要部件及功能

确定项目的工作范围是能准确制作项目计划的基础。本项目属于“交钥匙”工程，其工作范围涵盖从设计、采购、制造、安装、调试、试用到培训的全过程。整个项目可分为设计、制造加工、安装及调试验收4大阶段。其主要的里程碑节点信息为：（1）2018年3月14日，项目启动会议；（2）2018年6月29日，项目方案设计完成；（3）2018年7月31日，项目采购完成；（4）2018年9月27日，项目安装调试完成；（5）2018年10月26日，项目验收。

2.2 项目计划制定

在确认工作范围之后，对本项目4大阶段内的各项任务按其种类及生产顺序进行了任务分解。由于本项目具有复杂多变及多技术工种集合的特点，故在本项目各项任务的时间估算工作中主要采取专家判断法和类比估算法。结合项目执行过程中的制约因素及多工种交叉作业的可能性等对项目中的各项任务进行排序，最后根据上述数据制定本项目的网络计划[4]。

2.3 项目进度优化方案设计

2.3.1 项目关键路径识别

如要缩短项目工期，就必须针对项目关键路径上的任务进行优化。但须注意的是，在优化关键路径上某个任务的持续时间后，关键路径可能会有所改变[5]。因此项目管理者在对现有关键路径上的任务优化的同时还需关注关键路径的变化。本项目的关键路径为：项目启动——数模移交——规划设计——制造采购——安装调试——预验收包装运输——现场安装——小批量——终验收。如图1所示。

图1 未经优化的项目关键路径

2.3.2 项目进度优化的框架

由于本项目主要设备采购涉及进口，因此设备采购时间并不可控。根据现有资源的分析，决定针对规划设计、制造加工及工艺调整这3个主要阶段内的任务进行优化，框架图如图2所示。

图2 进度计划优化框图

2.3.3 项目进度优化的原则及方法

为使整个优化工作快速有效，项目组遵循可行性原则、资源需求原则及技术难度原则进行任务优化活动，并相应地采取强制缩短法、调整任务工序及变更关键路线缩短计划工期对整个工期进行优化[6]。

2.3.4 项目计划优化

（1）规划设计阶段的优化设计

本项目的机械设计包中的工装夹具设计任务的前后制约逻辑性较强，不具备调整工序的条件，因此项目组对此部分的设计工作采用强制缩短法进行工期压缩，具体措施是增加设计工程师资源，以压缩相应任务的工作周期。具体操作如如表2所示。在对资源进行调整后项目的进度计划情况如表3所示。

表2 优化前后资源分配及持续时间

表3 优化后的作业时间

由以上两表可以看出经过设计资源的重新整合及合理化分配后，项目的总工期由214个工作日压缩至201个工作日，相应的竣工时间也整体压缩了13个工作日。

由于本项目的3个工作站中，四号、五号工作站的激光光纤来自于通快Trudisk16002激光器，六号工作站的激光来自于通快TruPlus556激光器，因此四号、五号工作站除了夹具不同外，其电气控制系统的编程基本相同，即本项目的电气系统设计实际是2套而非3套。因此调整任务顺序法可被用来优化本项目电气设计包中的控制系统编程任务的持续时间。通过将原计划中具有串联关系的控制系统编程任务调整为并行关系以缩短时间。电气布局工作的开始时间可调整至四号及五号工作站的电气控制系统设计工作完成之后，其持续时间不变，如表4所示。

表4 优化后的作业时间

由于调整之后，项目的电气布局设计任务已由项目关键任务转化为非关键年任务，因此虽然整个任务包的时间被压缩了15个工作日，但其对项目整体工期压缩的工期只有5个工作日。

（2）安装调试阶段的进度优化

经过上述对此项目规划设计阶段的优化，现项目整体工期相较初始版计划已优化了18个工作日，但相较合同目标时间尚有34个工作日的差距。经分析，在安装调试阶段，夹具的安装及调试工作为持续时间较长的关键任务，因此优先考虑对其进行调整。由于夹具的联调开始时间受限于机械系统及电气系统的完整性，因此对夹具的安装开始时间进行优化。在完成第一阶段优化后的计划中，夹具的安装开始时间恰好位于机械设备安装之后，而夹具制作完成的日期是6月26日，其与机械设备安装完成的日期时间间隔为26个工作日，此段时间如能利用将大大缩短整体工期。经研究认为可在夹具上工装前先对其进行试装，并做单体人工手动模拟夹持试预调，以此摆脱机械设备安装节点对其的约束。按照估算，按现有的调试工程师资源，其手动模拟夹持试预调周期大致为22个工作日，与26个工作日的间隔期正好相当，因此在条件允许的情况下，将夹具开始入场安装节点调整的越紧凑对整个项目的整体工期就越有利。项目组将夹具的入场安装的开始时间调整至夹具制作完成之后，得出的工期变化如表5所示。

表5 工装夹具调试优化

由表中的数值可以看出，此次关键任务优化后所取得的压缩数值与项目整体工期所取得的压缩值是一致的，即项目的关键路径并未随此次优化而改变。

（3）工艺调试时间的进度计划调整

通过以上2次对项目设计规划阶段及制造调试阶段的任务优化，目前项目的整体结束时间为2018年11月7日，相较合同日期还有8个工作日的差距。经分析，在工艺调试阶段由于受到客观调试仪器设备的制约，无法通过增加调试工程师的手段对项目周期进行压缩，亦无法将这些任务键的关系由串联更改为并联。因此只能考虑通过轮岗加班的模式对整体周期进行压缩。由于调试工作涵盖6个休息日及国庆假期，可将其中的8个休息日及部分国庆假期变更为工作日，更改后的计划如表6所示。

表6 焊接程序及系统调试优化

（4）优化后的项目计划

通过对项目3大阶段的关键任务运用强制缩短法、调整任务工序法及变更关键路线缩短计划工期法进行优化，可得到优化后的项目甘特图。其关键路径如图3所示。通过此图可以看出现在项目的计划完工日期为2018年10月25日，符合合同要求时间。

图3 优化后的项目关键路径

3 结束语

本文通过目前工程管理理论中对计划优化的常用方法，并结合本项目的初始计划进行分析，对项目关键链进行分析、优化，以使其符合合同的完工目标日期。通过对中外项目管理的学习，并融合S大学工业机器人激光焊接实验室二期项目的实际管理操作，可以得出以下结论。

（1）工业机器人激光焊接实验室项目具有高度集成化及复杂化的特征，因此项目前期的合同工作范围认定，项目任务分解工作的合理性、各任务之间的紧前紧后关系的梳理及各互动持续时间的预估均对项目计划的最终工期的排定有重大影响，须在项目开始阶段就慎重对待。如制定出的计划时间仍不能满足合同要求时间，则必须对计划进行优化。

（2）计划的优化方法包括但不仅限于调整关键路径上各关键工作间的工作顺序、加大对某项关键工作资源投入的力度、调整项目关键路径等方法，以缩短关键任务时间，从而满足合同工期的要求。

本项目已按计划圆满完成，故可得出上述结论是有效的。但由于初次接触集成化项目，相关理论及技术经验亦有待提高，因此在项目纠偏过程中较多偏向增加资源投入的方法，导致项目成本有所上升，相关问题需在今后的学习中进一步加强。