白话项目管理 - 识别关键路径的重要性
白话项目管理 - 识别关键路径的重要性
关键路径法（Critical Path Method, CPM）是项目进度管理中的一种重要方法，用于计算完成项目的最短持续时间和最早完成日期。本文通过一个生活化的"青椒炒肉"案例，详细介绍了关键路径法的识别和应用过程，帮助读者理解这一专业概念。
关键路径概述
计划编制是项目进度管理不可缺少的重要环节。在现代项目管理理念中，该环节实质是对项目进度计划进行建模的过程，其中最常用的方法之一就是关键路径法（Critical Path Method, CPM）。关键路径法能够计算完成项目的最短持续时间和最早完成日期，同时也决定了进度模型中各活动进度的灵活度。顾名思义，这一系列项目最短持续时间链路就叫做关键路径。
关键路径法在现代项目中的应用源于1956年杜邦化学公司与Remington Rand Univac计算机公司合资企业开展的工厂改造项目，其初衷是用于解决复杂项目进度表中不同活动的相互关系，从而减少因调度效率低下而导致的工厂停工和重启成本。
关键路径是项目的一系列活动的序列组合，其完成时间决定着项目的完成时间。随着项目应用复杂度的增加和人们对项目管理要求的提升，最初的关键路径法被赋予了新的附加功能，常见的有资源、日历、限制条件、提前量和滞后量、活动优先级、活动的实际状态等。这使得关键路径能够更为灵活、广泛地适用于各类项目，且成为当前主流项目管理工具的进度计划管理方法。
如何识别和应用关键路径
既然关键路径法是项目进度计划建模的重要手段之一，那接下来便以一个生活中的例子对其建模过程和模型的应用进行简要介绍，以启发大家探讨更多更优的计划排布方式。
建模过程：
第一步：将项目分解为具体的活动
通常使用工作分解结构（WBS）的办法将项目由粗到细分解为最终可执行的各个活动。假如我的目标是做一份青椒炒肉，手头只差青椒这一份材料，那可以将其分解为如下活动：
第二步：识别活动之间的依赖关系
这其实是对活动进行排序的过程，识别出其前后顺序及活动之间的关系。这些关系通常包含四种：完成-开始（后续活动的开始依赖于紧前活动的完成）、完成-完成（后续活动的完成依赖于紧前活动的完成）、开始-开始（后续活动的开始依赖于紧前活动的开始）、开始-完成（后续活动的完成依赖于紧前活动的开始）。
接上面的例子，我将活动做了如下分解，打算在外卖APP上下单青椒，先美美看上一会电视，等青椒到了后再开始干活，同时将炒菜的任务分配给了队友，因此依赖关系建立如下。
第三步：创建网络图
根据上面的依赖关系，可绘制如下网络图：
第四步：预估活动的持续时间
可以采用如下方法对活动持续时间进行估算：
- 基于经验或专家判断
- 基于以往的类似项目数据
- 基于行业标准
- 将活动再往下分解为更细的任务再进行预估
- 三点估算法：最可能持续时间（Most Likely, M）、乐观持续时间（Optimistic, O）、悲观持续时间（Pessimistic, P），再使用公式进行计算。常见的算法为：预估时间=（O+4*M+P）/6。
上述的例子加入预估的活动持续时间后更新如下（为方便展示，用“D”表示活动持续时间）：
第五步：计算最早开始、最早结束时间
按项目从开始到结束的顺序、活动之间的依赖关系及活动持续时长，能计算出每个活动的开始和结束时间，因为这是按照“越早越好”的规则进行计算，因此通常叫做“最早开始/结束时间”，将它标记在网络图中，并用“ES”（Early Start）来表示最早开始，用“EF”（Early Finish）来表示最早结束，EF=ES+D。同时，我认为第一个活动从第“0”时开始。那么网络图更新如下，炒一份青椒肉丝竟然要花3.7个小时：
第六步：计算最晚开始、最晚结束时间
相对于最早开始、最早结束时间的计算顺序，这一步要从项目结束的端点开始往项目开始的方向进行推算，且以前面第五步顺序计算出来的项目结束时间作为起点进行逆推。因为这是按照“越晚越好”的规则进行计算，因此这样逆推出来的时间叫做“最晚开始/结束时间”，并用“LS”（Late Start）来表示最晚开始，用“LF”（Late Finish）来表示最晚结束，LS=LF-D。“青椒肉丝项目”网络图更新如下：
第七步：计算总浮动时间（也叫“可宽延时间”）
当完成第六步的计算时，发现活动“0.3.2 炒青椒丝”的ES&EF与LS&LF时间不一样。而且只要这个活动在第2.5小时到第2.8小时这个时间范围内开始的话，都不会影响项目最终的完成时间。因此，可把“最晚开始”和“最早开始”之间的差值叫做“总浮动时间”，也叫“可宽延时间”，表示一个活动在不影响项目完成日期的前提下所具有的缓冲时间。而其他活动的“总浮动时间”（Total Float, TF）都为0。可以把这些TF为0的活动序列叫做“关键路径”，它代表着项目从开始到结束最长的依赖序列。因此，要缩短项目的计划时间，便要从关键路径上的活动持续时间入手。同时，任何在关键路径上的活动延期了，都意味着项目的延期。
至此，青椒肉丝项目进度模型草稿（版本0）就建好了。但我对于炒一个青椒肉丝要用3.7小时耿耿于怀，想着怎么能最大限度缩短项目周期。于是，后续对这个模型做了一系列的改进尝试，并保存成了不同的版本，用于进行对比和权衡。
版本1：等外卖派送青椒的时候进行切肉丝和炒肉丝活动，整个项目时间缩短到3.3小时。
版本2：在版本1中，买青椒、切青椒丝、炒青椒丝都在关键路径上，为了缩短这条路径的时间，考虑将切青椒丝的任务外包给队友，因为他是熟练工，洗青椒和切青椒丝只需要0.1小时。因此，整个项目时间又能进一步缩短到2.9小时。
版本3：考虑把关键路径上的“清洗烹饪用品”分解为“清洗备菜用品”（0.2小时）和“清洗锅铲”（0.2小时），这样一来，又能将“清洗备菜用品”在队友炒菜的时候由我同步进行（其实这里“清洗备菜用品”和“炒青椒丝”是一个隐含的“开始-开始”关系），项目时间进一步压缩为2.7小时。
版本4：最丧心病狂的方法是直接采购切配好的“快手菜”青椒肉丝，这样就不用切配和清洗备菜用品，也不用劳烦队友切菜，但采购成本会上涨，同时我心里有点吃不准这个快手菜切丝的粗细长短是否符合要求。实际排下来总项目时间和版本3是一样的。
最后，经过慎重的权衡（在工业产品研发过程中，这个权衡便是“make vs. buy”的权衡，即选择自产还是外协），选择了版本3作为青椒炒肉项目的进度计划模型，主要是因为质量和成本也是比较关注的要素，且能借此机会练习切菜手艺。
应用模型
作为一个称职的项目经理，我希望在执行青椒炒肉项目时能记录实际情况，并且据此计算出更新后的关键路径，用以适时对项目执行做出最优的调配。同时，通过上述建模活动，已识别出处于关键路径上的活动，也对非关键路径活动的总浮动时间了然于心（厨艺菜鸟拥有最长1.5小时的切菜缓冲时间）。因此，在青椒肉丝项目的执行过程中，会优先确保关键路径活动不会延误。于是我刻不容缓地启动了青椒炒肉丝项目：外卖下单青椒，北京时间下午3点30分，计划下午6点12分能完成整套活动。此时接到闺蜜电话要求晚饭后一起逛街，问几点能出门。因此只能紧急取消订单，改由队友开车购买青椒，预计30分钟完成。我赶紧把活动“买青椒”的时间更新为0.5小时，此时发现整个项目的持续时间变成了1.2小时。算上吃饭、出门准备的时间差不多0.5小时，再预留一点风险缓冲0.3小时，立刻回复闺蜜5点半能出门。同时，发现切肉丝姜丝蒜片、炒肉丝也变成了关键活动，对于做菜新手来说风险有点大。为了降低进度风险，临时和队友交换任务，由我开车出门买青椒，队友负责切肉丝姜丝蒜片。
事实证明，临时换将是明确的决定，我只花了0.3小时便买菜归来，队友切肉丝姜丝蒜片只花了0.2小时，同时花了0.1小时完成炒肉丝。此时，关键路径预测如下，且按当前状态，整个项目预计持续时长还能缩短0.2小时（实际开始时间简称为AS，实际结束时间简称为AF）。最后，多谢关键路径法，让我游刃有余应对突发事件，最后当然是提前十多分钟化好妆美美地出门啦。
结语
综上，识别关键路径能够带来如下好处：
- 情景分析、权衡分析
- 可视化依赖关系
- 预测瓶颈、确认活动优先级
- 了解活动的缓冲时间
- 根据项目进展实时预测关键活动的变化
- 更有效地分配和调配资源
- 更有效地把握项目走势
- 增强团队协作
同时，也要注意，基于关键路径的进度模型也是可以在项目执行过程中根据实际情况进行调整和更新的哦。
关键路径法对于预测型的项目进度管理尤其适用。对于类似青椒炒肉这样简单的项目可通过手工建模的方式进行计算；而在真实的项目管理场景中，尤其是先进制造业，面对自身结构复杂、内外依赖关系繁多的项目，还需要借助专业的项目管理工具进行建模和应用，以发挥关键路径法的最大作用。