基于价值流图的高速公路路面施工管理_张连营

基于价值流图的高速公路路面施工管理_张连营

第29卷第3期工程管理学报Vol.29No.32015年06月JournalofEngineeringManagementJun.2015基于价值流图的高速公路路面施工管理112张连营，刘婧，李彦伟（1.天津大学管理与经济学部，天津300072，E-mail：tjzly126@126.com；2.石家庄市交通运输局，河北石家庄050051）摘要：为提高高速公路路面施工流程的可靠性和稳定性，基于价值流图进行施工管理改进。通过收集现场数据，绘制路面施工的现状价值流图。分析发现施工过程中存在工序不紧凑、生产节拍不稳定、工期拖延和质量缺陷等施工管理问题。针对这些问题，从施工团队、工序流程和项目现场三方面提出了改进措施。通过与路面施工未来价值流图的对比，精益改进的实施使公路路面施工流程在工期、质量和职业健康安全指标上得到显著提升，为公路项目的精益管理提供了实际案例借鉴和理论方法支持。关键词：精益建造；价值流图；高速公路；施工管理中图分类号：U416.2文献标识码：A文章编号：1674-8859（2015）03-055-05DOI:10.13991/j.cnki.jem.2015.03.010PavementConstructionManagementBasedonValueStreamMap112ZHANGLian-ying，LIUJing，LIYan-wei（1.CollegeofManagementandEconomics，TianjinUniversity，Tianjin300072，China，E-mail：tjzly126@126.com；2.TransportationBureauofShijiazhuang，Shijiazhuang050051，China）Abstract：Toimprovethereliabilityandstabilityofthepavementconstructionprocess，thisresearchimplementedimprovementsbasedonthevaluestreammap（VSM）.Firstly，throughthefielddatacollection，thisresearchdrewthecurrent-statemapofthepavementconstruction.Wediagnosedincompactconstructionprocess，unstableproductionrhythm，constructiondelayandqualitydefectviaanalyzingthecurrent-statemap.Aimingataboveproblems，thisresearchproposedfiveimprovementmeasuresfromthreeaspects：constructionteam，processflowandprojectsite.Comparingwiththefuture-statemapofthepavementconstruction，theschedule，qualityandoccupationalhealthandsafety（OHS）ofthepavementconstructionprocesshassignificantlyincreased.ThisresearchofpavementconstructionmanagementbasedonVSMprovidescasestudyingreferenceandtheorysupportfortheleanconstruction.Keywords：leanconstruction；valuestreammap；highway；constructionmanagement[4]近年来，尽管公路项目的施工技术和管理水平目采购环节变更；Yu等通过对民用建筑房屋现状不断提高，但仍然存在工期拖延、质量缺陷、成本价值流图进行指标分析，实施先进先出（FirstIn超支等问题。因此，很多学者将精益思想运用于工FirstOff）、工序重组以及流程优化的改进措施。程项目管理中以提高生产效率。价值流图（Value大型项目的生产过程具有重复性、单一性，价值流StreamMapping，VSM）作为一种重要的精益管理图能够充分对其进行优化改进。在此基础上，Yu[1][5]工具，用图的方式描述从订单到交付使用全过程。等通过实施“5S”（包括整理、整顿、清扫、清[2]随着精益建造的深入研究，Frandson等通过分析洁、素养，强调地、物的明朗化和人的规范化）完[6]施工现场现状泳道图，识别出施工过程生产节拍不成某模板建筑公司的精益团队构建；Kahln等也[3]稳定、持续时间增长的缺陷；Beviacqua等通过价运用价值流图量化公路沥青铺设的各种技术指标值流分析的方法管理某海上石油钻井平台EPC项和操作时长，研究公路施工的技术流程优化。因此，价值流图项目组织管理和施工流程优化中具有很收稿日期：2015-04-02．强的可操作性。基金项目：国家自然科学基金项目（71272146）．n·056·工程管理学报第29卷本研究选取国内某高速公路项目的路面施工值流图，需要收集当前“价值流”产品通过其基本作为研究案例，通过绘制路面施工的现状价值流生产过程所要求的全部活动（包括增值和不增值活图，识别出施工过程中的浪费行为和质量缺陷。在动）。因此，价值流图在公路项目的实践主要依靠项目现场组建自上而下的精益管理团队，提出相应研究人员进入施工现场收集现场资料数据。的改进措施。改进方法一直推行至路面竣工，在控2路面施工现状价值流图分析制公路施工成本的前提下，改善了路面施工工期拖延和返工的状况，形成了稳定施工价值流动过程。2.1施工工序分解与关键指标定义本文选取的国内某高速公路项目，公路全长1价值流图35km，双向四车道，路面施工采用两班制，合同工价值流图是由丰田公司的材料信息流图发展期160天。工程项目的价值流图反映一个完整施工[7]演化而来，使生产过程的材料和信息流动可视，循环的各施工工序，因此，本文在绘制价值流图之管理者能够将生产过程聚焦在用户、价值创造、浪前，根据现场施工条件，结合公路路面施工技术要费移除和高效流程的管理上。价值流作图的目的是点，将路面施工流程按照逻辑顺序进行工序分解。[8]突出浪费源头，并针对高重复性的作业实行标准经分解的施工工序包括：基层填补、运输透层材料、[4]化作业和持续改进。虽然，制造业和建筑业在流喷洒透层油、透层表面晒干与清扫、沥青混合料拌[9][10]程特点和终端产品上都有较大差异，Sharma等合、运输沥青、摊铺沥青混凝土、沥青运输、铺洒[11]和Abraham等学者都指出公路项目的施工过程粒料、碾压夯实。在对公路各项技术指标与价值流重复性高，为价值流图的实施提供了合适的条件。图各项统计数据研究后，通过文献研究法，根据路本研究将价值流图的管理改进聚焦在综合交付高面施工流程的组织管理和技术特点对价值流图的速公路项目下的路面施工流程。绘制这一过程的价各项指标进行筛选和重新定义，如表1所示。表1高速公路路面价值流图关键性指标关键指标定义公式周期时间（CT）完成一个施工循环中某一施工工序所需的时间CT=工序（i）实际完成时间-工序（i）实际开始时间换班时间（CO）施工队从一个施工段移动到下一个施工段所需全部时间机械使用率（R）机械在规定的条件下、在规定的时间内完成规定功能的能力前置时间（LT）一个施工工序结束到下一个施工工序开始之间的时间LT=工序（i+1）实际开始时间-工序（i）实际完成时间计划完成指标比（PPS）完成预计进度计划工程量的百分比PPS=已经完成工程量/计划规定完成的工程量持续时间（TD）完成一个施工循环的总时间增值时间（VT）一个施工循环中增加价值的施工工序的时间2.2现状价值流图的数据采集及绘制2.3现状价值流图分析为绘制现状价值流图，通过三种不同的管理路现状价值流图的分析能够将隐藏在流程中的[12]径收集项目数据。其一，跟随项目经理参加每周工浪费行为暴露出来。根据施工现场实际测量结作会议、工期计划推进会议，记录路面工程进度计果，计算得出1km路面施工的实际持续时间为划以及人员管理情况。其二，通过技术部、成本核50.5hr，而实际总周期时间为43.5hr，总前置时间为算部向资料员收集路面施工技术文件和成本数据。7hr，即路面施工现场有13.9%（LT/TD）的时间并其三，跟随路面施工领班跟踪路面施工现场进度，没有进行任何施工动作。经过计算得出的总增值时利用摄像机记录施工人员操作流程、操作动作和日间为23.5hr，即在总持续时间中仅有46.5%（VT/TD）完成工作量；记录路面施工所需物料的存放方式，的时间为最后路面的成型做出增值贡献。按照此进清点库存数量。度完成全部35km的路面施工，将占用工期结合施工工序分解，将收集到的进度计划、完1767.5hr，按照目前施工强度估算每天工作时长成任务量、成本数据等汇总，以高等级路面施工参9.18h，预计工期192.5d，超过了合同约定的160d。数作为参考和补充，根据各施工工序的增值活动与结合现场观测，具体分析施工流程，其中存在的主非增值活动进行分类和计算，将其平均到35km路要问题如下：面中，得到修筑每1km路面的各项指标绘制现状价（1）路面施工工序衔接不紧凑，单工序的前值流见图1。置时间过长。在绘制完成的现状价值流图中，除去n第3期张连营，等：基于价值流图的高速公路路面施工管理·057·图1某高速公路路面施工现状价值流图透层表面晒干/清扫衔接紧凑，没有前置时间，其他量缺陷和工期拖延。针对以上浪费行为和质量缺陷工序均存在前置时间。在这段时间内，施工队伍没的根源问题，本研究从施工团队、工序流程和项目有开展任何施工动作，属于浪费活动。现场三方面，采取以下5项管理改进措施减少变更、（2）路面施工生产节拍不稳定，各工序的实规范施工动作，消除路面施工出现的浪费行为和质际周期时间差异过大。根据现状价值流图，各工序量缺陷。的实际周期时间为4.5/hr、5/hr、24/hr、10/hr、5/hr、3.1约束条件分析2/hr，时间差异过大从而导致路面施工流程无法以本文在项目现场组建一支自上而下的精益管均衡节拍生产，降低施工操作效率。理团队，贯彻精益管理的执行力需要项目现场施工（3）路面施工工序工期拖延，计划完成指标团队的领导层、分包商的领导层以及相关精益专家[15]比低下。观察现场施工人员的进度，对比施工现场的参与。研究团队中的1名研究人员作为“精益的进度计划图，计算出的每项施工流程的计划完成推动专家”常驻路面施工现场，与3位价值流经理指标比分别为76%、87%、85%、96%、92%、92%。组成精益管理团队，包括1名项目副经理、1名工工期拖延的主要原因在于施工团队在前期工序拖程管理部负责人、1名路面施工分包商。精益管理延严重，导致后期赶工。虽然从摊铺沥青开始的计团队每周组织召开精益管理会议制定施工计划，其划完成指标比得到显著提升，但赶工可能造成质量中超前计划（Look-aheadplanning）是获得可能的不合格和工作流不稳定。约束条件、资源分配和削减不确定性的重要过程[13]（4）路面施工工序存在质量缺陷，返工导致。精益团队根据超前计划分析每3周施工活动对价值流不稳定。不规范的原材料管理和不规范的操应的资源约束条件，包括欠缺的人员、材料、机械作流程，导致生产节拍紊乱，降低了施工工序的计及各项不确定性事件，形成动态路面施工现场资源划完成指标比，拖延了整个工期。约束清单。由于篇幅所限，本文仅列出施工现场精益管理实施初始9周的现场资源约束清单，见表2。3路面施工未来价值流图实施3.2建立有效的信息共享传递机制本文通过对现状价值流图的分析，发现施工中一是施工现场悬挂看板，看板信息重点标明施浪费行为和质量缺陷的原因并非源于频繁变更，而工技术注意事项，使施工人员逐渐形成精益的施工在于传统“推式”生产的库存浪费和操作不规范。动作。二是为形成有效的“拉式”施工模式，精益未经优化的施工流程，工序衔接不紧凑、生产节拍团队在每周的精益管理会议上确定精益施工内容。不稳定；施工人员的不规范操作导致路面施工的质路面分包商根据施工内容和库存规模制定看板计n·058·工程管理学报第29卷表2某高速公路路面施工精益管理实施初始9周现场资源约束清单周活动（activity）约束条件（constraints）分类（classification）1、2、3基层填铺工序合并，施工班组待定未完成：施工班组重新组建培训中透层喷洒材料短缺未完成：材料在途运输摊铺8cm厚粗粒式沥青混凝土（AC-25C）混合料温度不达标完成：更换未达标混合料按照施工规范用篷布覆盖4、5、6基层填铺完成：4人施工班组透层喷洒工序合并，施工班组待定完成：超市物料堆放摊铺8cm厚粗粒式沥青混凝土（AC-25C）材料短缺完成：粗细骨料分放摊铺6cm厚中粒式改性长时间筛选粗细骨料未完成：施工现场悬挂看板沥青混凝土（AC-20C）缺少施工班组未完成：看板爆破信息重点标明施工技术注意事项路面防水操作不规范7、8、9基层填铺缺少施工班组完成：看板系统实施，生产节拍形成透层喷洒完成：看板系统实施摊铺8cm厚粗粒式沥青混凝土（AC-25C）操作不规范未完成：班组倒班协调摊铺6cm厚中粒式改性沥青混凝土班组待工（AC-20C）摊铺4cm厚细粒式沥青混凝土（AC-13C）划，悬挂于路面施工现场。通过现场看板，路面施完成施工任务及时移至下一施工段，给下一工序提工工人能够明确各自施工流程的施工时间、所需机前留出足够的工作面，防止现场机械相互干扰。经械和材料。以上5项管理改进形成未来价值流，见图2。3.3优化施工工序标准化施工操作通过定义工作范围、技术要点、作业工具等保证施工质量和形成持续改进氛围[14]。标准化施工工序一种简单易行的方式是将相邻操作整合成一个操作工序。基层填铺操作简单，且无需大型机械；喷洒透层为基层填铺的紧后施工工序，需要沥青喷洒车作为施工机械。两个施工过程操作人员为3人和2人，施工过程专业技巧要求不高。因此在优化过程中，平衡各施工工序的周期时间，将基层填铺和喷洒透层合并成一个操作工序，选取周期时间适中的摊铺沥青混凝土和铺洒粒料的5.5h作为固定周期时间，最终将碾压夯实和质量检验合并成一个操作工序，形成稳定的施工价值流动过程。3.4施工现场“5S”管理在对施工现场施工环境和物料堆放处进行观察后，精益团队提出并且实施“5S”管理方法，使图2某高速公路路面施工未来价值流图无任何精益经验的施工人员尽快熟悉精益原则，形4实施效果分析成持续改进的精益文化。一是形成精益的超市物料管理。精益团队借鉴工厂码放原材料的方法，根据本文案例在开工1个月后，实施了以上管理的物品的使用频率制定物品归类摆放标准，设置区别改进直至路面工程竣工。路面施工过程经过工序优明显的标识牌，并采用信息看板和看板爆破管理方化，形成了稳定的生产节拍，减少了工序衔接和施法。二是尽量减少物料堆放，形成稳定的运输流。工班组换班的时间。根据未来价值流图，每千米施以看板有效安排各班组机械和物料的使用，使不同工总持续时间缩减到41.5hr，总前置时间缩减至班组的机械使用和材料运输定时、定量。三是及时1hr，增值活动由原来占总持续时间的46.5%提高到清洁施工现场，以看板的信息提示对设备定时进行56.6%。施工现场引入信息看板传递系统，使工序清扫和维护保养。对于在施工流程中移动的机械，衔接流畅，班组换班时间减少，施工操作动作标准n第3期张连营，等：基于价值流图的高速公路路面施工管理·059·化。“5S”施工现场库存管理结合信息看板的使用，初的92%提升到100%，在项目后期形成了“零返定期维护施工机械，各施工工序的机械使用效率基工”的高质量、高效率施工效果。本研究在路面工本达到100%；以超市管理方法堆放物料，以信息程结束后，将各项数据指标搜集整理，形成了改进看板提示库存状态，形成均衡的物料运输，同时有前后工期、质量和职业健康安全的指标对比，见表效缩减库存数量。在质量检验流程中，合格率由最3所示。表3国内某高速公路路面项目精益管理效果对比衡量指标精益管理前精益管理后工期指标193天（按照周期时间与换班时间计算得出）157天（实际工期）质量指标标准化操作技术流程不明晰，工人操作动作不符合技术标准技术操作流程可视化，工人按操作标准规范施工动作一次通过率8%以上的路面因为离析或平整度不够返工路面质量检测的合格率100%职业健康工时安排换班时间7hr/km，操作不规范导致加班返工，工作时间9.18小时/天换班时间1hr/km，施工效率提高，工作时间8.5小时/天安全指标物料仓储沥青等原料存在不合格浪费粗细骨料集中堆放原料码放整齐，机械调用方便，库存减少5结语[7]Rahaniar，Al-ashrafM．ProductionFlowAnalysisThroughValueStreamMapping：ALeanManufacturing本文将价值流图的管理方法用于高速公路路ProcessCaseStudy[J]．ProcediaEngineering，2012（41）：面施工管理中，将价值流图的管理方法进行适用性1727-1734．[8]谢庆红，王小彬，潘志霄．基于价值流图析的复杂产品改进。结合公路项目路面工程特点，将精益生产中装配优化研究——以G公司DM3生产装配优化为例价值流图的各项指标进行筛选并重新定义，最终确[J]．工业工程与管理，2013，18（4）：117-121．定周期时间、换班时间、机械使用率、前置时间、[9]SalemO，SolomonJ，GenaidyAetal．Leanconstruction：计划完成指标比、持续时间和增值时间这7项指标fromtheorytoimplementation[J]．JournalofManagementinEngineering，2006，22（4）：168-175．作为管理改进的计算指标。价值流图的管理方法实[10]SharmaH，Mcintyrec，GaoZ，etal．Developingatraffic现了对路面质量和工期的协调控制，通过提高路面closureintegratedlinearscheduleforhighway施工流程的可靠性、稳定性，提高了项目管理绩效。rehabilitationprojects[J]．JournalofConstruction随着精益建造实践方法的不断深入研究，可将价值EngineeringandManagement，2009．135（3）：146-155．[11]MattilakG，AbrahamDM．Resourcelevelingoflinear流图的应用从路面施工推广至公路施工的全过程，schedulesusingintegerlinearprogramming[J]．Journalof运用BIM处理庞大数据信息，为流程优化、工期、ConstructionEngineeringandManagement，1998，124成本的集成管理提供技术与管理支持。（3）：232-244．[12]TeichgräbeUK，DEBucourtM．Applyingvaluestream参考文献：mappingtechniquestoeliminatenon-value-addedwastefortheprocurementofendovascularstents[J]．[1]杨青，王蕊．基于价值流图析技术的研发项目绩效Europeanjournalofradiology，2012，81（1）：47-52．评价研究[J]．管理学报，2010，7（4）：619-623．[13]Issa，UH．Implementationofleanconstructiontechniques[2]FrandsonA，AlvesTC．L．Analysisoftheworkflowinforminimizingtheriskseffectonprojectconstructionacomplexproject[C]．ConstructionResearchCongresstime[J]．AlexandriaEngineeringJournal，2013，52（4）：2012：268-277．697-704．[3]BeviacquaM，CiarapicaFE，GiacchettaG．valuestream[14]RosenbaumS，Toledom，GonazlezV，Improvingmappinginprojectmanagement：acasestudy[J]．ProjectenvironmentalandproductionperformanceinManagementJournal，2008，39（3）：110-124．constructionprojectsusingvalue-streammapping：case[4]YUH，TweedT，Al-husseinM，etal．Developmentofleanstudy[J]．JournalofConstructionEngineeringandmodelforhouseconstructionusingvaluestreamManagement，2014，140（2）．mapping[J]．JournalofConstructionEngineeringandManagement，2009，135（8）：782-790．作者简介：[5]YUH，TweedT，Al-husseinM，etal．Leantransformation张连营（1965-），男，教授，博士生导师，研究方向：inamodularbuildingcompany：acasefor综合项目交付模式，精益建造，质量管理等；implementation[J]．JournalofManagementin刘婧（1990-），女，硕士研究生，研究方向：精益建Engineering，2011（12）．造，综合项目交付模式；[6]KahlenFJ，PatelY．Leaningthesupplychaintomaximize李彦伟（1969-），男，博士，工程师，研究方向：施工valuedeliverytothecustomer：acasestudy[J]．LeadershipandManagementinEngineering，2011（4）：128-136．技术优化，工程项目管理。