關鍵路徑法

Critical Path Method (CPM)
找出專案瓶頸,確保準時完成

杜邦公司的專案管理革命

關鍵路徑法(CPM)杜邦公司(DuPont)雷明頓蘭德(Remington Rand)於1957年獨立開發。當時杜邦面臨化工廠維護專案延誤問題,損失慘重。CPM成功將專案工期縮短40%,成本降低30%。如今是全球專案管理的黃金標準

CPM核心概念

「在複雜專案中
關鍵路徑是決定專案完成時間的
最長任務序列
延誤關鍵任務 = 專案必定延期」

來源:Kelley, J. E., & Walker, M. R. (1959). "Critical-Path Planning and Scheduling". DuPont公司原創論文,CPM理論奠基。

關鍵任務 vs 非關鍵任務

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關鍵任務

總時差 = 0
延誤即專案延期
需最優先管理

非關鍵任務

總時差 > 0
有彈性調整空間
可延後不影響專案

CPM分析四步驟

步驟1:列出所有任務

將專案分解成所有具體任務。每個任務要:
可衡量:有明確完成標準
可估時:能估算所需時間
有負責人:明確責任歸屬
範例:「建造房屋」→ 地基、結構、水電、裝修…

步驟2:建立依賴關係

確定任務之間的邏輯順序
前置任務:必須先完成的任務
並行任務:可以同時進行的任務
後續任務:依賴前置任務的任務
範例:地基完成→才能建結構→才能裝修

步驟3:估算任務時間

為每個任務估算完成時間
樂觀估計:最順利情況
最可能估計:正常情況
悲觀估計:最糟情況
技巧:使用三點估算法提高準確度

步驟4:計算關鍵路徑

找出最長路徑(決定專案完成時間):
正推:計算最早開始/結束時間(ES/EF)
逆推:計算最晚開始/結束時間(LS/LF)
計算時差:總時差 = LS - ES (或 LF - EF)
總時差=0的任務串就是關鍵路徑!

實戰案例:軟體開發專案CPM

專案任務分解

A. 需求分析 (5天)
B. 資料庫設計 (3天,依賴A)
C. UI設計 (4天,依賴A)
D. 後端開發 (8天,依賴B)
E. 前端開發 (6天,依賴C)
F. 整合測試 (4天,依賴D和E)
G. 部署上線 (2天,依賴F)

關鍵路徑識別

路徑1:A→B→D→F→G = 5+3+8+4+2 = 22天
路徑2:A→C→E→F→G = 5+4+6+4+2 = 21天

關鍵路徑:A→B→D→F→G (22天)
這條路徑上的任何延誤都會導致專案延期!

管理策略

關鍵任務(紅色路徑):
• 需求分析A:配置最有經驗的分析師
• 資料庫設計B:提前準備設計模板
• 後端開發D:最優先監控,每日檢查進度

非關鍵任務(綠色路徑):
• UI設計C和前端開發E有1天時差
• 可以適度延後,資源可彈性調配

實際成果:
準時完成率從60%提升到95%
資源利用率提升40%
專案透明度大幅提升

經典案例:建築專案CPM應用

挑戰:30層辦公大樓

業主要求:24個月完工
任務數量:超過500個細分任務
協調難度:15家承包商、200+工人
問題:沒有CPM前,平均延誤6-8個月

CPM解決方案

關鍵路徑識別:
• 地基工程(3個月) → 絕對不能延誤
• 主體結構(12個月) → 關鍵中的關鍵
• 機電系統(4個月) → 高度監控
• 外牆完工(2個月) → 驗收關鍵

非關鍵任務:內部裝修、景觀工程可彈性調整

驚人成果

準時完工:24個月如期交付
成本節省:減少15%延誤成本
資源優化:人力調配效率提升35%
風險降低:提前識別80%潛在延誤
溝通改善:15家承包商協調順暢

CPM核心概念詳解

總時差 (Total Float / Slack)

定義:任務可以延遲而不影響專案完成時間的最大天數
計算:總時差 = LS - ES = LF - EF
意義:
• 總時差 = 0 → 關鍵任務
• 總時差 > 0 → 非關鍵任務,有彈性
• 總時差越大 → 時間彈性越高

最早/最晚時間

ES (Earliest Start):最早開始時間
→ 所有前置任務完成後的最早時間點

EF (Earliest Finish):最早完成時間
→ ES + 任務持續時間

LS (Latest Start):最晚開始時間
→ 不影響專案完成的最晚開始時間

LF (Latest Finish):最晚完成時間
→ 不影響專案完成的最晚完成時間

趕工策略 (Crashing)

當專案需要加速完成時:
1. 優先趕工關鍵路徑
→ 只有關鍵路徑會影響工期

2. 選擇成本效益最高的任務
→ 計算每天加速的成本增加

3. 避免過度趕工
→ 可能產生新的關鍵路徑

範例:增加人力、加班、使用更快設備

CPM vs PERT 對比

比較維度 CPM PERT
時間估算 單一確定時間 三點估算(樂觀/最可能/悲觀)
適用情境 時間可預測的專案(建築) 時間不確定的專案(研發)
焦點 時間與成本權衡 時間不確定性管理
起源 DuPont (1957) 美國海軍北極星計劃 (1958)
典型應用 建築、製造、維護 研發、新產品開發