22
Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An Alternative to the Critical Chain Method _______________ Christoph LOCH Fabian J. STING Dirk STEMPFHUBER Arnd HUCHZERMEIER 2011/08/TOM

Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

  • Upload
    others

  • View
    12

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An Alternative to the Critical Chain Method

_______________

Christoph LOCH Fabian J. STING Dirk STEMPFHUBER Arnd HUCHZERMEIER 2011/08/TOM

Page 2: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An Alternative to the Critical Chain Method

Christoph Loch*

Fabian J. Sting**

Dirk Stempfhuber***

Arnd Huchzermeier****

 

 

January 2011

* Professor of Technology and Operations Management at INSEAD Boulevard de Constance,77300 Fontainebleau, France. Ph: +33 (0)1 60 72 43 26 Email: [email protected]

** Assistant Professor of Operations Management, Rotterdam School of Management, Erasmus

University, Burgemeester Oudlaan 50, 3062 PA Rotterdam, The Netherlands, Ph: +31 (0)10-408 1869 Email: [email protected]

*** Research and Development manager at Roto Roof and Solar Technology GmbH, Wilhelm-

Frank Strasse 38-40 D 97980 Bad Mergentheim, Germany Ph: +49 (0)7931-5490-747 Email: [email protected]

**** Professor and Chair of Production Management at WHU Otto Beisheim School of

Management, Burgplatz 2, D 56179 Vallendar Ph: +49-(0)261-65 09-380 Email: [email protected] A Working Paper is the author’s intellectual property. It is intended as a means to promote research tointerested readers. Its content should not be copied or hosted on any server without written permissionfrom [email protected] Click here to access the INSEAD Working Paper collection

Page 3: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

Abstract  A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions  of  schedule  uncertainty  and  project  workers  with  private  information.  The  PPC process  is  complex,  so  an  “optimal”  method  has  yet  to  be  found.  The  project  management community  is  currently  guided  by  heuristics;  these  include  network  planning  and  scheduling (including the critical path) as well as Critical Chain planning, which has become popular in the last  decade.  However,  improved  complex  processes  do  not  arise  from  analysis  alone;  they depend  also  on what  amounts  to  an  organizational  search  process.  In  striving  for  better  PPC ethods, management  scholars  and practitioners  should  therefore  search widely  to  explore  a m

variety of approaches.  This paper presents one case example of a company that has developed, through trial and error, an interesting alternative PPC system. In the general  language of PPC methods, the system has four features that clearly differentiate it from other systems: (1) disciplined aggregate milestone planning  combined with  flexible weekly  plans  produced by  the project  teams  themselves;  (2) “visual” management  that  visibly  shows  the weekly  status  and  promptly  highlights  problems; (3)  fast  problem  resolution  that  offers  project  workers  support  and  increases  cross‐task collaboration while  reducing  the workers’  tendency  to  create  individual  time  buffers;  and  (4) se of  lower‐priority projects as a  capacity buffer  rather  than a project  time buffer. After  this usystem was implemented, the company’s project management performance improved.  One can never generalize from a single case study, but generalization is not the aim of this paper. Rather, we seek to provide PPC specialists (academics and practitioners) with one example of a successful  alternative  PPC  system.  As  an  effective  “proof  of  existence”  for  such  a  system,  the nsights from this case study broaden the debate and, we hope, will invigorate further search for nnovations in PPC methods. ii  

Page 4: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

  1

1. Introduction  A  fundamental  problem  in  project  planning  and  control  is  meeting  deadlines  under schedule uncertainty when project workers have private information. The Critical Chain method  (Goldratt 1997) was  invented as an application of Goldratt’s  (1984)  theory of constraints  (TOC)  to  project  planning.  This  theory,  which  originally  targeted  the management  of  manufacturing  systems,  proposes  to  identify  the  capacity  bottleneck (critical resource) in an “activity flow system” and then to protect the utilization of this resource with a buffer  in order  to maximize productivity of  the entire  system. Critical Chain (CC) applies TOC to project management through two guidelines (Wysocki 2009). First,  incorporate  resource  conflicts  across  multiple  projects  by  adding  precedence constraints that extend the critical path of an individual project to a “critical chain”—a path  that  includes precedence  constraints  resulting  from conflicts with other projects. Second,  maximize  a  project’s  productivity  by  combining  all  (individual  task)  safety uffers along the project’s critical chain into one project buffer that protects the project bfrom variations in task time.  Critical Chain has had a significant impact on project planning and control, as evidenced by  two  trends.  First,  the project  scheduling  community has  adopted  the Critical Chain framework into its research program (Herroelen 2005). Numerous studies have sought to  establish  the  right  size  for  the  project  buffer  (Newbold  1998,  Herroelen  and  Leus 2000, 2001, Long and Ohsato 2008), and how the project buffer interacts with resource and feeding buffers (Herroelen et al. 2002, Van de Vonder et al. 2005). In addition, the CC framework as extended to how work packages should be prioritized across multiple concurrent projects that share common resources (Steyn 2002, Cohen et al. 2004) and to minimize risks (Bevilacqua et al. 2009).  Overall, CC has been included as part of the stablished project management (PM) arsenal widely advocated in textbooks (Gray et al. 

o   e t l  e2002, Gray and Lars n 2006, Mer di h and Mante  2008, Kerzner 2009, Wysocki 2009).  The  second  trend  is  adoption  of  the  Critical  Chain  method  by  companies  across industries.  Organizations  such  as  Harris  Semiconductor,  Honeywell  DAS,  Lucent Technologies,  Israeli  Aircraft  Industry,  and  U.S.  Navy  shipyards  (among  others)  have een  showcased  for  effective  Critical  Chain  project  management  (Umble  and  Umble 

, CC sb2000, Leach 2005). By and large   eems to yield at least some positive results.  That being  said,  it  is not  clear why  CC  tends  to work or how reliable  the benefits  are. Much  of  the  literature  has  focused  on  effects  of  the  project  buffer,  and  some  has addressed  the  incorporation  of  cross‐project  sequencing.  Yet  the  question  of  how project management professionals can “optimize” a project planning and control system is  so  complicated—involving  a  combination  of  system  management,  decision  making under uncertainty, and human psychology—that researchers and organizations de facto have  to  consider  (variations of)  solutions which have proven  to work  in management practice. A highly visible candidate for such solutions is the Critical Chain PM approach. It offers  fairly predictable performance but  is still only a heuristic, an approach that  is acceptable  rather  than  demonstrably  the  best.  Of  course,  the  same  can  be  said  of  all other  known  planning  and  control  approaches.  Is  the  community  of  researchers  and practitioners knowledgeable enough to arrive at better solutions to PPC through further analysis and optimization, or are other search methods needed to strike a path towards more effective PPC approaches? 

Page 5: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

  2

In  the case study presented here, a planning and control system was developed  in the new product development (NPD) department of Roto, a German maker of roof windows and solar energy collection systems. Although a single case such as this is not necessarily generalizable,  understanding  the  complex  causality  of  project  planning  improvements requires that we study successful alternatives to critical path or Critical Chain planning. Roto’s planning system is one such alternative that is effective in its own environment. It thus provides a “proof of existence”: there are, indeed, rivals to CC that are different yet uccessful. Furthermore, our comparison of Roto’s system with Critical Chain affords an sopportunity to better understand the key building blocks of PPC approaches in general.  Roto’s  remarkable  case  illustrates how seemingly  small  changes  in  an existing project management approach can lead to a significant improvement in project performance. In this  case,  the  PPC  reconfiguration  led  to  a  substantial  change  of mind‐set  in  the NPD department, which  in  turn has affected the entire organization.  In short,  the new Roto system  encourages  project  engineers  to  plan  more  tightly  because  it  offers  help  to anyone who  shows a  “red  card”  at  his  or her workstation. There  is  evidence  that  this mechanism—through  its  aggressive  timing  and  contingent  pooling  of  task responsibility—definitely  contributes  to  the  effectiveness  of  Roto’s  new  product development. The system differs from CC planning in terms of flexibility. With its roots in a  lean visual management philosophy, Roto’s PM approach keeps  the overall,  stage‐gate project plan at a relatively high level; the detailed tasks are planned weekly with the project  team, and visual management quickly  identifies and then solves problems. The new system also differs from CC in its management of resource interdependencies and buffers.  At  Roto,  project  interdependencies  are  addressed  with  a  clear  definition  of priorities in the project portfolio (in effect, classifying projects as either “high priority” r “backup”). The new system does not use a project buffer; instead, it shifts resources oamong projects in the portfolio and uses the lower‐priority, backup projects as a buffer.  Our  study  follows  a  single‐case  design  method  (Yin  2009).  Roto  was  by  no  means selected  to be  a  “representative”  or  “typical”  case  of  an  organization  that  has  to meet project  deadlines  under  uncertainty.  Rather,  the  case  of  Roto  represents  a  unique example  of  an  organization  that  has  endogenously  developed  and  implemented  an alternative system to CC, which  is significantly different  from CC. We encountered this “speaking pig” (Siggelkow 2007) in the context of INSEAD’s Industrial Excellence Award (IEA)  in  February  2010.  Explicitly  after  the  conclusion  of  the  IEA  competition,  we conducted a field study from September 2010 to January 2011. In total, we interviewed 10 key informants (including the CEO, the head of NPD, 2 project managers, the product portfolio  manager,  3  project  engineers  as  well  as  key  persons  outside  Roto’s  NPD department) in semi‐structured interviews lasting 1‐2 hours each.  For this purpose, the (academic)  authors  visited  Roto  for  two  full  days.  Multiple  sources  that  provide evidence for NPD performance were considered. The case write‐up and the final paper ere  reviewed,  commented,  and  whenever  necessary  corrected  by  multiple  key w

informants to increase the reliability of our descriptions.   In  the  remainder  of  the  paper,  we  describe  Roto’s  system:  how  it  works  and  how  it differs  from Critical Chain. We also examine how it was  introduced—namely,  in a way that overcame  the  fear and  resistance  typically associated with any method change  in organizations.  We conclude by suggesting lessons from this example for the discipline of PM and its further search for high‐performance planning and control systems. 

Page 6: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

2. Overview ory and Literature  The classic critical path method emphasizes the longest path in a task sequence diagram while identifying the activities that constrain project duration. Goldratt (1997) proposed that  task  uncertainty  leads  project  workers  to  add  a  margin  of  safety  to  their  own estimates of task duration estimates, thereby protecting themselves from variation and resulting lateness (see Figure 1a). However, these (often tacit) buffers are badly placed in protecting the overall project  from variation, and they are too conservative because hey do not account for averaging (it’s unusual  for all or even most tasks to have “bad uck”). 

 of CC The

tl 

 

1: 

  3

Figure   Critical path planning and Critical Chain planning (based on Goldratt 1997)  Goldratt  therefore  proposed  that  project  workers  should  be  encouraged  to  make average  (or  “realistic”)  task‐time  estimates—forgoing  their  individual  margins  of safety—with the promise of aggregate protection and no blaming in case of lateness. The individual safety margins are then combined into a “project buffer” that is shared by the whole team; by statistical averaging, the length of this buffer can be cut in half (Figure 1b).  Goldratt  believed  that  a  safety  margin  often  becomes  a  self‐fulfilling  prophecy because of the “student’s syndrome”: the tendency to start any task at the latest possible moment. Thus, reducing these margins in the project buffer translates into a measurable 

Page 7: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

  4

reduction  of  the  project’s  duration;  in  Figure  1b,  this  is  reflected  by  a  project acceleration of 10 time units.  However, tasks are delayed not only by task variation but also by resource conflicts. In Figure 1c, planning acknowledges that the two tasks marked in bold use the same expert or equipment and so cannot be completed simultaneously. This information is indicated by an additional, precedence arrow—in response to which task times must be shifted to accommodate the sequencing. Hence the notion of criticality is likewise shifted from the critical  path,  which  fails  to  acknowledge  that  there  can  be  conflict  in  the  use  of esources,  to  the critical chain, which does acknowledge  this  fact. As Figure 1c  shows, 

  crthe project is still protected with a project buffer and the  ritical activities are protected with (in this case, two) feeding buffers.  The  Critical  Chain  planning  that  resolves  contention  over  resources  can  now  be generalized  to  resource  contention  across  projects,  thus  incorporating  activities  that involve multiple projects. In summary: CC planning starts with the critical path; but then t (a) moves task safeties (or task buffers) into an aggregated project buffer, which (via istatistical  averaging)  reduces  the  total  safety  margin,  and  (b)  resequencing  tasks  to prevent resource conflicts from delaying the overall project plan.  Replacing  task‐specific  time  buffers  with  a  shared  project  buffer  should  have  two additional  effects.  First,  the  project  workers  should  no  longer  exhibit  the  student’s syndrome and so will not wait until  the  last minute  to address  a  task. Second, project workers should have less incentive to inflate work (e.g., by adding extra functionality to a  software  module),  which—in  a  phenomenon  known  as  Parkinson’s  law—involves workers filling up time buffers until the deadline and being disinclined to announce task completion  in  advance.  Yet  in  the  absence  of  individual  buffers,  everyone  affects  the completion of  the project  equally  and  so  everyone  can be  supposed  to have  the  same ncentive  to  ensure  its  timeliness.  Therefore,  the  state  of  the  project  buffer  (i.e.,  how 

 imuch  of  it  has  already  been  used)  serves  as  an early warning  sign  of  looming  delays (Steyn 2001, Wysocki 2009).  The  project  buffer  should  also  protect  project  workers  from  the  negative  effects  of uncertainty. That is, if the project leader does not penalize individual task “owners” for exceeding task deadlines—because the project as a whole is adequately protected from such variation by the project buffer—then the  incentives for  individual task bolstering should disappear (Lechler et al. 2005). In that case, project planners should then be able to obtain realistic,  “median”  task‐time estimates  from workers  instead of  conservative stimates that each reflect individual time buffers. The overall project buffer can then be emade smaller than the sum of all  task buffers, by virtue of statistical averaging, and so the project duration becomes shorter without increasing the risk of lateness.  However, it is not entirely clear which of the Critical Chain components are crucial. Is it the project buffer (as the large amount of work in the scheduling community seems to suggest),  the  cross‐project  sequencing  of  scarce  resources,  or  the  willingness  of individual  project  workers  to  forgo  their  individual  task  safety  buffers?  Another question  is  whether  individuals  really  are  giving  up  their  individual  safeties:  from  a project  member’s  perspective,  why  should  individuals  advise  less‐informed  project leaders  of  completion  times  estimated  without  any  safety?  Finally,  there  is  some 

Page 8: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

  5

. Roto’s Projects and the Start of a New PM System 

evidence  (Raz et al.  2003)  that  the behavioral  issues motivating CC methods—such as P  the  student’s  syndrome  and  arkinson’s  law—may  be  less  prevalent  than Goldratt 

assumed.  Project  planning  and  control  is  complex  (Herroelen  and  Leus  2005),  and  changing complex processes via  innovation  is  inherently more of a  search  than an optimization (Rivkin 2000, Loch and Terwiesch 2007). It may not be appropriate to focus on a single “system design parameter”  (e.g.,  the optimal project buffer  size) before understanding the causal drivers of performance (e.g., how the existence of project buffers  influences people’s motivation  to  strive  for  early  task  completion).  The management  community seems to lack a complete understanding of just how the building blocks of Critical Chain function  and  interact.  Our  understanding  will  be  enhanced,  then,  only  if  we  can document  further  improvements.  Toward  that  end,  management  scholars  and practitioners  need  to  search  broadly  enough  to  examine  a  variety  of  approaches. omparing  particular  adoptions  and  their  effectiveness  may  significantly  add  to  our nderstanding  of  the  holistic  effects  of  planning  and  control  systems,  and  this nderstanding should help us identify better system configurations in the future. 

Cuu 3 Roto Roof and Solar Technologies  In  1935,  the  Roto  company  was  established  in  Germany  when  its  founder,  Wilhelm Frank,  invented  “turn  and  tilt”  fittings  for  windows  (nowadays  fairly  standard  in Western European houses  and  so perhaps hard  to  imagine  as  an  innovative product). Roto  subsequently  became  the  first  company  to  produce  this  new  kind  of  window hardware  on  an  industrial  scale.  Today,  Roto  has  3,800  employees,  and  its  two divisions—“roof  and  solar  technology”  and  “window  hardware  technologies”—generated total net sales of €620 million in 2008. The roof and solar technology division, which developed the project management approach described in this paper, trails only the market leader (Velux) in Europe. But the division is significantly smaller than Velux, so its desired market positioning is, in the CEO’s words, to be “much faster in innovation than  our major  competitors.  This  is  a  trump  card  that we  need  to make  the most  of, although  with  a  significantly  smaller  development  team.”  The  division  has  started  to emphasize  industrial‐standard  processes  in  the  development,  manufacturing, commercialization, and installation of window systems. Its product range includes roof indows,  tailored  roof windows  for  renovation projects,  solar  systems  (solar  thermal w

energy and solar power systems, either stand‐alone or  integrated with roof windows), loft ladders, and spiral staircases.  The  division’s  NPD  department  consists  of  25  development  engineers working  on  an average  of  20  active  development  projects  in  the  pipeline.  The  department  has  four experienced senior project managers and two junior project managers, and each of these six managers leads about three projects on a full‐time basis. (In addition, there are four enior  engineers  who  lead  small  projects  part‐time.)  A  typical  NPD  project  is  the evelopment of a complete roof window, a recent and representative example of which s the “Roto Designo R8 top‐hung pivot roof window” (see Figure 2). 

sdi 

Page 9: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

  

Figure 2: Installed roof window (left) and its profile (right)  

Integrated  platform  windows  like  the  Designo  R8  have  up  to  400  parts  and  require about six person‐years of development effort (including variants). Every window system offers two material variants (wood and plastic main profiles), and its main components consist of aluminum cover shrouds, multiple layers of glazing, metal fittings and hinges, handles,  electronic  window‐opening  controls  and  drive  units,  devices  for  automatic ventilation,  thermal  and  acoustic  insulation,  locking  system,  devices  for  solar  thermal applications, interior sun screening, and integration into all possible roofings. On these components  and  the  final  window  the  division  holds  more  than  350  patents.  The complexity  of  such  a  project  may  be  best  compared  to  the  development  of  “white goods”:  major  household  appliances  such  as  dishwashers  or  refrigerators.  Yet  in contrast to white goods, Roto’s window systems are completely designed for customized anufacturing and installation. Therefore, to develop the Designo R8 meant developing m

a modular window platform rather than a single window assembled in mass production.  Deadlines  have  a  natural  importance  for  the  NPD  department.  First  and  foremost, because annual  trade  fairs  set  the  “pace of  innovation”, new products  simply must be presented  at  them  in  order  to  retain  market  share  in  the  saturated  and  highly competitive construction markets  in Western Europe. Customer expectations (sparked by  Roto’s  salespeople)  of  regularly  launched  innovations  are  high  and  cannot  be disappointed. Development projects are typically kicked off with the next season’s trade fair as a deadline. Second, although at a  lower clock speed than the annual  trade  fairs, tightened  energy  regulations  impose  additional  deadlines  for  the  NPD  department. National energy‐saving regulations have a critical impact on what types of windows will be  successful  in  the  market,  especially  as  customers  become  increasingly  concerned with  prospective  subsidies  for  construction  of  low‐energy  housing.  In  Germany,  for instance,  the  energy  law  “EnEV”  that  regulates  construction  standards  is  tightened lmost  every  other  year  with  respect  to  new  requirements  for  windows.  (It  was ightened in 2002, 2004, 2007, and 2009; the next planned amendment is in 2012.) at 

  6

History of the System  Since  the  turn  of  the  century,  Roto  has  explicitly  worked  on  improving  its  project management  competence.  It  has  used  a  standard  stage‐gate  process  since  2005  and formal  portfolio  prioritization  since  early  2009.  Each major  project  is  led  by  a  senior 

Page 10: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

  7

project manager, who—in addition to the major project—also handles one or two minor projects. (Some minor projects have junior project managers with less experience, e.g., project workers who are beginning to broaden their activities.) Portfolio manager Frank endel  supports  the  project  managers  with  methodological  knowledge  and  also W

coordinates across projects.  The stage‐gate process has five milestones at the projects level and another five for each major component. Thus, a major project can easily have 100–150 detailed milestones. A weekly  schedule  links  the  overall  project  plan  to  the  many  detailed  activities;  this schedule is derived from the stage‐gate plan and the current status every week, and it is detailed and tightly controlled. Until 2009, this control was summarized on a large chart n a meeting room directly adjacent to the engineering open space. The chart listed, for ieach project worker, a set of tasks marked as pending, done, or late.  In the autumn of 2009, Dirk Stempfhuber (the head of product development and one of this paper’s authors) participated in a “visual management” initiative in manufacturing. Thus,  as we describe here, Roto’s  alternative  to CC  is  rooted  in  lean principles. A  lean system  is  characterized  by  simple  processes  that  have  been  optimized  over  time  to eliminate waste caused by defects, movement, setups, and/or waiting (Martin 2008, 40). A  lean  system  consists  of  a  number  of  operational  components,  among  them  5S (standards), JIT, TPM, SMED, and the visual workplace (170). In a visual workplace, the tatus of the process workflow and the work tasks can be seen at a glance; this allows skey workflow metrics to be readily seen and controlled by local work teams (171).  Stempfhuber  was  asked  whether  project  management  in  his  department  was  truly visual. His first reaction was: “Yes, of course, we have the chart in the meeting room that anyone can go to and see what’s going on, and we track the engineers’ hours by project.” But  upon  closer  examination  and  reflection,  he  concluded  that  the  weekly  project control  in the meeting room was not really used by the engineers.. The chart aimed at mapping  the  division’s  overall  project  progress.    However,  engineers  did  not  assume responsibility for the accuracy of single task progresses shown on the chart.  It was too much effort to go there and constantly make changes, so the chart was often out‐dated. Hence project managers were  forced  to go directly  to  the engineers’ desks  to  find out what  was  really  going  on,  which  in  turn  further  reduced  the  urgency  to  update  the control  chart.  So  even  though  project  control  formally  included  the  large  chart  as isualization tool, it was far from the spirit of visual management— in fact the chart was vnot used to manage projects.  Thus, Stempfhuber concluded that he could indeed improve transparency. He, Wendel, and the project managers decided to bring the control chart from the meeting room to each project desk: a  chart,  above  the desk,  that  showed  the engineer’s  tasks  for every day of the week. The chart’s purpose was to increase the visibility of important, project‐critical  tasks  assigned  to  this  individual  engineer.  The  engineers were  responsible  for their  own  charts,  which  were  required  to  reflect  the  latest  status.  This  requirement  increased  engineer  involvement  in  the  process  of  identifying  problems  as  soon  as possible.  To more  fully  exemplify  the principle  of  visual management,  engineers were asked  to  put  up  a  red  flag—referred  to  as  a  red  card  and  visible  to  anyone  walking through the open space—immediately when a critical task was becoming late enough to affect other tasks. In contrast, a green card indicated that all tasks were on schedule. 

Page 11: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

  8

 But  the  red  card naturally  raised  fears.  Immediately  flagging  the  red  card  in  case of  a delay made  people  feel  vulnerable  and  exposed  to  criticism.  Furthermore,  in  football soccer) a red card is the signal that banishes a player from the field—hardly a positive (symbol. It was clear that engineers could not be forced to issue themselves red cards.  Thus,  the  management  team  decided  that  the  engineers  needed  to  be  encouraged. Toward this end, Stempfhuber promised his staff that anyone who raised a red card (a) would  not  be  criticized  and  (b)  would  get  help,  within  30  minutes,  from  either Stempfhuber, Wendel,  or  the project  leader. One of  these  individuals will  come  to  the engineer’s desk and help find a solution. If a solution cannot be found immediately, then a  temporary  “red  card  team”  is  formed  as  a  task  force.  This  team  includes  the  task owner,  the  project  leader,  and  selected  experts  working  on  various  projects;  it  also includes either Stempfhuber or Wendel. As long as the issue has not been resolved and ence the red card has not been rescinded, it is the red‐card team’s (and not solely the 

p   ahtask owner’s) res onsibility to t ckle the issue.  These  were  but  promises  for  which  proof  could  only  be  given  over  time,  but  the engineers  trusted  Stempfhuber  enough  to  try.  By  January  2010,  the  weekly  planning charts and red cards were  in place. The  first  red card was  raised  in February, when a drawing  was  delayed  that  absolutely  had  to  be  sent  because  otherwise  the  mould‐making  supplier  would  be  put  behind  schedule.  The  project  engineer  could  not  get ufficient priority in the drafting department; however, the red‐card team helped him to 

r n ssget it and so, in the end, the d awi g went out ju t in time.  This  was  the  beginning  of  the  new  system.  The  reader  should  note  that  nothing substantial had changed in project control at first glance: the weekly control chart had been decentralized by moving to the engineers’ desks, a red card had been added so that delays  were  prominently  flagged,  and  a  help  routine  had  been  put  in  place.  In  other words,  there  was  no  new  information  and  there  were  no  new  activities—only  a reorganization of what had already been  there. Yet  this was  the nucleus of a mind‐set change and of an emerging alternative to the CC method. Not all change is revolutionary; his  story  is  important because  it  shows how an  initially  small  change produced  large ffects. te 4. The New Planning  d Control  ystem  The  project  portfolio  (at  the  time  of  this  study,  21  active  and  7  waiting  projects)  is discussed monthly in the new product steering committee, which comprises the division CEO  and  the  heads  of  development,  purchasing,  manufacturing,  and  product anagement. This body is authorized to cancel projects, to approve new projects, and to 

an S

mprioritize all projects.  Each  project  follows  the  established  stage‐gate  process, which  begins with  a  rigorous customer needs document driven by product management. (There are some technology development  projects,  but  they  are  the  exception.)  By  the  first  milestone,  there  is  a business  plan  and  a  detailed  specification  document,  which  is  then  executed.  Frank Wendel,  the  portfolio manager,  holds weekly meetings with  all  project managers,  and each project manager formally meets with his team every week as well as daily for brief 

Page 12: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

  9

updates. The Friday project meeting gives  the  engineers  the  information  they need  to produce a detailed plan for the next week, which is posted above their desks.  The planning  and  control  system does not use project  buffers.  Stempfhuber  looked  at the CC method in the fall of 2009 and concluded that project buffers were infeasible at Roto. The reason is that the company’s deadlines are set externally: by the annual trade fair, which imposes timely product presentations; and by the necessity to introduce new products  in  April,  at  the  beginning  of  the  active  building  construction  season.  Roto instead uses a lower­priority project buffer: if one of the seven major projects needs extra capacity  in order  to  solve a problem  that  threatens  its deadline,  this  capacity  is  taken from the 14 minor projects. Although these are not massive capacity shifts (on the order of 5% of total capacity), the result can be delay of a minor project. In that case, the minor roject’s deadline is adjusted by the steering committee or it is given priority to get back pon track should that deadline’s viability be threatened.  There  is  no  significant  capacity  buffer  for  the  department  as  a  whole,  and  Wendel estimates  that  the  engineering  organization  is  97%  utilized.  But  this  does  not  mean there  is  no  flexibility.  In  the  first  place,  some  of  the  projects  have  a  lower  priority. Second,  only  about  70%  of  each  week  is  planned  for  project  work;  the  rest  is  for vacation, administrative tasks, and training. (When things get tight, administrative tasks and training can be delayed.) Third, engineers do work overtime when a deadline looms nd  the project  is behind;  thus,  the 100% capacity  limit  is  flexible. All of  these  factors ahelp Roto to achieve deadlines in spite of task‐time variation.  Roto also deviates from CC by not sequencing activities across projects to accommodate resource conflicts. This is because new product projects are much too variable and fluid to allow for  the scheduling of resource conflicts. Such conflicts (e.g.,  two projects need the same expert, or equipment, at the same time) are dealt with, as they arise, either by informal mutual adjustment across projects  in  the weekly plan or by  imposing project priority  if  the  conflict  is  unavoidable.  Serious  resource  conflicts  are  rare,  and  their perfect” avoidance would not justify the significant complications that a Critical Chain “planning system would entail.  The  red cards have become  fully accepted by  the project  engineers  (Figure 3). During the first 10 months of the system’s operations, 30 red cards were flagged. Stempfhuber’s characterization,  that  “red  cards  are  not  tools  to  evaluate  people  but  a  help  to characterize  the  work”,  has  been  internalized  by  the  engineers.  For  example,  an electrical designer proposed that a cable be integrated into a window frame (to drive a window‐closing motor). When manufacturing rejected the design because of anticipated quality issues, the designer posted a red card to indicate the problem; then a task force elped  him  to  find  a  solution  of  similar  functionality  that  also  addressed  the  quality hproblem.  The  cards  are  viewed  not  as  a  threat  but  rather  as  a  source  of  help.  Mr.  Brüggen,  a mechanical  part  designer,  describes  it  this way.  “The  red  cards  take  a  burden  off me because  [before]  I was  alone  responsible  for  the  solution decision  that  I made. Now  I have support with the approach, which gives me confidence. More than that, if I fall, I fall less hard because we work  together and help one another. We all do  this because we know that the next problem could hit oneself.” 

Page 13: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

 

  10

 Figure 3: Weekly plans of project engineers with one red card 

 The  red  cards  have  the direct  (and  initially hoped‐for)  effect  of  “visual management”: they  have  enabled  the  organization  to  react  more  rapidly  to  problems.  In  the  past, problems took longer to detect—by which time some of them had already spiraled into larger  issues. Product performance  issues previously went undetected  for as  long as a month  (when  formal  tests  were  conducted);  now,  however,  even  the  suspicion  of  a roblem  triggers  a  red  card  right  away.  Thus,  emergency  activity  has  become  more pefficient and less of a burden.  n addition, the red cards have had several effects that were not initially foreseen. Four ffects in particular are noteworthy. Ie 1. Reduction of individual task buffers. Roto has never used explicit buffers and has always followed the policy of planning as realistically as possible. This approach is also built  into  the  overall  project  plans,  whose  tight  timing  stems  from  the  management team’s experience with project execution times. Even so, the engineers’ know that, when a problem occurs, they will get help and time to work on the problem; this assurance has made  task‐time planning more  realistic. According  to Wendel,  “They all  know  the end date for the project, which is not a management invention but has market consequences if missed, and they also have other projects to work on.” Jörg Scheffel, a project manager, adds: “The fact that people are not threatened by a problem increases their willingness to give tight task‐time estimates.” One project engineer explains this result  in terms of the help that the engineers receive: “Previously, I had to deal with problems myself, so I had to give myself a buffer, but now I know I get help and I won’t be left alone, so I’m willing to plan a bit tighter.” Of course, not everyone reacts the same, and some people ay that they plan their tasks exactly as they did before. But no one feels that task‐time sestimates have been stretched.  This is the same effect alluded to in discussions of the CC method. But speculation that employees will give up their personal buffer for a collective project buffer has not been verified,  and  some  doubt  it.  But  here  we  have  evidence  of  a  specific  motivation  that engineers  acknowledge:  getting  help  (and  thus  sharing  responsibility  for  decisions) makes  them  feel  safer,  so  they  are willing  to  plan  tighter.  Receiving  help  has  a more visible and  tangible psychological  effect  than  that of  a project buffer, whose effect  the 

Page 14: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

  11

worker will see only (if at all) at the project’s end.  2. From emergency problem solving to process improvement. Once the organization learned  that  problems  could  be  raised  and  solved  via  the  red‐card  process  (without engineers  feeling  personally  threatened),  they  applied  the  same  approach  to  problem solving  in  the  absence  of  a  pressing  emergency.  Stempfhuber  is  also  responsible  for technical  services, a group  that  supports  sales as well as  carpenters who  face product complaints.  So  the  first nonemergency application of  the new process was  the  idea of declaring a  “product  complaint of  the week” based on all  customer  feedback received. Technical  services  chooses  an  important  complaint,  and  the  relevant  specialist  from NPD brings this complaint as a red card into the development process. An engineer with the  appropriate  subject  matter  expertise  “owns”  the  problem  and  is  assisted  by  the whole team, if necessary, when solving it. For example, a recent customer complaint was this: “The rain sensor on my window triggers the electric motor to close the window not only  when  it  rains  but  also  in  the morning  after  heavy  dew.”  The  red‐card  problem‐olving process found a solution within a week: reinforce the heating unit of the sensor 

esso that it would be strong enough to evaporat  dew but not rain.  The  logical  second  step  in  this  progression would  be  a  “process  improvement  of  the week”,  an  idea with which  the NPD  organization  is  just  beginning  to  experiment.  For now,  management  declares  a  topic  of  the  week  (e.g.,  improving  the  productivity  of meetings  to  reduce  the  sensation  of  wasting  time,  streamlining  the  hourly  billing  of engineers’  time  to  projects,  quickly  processing  the  contents  of  one’s  in‐box).  The engineers then propose ideas, one of which is decreed to be a top‐priority improvement to be tackled. Of course, the procedure may be changed in response to experience, and Stempfhuber  believes  that  it  can  also  be  successfully  applied  to  other  administrative departments (e.g., manufacturing has already adopted it).  3.  Communication  and  collaboration  between  project workers. When  a  project’s task  buffers  are  reduced  or  even  absent,  each  task  naturally  depends  more  on completion of the previous task. Because tasks are no longer decoupled, lateness in one task  immediately  affects  its  successors.  In  CC,  this  notion  is  captured  by  the  relay metaphor: once a Critical Chain task is completed, the successive task’s owner “takes the relay  over  and  starts  running”  by  working  on  the  next  task.  Unbuffered  changeovers equire close collaboration between two adjacent project workers; a smooth changeover rwithout delay requires some form of coordination.  However, collaboration in Roto’s system goes further than in CC. Roto’s system fosters strong cohesion between project team members that is based on more than stricter time dependency.  First,  the  raising of  a  red  card makes  it  clear  to  all  those  involved  in  the project  that  there  is  an  issue  requiring  attention.  Project  manager  Scheffel  describes how communication among process workers has intensified: “When we go for lunch, we of course observe when somebody has set the red card at his desk. Then our discussion starts:  You must  have  raised  the  card  this morning. What  is  your  problem and why?” Second,  a  stronger  cohesion  is  achieved  in  that  the  red‐card  teams  take  on  common responsibility  for  the  troubled  task;  this  typically  includes  some  experts  working  on different  tasks within  the  same  project.  Project  engineer  Brüggen  concludes  that  this mechanism  “has  taken  some  off  the  blinkers  off.  The  interest  and  the  stakes  that  you have got in your colleague’s work have definitely increased. When you team up for a red 

Page 15: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

  12

card  of  someone  else’s  task  your  efforts  are  then  concentrated  on  the  same  task anyway.” Electrical system designer Grimm adds: “The red cards make interdependence visible,  sometimes  I  cause a red card  for you, and  then you one  for me.  It  forces us  to ollaborate more and be closer together, and we also learn more about what the others cdo.”  Thus,  the  red  card  has  become  a  device  of  improving  collaboration  within  the  NPD process. It is interesting that the cohesive power of the red cards was not amplified by the  preexisting  monetary  reward  system.  (Under  that  system,  NPD  employees  are ollectively  granted  an  annual  bonus  based  on  the  overall  departmental  delivery erformance; this system remains unchanged.) cp 4.  Communication  and  collaboration with  other  departments.  Perhaps  the  most surprising  effect  of  the  red  cards  is  that  they  have  also  improved  the  collaboration between engineering and other departments. The first important partner of engineering is purchasing. In 2008 this department changed its processes to focus on developing and evaluating  strategic  suppliers,  leaving  operational  buying  to  manufacturing.  The  red‐card  process  is  a  welcome  opportunity  for  purchasing  to  improve  its  own  supplier evaluation:  whenever  some  problem  affects  a  supplier,  a  red  card  is  transferred  in duplicate  to  purchasing  (who  simplify  it  into  their  own  format,  known  as  a  “Pareto sheet”).  Examples  of  such  problems  include  a  supplier  not  delivering,  or  delivering incorrectly, or a necessary tool whose delivery has been delayed. Just as in engineering, the  red  card  helps  those  involved  to  focus  on  and  process  the  issue  more  quickly. Conversely, if it’s a strategic supplier with the problem—for example, information being ransferred too late or incorrectly to the supplier—then purchasing triggers a red card twithin engineering.  Thus,  the red cards have been a vehicle  for  improving cross‐department collaboration. In the words of Mr. Farrenkopf, the head of purchasing: “Our communication quality has ecome more targeted and therefore better, both sides react faster, and we have much bmore of a feeling of working as a team across the departments.”  Improved  collaboration with  purchasing  is  not  the  only  benefit;  product management also sees a positive effect. “Our products, as well as the product documentations, must be  simple  because many  carpenters  of  varying  skill  levels  install  them”;  so  states Mr. Meinikheim,  a  product manager  for  roof windows.  This  department  has  existed  since 2002 but had difficulties being heard  in the NPD process until  introduction  in 2005 of the  structured  stage‐gate  gate  process.  That  gave  the  department mandatory  sign‐off ower,  ensuring  that  simplicity  and  usability  concerns  were  given  greater  weight  in pdesign decisions.  The  relation  between  Product  Management  and  NPD  is  not  free  of  tension  because opinions  about  prioritization  within  the  project  portfolio  are  always  different.  But Meinikheim appreciates  the red‐card process:  “We receive red cards  from engineering when  actions  by  the  sales  force  or  the  product  documentation  are  concerned.  For example, our customers incorrectly ordered some windows because the differentiation between  left‐hand  and  right‐hand  use  was  missing  in  the  order  form.  The  red‐card process is useful because it structures and focuses the solution analysis. We do not yet give engineering red cards, but that will come, too.” 

Page 16: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

  13

5. The Impact: What Has Changed?  An  intangible  effect  for  the  engineering  department  is  that  its  “reputation”  in  the company has  improved: engineering  is now seen as a  leader  in process  improvements among the administrative departments outside manufacturing. But the department  also an  already  identify  specific  project  benefits—even  though  the  new  system  has  been perating for lessco 

 than a year. 

Late changes. A critical milestone for engineering changes is the “G3” milestone that authorizes (manufacturing) tool production: any change after this milestone is much more expensive because a tool might have to be changed. The effect of the red cards has been more changes before G3 and fewer changes after G3. In 2009 there were six changes after the G3 milestone;  in 2010, only three. The red‐card process has thus achieved front‐loading (Fujimoto and Thomke 2000), an earlier approach to solving engineering  prob el ms.  That  approach  can  reduce  project  costs  (immediately)  and schedules (over time). 

Milestone  delays.  The  number  of  project‐level  milestone  delays  has  decreased significantly. Two “old” projects  that were first marketed  in early 2010 missed, on average,  28  (out  of  about  100)  project milestones.  In  contrast,  a  new project  just being introduced encountered d  elays in only 12 (of about 100) project milestones. This improvement directly translates into faster completion times. 

Processing  time  per  red  card.  In  the  first  months,  bringing  a  red‐card  issue  to conclusion took about 20 days. This has now been whittled down to an average of six or seven days. The goal for the near future is fewer than five days (i.e., within a work week). 

Effects on employees. Has the new planning and control system caused more stress for  the project employees?  Indeed,  two engineers mentioned that  the more  tightly planned  task  times,  along  with  the  public  revelation  of  any  problem,  “increase pressure”. However, these engineers also state that the pressure is reduced because they are no longer left alone with the responsibility of making calls for the solution approach. Moreover,  the  faster  solution of  problems  increases  the  level  of  project control—in  other  words,  the  employees  live  less  “in  chaos”,  and  this  can  reduce stress  markedly.  On  ba

onlance,  one  may  conclude  that  personal  stress  within  the 

organizati  has probably decreased or, at least, not increased.  Effects on other projects. It is true that some secondary projects have been delayed. 

However,  a  well‐known  principle  of  flow  control  and  business  process reengineering  (Adler  et  al.  1995  and  1996,  Loch  1998)  is  using  “backup”  work, which is less time sensitive, to ensure timely completion of high‐priority projects. So far, the resulting delays have been either minor and not damaging or were avoided altogether via reprioritization. The situation does bear watching, though, to ensure that indeed only nondamaging delays are allowed. 

 Implementation of the new project planning and control system is an ongoing process. For example, the initial red‐card procedure listed the issues and actions on a flip chart. But it quickly became clear that the flip chart was unwieldy and hard to use. Roto then designed forms on which the engineer entered the issue with reasons and actions; these forms were to be stuck into pockets on the weekly plan above the engineer’s desk. This had  the  advantage  of  information  being  reiterated.  Similarly,  both  the  extension  from 

Page 17: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

  14

problem reactions  to process  improvements and  the  integration of other departments emerged gradually.  The department is currently seeking to sharpen the progress indicators. Also, portfolio management  needs  upgrading,  since  carrying  high‐  and  low‐priority  projects  in  the same  portfolio  runs  the  risk  of  neglecting  the  projects  of  lower  priority.  This consideration  is  especially  pertinent  given  that  some  of  the  low‐priority  projects  are technology development projects,  such as  green  tech or new materials. They are  “low priority” not because they are unimportant (indeed, they are critical) but rather because they  do  not  have  fixed  market  deadlines.  They  need  to  be  protected  in  some  way—erhaps  cut  into  partial  progress  milestones  that  are  given  deadlines.  In  short,  the ethod is dynamic and will never be “complete”. 

pm 6. Discussion  After an iterative implementation and improvement process, the Roto R&D department now  has  a  project  planning  and  control  system  that  is  a  serious  alternative  to stablished  systems  such  as  CC. Table  1  summarizes  the  comparison between CC  and eRoto’s system.  Withcont

  this  comparison, we  can  identify  several  advantages  that  are  relevant  in  certain exts. 

The system requires no project buffer and instead uses the project portfolio (in the form of  lower‐priority  projects)  as  a  capacity  buffer.  It would  be  unwise  to make general statements about which buffer  type  is better, but Roto’s circumstances (of fixed,  market‐imposed  project  deadlines,  such  as  trade  fairs,  and  tight  plans) exemplify  that  in  some  cases  a  project  schedule  buffer  is  difficult  to  use  and  to accept. A working alternative to project buffers is therefore a useful asset. 

At Roto, cross‐project capacity conflicts are managed dynamically, whereas the CC method would schedule such resource conflicts by adding sequencing constraints to the schedule. But many projects are too fluid for such conflicts to be scheduled much in advance. Not only  that,  the added sequencing constraints embody,  in effect,  the combined uncertainty of both projects involved, so tasks can be “pushed around” by events in either project. For this reason, the scheduling of capacity conflicts usually entails considerable rescheduling—unless it is done near the actual time of resource sharing. Yet the closer the event, the less a formal schedule is even needed. This is, in  essence,  what  the  Roto  system  does.  It  negotiates  resource  conflicts  flexibly 

e y n r nwithin  th   weekly  detailed  activit   pla s,  in  acco da ce  to  which  the  engineers adjust to one another when working with shared experts or equipment. 

Accounts  of  CC  methods  indicate  that  protection  by  the  project  buffer  “should” motivate employees to give up their private task buffers. However, the incentive to make  themselves vulnerable  in  this way  is not  clear. The Roto system tackles  this issue head on: not only are the engineers protected (not blamed), they also receive help  that  relieves  them  of  the  burden  of  making  decisions  alone  (and  thus,  not incidentally,  from  the  burden  of making mistakes).  This  is  a  clear mechanism  for reducing engineers’ incentives to maintain private buffers, one that is borne out by their  perceptions  of  how  the  system  operates.  Indeed,  the  fairness  of  the  process seems  to  have  greatly  facilitated  its  implementation  and  the  system’s  current effectiveness. In a sense, management spent more effort explaining the meaning of 

Page 18: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

  15

the red cards than it did pursuing and pushing for hard buffer reductions. This fact suggests  that  the  implementation  and  the  method  both  succeeded  in  being perceived by the employees as fair. 

Table 1: Comparison of Roto’s System with CC  

 Key elements of PM approaches 

Critical Chain approach  Roto’s PM approach 

Goals 

‐  Meeting project’s due date while satisfying cost and quality constra

‐  Maximize project throughput in a ints 

multiproject environment 

‐  Meeting project’s due date while satisfying cost and quality constraints 

‐  Maximize project throughput in a multiproject environment 

Planning principles 

‐  Set a project completion time for each project 

esource ‐  Identify CC: critical path plus rconflict sequencing 

‐  Plan CC with latest start dates ‐  Add a project buffer and feeding buffers, as a percentage of task safeties, to protect project from task uncertainty 

‐  Tasks on the critical chain begin to follow the relay metaphor 

‐  Set a project completion time for each project 

‐  Establish project priorities s to ‐  Use average task completion time

identify critical path ‐  Plan critical path with latest start dates 

‐  Red‐card process mobilizes fast‐rity response resources for high‐prio

projects when problems occur wer‐‐  Resources are taken from lo

priority projects 

How uncertainty is anticipated in the planning process 

‐  Pooled time buffer protects compledate of entire project 

‐  Feeding and resource time buffers  

tion 

protect CC from delayed tasks leadinginto it 

‐  Prioritize CC and subordinate every other task 

‐  “Red‐card task force” shifts development resources to a troubled task 

‐  Capacity buffer, in form of low‐priority projects, ensures resources for problem solving (uncertainty response) within high‐priority projects 

How human behavior (e.g., student’s syndrome, Parkinson’s law) is influenced 

‐  “Elimination” of individual task buffers 

ning (cut existing times by half) to counteract individual safety plan

‐  Promise not to penalize for task lateness 

‐  Encourage raising a red card when a alistic” problem occurs; emphasize “re

time estimates ‐  Task force: help and collective shouldering of responsibility for a troubled task  

How the project’s progress is measured 

‐  Consumption of project buffer relative to the project stage 

‐  Visual management via traffic‐light system: red cards are set when task 

o completion is delayed enough tendanger other tasks 

Responsibility for monitoring 

‐  Project leader monitors project’s buffeconsumption 

‐  Team members monitor one another because one person eating into the buffer affects the others 

‐  Shared monitoring, but project worker’s responsibility to raise red card 

‐  Visible red card, plus collaboration in eameam

task force, informs entire project t‐  Weekly monitoring in the project t‐  Weekly monitoring with portfolio manager and project leaders  

Responsibility for ntervention i

‐  Project leader intervenes when buffer consumption is critical 

‐  Intervention by red‐card team (task owner plus experts); shifting collaboration creates 

llainterdependence and co boration   Roto’s  project  management  approach  inherently  encourages  increased 

communication  and  extended,  decentralized  collaboration.  The  red  cards  have 

Page 19: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

  16

proven to be a simple yet effective vehicle for communication and problem solving for single project tasks, entire projects, and even across departmental boundaries. In contrast to CC, the coordination task has been delegated from project management down to the project workers themselves. Of course, NPD management initially had to  steer  and  substantially  control  the  efforts,  but  it  is withdrawing  gradually  and 

the    he  a  leaving  red‐card processes to t project workers. In sum, Roto’s pl nning and control system is characterized by being more decentralized than CC. 

Finally,  the  Roto  PPC  system  has  a  dynamic,  “process  improvement”  flavor  that arises  from working  on  issues  rather  than  taking  a  relatively  static,  “scheduling” approach, as in CC and other such systems. The improvement mind‐set, which stems directly  from  the  “visual  management  and  continuous  improvement”  roots  that grounded  the  original  idea,  has  helped  Roto’s  engineering  department  integrate other  departments  and  continue  driving  the  system  further.  This  built‐in improvement dynamic is missing in CC and similar systems. 

 For now, the Roto system constitutes but one example. We do not know how applicable it is to different organizations and under different circumstances. However, this example is interesting enough to be shared with the project management community—not only ecause the Roto system offers the (potential) advantages just detailed but also because bthis example teaches us how such systems may evolve.  In  particular, managerial  systems  are  employed  in  environments  that  are  usually  too complicated  and  insufficiently  understood  to  be  derived  from  an  organization  model that  serves  as  input  to  an  optimizing  method.  Furthermore,  when  model‐based optimization is used, there is always the risk of its being incomplete. The CC method is a case  in  point.  This  method  is  based  on  a  model  of  the  organization  (the  theory  of constraints) that recommends identifying the bottleneck resource and then protecting it with a buffer. The theory of constraints and Critical Chain have produced an impressive model‐based  method;  CC  is  widely  used  and,  indeed,  has  influenced  the  Roto  R&D department.  However,  even  though  it  protects  a  project’s  critical  chain,  this  method remains incomplete. It does not explicitly account for employee motivations; it does not recognize  that  schedule  buffers  are  sometimes  inapplicable;  it  does  not  take  into account  the  high  variability  of  cross‐project  constraints  in  an  uncertain  project environment, which  renders  a  strictly  scheduling‐oriented approach difficult;  and  it  is tatic—neglecting  the power of  continuous  improvement  and  collaboration across  the smany actors that play a role in a project’s success.  Critical Chain has done about as well as a model‐based, “technology push” method can to spark initiatives, but it is simply insufficient to address the range of project planning and control challenges typical of a modern‐day organization.  We have shown that Roto had to  go  beyond  CC  in  order  to  achieve  its  improvements.  In  other  words,  standard implementations  of  CC  (or  any  other method)  are  bound  to  be  of  limited  usefulness. Each  individual  organization must  search  to  find  answers  to  its  own problems, which may  be  similar  to  but  never  the  same  as  the  problems  and  solutions  of  other rganizations.  It  is  this  search,  in  the  context  of  an  “improvement”  mind‐set,  that xpands the kernel of a good idea into a powerful dynamic yielding unique capabilities. oe 

Page 20: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

  17

In addition to proclaiming another interesting PPC variant, the Roto case demonstrates he  course  that  an  improvement  search may  take.  It  also  suggests  that  the  quest  for mprovement reflects a logic and attitude that will pay dividends to project managers. ti  References  Adler, P.S., A. Mandelbaum, V. Nguyen, and E. Schwerer. 1995. From project to process management: an empirically based framework for analyzing product development time. Management Science 41, 458–484. 

 Adler, P.S., A. Mandelbaum, V. Nguyen, and E. Schwerer. 1996. Getting the most out ofyour development process. Harvard Business Review Mar/Apr., 134–152. 

Bevilacqua M., F.E. Ciarapica, and G. Giacchetta. 2009. Critical chain and risk analysis International Journal of Project applied to high‐risk industry maintenance: A case study. 

Management 27(4), 419–432. 

Cohen, I., A. Mandelbaum, A. Shtub. 2004. Multi‐project scheduling and control: A process‐base comparative study of the critical chain methodology and some alternatives. Project Management Journal 35(2) 39–50. 

Fujimoto, T. and S. Thomke. 2000. The Effect of ‘Front‐Loading’ Problem‐Solving on Product Development Performance. Journal of Product Innovation Management 17 (2), 128–142. 

in. The N  Barrington. Goldratt, E.M. 1997. Critical Cha orth River Press, Great

e Goal. Gower, Aldershot, UK. Goldratt, E.M. and J. Cox. 1984. Th

Gray, C.F., and F.W Larson. 2006. Project Management: The Managerial Process. MacGrawHill, NY. 

Gray, V., J. Felan, E. Umble, M. Umble. 2002. A comparison of drum‐buffer‐rope and critical‐chain buffering techniques. Chapter 25 in: Slevin, D.P., D.I Clelland, and J.K. Pinto 

The Frontiers of Project Management Research(Eds):  . Project Management Institute, Newton Square, PA, 419–434. 

roject scheduling:  

Herroelen, W., R. Leus, and E. Demeulemeester. 2002, Critical chain pDo not oversimplify. Project Management Journal 33(4), 48–60.

Herroelen, W. 2005. Project Scheduling—Theory and Practice. Production and Operations Management 14(4), 413–432. 

Herroelen, W. and R. Leus. 2000. On the merits and pitfalls of critical chain scheduling. Proceedings of the PMI Research Conference 2000, June 21‐24, Paris. 

Herroelen, W. and R. Leus. 2001. On the merits and pitfalls of critical chain scheduling. Journal of Operations Management, 19(5), 559–577. 

Herroelen, W. and R. Leus. 2005. Project scheduling under uncertainty: Survey and s. European Journal of Operational Research, 165(2), 289–306. research potential

Kerzner, H. 2009. Project Management: a Systems Approach to Planning, Scheduling and th n. Controlling. Wiley, Hoboken, NJ, 10  editio

Leach, L.P. 2005. Critical Chain Project Management. Artech House Professional Development, Boston, Library, 2nd edition. 

Page 21: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule

  18

Lechler, T.G., B. Ronen, and E.A. Stohr 2005. Critical Chain: A NParadigm or Old Wine in New Bottles? Engineering Manageme

Loch, C. H. 1998. Operations Management and Reengineering. European Management 

ew Project Management nt Journal, 17(4), 45–57. 

Journal 16, 306–317. 

Loch, C. H., and C. Terwiesch. 2007. Coordination and Information Exchange. Chapter 12 in: Loch, C. H., S. Kavadias (Eds). Handbook of New Product Development Management. Butterworth Heinemann/Elsevier. 

Long, L.D., and A. Ohsato. 2008. Fuzzy critical chain method for project scheduling under resource constraints and uncertainty. International Journal of Project Management 26(6), 688–698. 

Operational Excellence: Using Six Sigma to Translate Customer Value don: Auerbach. 

Martin, J.W. 2008. Through Global Supply Chains. NY, Lon

 J. Mantel. 2008. Project Management: a Managerial Approach. th

Meredith, J. R., and S.Hoboken, NJ: Wiley, 7  edition. 

Project management in the fast lane – Applying the Theory of Newbold, R.C. 1998. Constraints. The St. Lucie Press, Boca Raton. 

Raz, T., R. Barnes, and D. Dvir. 2003. A critical look at critical chain project management. Project Management Journal 34(4) 24–32. 

nagement Science 46(6): 824–844. Rivkin, J. 2000. Imitation of Complex Strategies. Ma

Siggelkow, N. 2007. Persuasion with Case Studies. Academy of Management Journal 50(1): 20‐24. 

Steyn, H. 2001. An investigation into the fundamentals of critical chain project scheduling. International Journal of Project Management 19(6), 363–369. 

Steyn, H. 2002. Project management applications of the theory of constraints beyond critical chain scheduling. International Journal of Project Management 20(1), 75–80. 

he  

Umble M. and E. Umble. 2000. Manage Your Projects for Success: An Application of tTheory of Constraints. Production and Inventory Management Journal 41(2), 27–32.

Van de Vonder, S., E. Demeulemeester, W. Herroelen, and R. Leus.. 2005. The use of nagement: the trade‐off between stability and makespanl of Production Economics 97(2), 227–240. 

buffers in project ma . International Journa

Wysocki, R.K. 2009. Effective Project Management: Traditional, Agile, Extreme. Wiley,  edition. Indianapolis, 5th

in, R.K. 2009. Case Study Research – Design and Methods. Sage, Los Angeles, 4th edition. Y

 

Page 22: Meeting Project Deadlines under Uncertainty: An ... · Abstract A fundamental problem in project planning and control (PPC) is the meeting of deadlines under conditions of schedule