Сетевое планирование применяют для организации и составления календарных планов реализации больших комплексов работ. Это, например, научно – исследовательские работы с участием нескольких институтов, разработка автоматизированной системы бухгалтерского учета, строительство большого объекта, освоение производства новой машины, планирование и осуществление космических исследований и т д. Во всех указанных случаях выполняется огромное количество взаимозаменяемых операций, в работу вовлекается множество людей, предприятий, организаций; управление осложняется новизной разработки, трудностью точного определения сроков и предстоящих затрат. В управлении сложными разработками высокоэффективными сказались сетевые методы , получившие в последние годы широкое распространение. Использование этих методов позволяет сравнительно просто выяснить, когда необходимо начинать и заканчивать выполнение отдельных операций, как задержка хода выполнения некоторой операции влияет на время завершения всего проекта.

Для использования сетевых методов нужно, прежде всего, разбить крупный проект на отдельные операции (работы) и составить перечень операций. Некоторые из них могут выполняться одновременно, другие – только в определённом порядке. Например, при строительстве дома нельзя возводить стены раньше, чем сделан фундамент. Необходимо выяснить очерёдность выполнения всех операций списка.

Для этого составляем список операций, непосредственно предшествующих каждой операции. После этого нужно запланировать время, необходимое для выполнения каждой операции. Полученные данные обычно помещаются в таблицу. Пример:

Таблица 10.1

Операция	Предшествующие операции

В таблице приведены данные для проекта, состоящего из шести работ. Для каждой из них задана продолжительность и указаны непосредственно предшествующие ей операции. Можно построить по этим данным сетевой график , или граф . Но сначала несколько понятий из теории графов. Граф – это совокупность двух конечных множеств: множества точек, которые называются вершинами , и множества пар вершин, которые называются рёбрами .

Рис. 10.1 Пример графа

Это пример графа, имеющего пять вершин и шесть ребёр. Если рассматривать множество упорядоченных пар точек, т.е. на каждом ребре задано направление, то граф называется ориентированным . В противном случае – неориентированном графом.

Рёбра, имеющие одинаковые концевые вершины, называются параллельными .

Ребро, концевые вершины которого совпадают, называется петлёй . На рисунке 10.1 a 4 и a 5 - параллельные ребра, a 2 - петля. Граф называется полным , если любые две его различные вершины соединены ребром, и он не содержит параллельных ребер.

Путём в графе называется такая последовательность рёбер, ведущая от некоторой начальной вершины P 1 в конечную вершину P n , в которой каждые два соседних ребра имеют общую вершину, и никакое ребро не встречается более одного раза. Например, в графе – примере последовательность рёбер (a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , a 5 , a 6 ) образует путь, ведущий от вершины P 1 к вершине P 4 .

Циклом называется путь, начальная и конечная вершины которого совпадают. На рис. 10.1 образуют цикл рёбра (a 1 , a 3 , a 4 ) .

Длиной пути или цикла называется число рёбер этого пути или цикла.

В ориентированных графах на рёбрах задано направление, т.е. у каждого ребра фиксируется начало и конец. Такие направленные рёбра называются дугами .

Сетью называется граф, каждой дуге которого поставлено в соответствие некоторое число (или несколько чисел), обычно это время.

Таким образом, при построении графа каждую операцию изображают в виде ориентированной дуги. Связи между операциями также представляют в виде дуги. Дугу – связь проводят из конца дуги, соответствующей предшествующей операции, в начало следующей операции.

8. Рис.10.2 Сетевой график комплекса работ

Чтобы отличить операции от связей, операции изображают сплошными линиями, а связи – пунктирами. Вершины графа называют событиями . Временем наступления события считают время, когда завершено выполнение всех операций, входящих в соответствующую вершину.

Таким образом, граф, представляющий взаимосвязь отдельных работ проекта, называется сетевым графиком. На рисунке 10.2 построен сетевой график для комплекса операций, заданных таблицей из предыдущего примера.

Главными элементами сетевого графика являются события и работы. Событие – это состояние, момент достижения промежуточной или конечной цели разработки (начальное событие – отправной момент разработки). Событие не имеет протяжённости во времени. Работа – это протяжённый во времени процесс, необходимый для свершения события. Любая работа имеет предшествующее событие и определённым событием заканчивается.

После первоначального составления сетевого графика необходимо проверить его соответствие некоторым обязательным требованиям:

Только начальные события не имеют входящих стрелок, только конечные события – выходящих. Если событие по своему характеру является промежуточным, оно должно иметь как входящие, так и выходящие стрелки.

Каждая работа должна иметь предшествующее и завершающее события.

На графике не должно быть изолированных участков, не связанных работами с остальной частью графика.

На графике не должно быть контуров (циклов) и петель, т.к. они, по существу, означают, что условием начала некоторой работы является её же окончание.

1. Рис. 10.3 Пример контура

При возникновении контура (а в сложных сетях это случается довольно часто) необходимо вернутся к исходным данным и путём пересмотра состава работы добиться его устранения.

Рис. 10.4 Пример введения фиктивного события для устранения параллельности работ

Это один из случаев, когда требуется введение фиктивных работ и событий.

Другой случай – отражение зависимости событий, не связанных реальными работами. Предположим, например, что работы a и b (см. рисунок) могут выполняться независимо друг от друга, но требуют одного и того же оборудования, так что работа в не может начаться, пока не освободится оборудование с окончанием работы a . Это обстоятельство требует введения фиктивной работы c (рис.10.5).

Третий случай – неполная зависимость работ. Например, работа c требует для своего начала завершения работ a и b , но работа d связана только с работой b , а от работы a не зависит.

Тогда требуется введение фиктивной работы x и фиктивного события , как показано на рисунке 10.6.

Во всех трёх указанных случаях фиктивные работы не имеют протяжённости во времени, однако без их включения анализ сетевого графика может дать неверные результаты.

Четвёртый случай введения фиктивных работ – это отражение реальных отсрочек и ожиданий. В ряде технологических процессов требуется, например, естественное дозревание, брожение, затвердевание, высушивание и т п., когда реальная работа не производится, но следующий этап до определённого момента начаться не может. В подобных случаях в сетевой график вводятся фиктивные работы, имеющие соответствующую протяжённость во времени.

Проведём анализ сетевого графика (рис.10.7 на след.с.), полученного в первоначальном варианте по следующим данным таблицы – перечня работ и событий (таблица 10.2). Этот график соответствует всем названным требованиям. Однако этот график не полностью упорядочен. Упорядочение сетевого графика заключается в таком расположении событий и работ, при котором, грубо говоря, все работы – стрелки направлены только слева направо. В каждом вертикальном “слое” упорядоченного графика находятся события, имеющие предшествующие события только в слоях, расположенных левее.

Таблица 10.2

	предшествующее	завершающее

Рис.10.7 Неупорядоченный сетевой график

Для выделения слоёв и полного упорядочения нашего графика проделаем следующее. Поместив в первый слой начальное событие 1 (см. рис. 10.8), мысленно вычеркнем на графике это событие и выходящие из него стрелки. Тогда без входящих стрелок останутся события 2 и 3. Они образуют второй слой. Вычеркнув мысленно события 2 и 3 с выходящими из них работами, обнаружим, что без входящих стрелок остается событие 4, которое образует, таким образом, третий слой. Продолжая процедуру вычёркивания, получим четвёртый слой с событиями 5 и 6, пятый – с событием 7, шестой – с событием 8 и 9, и, наконец, седьмой слой с конечным событием 10.

Рис.10.8 Упорядоченный сетевой график

Уже с первого взгляда ясно, что по сравнению с предыдущим графиком упорядоченный график (рис. 10.8) отражает последовательность событий и работ гораздо более чётко и наглядно. В сложных “запутанных” сетях упорядочение графика является первоочередным условием для его последующего анализа. Отметим, что правильно составленный график всегда может быть упорядочен, чего нельзя сказать, например, о графике, содержащим контуры. Методом вычёркивания получаем правильную нумерацию вершин графа. Конечная вершина при этом получает наибольший номер.

Временные параметры сетевого графика

Каждая работа сетевого графика (кроме фиктивных работ) требует для своего выполнения затрат времени, трудовых и материальных ресурсов. Важнейшим этапом сетевого планирования является анализ сетевого графика по критерию времени. Рассмотрим принципы этого анализа на примере составленного нами графика.

Предположим, что продолжительность выполнения каждой работы может быть установлена с достаточной точностью. Сейчас мы рассматриваем только так называемые нормативные временные оценки работ. Их может, например, установить эксперт. Цифры у стрелок на рисунке показывают длительность работ (в днях).

Определим прежде всего ожидаемые сроки наступления всех событий графика. Срок наступления начального события будем считать нулевым. Поскольку работа 1 – 2 продолжается 10 дней, событие 2 наступит, очевидно, на десятый день после начала работ. Аналогично определяем, что для наступления события 3 потребуется 4 дня. Для события 4 входящими являются 2 работы: 1 – 4 и 3 – 4. Первая из них заканчивается на шестой день после начального момента работ.

Работа 3 – 4 может начаться только после наступления события 3, т.е. через 4 дня после начала события, и требует для своего выполнения 7 дней. Всего от начального события до завершения работы 3 – 4 проходит 11 дней. Поскольку событие 4 не может свершиться раньше окончания работы 3 – 4, ожидаемым сроком его наступления нужно считать 11 дней.

Перейдем к событию 5. Оно наступает после завершения работ 2 – 5 и 4 – 5. Первая из них завершается через 10 + 9 = 19 дней, вторая через 11 + 3 = 14 дней. Больший из этих сроков (19 дней) и есть ожидаемый срок наступления события 5. Аналогично определяем ожидаемые сроки наступления всех остальных событий. Конечное событие 10 наступает через 51 день после начального, этим сроком определяется, очевидно, и продолжительность всей разработки в целом.

Возвращаясь теперь от конечного события к начальному, проследим, как образовался этот срок – 51 день. Из трех работ, входящих в событие 10, определила этот срок работа 8 – 10, которая начинается с наступлением события 8 (42 дня) и продолжается 9 дней (42 + 9 = 51 день). В свою очередь срок наступления события 8 определила работа 7 – 8 (30 + 12 = 42 дня). Срок наступления события 7 непосредственно связан с работой 6 – 7, событие 6 – с работой 4 – 6, событие 4 – с работой 3 – 4, событие 3 – с работой 1– 3.

Как видим, существует некоторая цепочка работ, ведущая от начального события к конечному, которое определяет общую ожидаемую продолжительность всего комплекса работ сетевого графика. От начального события к конечному можно построить множество последовательных цепочек работ (путей) различной общей протяженности. Из всех возможных путей наибольшую продолжительность (51 день) имеет путь 1 – 3 – 4 – 6 –7 – 8 – 10, который мы нашли на графике, двигаясь поэтапно от конечного события к начальному.

Последовательность работ между начальным и конечным событиями сети, имеющая наибольшую общую протяжённость во времени, называется критическим путём . Критическими называются также события и работы, расположенные на этом пути.

Критический путь является центральным понятием сетевого планирования и управления. Естественно, что важнейшей целью анализа сетевого графика по критерию времени является установление общей продолжительности всего планируемого комплекса работ. Оказывается, что эта общая продолжительность определяется далеко не всеми работами сети, а только работами, лежащими на критическом пути. Увеличение времени выполнения любой критической работы ведёт к отсрочке завершения всего комплекса работ, в то время как задержка с выполнением некритических работ может никак не отразиться на сроке наступления конечного события.

Отсюда следует важные практические выводы. Руководители разработки должны уделять первоочередное внимание своевременному выполнению критических работ, обеспечению их необходимыми трудовыми и материальными ресурсами, чтобы не сорвать срок завершения всего проекта. Если сам этот срок по первоначально составленному графику оказался выше директивного, то для его уменьшения необходимо изучить возможности сокращения именно критических, а не любых работ. Если учесть, что в реальных сетевых графиках критические работы составляют лишь 10 – 15% общего числа работ, ясно, каким ценным орудием управления является метод критического пути в руках руководителей сложных разработок.

Сетевой график может содержать не один, а несколько критических путей. Если бы, например, на нашем графике работа 9 – 10 продолжалась не 11, а 15 дней, то сеть содержала бы два критических пути: уже найденный нами путь 1 – 3 – 4 – 6 – 7 – 9 – 10. Сколько бы ни было на графике критических путей, все лежащие на них работы непосредственно влияют на срок наступления конечного события.

Опишем описанные выше способы определения рассмотренных временных характеристик сети в общем виде.

Предположим, что выполнение работы начато в момент времени
. Пусть
заданная продолжительность работ
. Величинызаписывают на соответствующих дугах сетевого графика и считают их длинами.

Ранним сроком начала работы называется наименьшее допустимое время, когда работа может быть начата.

Если из вершины выходит несколько работ, то ранние сроки начала этих работ совпадают и называютсяранним сроком наступления события .

Ранний срок начала работы
обозначают, а ранний срок наступления события
. Обычно для удобства величинызаписывают в верхней трети каждой вершины:

Если работа начата в ранний срок начала, то время её окончания называется ранним сроком окончания работы . Ранний срок окончания работы
обозначается.

Для вычисления ранних сроков наступления событий используют алгоритм Форда. Считают, что нумерация вершин является правильной.

Алгоритм расчёта ранних сроков начал и окончаний работ.

Запись под максимумом означает: перебор ведётся среди таких номеров , что работы
принадлежат множеству входящих в вершинудуг.

Номер -той вершины, при движении из которой получено значение, заносят в левую часть вершины.

После нахождения величины можно подсчитать ранние сроки начал и окончаний работ:
.

Критическое время и критический путь

Ранний срок наступления конечного события называется критическим временем и обозначается
Весь проект не может быть завершен раньше момента времени
т.е. критическое время – это минимальный срок окончания всего комплекса работ. На сетевом графике
- это длина пути наибольшей длины из начальной вершины в конечную.

Всякий путь длины равной
из начальной вершины в конечную называетсякритическим путём.

Алгоритм построения критического пути

Начинают построение с конечной вершины. В её левой трети стоит номер той вершины, при движении из которой определялся ранний срок наступления события. Критический путь идёт из конечной вершины в вершину с этим номером; затем в вершину, номер которой стоит в левой трети полученной при движении вершины, и так до начальной вершины.

Если для критических событий никакие отсрочки их наступления недопустимы без угрозы срыва всего проекта, то для некритических событий такие отсрочки возможны. На нашем графике некритических событий всего три: 2, 5 и 9. Возьмём событие 9. По графику оно наступает через 36 дней после начального события, но могло бы наступить и через 40 дней, если к 40 добавить 11 дней на работу 9 – 10, то получится 51 день, т.е. срок наступления события 10 не будет нарушен. Если же событие 9 наступит через 41 день, то это уже приведёт к отсрочке завершения всего комплекса работ. Таким образом, 40 дней – это наиболее поздний допустимый срок наступления события 9.

Событие 5 совершается через 19 дней после начала работ, но следующее за ним критическое событие 8 наступает лишь через 42 дня, и этот срок не был бы нарушен, если бы событие 5 наступило даже через 37 дней после начального события (42 – 5) = 37). Тогда и событие 2 могло бы наступить через 28 дней после события 1 (37 – 9 = 28).

Таким образом, некритические события наряду с ожидаемым сроком наступления имеют наиболее поздний допустимый срок наступления (даны в скобках у некритических событий). Для критических событий эти сроки совпадают.

Некритические работы также могут иметь известные резервы времени своего выполнения. Возьмём, например, работу 4 – 7. Предшествующее ей события 4 наступает через 11 дней, а завершающие событие 7 – лишь через 30 дней после начала работ. Очевидно, что срок наступления события 7 не был бы нарушен, если бы работа 4 – 7 продолжалась 19 дней – на 15 дней больше её продолжительности по графику. Эти 15 дней и составляют свободный резерв времени работы 4 – 7.

Свободный резерв времени работы 6 – 9 составляет 8 дней (36 – 7 – 21 = 8). Работа 7 – 9, хотя и является некритической, свободного резерва времени не имеет, то же относится к работе 1 – 2 и 2 – 5 (свободные резервы времени указаны на рисунке в скобках у стрелок работ). Ясно, что критические работы резервов времени не имеют.

При определении резервов времени работ можно принять и другую линию рассуждений. Скажем, для работы 6 – 9 максимально допустимое время выполнения составляет 19 дней (резерв 12 дней). Но при такой длительности работ 6 – 9 событие 9 наступит не в ожидаемый, а в наиболее поздний допустимый срок (40 дней), что, как мы видели, сроков выполнения всего проекта не нарушает. Итак, наряду со свободным резервом времени, равным 8 дням, работа 6 – 9 имеет полный резерв времени – 12 дней.

Работа 7 – 9 свободного резерва времени не имеет, однако её полный резерв составляет 4 дня (40 – 6 – 30 = 4). Полные резервы времени, отличные от свободных резервов, имеют также работа 1 – 2 (18 дней), 2 – 5 (18 дней), 4 – 5 (23 дня).

Запишем эти временные характеристики сетевого графика в общем виде:

Поздним сроком окончания работы называется наиболее позднее допустимое время окончания работы без нарушения срока завершения всего проекта . Поздний срок окончания работы
обозначаетсяи определяется по формуле:
.

Поздним сроком наступления события называется наиболее поздний срок окончания всех работ, входящих в соответствующую вершину. Алгоритм вычисления поздних сроков наступления события:

Таким образом, для конечной вершины поздний срок наступления событий совпадает со временем выполнения всего проекта. Затем просматривают все вершины в порядке убывания их номеров. Для каждой вершины рассматривают множество всех выходящих работ. Из поздних сроков наступления их концов вычитают продолжительность этих работ. Минимальная из этих разностей и равна . Величинузаписывают обычно для удобства в правой части вершины.

Из алгоритма вычисления поздних сроков следует, что увеличение наиболее позднего срока окончания проекта наединиц ведёт к увеличению поздних сроков наступления всех событий также наединиц.

После определения можно вычислить поздние сроки начала и окончаний всех работ проекта:
.

Резервы времени.

Рассмотрим некоторую работу
. Найдём время, которое можно выделить для выполнения этой работы без задержки срока окончания всего проекта. Работа
не может быть начата раньше срокаи должна быть закончена не позднее времени. Для выполнения этой работы нужно затратить не более
единиц времени. По плану эту работу можно сделать заединиц времени.

Максимально допустимое время, на которое можно увеличить продолжительность выполнения работы
или отложить начало так, что это не вызовет задержки выполнения всего проекта называетсяполным резервом времени.

Полный резерв времени работы
обозначают, он равен:

.

Если полный резерв времени некоторой работы равен нулю, то задержка её выполнения вызовет такую же по времени задержку выполнения всего проекта.

Если на некоторой работе использовать её полный резерв, то путь, проходящий через эту работу, станет критическим. Полный резерв времени любой работы на этом пути станет равным нулю.

Найдём время, которое можно дополнительно выделить для выполнения работы
без введения дополнительных ограничений на время выполнения последующих работ. Для этого выполнения работы должно быть законченно к моменту времени. Таким образом, можно выделить
единиц времени на выполнение работы
.

Величина
называетсясвободным резервом времени работы
. Если использовать свободный резерв на некоторой операции, то последующие работы могут быть по-прежнему начаты в свои ранние сроки.

Определение резервов времени, событий и работ сетевого графика имеет важное значение как для этапа разработки и корректировки, так и в ходе выполнения проекта.

Во-первых, в проекте могут оказаться “узкие места” с точки зрения обеспечения трудовыми или материальными ресурсами одновременно ведущихся работ. Предположим, например, что при анализе нашего графика – примера обнаружились трудности комплектования исполнителей в период после 21 дня, когда выполняются работы 5 – 8, 6 – 7 и 6 – 9. Эти трудности исчезают с наступлением события 7 (30-й день). Очевидно, что тогда для более равномерного распределения исполнителей можно отсрочить до наступления события 7 начало работы 5 – 8, имеющий значительный свободный резерв времени. Такая отсрочка, как уже отмечалось, отражается на графике введением фиктивной работы.

Во-вторых, в первоначально составленном графике общая продолжительность работ может оказаться выше директивно установленного срока. Чтобы уложиться в этот срок, нужно очевидно сократить длительность некоторых работ критического пути. Обычно это оказывается возможным, но при условии привлечения на эти работы дополнительных ресурсов. Их можно высвободить за счёт удлинения продолжительности некритических работ, причем вычисленные резервы времени покажут, до какого предела такое удлинение допустимо. (Нужно, однако, учитывать, что при сокращении продолжительности критических работ и увеличении некритических работ сам критический путь может измениться).

В-третьих, уже в процессе осуществления проекта часто возникают отклонения от намеченных сроков выполнения работ и наступления событий. По некритическим работам и событиям фактическое запаздывание против графика может никак не отразиться на сроках выполнения всего проекта – если запаздывание находится в пределах резервов времени. Знание этих резервов покажет руководству, является ли происходящее запаздывание допустимым или оно угрожает сорвать график в целом и должно быть всеми мерами предотвращено.

Описанный метод расчёта резервов времени позволяет, как было уже показано на примере, определить и критический путь как последовательность событий, не имеющих резервов времени. Предложен и ряд других алгоритмов определения критического пути, в частности, таких, которые хорошо приспособлены к обработке сетевых графиков на ЭВМ.

Сетевые графики, составленные для практических целей, имеют обычно сотни, а нередко и тысячи событий и работ. Более сложны для анализа те графики, в которых число работ намного превышает число событий. Отношение числа работ к числу событий графика считается показателем (коэффициентом) сложности сети. Сложные сети обрабатываются на ЭВМ. Машина осуществляет проверку правильности составление графика, производит его упорядочение, определяет критический путь и его протяжённость во времени, резервы времени некритических событий и работ. Как результат анализа сети машина выдаёт на печать перечень критических событий и работ и их параметров, сроки наступления и резервы времени событий, перечень работ, упорядоченный в зависимости от резерва времени или по иным признакам, и другую информацию, предусмотренную программой.

При определении характеристики сетевого графика предполагалось, что время выполнения каждой работы точно известно - детерминировано. Это предложение в действительности выполняется довольно редко, поскольку основное направление использования сетевых методов – это планирование новых сложных разработок, зачастую не имевших в прошлом вообще никаких аналогов. Поэтому чаще всего продолжительность выполнения работы сетевого графика является неопределённой, в математическом понимании – случайной величиной. Если известен закон распределения случайной величины, то нетрудно найти две её важнейшие характеристики – среднее значение (математическое ожидание) и дисперсию. Однако применительно к работам сетевого графика уверенно судить о законе вероятности времени конкретных работ обычно не удаётся.

По каждой работе
, точную продолжительность которую установить нельзя, определяются на основании опроса исполнителей и экспертов три временные оценки.

а) оценка минимального времени, за которое может быть выполнена работа при самом благоприятном стечении обстоятельств
(её называют также оптимистической оценкой).

б) оценка максимального времени, которое потребуется на выполнение работы при самых неблагоприятных условиях (пессимистическая оценка)
.

в) оценка наиболее вероятного времени выполнения работы при нормальных условиях
.

Указанные три оценки и являются основой для расчета её дисперсии. При этом используется гипотеза об определённом законе вероятности длительностей работ (так называемое - распределение). В алгоритмическом смысле гипотеза даёт возможность построить простые формулы определения для каждой работы средней ожидаемой продолжительностьи дисперсиипри заданных
и.

.

Величины определяют продолжительность выполнения работ на сетевом графике. На их основе рассчитываются сроки наступления событий и резервы времени. Время наступления события определяется суммой средних значений продолжительности работ на наиболее длительном пути, ведущему от начального события к данному, как и в случае детерминированных длительностей работ. Дисперсия срока наступления события равна (точнее принимается равной) сумме дисперсией длительностей тех же работ наиболее протяж ённого пути, ведущего к событию. Процесс определения резервов времени событий и работ не отличается от соответствующего расчёта в детерминированном случае.

Алгоритм расчёта сетевого графика с вероятностным временем выполнения операций включает следующие основные этапы:

1. Расчёт ожидаемого времени выполнения работ и дисперсии.

2. Расчёт наиболее раннего возможного срока наступления конечного события
(алгоритм изложен ранее).

Построение сетевой модели

Таблица 10.3

	0 Рис. 10.9 Сетевой график процесса с вероятностным временем выполнения операций ,0013

В качестве расчётного времени выполнения операций принимается ожидаемое время (таблица 10.4).

Таблица 10.4

		Операции

Исследование сетевой модели

Первоначально рассчитываем наиболее ранний возможный срок наступления конечного события
, используя алгоритмы расчёта детерминированного сетевого графика. Затем определяем критический путь. В результате расчёта
дня (рис. 10.10).

Затем рассчитываем аргумент нормальной функции распределения вероятностей для критического пути:

.

Используя таблицу значений функции распределения вероятностей (см. табл. 10.3), определяем вероятность
.

Рис.10.10 Сетевой график процесса с результатами расчёта

Оптимизация сетевых моделей

При суждении о временных характеристиках событий сетевое планирование опирается на центральную предельную теорему теории вероятностей, которая утверждает, что сумма большого числа независимых случайных величин (в данном случае длительностей работ) при некоторых общих условиях имеет нормальное распределение со средним значением, равным сумме средних значений этих величин, и дисперсией, равной сумме этих дисперсией.

При анализе сетевых графиков по критерию времени выяснилось, что сокращение или увеличение продолжительности работ связано, как, правило, с возрастанием или уменьшением затрат на эти работы. Существование различных вариантов сетевого графика с разным уровнем затрат позволяет говорить о возможности поиска оптимальных вариантов. Естественно, в частности, поставить вопрос, какой из вариантов сетевого графика при данной общей длительности проекта осуществляется с наименьшими затратами. При иной постановке задачи отыскивается вариант ускорения комплекса работ, требующий минимального увеличения затрат.

Простейший подход, применяемый в практике сетевого планирования, предполагает, что каждой работе имеются следующие затраты: нормальная продолжительность работы и соответствующая ей величина затрат, срочная (экстренная) длительность работы и отвечающие ей затраты, стоимость ускорения работы в расчёте на единицу времени. Последняя величина в интервале между срочной и нормальной продолжительностью работы предполагается постоянной, т.е. ускорение работы и рост затрат связаны линейной зависимостью. Предположим, что для работ графика, изображенного на рис.10.11, указанные данные известны:

План изложения и усвоения материала

6.1 Математические методы планирования проекта

6.2 Сетевое планирование проекта

6.3 Календарное планирование проекта

6.4 Оптимизация проекта

Математические методы планирования проекта

Такие математические методы, как моделирование, линейное, динамическое программирование, теория игр и другие, могут быть использованы для определения

оптимального плана, но в таких задачах число переменных и ограничений очень большое, поэтому не всегда можно использовать математические возможности, и тогда применяют итеративные методы, использующие эвристики, которая позволяет определить если не оптимальный план, то хотя бы приемлем.

Сетевое планирование проекта

Вместе с линейными графиками и табличными расчетами, сетевые методы планирования находят широкое применение при разработке перспективных планов и моделей создания сложных производственных систем и других объектов долгосрочного использования. Сетевые планы работ предприятия по созданию новой конкурентоспособной продукции содержат не только общую продолжительность всего комплекса проектно-производственной и финансово-экономической деятельности, но и продолжительность и последовательность осуществления отдельных процессов или этапов, а также потребность в необходимых экономических ресурсах.

Сетевое планирование - одна из форм графического отражения содержания работ и продолжительности выполнения планов и долгосрочных комплексов проектных, плановых, организационных и других видов деятельности предприятия, обеспечивает дальнейшую оптимизацию разработанного графика на основе экономико-математических методов и компьютерной техники.

Применение сетевого планирования помогает ответить на следующие вопросы:

1. Сколько времени требуется на выполнение всего проекта?

2. В течение какого времени должны начинаться и заканчиваться отдельные работы?

3. Какие работы является "критическими" и должны выполняться точно по графику, чтобы не сорвать сроки выполнения проекта в целом?

4. На какой срок можно отложить выполнение "некритических" работ, чтобы это не повлияло на сроки выполнения проекта?

Сетевое планирование заключается прежде всего в построении сетевого графика и вычислении его параметров.

Сетевая модель - множество соединенных между собой элементов для описания технологической зависимости отдельных работ и этапов будущих проектов. Основным плановым документом системы сетевого планирования является сетевой график , который представляет собой информационно-динамическую модель, которая отражает все логические взаимосвязи и результаты работ, необходимых для достижения конечной цели планирования.

Работами в сетевом графике называются любые производственные процессы или другие действия, которые приводят к достижению определенных результатов, событий. Работой следует считать и возможные ожидания начала следующих процессов, связанные с перерывами или дополнительными затратами времени.

Событиями называются конечные результаты предыдущих работ. Событие представляет собой момент завершения плановой действия. События бывают начальными, конечными, простыми, сложными, промежуточными, предшествующими, последующими и т. Д. на всех

сетевых графиках важным показателем является путь, определяющий последовательность работ или событий, в которой результат одной стадии совпадает с начальным показателем следующей за ней другой фазы. На любом графике принято различать несколько путей:

Полный путь от начальной до конечной события;

Путь, предшествующий данному событию от начальной;

Путь, следующий за данным событием до конечной;

Путь между несколькими событиями;

Критический путь от начальной до конечной события максимальной продолжительности.

Сетевые графики строятся слева направо графическим изображением проектных работ и определения логических связей между ними. В зависимости от способа изображения существуют такие виды сетевых графиков: стрелочные графики; графики предшествующего.

Стрелочные графики начали применяться в 50-х годах. Они выглядели изображение работы в виде стрелки, а связи между работами изображались в виде кругов и назывались событий, имевших порядковые номера (рис. 6.1).

Рис. 6.1. стрелочный график

Графики предшествующего начали использоваться в 60-х годах прошлого века. В отличие от стрелочных, работы представлены в виде прямоугольников, а стрелками обозначают логические связи (рис. 6.2).

Графики предшествующего имеют свои преимущества, поскольку такие графики легче создавать, сначала изобразив все прямоугольники - работы, а затем обозначив логические связи между ними. Для графиков предшествующего легче создавать компьютерные программы, которые сегодня используют. От графиков предшествующего проще перейти к диаграмм Ганта, которые являются формой календарного планирования.

Идея графического изображения взаимосвязей между работами не нова. Новыми являются метод оптимизации почасовых и стоимостных параметров, критический путь и обработка информации при использовании ЭВМ. Сочетание новых методов со старыми привело к созданию системы Перт (метод оценки и пересмотра планов). Благодаря Перт менеджеры быстро могут определить "узкие места" в исполнении графиков и распределить надлежащим образом ресурсы в целях ликвидации отставаний. Система Перт может быть реализована в нескольких вариантах:

Перт / час.

Перт / расходы.

Рис. 6.2. График предшествующего

Первый метод имеет следующие особенности: сетевой график, повременные оценки, определения резервов времени и критического пути, принятия, при необходимости, оперативных мер по корректировке графика.

Сетевой график Перт показывает последовательность этапов, необходимых для достижения поставленной цели. Он включает события, работы и зависимости.

Для каждой работы, как правило, требуется от одной до трех повременных оценок.

Первая проводится для критического пути.

Вторая определяет ожидаемый срок наступления любого события.

Третья оценка заключается в нахождении наиболее позднего из "поздних" сроков, при котором еще не задерживается выполнение всего проекта.

Метод "Перт / расходы" представляет собой дальнейшее развитие метода "Перт / час" в направлении оптимизации сетевых графиков по стоимости. Для него характерны следующие этапы:

1. Проведение структурного анализа работ по проекту.

2. Определение видов работ.

3. Построение сетевых графиков.

4. Установление зависимостей между продолжительностью работ и стоимости.

5. Периодическое корректировки сетки и оценок.

6. Контроль за ходом выполнения работ.

7. Проведение при необходимости мер, которые обеспечивали бы выполнение работ по плану.

Суммарные затраты разбиваются на элементы, пока они не достигают таких размеров, при которых возможно их планирование и контроль. Эти элементы являются стоимостью отдельных работ, при этом отдельным работам присваиваются стоимостные значения, позволяет суммировать стоимость групп работ на все уровни структуры работ.

Как отмечает А. Ильин, существует около 100 разновидностей метода Перт, но они имеют общие характеристики; к ним можно отнести такие особенности применения этого метода:

Система заставляет тщательно планировать проекты, для которых он применяется;

Перт дает возможность моделировать и экспериментировать;

Применение метода расширяет участие в планировании специалистов низшего уровня;

Повышает эффективность контроля;

Метод применяется для решения разноплановых плановых задач;

Для сложных сетей стоимость применения системы Перт с значительной, что является ограничением в применении ее на небольших объектах;

Неточность оценок снижает эффективность метода;

Если при осуществлении событий невозможно предсказать (как, например, в научных исследованиях), то система не может быть использована.

Сетевые модели широко используются на отечественных предприятиях при планировании подготовки производства и освоении новых изделий. Сетевое планирование позволяет не только определить потребности различных производственных ресурсов в будущем, но и координировать их рациональное использование на данный момент.

Важнейшими этапами сетевого планирования являются:

Распределение комплекса работ на отдельные части и их закрепление за исполнителями;

Выявление и описание каждым исполнителем всех событий и работ, необходимых для достижения поставленной цели;

Построение первичных сетевых графиков и уточнение содержания плановых работ;

Объединение отдельных частей сеток и построение сводного сетевого графика выполнения комплекса работ;

Обоснование или уточнение времени выполнения каждой работы в сетевом графике.

В начале сетевого планирования выпуска нового изделия необходимо выявить, какими событиями будет характеризоваться комплекс работ. Каждое событие должно устанавливать завершенность предыдущих действий. Все события и работы, входящие в заданного комплекса, рекомендуется перечислять в порядке их выполнения, однако некоторые из них могут выполняться одновременно.

Завершающим этапом сетевого планирования является определение продолжительности выполнения отдельных работ или совокупных процессов. Для установления продолжительности любых работ необходимо, прежде всего, пользоваться соответствующими нормативами или нормами трудовых затрат. А в случае отсутствия исходных нормативных данных, продолжительность всех процессов и работ может быть установлена различными методами, в том числе и с помощью экспертных оценок.

По каждой работе, как правило, дается несколько оценок времени: минимальная, максимальная и вероятная.

Полученная вероятная оценка времени не может быть принята как нормативный показатель времени выполнения каждой работы, поскольку в основном данная оценка является субъективной и во многом зависит от опыта ответственного исполнителя. Поэтому для определения времени выполнения каждой работы экспертные оценки подлежат статистической обработке.

На упрощенном графику изображен процесс освоения нового продукта является предметом планирования и охватывает период с момента появления замысла до проведения пробных продаж и продвижения товара на рынок.

График показывает последовательность операций по выпуску нового изделия на рынок. Моменты завершения этапов обозначены кружками, именуемых "событиями",

а отрезки времени между специфическими событиями изображены в виде стрелок и называются "работами".

Событие, происходящее в определенный момент, может зависеть как от единого события, так и от комплекса предыдущих взаимосвязанных событий. Ни одно событие не может происходить без завершения предыдущих операций.

Из графика видно, что наиболее длительный полный цикл планирования новой продукции включает такую последовательность событий: 1, 2, 3, 4, 5, 6,7, 8, 9, 10, 11, 12. На графике он изображен "жирной" линией. Цикл охватывает период с момента принятия решения о необходимости производства изделия до момента выпуска его на национальный рынок при условии, что все этапы планирования продукции происходят в четкой последовательности. Задержка в выполнении любой операции на этом пути ведет к отставанию от графика процесса планирования.

Однако предприятие может также пренебречь такими мерами, как испытание изделия с помощью потребителей (события 1, 2, 3, 4) или пробный продажа (события 5, 6, 7, 8, 9, 10) до принятия решения о немедленном выпуск изделия на рынок (события 1, 11, 12).

С целью упрощения сетевого графика, все возможные варианты освоения нового изделия на нем не показаны. Например, решение о выпуске изделия на рынок (событие 11) может быть принято после проведения испытаний (событие 4). В этом случае на графике следует провести линию с события 4 в событии 11. Во всех этих вариантах цикл освоения нового изделия значительно сокращается.

Как показывает опыт, наибольший рыночный успех с новым товаром приходит обычно к производителям, последовательно проходят весь цикл планирования, при этом потери от сокращения цикла могут быть значительными. Продолжительность всего цикла может быть сокращена, но при условии привлечения дополнительных ресурсов и приложения дополнительных усилий на критических Имам (например, при исследовании рынка или проведении пробных продаж).

Вообще, существует три типа сетевых моделей, которые используются для окладной проектов, а именно:

Модели типа "вершины - работы". Работы представлены в виде прямоугольников, связанных логическими зависимостями (рис. 6.3);

Рис. 6.3. Простая сетка типа "вершины-работы"

Модели "вершины - события" (каждая работа определяется номером - начало - окончание). Работа определяется стрелками между двумя узлами и номерами узлов, которые она связывает (рис. 6.4))

Рис. 6.4. Сетка типа "вершины - события"

Смешанные (работа представлена в виде прямоугольника (узла) или линии (стрелки)). Кроме того, существуют прямоугольники и линии, которые представляют работу: одновременные события и логические зависимости. Линии используются не для объединения прямоугольников в начале и окончаниях, а для отображения момента времени до, во время выполнения или после выполнения работы.

Продолжительность - это время выполнения работы.

Ранние и поздние даты. Эти даты могут быть определены на основе оценочных длительностей всех работ. Начало и окончание одной работы зависит от окончания другой. Таким образом, существует самая ранняя дата, когда работа может быть начата - дата раннего начала.

Дата раннего начала и оценочная продолжительность работы составляют дату раннего окончания. Если дата позднего начала отличается от даты раннего начала, то промежуток, во время которого работа может быть начата, называется резервом времени.

Алгоритм расчета сетевой модели

Ранние начало и окончание рассчитываются на этапе прямого прохода по сетке. Раннее начало первой работы равен 0, раннее окончание рассчитывается добавлением значения продолжительности работы. Раннее окончание превращается в следующей работе на раннее начало вычитанием опережения или добавлением опоздание, которые предусматривают зависимость "окончание начало". Для зависимости "начало-окончание" время начала превращается в окончание.

Дать позднего начала, позднего окончания, резерв времени рассчитываются при выполнении обратного прохода. Позднее окончания последней работы принимается равным ее раннем окончании.

Путем вычитания продолжительности работы подсчитывается позднее начало. Позднее начало превращается в позднее окончания предыдущей работы. Превращена дата начала или окончания принимается как новое время начала или окончания соответствии с типом зависимости.

Когда работа имеет две или более предыдущих работ, выбирается работа с наименьшим значением времени начала (после вычитания опоздания и добавления опережение). Процесс повторяется по всей сетке. Резерв времени первой и последней работы должен равняться 0.

Определение критического пути

Работы с нулевым резервом времени называются критическими, их продолжительность определяет продолжительность проекта в целом.

Критическая продолжительность - минимальная продолжительность, в течение которого может быть выполнен весь комплекс работ проекта.

Критический путь - путь в сеточной модели, длительность которого равна критической. Критический путь - это последовательность работ с нулевыми резервами времени.

Работы, лежащие на критическом пути, называются критическими работами.

Расчеты основных параметров сетевых графиков должны быть использованы при анализе и оптимизации сетевых стратегических планов.

Проект - это деятельность, смыслом которой является эффективное достижение цели в условиях ограничения времени и ресурсов. Целью может быть открытие своего дела, исследование, создание новых систем, модернизация процесса производства или строительство дома.

Методы сетевого планирования позволяют завершить проект и достичь цели по возможности за минимум времени. Каким образом? Сетевой метод помогает выбрать оптимальную последовательность действий, работ, обоснованно распределить ресурсы, повысить эффективность управленческих функций.

Сетевое планирование. Что это?

Методы сетевого планирования широко применяются при создании планов на перспективу, производственных моделей, проектов для долгосрочного применения. Сети или планы по созданию нового продукта, повышению конкурентоспособности состоят из раздела с общей продолжительностью цикла производства и разделов, описывающих конкретные направления, требуемые ресурсы.

Составление плана и анализ сети осуществляются поэтапно:

• разработка модели сетевого планирования, комплекса действий;
• математические расчеты для определения важности конкретных операций.

Графики-сети

Сетевые планы содержат экономические вычисления, аналитику в графической форме, решения руководства, среднесрочные и перспективные планы. Преимущества графиков-сетей кроются не только в наглядном изображении, но и в возможной подготовке моделей, изучении и повышении эффективности проектов.

Сетевое планирование, сетевые графики - это изображения системы взаимосвязанных действий в логической последовательности. Они отражают период работ, позволяют улучшать готовый график на компьютере и практикуются в управлении.

Объединенные в график элементы, описывающие увязку поэтапных рабочих действий, именуются ориентированным графом.

Где внедряется сетевое планирование?

Планы-сети используются во многих сферах и позволяют осуществлять:

• НИОКР;
• проектирование технологий;
• производство опытных и серийных образцов;
• ремонтные работы и модернизирование оборудования;
• строительные и монтажные работы;
• инновационную деятельность;
• рыночные исследования;
• бизнес-планирование;
• управление и перестановку кадров.

Задачи, решаемые методом сетей

Состояние современного рынка подталкивает руководство к постоянной работе над многими текущими и стратегическими вопросами. Разнообразные задачи сетевого планирования способствуют повышению эффективности управления.

Управленческие задачи, решение которых осуществляется методом сетевых планов	Другие задачи, решаемые сетевым методом
Выбор целей развития организации и отделов с учетом внешней среды.	Эффективное распределение и рациональное применение ресурсов.
Формулировка взаимоувязанных со стратегией заданий для подразделений.	Составление прогнозов по поэтапному выполнению работы, корректировка сроков.
Привлечение к проектированию опытных исполнителей, ответственных за определенный этап работы.	Экономический анализ применяемых технологий и способов выполнения заданий.
Внесение изменений в планы-графики с учетом условий рынка.	Применение компьютеров для расчетов, обработки информационных данных и моделирования.
Осуществление увязки стратегии и целей краткосрочного уровня.	Оперативное получение информации о проделанной работе.

Граф

Методы сетевого планирования и управления основаны на применении комплексного изображения предполагаемых работ в форме графа, схемы, состоящей из установленных точек (вершин), объединенных отрезками (ребрами). Если их направления обозначены стрелками, схема именуется ориентированным графом.

Графы имеют разнообразные наименования: от лабиринтов до диаграмм. Теоретическое изучение сетей опирается на ряд понятий.

Термин графической теории	Значение термина
	Чередование ребер в последовательности, при которой их концы являются началом для следующих дуг.
	Путь, в котором вершина сходится с точкой конца.
Ребра, дуги	Работы, производственные этапы, результативные действия.
Вершины, точки	Событие, результат, итог выполненных действий.
Сетевой график	Ориентированный граф без контуров с ребрами, отмеченными характерными числами.

Действия и события

Сетевое планирование проекта связано с изображением последовательности работ и выполненных результативных действий (событий). Процессы подразделяются на три категории:

• действительные работы, конкретные действия;
• работы фиктивного характера, не требующие каких-либо действий (связи или зависимости между событиями), изображаются пунктиром;
• работы-ожидания, не связанные с применением ресурсов (остывание полуфабрикатов, затвердевание деталей, застывание бетона).

Итог выполненной работы или момент решения задачи обозначается событием. Например, цель определена, план готов, задача выполнена, оплата продукции переведена, денежные средства поступили на счет, готовая продукция произведена. События классифицируются как:

1. Начало или исход.
2. Предшествующие, последующие.
3. Конечные, промежуточные или завершающие.
4. Простые, сложные.

Считается, что графики «вершины-работы» имеют больше преимуществ, так как они удобнее, естественнее и проще в использовании, чем «вершины-события».

Этапы планирования сети

	Сетевое планирование
Деление рабочего цикла, назначение для каждой части ответственных сотрудников.	Разделение совокупности работ на этапы осуществляет руководитель двумя методами. Горизонтальный метод предполагает разбивку совокупности на элементы. Вертикальный способ - деление с учетом управленческой структуры, задействованной в проекте.
Сотрудники выявляют и рассматривают на своем этапе суть работ и событий.	Менеджеры или рядовые работники на своем участке действий подробно описывают этапы, суть работ и событий.
Сотрудники строят первичные графики-сети и уточняют работу в деталях.	Менеджеры или рядовые работники на своем участке готовят график, сообщают руководству о ходе работ, привлекают сотрудников отделов. Требуется подробная детализация графов с совокупностью всех действий и их увязкой.
Графы сшиваются, на их базе разрабатывается график-сеть в комплексе.	Построение общего графика осуществляют с первого события (круг с номером) до конечного, слева направо. Действия обозначают стрелками, над которыми отмечают срок решения задачи.
Уточняется срок выполнения всех действий в рамках графа.	Учитываются нормативы, особенности и характер работы в организации.

Основы построения графа-сети

Рассмотрим основы построения графа-сети по типу «вершина-событие». Сетевое планирование и управление в российских компаниях опирается в большинстве своем на графы именно данного типа.

1. Все действия поочередно заключаются между событиями, обозначаются номером. Например, рыночные исследования на графе отмечаются цифрами 3 - 4.
2. Тупиковые события не допустимы, лучше, если преобладают завершающие. Появление тупиков говорит о неточности схемы или проблемном применении рабочего результата.
3. Необходимо наличие только одного начального события.
4. Замкнутые контуры, соединения события следующего за предыдущим, не допустимы.
5. Увязка стоящих рядом событий не может изображаться двумя и более действиями.

Плановые параметры

Любой рабочий процесс, рассмотренный в графике-сети, осуществляется при доступе к ресурсам. Расход времени, показатели стоимости конкретных работ и их объединения являются главными параметрами в схеме-сети.

Сетевое планирование и управление предполагает выделение ряда временных значений:

• период работы над этапами проекта ;
• критический путь;
• временные резервы на совершение событий.

Критическим путем именуется самая большая по временным расходам цепочка работ, начавшаяся в первом событии и завершаемая в последнем. События и рабочие действия обозначаются цифрами. Путь (рисуется жирной линией) может выглядеть так: 11 - 12 - 14 - 16 - 17; составит 24 человеко-дня.

Временные резервы на совершение действий становятся временными промежутками, обозначающими дополнительный срок, в который планируется уложить завершение события. Определяется он как разница поздних и ранних сроков.

Оценка времени

При составлении общего графика устанавливается промежуток времени на совершение каждой операции. Ограничиться одним значением календарно-сетевое планирование не позволяет. Осуществляется определение минимума времени (Тмин), максимума (Тмакс) и вероятного значения (Твер) продолжительности каждого действия. Период обозначается человеко-часами, человеко-днями.

Оценка временного периода по принципу вероятности не принимается как норматив в виду своей необъективности. Ожидаемое время (Тож) на выполнение каждого этапа работ обрабатывается на основе статистической формулы.

Тож = (Тмин + 4 Твер + Тмакс) / 6

Рассчитанное, усредненное время ожидаемого срока действий указывается на схеме-сети или в таблице с цифровыми данными. Найденный для каждого этапа период времени используется при следующих вычислениях.

Оптимизация схем-сетей

Достигнет ли организация запланированных целей? Ответ на данный вопрос будет найден при проведении анализа модели сети. Анализ социального и экономического уровня эффективности итога работ дает возможность оптимизировать сетевое планирование.

Пример долгосрочного планирования практически всегда связан с факторами внешней и внутренней среды фирмы. Для учета разных условий, влияний применяют оптимизацию в частном и общем порядке.

Частная оптимизация - это подход, подразумевающий минимизацию совокупного срока на совершение всех действий с неизменной стоимостью проекта, или, наоборот, снижение цены до минимума с неизменным общим временем на проект. Оптимизация в комплексе - это вариант с соразмерной, оптимальной увязкой расходов и сроков.

Рыночные условия заставляют учитывать при планировании сети максимальную прибыль, минимальные потери ресурсов и времени, производительность персонала.

Итак, оптимизирование графика-сети - это повышение эффективности всех управленческих функций. Задачей оптимизации является сокращение расходов, получение прибыли при ограничениях плана.

Заключение

Методы сетевого планирования и управления в отечественных организациях могут активно применяться для разрешения многих сложных вопросов, задач. Графы применимы для бизнес-планирования, моделирования, формирования и разработки краткосрочных, среднесрочных, стратегических планов.

Графики-сети дают возможность объединить производственные средства и ресурсы: материальные, трудовые, финансовые; указать желаемые и реально действующие условия. Сетевое планирование поможет не просто выявить требуемый объем ресурсов для будущего проекта, но и рационально осуществить их применение уже сегодня.

Что представляет собой и как функционирует сетевое планирование и управление? Это система, которая решает вопросы по планированию, управлению и разработке больших комплексов в народном хозяйстве, научным исследованиям, технологической и конструкторской подготовке к производству новых разновидностей изделий, реконструкции старых и строительству новых объектов, капитальному ремонту основных фондов при помощи сетевых графиков.

Сетевое планирование позволяет установить точную взаимосвязь между работами, которые планируются и результатами, которые можно благодаря выполнению этих работ получить. Также дает возможность оперативно рассчитать и скорректировать план любых работ. Сетевое планирование - основа для использования электронно-вычислительной техники в управлении производством и создании автоматических систем управления. Данная технология позволяет высвободить большой человеческий ресурс, занятый составлением стандартных планов для более

Сетевые заключаются в создании логической объекта, которым управляют в виде сетевой модели или графика, находящихся в памяти электронно-вычислительной машины и отражающих длительность и взаимосвязи всех процессов, происходящих при выполнении данного комплекса работ.

Вначале оптимизируется посредством средств вычислительной техники и прикладной математики, а после используется с целью и организации работ. На графике отражены события и работы. Событие характеризует либо начало, либо завершение определенной работы, а сама работа выражает действие, совершение которого необходимо для перехода от события, которое ей предшествует к последующему. На графике события изображаются в виде кружков, а работы, в виде стрелок, которые демонстрируют связь между событиями (также возможен обратный вариант изображения: работы - кружками, а связывающие их события - стрелками).

Сетевое планирование требует конкретного, четкого описания работ с указанием исполнителя каждой из них, указания времени, которое измеряется днями, неделями, декадами, месяцами и наносится над стрелкой. Временные оценки туда вносят ответственные исполнители соответствующих работ. Все работы, которые совершаются над графиком, в конечном итоге ведут к целепланированию. Сетевое планирование длительности работ требует использования не только нормативной документации, но и подтверждающих её опытных данных.

Но часто бывает так, особенно в случаях, когда ведется освоение новых видов продукции, что время исполнения невозможно выразить при помощи одной-единственной достоверной цифры. В таких случаях исполнитель должен дать три оценки:

1) Оптимистическая оценка. Минимальная продолжительность выполнения работ, возможная в наиболее благоприятствующих условиях, в случае, если никто и ничто не помешает её выполнению.

2) Пессимистическая оценка. Максимальное время, которое может потребоваться на выполнение работы, в случае возникновения трудностей.

3) Наиболее вероятная оценка. Показывает время, которое будет затрачено при нормальных условиях работы.

Одним из важнейших элементов в построении графика - продолжительность путей. Пути делятся на полные и критические. Полный путь - это линия, начало которой - исходное событие сети, а конец - её завершающее событие. Критический путь - наиболее длинный, характеризует собой длительность выполнения всех то есть то время, которое будет затрачено на достижение конечной цели.

Критический путь - самый важный показатель во всей системе сетевого программного управления и представляет собой основание для выбора наиболее подходящего плана и для организации контроля за ходом выполнения работ.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

на тему: Сетевое планирование и управление

3. Временные параметры событий, работ и путей

4. Оптимизация сетевых моделей

Литература

1. Особенности и основные этапы сетевого планирования и управления

Сетевое Планирование и Управление - это комплекс графических и расчетных методов, организационных мероприятий, обеспечивающих моделирование, анализ и динамическую перестройку плана выполнения сложных проектов и разработок, например, таких как: строительство и реконструкция каких-либо объектов; выполнение научно-исследовательских и конструкторских работ; подготовка производства к выпуску продукции; перевооружение армии; развертывание системы медицинских или профилактических мероприятий. сеть модель планирование

Характерной особенностью таких проектов является то, что они состоят из ряда отдельных, элементарных работ. Они обуславливают друг друга так, что выполнение некоторых работ не может быть начато раньше, чем завершены некоторые другие.

Например, укладка фундамента не может быть начата раньше, чем будут доставлены необходимые материалы; эти материалы не могут быть доставлены раньше, чем будут построены подъездные пути; любой этап строительства не может быть начат без составления соответствующей технической документации и т.д.

Сетевое Планирование и Управление включает три основных этапа:

1. cтруктурное планирование;

2. календарное планирование;

3. оперативное управление.

Структурное планирование начинается с разбиения проекта на четко определенные операции, для которых определяется продолжительность. Затем строится сетевой график, который представляет взаимосвязи работ проекта. Это позволяет детально анализировать все работы и вносить улучшения в структуру проекта еще до начала его реализации.

Календарное планирование предусматривает построение календарного графика, определяющего моменты начала и окончания каждой работы и другие временные характеристики сетевого графика. Это позволяет, в частности, выявлять критические операции, которым необходимо уделять особое внимание, чтобы закончить проект в директивный срок. Во время календарного планирования определяются временные характеристики всех работ с целью проведения в дальнейшем оптимизации сетевой модели, которая позволит улучшить эффективность использования какого-либо ресурса.

В ходе оперативного управления используются сетевой и календарный графики для составления периодических отчетов о ходе выполнения проекта. При этом сетевая модель может подвергаться оперативной корректировке, вследствие чего будет разрабатываться новый календарный план остальной части проекта.

2. Основные понятия и определения

Основными понятиями сетевых моделей являются понятия «события» и «работы».

Работа - это некоторый процесс, приводящий к достижению определенного результата, требующий затрат каких-либо ресурсов и имеющий протяженность во времени. По своей физической природе работы можно рассматривать как:

действие: разработка чертежа, изготовление детали, заливка фундамента бетоном, изучение конъюнктуры рынка;

процесс: старение отливок, выдерживание вина;

ожидание: ожидание поставки комплектующих.

По количеству затрачиваемого времени работа может быть:

действительной, т.е. требующей затрат времени;

фиктивной, т.е. формально не требующей затрат времени и представляющей связь между какими-либо работами, например: передача измененных чертежей от конструкторов к технологам; сдача отчета о технико-экономических показателях работы цеха вышестоящему подразделению.

Событие - это момент времени, когда завершаются одни работы и начинаются другие. Например, фундамент залит бетоном, комплектующие поставлены, отчеты сданы и т.д. Событие представляет собой результат проведенных работ и, в отличие от работ, не имеет протяженности во времени.

На этапе структурного планирования взаимосвязь работ и событий, необходимых для достижения конечной цели проекта, изображается с помощью сетевого графика (сетевой модели). На сетевом графике работы изображаются стрелками, которые соединяют вершины, изображающие события. Начало и окончание любой работы описываются парой событий, которые называются начальным и конечным событиями. Поэтому для идентификации конкретной работы используют код работы, состоящий из номеров начального (i-го) и конечного (j-го) событий (см. рис.1.).

Рисунок 1- Кодирование работы

Любое событие может считаться наступившим только тогда, когда закончатся все входящие в него работы. Поэтому, работы, выходящие из некоторого события не могут начаться, пока не будут завершены все работы, входящие в это событие.

Событие, не имеющее предшествующих ему событий, т.е. с которого начинается проект, называют исходным. Событие, которое не имеет последующих событий и отражает конечную цель проекта, называется завершающим.

При построении сетевого графика необходимо следовать следующим правилам:

1) длина стрелки не зависит от времени выполнения работы;

2) стрелка может не быть прямолинейным отрезком;

3) для действительных работ используются сплошные, а для фиктивных - пунктирные стрелки;

4) каждая операция должна быть представлена только одной стрелкой;

5) между одними и теми же событиями не должно быть параллельных работ, т.е. работ с одинаковыми кодами;

6) следует избегать пересечения стрелок;

7) не должно быть стрелок, направленных справа налево;

8) номер начального события должен быть меньше номера конечного события;

9) не должно быть висячих событий (т.е. не имеющих предшествующих событий), кроме исходного;

10) не должно быть тупиковых событий (т.е. не имеющих последующих событий), кроме завершающего;

11) не должно быть циклов.

Важное значение для анализа сетевых моделей имеет понятие пути. Путь - это любая последовательность работ в сетевом графике (в частном случае это одна работа), в которой конечное событие одной работы совпадает с начальным событием следующей за ней работы. Различают следующие виды путей.

Полный путь - это путь от исходного события до завершающего. Критический путь - максимальный по продолжительности полный путь. Работы, лежащие на критическом пути, называют критическими. Подкритический путь - полный путь, ближайший по длительности к критическому пути.

Построение сети является лишь первым шагом на пути к построению календарного плана. Вторым шагом является расчет сетевой модели, который выполняют прямо на сетевом графике, пользуясь простыми правилами.

3. Временные параметры событий , работ и путей

К временным параметрам событий относятся:

· - ранний срок наступления события i. Это время, которое необходимо для выполнения всех работ, предшествующих данному событию i. Оно равно наибольшей из продолжительности путей, предшествующих данному событию.

- поздний срок наступления события i. Это такое время наступления события i, превышение которого вызовет аналогичную задержку наступления завершающего события сети. Поздний срок наступления любого события i равен разности между продолжительностью критического пути и наибольшей из продолжительностей путей, следующих за событием i.

- резерв времени наступления события i. Это такой промежуток времени, на который может быть отсрочено наступление события i без нарушения сроков завершения проекта в целом. Начальные и конечные события критических работ имеют нулевые резервы событий.

Рассчитанные численные значения временных параметров записываются прямо в вершины сетевого графика (см. рис.2).

Рисунок 2 - Отображение временных параметров событийв вершинах сетевого графика

Расчет ранних сроков свершения событий ведется от исходного (И) к завершающему (З) событию.

Примечание. Поскольку длительность работы может быть как нормальной, так и ускоренной (см. п. 3), то для общности изложения будем в дальнейшем обозначать текущую длительность работы буквой с соответствующим кодом работы, например, и т.д.

Для исходного события И.

Для всех остальных событий i

где максимум берется по всем работам, входящим в событие i.

Иными словами, ранний срок наступления событий - это максимальная суммарная длина пути от исходного события до данного события.

Поздние сроки свершения событий рассчитываются от завершающего к исходному событию.

Для завершающего события З

Для всех остальных событий

где минимум берется по всем работам, выходящим из события i.

Иными словами, поздний срок наступления событий есть разность между продолжительностью критического пути и максимальной продолжительностью работ, лежащих на пути от данного события до завершающего

К наиболее важным временным параметрам работ относятся:

Ранний срок начала работы;

Поздний срок начала работы;

Ранний срок окончания работы;

Поздний срок окончания работы;

Для критических работ и.

Полный резерв работы показывает максимальное время, на которое может быть увеличена продолжительность работы или отсрочено ее начало, чтобы продолжительность проходящего через нее максимального пути не превысила продолжительности критического пути. Важнейшее свойство полного резерва работы заключается в том, что его частичное или полное использование уменьшает полный резерв у работ, лежащих с работой на одном пути. Таким образом, полный резерв принадлежит не одной данной работе, а всем работам, лежащим на путях, проходящим через эту работу.

Свободный резерв работы показывает максимальное время, на которое можно увеличить продолжительность работы или отсрочить ее начало, не меняя ранних сроков начала последующих работ. Использование свободного резерва одной из работ не меняет величины свободных резервов остальных работ сети.

Временные параметры работ сети определяются на основе ранних и поздних сроков событий.

Временные параметры работ вносятся в таблицу. При этом коды работ записывают в определенном порядке: сначала записываются все работы, выходящие из исходного, т.е. первого, события, затем - выходящие из второго события, потом - из третьего и т.д.

Резервами времени, кроме работ и событий, обладают полные пути сетевой модели. Разность между продолжительность критического пути и продолжительностью любого другого полного пути называется полным резервом времени пути, т.е.

Этот резерв показывает, на сколько в сумме может быть увеличена продолжительность всех работ данного пути L, чтобы при этом не изменился общий срок окончания всех работ.

4. Оптимизация сетевых моделей

При оптимизации использования ресурса рабочей силы чаще всего сетевые работы стремятся организовать таким образом, чтобы:

количество одновременно занятых исполнителей было минимальным;

выровнять потребность в людских ресурсах на протяжении срока выполнения проекта.

Суть оптимизации загрузки сетевых моделей по критерию "минимум исполнителей" заключается в следующем: необходимо таким образом организовать выполнения сетевых работ, чтобы количество одновременно работающих исполнителей было минимальным. Для проведения подобных видов оптимизации необходимо построить и проанализировать график привязки и график загрузки.

График привязки отображает взаимосвязь выполняемых работ во времени и строится на основе данных либо о продолжительности работ (в данной лабораторной это), либо о ранних сроках начала и окончания работ. При первом способе построения необходимо помнить, что выполнение работы может начаться только после того, как будут выполнены все предшествующие ей работы. По вертикальной оси графика привязки откладываются коды работ, по горизонтальной оси - длительность работ (раннее начало и раннее окончание работ).

На графике загрузки по горизонтальной оси откладывается время, например в днях, по вертикальной - количество человек, занятых работой в каждый конкретный день. Для построения графика загрузки необходимо:

на графике привязки над каждой работой написать количество ее исполнителей;

подсчитать количество работающих в каждый день исполнителей и отложить на графике загрузки.

Для удобства построения и анализа графики загрузки и привязки следует располагать один над другим.

Описанные виды оптимизации загрузки выполняются за счет сдвига во времени некритических работ, т.е. работ, имеющих полный и/или свободный резервы времени. Полный и свободный резервы любой работы можно определить без специальных расчетов, анализируя только график привязки. Сдвиг работы означает, что она будет выполняться уже в другие дни (т.е. изменится время ее начала и окончания), что в свою очередь приведет к изменению количества исполнителей, работающих одновременно (т.е. уровня ежедневной загрузки сети).

Методика оптимизации сетевых моделей по критерию "время-затраты"

Целью оптимизации по критерию "Время - затраты" является сокращение времени выполнения проекта в целом. Эта оптимизация имеет смысл только в том случае, когда время выполнения работ может быть уменьшено за счет подключения дополнительных ресурсов, что приводит к повышению затрат на выполнение работ (см. рис.3). Для оценки величины дополнительных затрат, связанных с ускорением выполнения той или иной работы, используются либо нормативы, либо данные о выполнении аналогичных работ в прошлом. Под параметрами работ и понимаются так называемые прямые затраты, непосредственно связанные с выполнением конкретной работы.

- прямые затраты при нормальном течении событий;

- прямые затраты при сокращении времени совершения событий до уровня подкритического.

Таким образом, косвенные затраты типа административно-управленческих в процессе сокращения длительности проекта во внимание не принимаются, однако их влияние учитывается при выборе окончательного календарного плана проекта.

Рисунок 3 - Зависимость прямых затрат на работу от времени ее выполнения: Т у (i, j) - ускоренное время выполнения события, T н (i, j) - нормальное время выполнения события.

Важными параметрами работы при проведении данного вида оптимизации являются:

коэффициент нарастания затрат

,

который показывает затраты денежных средств, необходимые для сокращения длительности работы на один день;

запас времени для сокращения длительности работы в текущий момент времени

,

где - длительность работы на текущий момент времени.

Максимально возможное значение запаса времени работы равно

.

Эта ситуация имеет место, когда длительность работы еще ни разу не сокращали, т.е.

.

Общая схема проведения оптимизации "время - затраты"

1. Исходя из нормальных длительностей работ, определяются критические и подкритические пути сетевой модели и их длительности и.

2. Определяется сумма прямых затрат на выполнение всего проекта при нормальной продолжительности работ.

3. Рассматривается возможность сокращения продолжительности проекта, для чего анализируются параметры критических работ проекта.

Для сокращения выбирается критическая работа с min коэффициентом нарастания затрат, имеющая ненулевой запас времени сокращения.

Время, на которое необходимо сжать длительность работы, определяется как

,

где - разность между длительностью критического и подкритического путей в сетевой модели.

Необходимость учета параметра вызвана нецелесообразностью сокращения критического пути более чем на единиц времени. В этом случае критический путь перестанет быть таковым, а подкритический путь наоборот станет критическим, т.е. длительность проекта в целом принципиально не может быть сокращена больше, чем на.

4. В результате сжатия критической работы временные параметры сетевой модели изменяются, что может привести к появлению других критических и подкритических путей. Вследствие удорожания ускоренной работы общая стоимость проекта увеличивается на величину

.

5. Для измененной сетевой модели определяются новые критические и подкритические пути и их длительности, после чего необходимо продолжить оптимизацию с шага 3. При наличии ограничения в денежных средствах, их исчерпание является причиной окончания оптимизации. Если не учитывать подобное ограничение, то оптимизацию можно продолжать до тех пор, пока у работ, которые могли бы быть выбраны для сокращения, не будет исчерпан запас времени сокращения.

Литература

1. Сетевое планирование и управление. Под ред. Д.И. Голенко. - М.: Экономика, 1967.

2. Н.М. Губин, А.С. Добронравов, Б.С. Дорохов. Экономико-математические методы и модели в планировании и управлении в отрасли связи. - М.: Радио и связь, 1993.

3. Сетевые графики в планировании. Под ред. И.М. Разумова. - М.: Высшая школа, 1975.

4. Х. Таха. Введение в исследование операций. - М.: Мир, 1985.

5. М. Эддоус, Р. Стенсфилд. Методы принятия решений. - М.: Аудит, ЮНИТИ, 1997.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Сущность сетевого планирования и управления в менеджменте, его основные этапы и принципы. Элементы и правила построения сетевой модели и их характеристики. Понятие оптимизации, ее критерии. Специфика подготовки задач к решению и оптимизационные расчеты.

курсовая работа , добавлен 28.01.2012


Активизация творческого потенциала сотрудников организации. Планирование работы с применением методов сетевого планирования и управления. Составление структурного плана работы. Расчёт параметров событий сетевого графика. Распределение ресурсов.

дипломная работа , добавлен 11.10.2008


Сетевое планирование и управление (нахождение критического пути) в социально-экономических процессах. Разработка программного обеспечения "Сетевое планирование и управления". Нахождение критического пути, оптимизация модели сетевого планирования.

курсовая работа , добавлен 03.03.2012


Цели проведения оптимизации "приведение сетевой модели в соответствие с выделенными ресурсами и заданными сроками управления" – это сокращение критического пути выполнения работ и выравнивание загрузки исполнителей и сокращение их общего числа.

контрольная работа , добавлен 11.07.2008


Сущность и назначение сетевого планирования и управления. Порядок и правила построения сетевых графиков. Понятие о пути. Временные параметры сетевых графиков. Анализ и оптимизация календарных сетей. Реконструкция, ремонт действующих промышленных объектов.

курсовая работа , добавлен 11.08.2014


Управление образованием как компонент муниципальной системы. Планирование как функция управления. Структура и содержание планов районного управления образованием, сетевое планирование. Анализ практики планирования работы районного управления образования.

дипломная работа , добавлен 19.01.2012


Теоретическое изучение сетевого планирования и управления, определение его сущности, изучение основных элементов сетевой модели. Характеристика элементов, моделирование, анализ построения и расчет параметров, необходимость оптимизации сетевой модели.

курсовая работа , добавлен 10.12.2010


Анализ системы планирования в ОАО "Металлург", разработка мероприятий по совершенствованию данной системы. Изучение понятия сетевого планирования, его роли в системе управления предприятием. Правила построения сетевых графиков и возможности их применения.

курсовая работа , добавлен 17.11.2011


Линейно-функциональная структура управленческого аппарата ООО "МиД-Лайн". Разработка методик и алгоритмов достижения поставленных целей. Активизация творческого потенциала сотрудников. Планирование работы с применением методов сетевого планирования.

курсовая работа , добавлен 29.07.2009


Сущность кадрового планирования, виды и методы, этапы и оценка эффективности данного процесса. Разработка оперативного плана работы с персоналом. Краткая организационно-экономическая характеристика, проблемы кадрового планирования и пути его оптимизации.

Бизнес идеи