ММНГО-02-0L-Сеть-22. Лекция Тема оптимизация маршрута работ сетевое планирование
 Скачать 0.7 Mb.
|
|
Лекция 2. Тема 2.1. ОПТИМИЗАЦИЯ МАРШРУТА РАБОТ: СЕТЕВОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ Цели изучения Основная цель материала – систематизация основных принципов и формирование навыков проектирования, а также расчета и оптимизации временных параметров моделей сетевого планирования (графика). Завершив изучение материала, студент должен: – получить представление о задачах и преимуществах сетевого планирования и управления; – знать последовательность реализации основных этапов процесса сетевого планирования; – уметь оперировать основными элементами и методами разработки сетевых графиков; – владеть навыками расчета временных параметров сетевой модели и оптимизации сетевых графиков; Основные вопросы ЗАДАЧИ СЕТЕВОГО ПЛАНИРОВАНИЯ — Основная цель сетевого планирования. Сфера охвата управленческих решений. Преимущества сетевого планирования и управления. Задачи сетевого планирования. Процесс сетевого планирования. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СЕТЕВОГО ГРАФИКА — Основные элементы сетевой модели: работа и событие, их взаимосвязь. Методы описания работ: табличный и графический. Основные правила построения сетевых графиков. ОПТИМИЗАЦИЯ СЕТЕВЫХ МОДЕЛЕЙ — Основные параметры сетевой модели. Время совершения событий: ранний и поздний срок. Резерв времени. Коэффициент напряженности пути. Основные подходы к оптимизации процессов. § 1. Задачи сетевого планирования Технология сетевого планирования Методы сетевого планирования и управления (СПУ), широко и успешно применяются для оптимизации планирования и управления сложными комплексами работ, требующими участия значительного числа исполнителей и серьёзных затрат ограниченных экономических ресурсов. Система сетевого планирования и управления (СПУ) – это системный подход к планированию сложных динамических разработок с использованием графических технологий, аналитических расчетов, организационных решений и контрольных мероприятий. СПУ позволяет моделировать и комплексно перестраивать план выполнения работ в условиях неопределенности изменения внешних и внутренних факторов. Система планирования позволяет оптимизировать затраты времени и используемых ресурсов. СПУ реализуется в основном плановом документе – сетевой модели, которая обеспечивает взаимосвязь планируемых работ с помощью событий, а также наглядную визуализацию их развертывания от начала до завершения процесса (проекта). Технологии СПУ используется в целях: – разработки новых видов продукции и установления регламента вывода их на рынок; – отработки технологического маршрута и организации производственного процесса; – оценки проекта строительства производственных сооружений, зданий и инженерных устройств; – разработки графика ремонта сложного технологического оборудования. Область применения сетевого планирования Применение сетевого планирования в современном производстве способствует достижению целого ряда стратегических и оперативных задач: – обоснованно выбирать цели развития каждого производственного подразделения объекта с учетом рыночных особенностей и планируемых конечных результатов; – четко конкретизировать задания всем подразделениям и службам предприятия на основе их взаимоувязки с единой стратегической целью; – привлекать к разработке проекта непосредственных исполнителей основных этапов предстоящих работ, имеющих производственный опыт и высокую квалификацию; – более эффективно распределять и рационально использовать имеющиеся на предприятии ограниченные экономические ресурсы; – осуществлять прогнозирование хода выполнения работ и своевременно принимать необходимые плановые и управленческие решения по корректировке заданий; – проводить многовариантный анализ различных методов и маршрутов выполнения работ, а также распределения ресурсов с целью достижения запланированных результатов; – проводить необходимую корректировку планов графиков выполнения работ на основе учета изменений внешнего окружения, внутренней среды и других рыночных условий; – использовать для обработки больших массивов справочно- нормативной информации, проведения расчетов и построения моделей современные компьютерные технологии; – оперативно получать необходимые плановые данные о фактическом состоянии хода работ, издержках и результатах с позиции организации и мониторинга производства ; – обеспечивать в процессе планирования и управления работами взаимодействие долгосрочной стратегии с краткосрочными конкретными целями предприятия. Преимущества сетевого планирования Основные достоинства методики СПУ заключены в следующем: – выработка системного подхода к управлению всеми этапами процесса разработки; – ориентация на конечный результат: все подразделения, задействованные в разработке, – это звенья одной организационной системы, нацеленной на решение поставленной задачи; – обеспечение наглядности взаимозависимости и технологической последовательности выполняемых работ; – моделирование проектных (производственных) процессов – формирование информационно-сетевой модели; – разработка оперативных и текущих планов на основе прогнозирования сложных процессов; – автоматизация управления на основе информационных технологий и техники; – выявление проблемных участков работ, на которых есть опасность нарушения сроков исполнения, с последующим перераспределением ресурсов (человеческих, материальных и финансовых). Задачи сетевого анализа В настоящее время методы сетевого планирования и управления успешно используются: – разработка календарных планов разработки проекта и реализации комплекса работ; – выработка инструментов управления взаимосвязанного комплекса работ по принципу «ведущего звена» с предупреждением возможных срывов в ходе работ; – закрепление работ за исполнителями и распределение ответственности между руководителями разных уровней; – ликвидация узких мест и мобилизация резервов времени, а также оптимизация трудовых, материальных и финансовых ресурсов. Процесс сетевого планирования Процесс сетевого планирования можно представить в виде следующей последовательности: 1. Разработка сетевого графика и расчет его временных характеристик (метод критического пути). 2. Определение вероятностных характеристик, обусловливающих изменение параметров сетевой модели. 3. Оптимизация затрат и иных результативных параметров, связанных с выполнением проекта. Методы сетевого планирования PERT – Program Evaluation Review Technique 1950 г., США, метод для управления разработкой и производством подводных лодок с ракетами Polaris. CPM – Critical Path Method 1957 г., разработан американской компанией DuPont производителем химических материалов. § 2. Основные понятия сетевого планирования Основные понятия В разработке сетевых моделей используют два логических понятия (элемента) – работа и событие. Термин событие – отражает определенный результат выполнения работы (или совокупности работ). Совокупность определенных действий (операций) – работа – характеризует процесс предшествующий совершению какого-либо события. Работа – это упорядоченная пара событий. Термин «работа» включает три понятия: – «фактическая работа» – трудовой процесс, приводящий к определенному результату и требующий затрат времени и ресурсов; – «ожидание» – технологический перерыв в работе, не требующий затрат труда, но требующий затрат времени (высыхание краски, отвердевание цемента и т.д.); – «фиктивная работа» или «зависимость» – логическая связь между событиями, не требующая затрат времени и ресурсов, показывающая взаимозависимость работ (возможность начала одной работы зависит от результатов другой). Методы нормирования работ На стадии стратегического планирования для определения продолжительности работ, содержащихся в сетевых моделях, могут быть использованы следующие методы : – по действующим нормам; – по уровню производительности труда; – на основе экспертных оценок. Используя действующие нормы можно достаточно точно обосновать на рамках отдельной производственной системы длительность самых различных трудовых, технологических и производственных процессов. На основе достигнутого уровня производительности труда можно установить продолжительность ранее выполнявшихся работ на различных типах технологического оборудования. Продолжительность вновь проектируемых работ обычно определяется исходя из экспертных оценок. При установлении экспертных оценок необходимо соблюдать ряд требований: – оценку длительности планируемого процесса должны производить наиболее опытные специалисты-эксперты, руководители или ответственные исполнители работ; – при выборе оценки необходимо максимально использовать имеющиеся на производстве справочно-нормативные материалы; – полученную оценку следует рассматривать как временной ориентир или возможный вариант продолжительности работ; – установление оценки на стадии разработки сетевых графиков необходимо корректировать в ходе их выполнения при изменении проектных условий. В целях описания сетевой модели используется два способа: табличный и графический. Табличный метод Состав информации, необходимый для построения сетевой модели, следует представлять в виде таблицы ( табл. 1 ). Таблица 1 Матричная сетевая модель Работа Время выполнения Текущая Предшествующая A — 8 B — 4 C B 5 D A, C 3 Графический метод На сетевом графике события изображают кружком, а работы – ориентированными стрелками ( рис. 1 ). Первое событие (1) означает начало выполнения проекта. В некоторых случаях его обозначают «s» – start. Последнее событие (4) – завершение проекта «f» – finish. Рис. 1. Сетевой график Путь – последовательность взаимосвязанных работ, ведущая из одной вершины проекта в другую. Длина пути – суммарная продолжительность всех работ пути. Критический путь – наиболее продолжительный маршрут среди всех возможных комбинаций. ●●● В рассматриваемом примере можно выделить два маршрута выполнения работ: {A – D} = T(1-3-4) = 8+3 = 11; {B – C – D} = T(1-2-3-4) = 4+5+3 = 12. 1 A 2 4 3 C 1 B D Правила разработки сетевых моделей В построении сетевых графиков необходимо учитывать ряд правил ( рис. 2 ). 1. Сетевой график строят в масштабе или без масштаба. В первом случае длина стрелки зависит от времени выполнения работы. Во втором – обязательно над стрелками проставляют продолжительность работы в единицах времени. 2. Между двумя событиями на графике может находиться только одна работа, не должно быть параллельных работ, работ с одинаковыми кодами. Номера событий следует структурировать по времени завершения работ. 3. Каждая операция (процесс выполнения работы) должна быть представлена только одной стрелкой. А. Правило2. Правило 3. В. Правило 4. С. Правило 6. Правило 7. Неверное отображение сети. D. Правило 6. Правило 7. Правильное отображение сети. Рис. 2. Правила построения сетевого графика 1 A 2 4 3 C B D 1 A 2 4 3 C 1 B 1 A 2 4 3 C 1 B 1 A 2 3 B 4. Для действительных работ используются сплошные стрелки, а для фиктивных – пунктирные стрелки. ●●● Если одно событие служит началом нескольких работ, которые заканчиваются также в одном событии, то необходимо ввести фиктивные работы и дополнительные события со своими номерами. 5. Не должно быть тупиковых событий. Все (кроме завершающего) события должны иметь последующую работу. Наличие «тупиков» в сети указывает на ошибку. Так же в сети не должно быть событий, в которые не входят ни одна работа (исключение составляет исходное событие). 6. Сетевой график не должен содержать замкнутых контуров (циклов) – путей, которые начинаются и заканчиваются в одном и том же событии. 7. При построении сетевых графиков следует избегать взаимного пересечения стрелок. 8. Номер начального события должен быть меньше номера конечного события. 9. Не должно быть возвратных стрелок, которые направлены в обратную построению графика сторону справа налево. Практическое задание ●●● Разработать сетевую графическую модель на основе представленных ниже исходных данных. Определить длительность всех маршрутов. Таблица 2 Исходная информация (игровой пример) Работа Время выполнения Текущая Предшествующая A — 7 B — 2 C B 6 D A, C 4 E C 5 F C 3 G D, E, F 4 Сравните ваш график с представленной моделью: Рис. 3. Сетевой график игрового примера Сравните ваши ответы с представленными расчетами: (1)–(4)–(6)–(7) = 7+4+4 = 15; (1)–(2)–(3)–(4)–(6)–(7) = 2+6+0+4+4 = 16; (1)–(2)–(3)–(6)–(7) = 2+6+5+4 = 17; (1)–(2)–(3)–(5)–(6)–(7) = 2+6+3+0+4 = 15; 1 A 7 3 C B G 2 5 4 6 D E F §3. Оптимизация сетевых графиков Временные параметры сети На основании сетевого графика и временных оценок рассчитываются основные временные параметры сети: ранние и поздние сроки наступления всех событий. Зная их, можно определить остальные параметры сети – ранние и поздние сроки начала и окончания работ, резервы времени событий и резервы времени работ. Таким образом, основные параметры сети можно описать с помощью следующих показателей. – время выполнения работы; – ранний срок совершения событий – отражает минимальный период времени, необходимый для завершения всех работ, предшествующих данному событию; – поздний срок совершения событий – отражает максимальный период времени, необходимый для завершения всех работ, предшествующих данному событию; – резерв времени – промежуток времени, на который может быть отсрочено наступление события (i) без нарушения сроков завершения проекта в целом. Расчет параметров сети Определение ранних сроков устанавливается на основе выбора максимального значения из продолжительности всех путей, ведущих от исходного момента к рассматриваемому событию: (1) Определение поздних сроков основано на расчете разности между длительностью критического пути и продолжительностью максимального пути, следующего за анализируемым событием: (2) Резерв времени определятся как разность между поздним и ранним сроком события: (3) Начальные и конечные события критических работ имеют нулевые резервы событий. Рассчитанные комплекс значений временных параметров сети записывается в вершины сетевого графика (четырехсекторная модель события): верхнее значение – порядковый номер события; левое значение – ранний срок; правое значение – поздний срок; нижнее значение – резерв времени. Практическое задание Вернуться к исходной информации – табл. 1 . Определить временные параметры сети разработанной сетевой модели ( рис. 3 ). Рис. 4. Сетевой график с временными параметрами Расчет ранних сроков: t E (1) = 0; t E (2) = t(1-2) = 0+2; t E (3) = t(1-2-3) = 2+6=8; t E (4) = t(1-4) или t(1-2-3-4) = max{0+7; 8+0} = 8; t E (5) = t(1-2-3-5) = 8+3=11; t E (6) = t(1-4-6) или t(1-2-3-6) или t(1-2-3-5-6) = max{8+4; 8+5; 11+0} = max{12;13;11} = 13; t E (7) = t(1-2-3-6) + t(6-7) = 13+4 = 17. Значение 17 и есть длина критического пути. T=17. 1 0 0 0 A-7 7 17 17 0 3 8 8 0 C-6 B-2 G-4 2 2 2 0 5 11 13 2 4 8 9 1 6 13 13 0 D-4 E-5 F-3 Расчет крайних (поздних) сроков: t F (7) = 17; t F (6) = T – t(7-6) = 17–4 = 13; t F (5) = T – t(7-6-5) = 17–4 = 13; t F (4) = T – t(7-6-4) = 17–(4+4) = 9; t F (3) = T – t(7-6-3) или T – t(7-6-5-3) = min{17–(4+5);17–(4+3)} = 8; t F (2) = t F (3) – t(3-2) = 8–6 = 2; t F (1) = t F (2) – t(2-1) или t F (4) – t(4-1) = min{2–2; 9-7} = 0; Результаты расчетов следует свести в таблицу – табл. 3 . Таблица 3 Временные параметры сети Событие Завершение работ Сроки ранний крайний резерв 1 – 0 0 – 2 B(2) 2 2 – 3 C(6) 8 8 – 4 A(7) 8 9 1 5 F(3) 11 13 2 6 D(4); E(5) 13 13 – 7 G(4) 17 17 – Если есть резерв времени, то есть возможность «попить чайку»… Шутка. Если серьезно, то следует рассмотреть вариант перевода работников с менее трудоемкого процесса на более напряженный участок работ. Оптимизация сетевых моделей Анализ разработанных сетевых графиков связан в первую очередь с выявлением резервов достижения заявленных целей, оценкой социально-экономической эффективности конечных результатов и поиском реальных маршрутов рационализации ресурсов. Оптимизация сетевых моделей заключена в совершенствовании процессов планирования, организации и управления комплексом работ с целью сокращения времени (экономических ресурсов) и повышения финансовых результатов при заданных плановых ограничениях. В зависимости от конкретных условий функционирования предприятий подходы к оптимизации сетевых графиков подразделяются: – частная оптимизация; – комплексная оптимизация. Основными видами частной оптимизации являются два известных экономических подхода: – минимизация времени выполнения комплекса планируемых работ при заданной стоимости проекта; – минимизация стоимости всего комплекса работ при заданном времени выполнения проекта. Комплексная оптимизация сетевых моделей состоит в нахождении наилучших соотношений показателей затрат экономических ресурсов и сроков выполнения планируемых работ применительно к определенным производственным условиям и ограничениям. В качестве основного критерия оптимизации сетевой модели можно использовать различные показатели: – доход (прибыль) от производства и реализации продукции; – затраты экономических ресурсов; – производительность труда; – затраты рабочего времени в процессе достижения целей. Минимизация затрат времени В первую очередь следует рассмотреть оптимизацию сетевых графиков по критерию минимизации затрат времени на выполнение отдельных процессов и всего комплекса работ. Общий срок завершения всех работ в сетевой модели следует сокращать в первую очередь за счет уменьшения критического пути. Такой подход основан на анализе временных показателей графика и требует больших затрат материальных и финансовых ресурсов. Анализ сети проводится с целью выравнивания продолжительности наиболее напряженных путей. Коэффициент напряженности полного пути определяется отношением его длительности к критическому пути (T): (4) Расчет и анализ коэффициентов напряженности сетевых путей наряду с резервами времени позволяет распределить все работы по трем зонам: критическая, подкритическая и резервная. ; ; ; ; ; Минимизация ресурсов Второй подход к оптимизации сетевых графиков основан на минимизации расходов материальных ресурсов. В общем виде задача планирования производственных ресурсов может быть сведена к определению оптимальных норм их расхода на единицу выполненной работы или распределения имеющихся ресурсов на весь комплекс рабочих заданий. Одним из возможных способов сокращения критического пути может служить перераспределение ресурсов с менее напряженных путей на выполнение критических работ. При этом следует иметь также в виду тот факт, что сверхплановое насыщение критических работ ресурсами не беспредельно, ибо существуют определенные ограничения в тех или иных ресурсах на каждом предприятии. Минимизация стоимости Третий вариант и важнейшая комплексная проблема оптимизации сетевых графиков – минимизация стоимости, которая отражает наименьшие суммарные издержки на осуществление всего комплекса запланированных работ. При этом методе исходят из предположения, что величина издержек на выполнение той или иной работы находится при прочих равных условиях в обратной зависимости от затрат рабочего времени на ее выполнение. Если все запланированные работы будут выполняться с рассчитанной в сетевом графике точностью, то общая стоимость разработанного плана-проекта будет минимальной. С ускорением работ затраты возрастают, а с их замедлением – снижаются. Причем при минимальной продолжительности работ их стоимость становится максимальной и, наоборот, при максимальной длительности затраты будут минимальными. Зависимость стоимости выполнения работы от ее продолжительности можно выразить с помощью кривой, которая наглядно показывает обратную зависимость: снижение затрат связано с увеличением времени выполнения работ. Тема 2.1. Практическое задание № 1. СЕТЕВАЯ МОДЕЛЬ: РЕКОНСТУКЦИЯ ТОРГОВОГО ЦЕНТРА Разработать сетевую модель реконструкции торгового центра. Таблица 4 Содержание работ по реконструкции торгового центра Работа Время выполнения Текущая Содержание Предшествующая A Подготовка архитектурного проекта — 5 B Определение состава арендаторов — 6 C Подготовка проспекта для арендаторов А 4 D Выбор подрядчика A 3 E Подготовка документов A 1 F Получение разрешения на строительство E 4 G Реконструкция объекта D, F 14 H Заключение контрактов B, C 12 I Вселение арендаторов G, H 2 Структура отчета 1. Построить сетевой график. 2. Выполнить расчет ранних сроков. 3. Выполнить расчет поздних сроков. 4. Выполнить расчет резервов времени. 5. Результаты расчетов записать в соответствующие позиции (места) сетевого графика и представить в виде таблицы. 6. Установить каждый полный путь выполнения работ. 7. Определить длину критического пути. 8. Сколько работ на критическом пути? 9. Рассчитать коэффициенты напряженности каждого полного пути. Дать характеристику каждому пути. Тема 2.1. Практическое задание № 2. РАЗРАБОТКА И ОПТИМИЗАЦИЯ СЕТЕВОЙ МОДЕЛИ Разработать сетевой график в соответствии с представленным ниже ( табл. 1 ) перечнем работ по строительству трубопровода и соответствующих норм времени. Вариант практических задач выбирается студентом самостоятельно по последней цифре номера зачетной книжки. Состав работ (J) по строительству трубопровода 1. Монтаж трубосварочных баз. 2. Строительство жилых городков. 3. Выгрузка труб и пригрузов. 4. Перебазировка ресурсов потока и строительство временных дорог. 5. Вывоз пригрузов на трассу. 6. Планировка участка. 7. Расчистка участка от леса. 8. Вывозка труб на базу. 9. Поворотная сварка. 10. Строительство переходов через овраги и водоводы. 11. Вывозка труб и секций. 12. Конвейерная часть потока. 13. Строительство технических узлов. 14. Строительство переходов. 15. Продувка трубопровода. 16. Испытание трубопровода. 17. Сооружение средств ЭХЗ. 18. Зачистка трассы. 19. Оформление акта приемки. Исходная информация по трудоёмкости выполнения работ и о соответствующем числе закреплённых за работой производственных рабочих представлена в табл. 1 Таблица 1 Трудоёмкость выполняемых работ J Продолжительность (часов / человек) по вариантам J-1 0 1 2 3 4 5 1 6/3 14/2 10/2 9/3 12/3 14/2 – 2 32/2 33/3 20/4 20/2 15/3 24/2 – 3 2/1 3/1 3/1 4/1 6/2 3/1 – 4 11/8 12/8 12/6 15/5 15/7 15/5 – 5 2/2 4/2 4/2 6/2 2/2 4/2 3 6 5/3 10/2 16/4 6/3 11/3 10/3 3 7 14/8 6/9 15/7 24/8 18/8 12/9 3, 4 8 2/2 1/2 1/3 1/2 2/1 2/2 1, 4 9 12/2 14/2 14/2 16/2 12/2 14/2 2, 8 10 5/3 6/4 10/2 5/5 12/2 5/3 5 11 3/1 4/2 6/1 6/2 6/2 4/1 6, 7, 9 12 10/2 8/2 8/2 12/3 9/3 15/3 11 13 10/2 8/2 8/2 10/2 8/2 6/3 11 14 6/2 12/4 10/2 6/3 4/2 14/3 11 15 4/1 4/2 4/2 2/1 2/1 2/3 12 16 4/1 4/2 4/2 5/1 4/1 7/1 10, 13, 14, 15 17 12/4 17/3 18/2 14/2 14/2 16/3 16 18 14/4 10/2 15/2 16/2 12/2 10/3 16 19 1/2 1/2 1/3 1/2 1/3 1/3 17, 18 J Продолжительность (часов / человек) по вариантам J-1 6 7 8 9 А Б 1 13/1 11/2 12/4 10/2 6/3 14/2 – 2 16/2 21/3 24/4 18/2 28/2 23/3 – 3 4/2 2/1 3/1 4/1 2/1 3/1 – 4 16/4 17/4 15/8 12/7 11/8 12/8 – 5 4/2 6/2 2/2 5/2 2/2 4/2 3 6 8/2 6/4 12/3 5/3 16/4 10/2 3 7 13/8 20/9 20/7 15/6 14/7 24/9 3, 4 8 1/2 1/2 1/3 2/1 2/2 1/2 1, 4 9 14/2 16/2 12/2 11/2 12/2 14/2 2, 8 10 8/2 6/4 5/3 5/3 5/3 6/4 5 11 4/2 4/2 5/1 4/1 3/1 4/2 6, 7, 9 12 16/2 10/2 8/2 6/3 10/2 8/2 11 13 12/3 9/3 10/3 10/2 10/2 8/2 11 14 7/1 8/2 9/3 12/3 6/2 12/4 11 15 3/2 2/2 2/3 2/3 4/1 4/2 12 16 6/2 12/4 10/2 6/3 4/1 4/2 10, 13, 14, 15 17 14/2 10/2 16/3 16/2 11/4 14/3 16 18 14/2 14/2 10/3 14/2 14/4 10/2 16 19 1/2 1/3 1/2 1/2 1/2 1/2 17, 18 Структура отчёта Структура отчёта должна отражать последовательность решения задач (ответов на вопросы). 1. Сформировать исходные данные по варианту задания в виде таблицы. 2. Разработать сетевой график в соответствии с представленным перечнем работ по строительству трубопровода и указанных норм времени. 3. Рассчитать и представить четырёхсекторным способом основные параметры модели: – порядковый номер события; – ранние сроки свершения событий; – поздние сроки свершения событий; – резервы времени. 4. Результаты расчётов свести в таблицу. 5. Установить каждый полный путь выполнения работ. 6. Определить длину критического пути. 7. Рассчитать коэффициенты напряженности каждого полного пути. 8. Сделать выводы, в которых необходимо кратко охарактеризовать каждый из путей. 9. Предложить рекомендации по оптимизации работ. |