Международный университет природы, общества и человека
«Дубна»

Кафедра системного анализа и управления

Реферат по дисциплине

«Разработка управленческих решений»

«Сетевое управление
и планирование»

Выполнил: студент
Шадров К.Н., гр. 4111

Проверил:
Бугров А.Н.

Актуальность данной работы обусловлена необходимостью грамотного управления крупными народнохозяйственными комплексами и проектами, научными исследованиями, конструкторской и технологической подготовкой производства, новых видов изделий, строительством и реконструкцией, капитальным ремонтом основных фондов путём применения сетевых моделей.

Цель работы - описать и усвоить, что, в общем, представляет собой сетевое планирование и управление (СПУ).

Для достижения поставленной цели следует решить следующие задачи :

Осветить историю СПУ,

Показать, в чём состоит сущность и назначение СПУ,

Дать определение основным элементам СПУ,

Указать правила построения и упорядочения сетевых графиков,

Описать временные показатели СПУ,

Дать правила оптимизации сетевого графика,

Показать построение сетевого графика в масштабе времени.

Методики сетевого планирования были разработаны в конце 50-х годов в США. В 1956 г. М. Уолкер из фирмы «Дюпон», исследуя возможности более эффективного использования принадлежащей фирме вычислительной машины Univac, объединил свои усилия с Д. Келли из группы планирования капитального строительства фирмы «Ремингтон Рэнд». Они попытались использовать ЭВМ для составления планов-графиков крупных комплексов работ по модернизации заводов фирмы «Дюпон». В результате был создан рациональный и простой метод описания проекта с использованием ЭВМ. Первоначально он был назван методом Уолкера-Келли, а позже получил название метода критического пути - МКП (или CPM - CriticalPathMethod).

Параллельно и независимо в военно-морских силах США был создан метод анализа и оценки программ PERT (Program Evaluation and Review Technique). Данный метод был разработан корпорацией «Локхид» и консалтинговой фирмой «Буз, Аллен энд Гамильтон» для реализации проекта разработки ракетной системы «Поларис», объединяющего около 3800 основных подрядчиков и состоящего из 60 тыс. операций. Использование метода PERT позволило руководству программы точно знать, что требуется делать в каждый момент времени и кто именно должен это делать, а также вероятность своевременного завершения отдельных операций. Руководство программой оказалось настолько успешным, что проект удалось завершить на два года раньше запланированного срока. Благодаря такому успешному началу данный метод управления вскоре стал использоваться для планирования проектов во всех вооруженных силах США. Методика отлично себя зарекомендовала при координации работ, выполняемых различными подрядчиками в рамках крупных проектов по разработке новых видов вооружения.

Крупные промышленные корпорации начали применение подобной методики управления практически одновременно с военными для разработки новых видов продукции и модернизации производства. Широкое применение методика планирования работ на основе проекта получила в строительстве. Например, для управления проектом сооружения гидроэлектростанции на реке Черчилль в Ньюфаундленде (полуостров Лабрадор). Стоимость проекта составила 950 млн. долларов. Гидроэлектростанция строилась с 1967 по 1976 г. Этот проект включал более 100 строительных контрактов, причем стоимость некоторых из них достигала 76 млн. долларов. В 1974 году ход работ по проекту опережал расписание на 18 месяцев и укладывался в плановую оценку затрат. Заказчиком проекта была корпорация Churchill Falls Labrador Corp., которая для разработки проекта и управления строительством наняла фирму Acress Canadian Betchel.

По существу, значительный выигрыш по времени образовался от применения точных математических методов в управлении сложными комплексами работ, что стало возможным благодаря развитию вычислительной техники. Однако первые ЭВМ были дороги и доступны только крупным организациям. Таким образом, исторически первые проекты представляли из себя грандиозные по масштабам работ, количеству исполнителей и капиталовложениям государственные программы.

Первоначально, крупные компании осуществляли разработку программного обеспечения для поддержки собственных проектов, но вскоре первые системы управления проектами появились и на рынке программного обеспечения. Системы, стоявшие у истоков планирования, разрабатывались для мощных больших компьютеров и сетей мини-ЭВМ.

Основными показателями систем этого класса являлись их высокая мощность и, в то же время, способность достаточно детально описывать проекты, используя сложные методы сетевого планирования. Эти системы были ориентированы на высокопрофессиональных менеджеров, управляющих разработкой крупнейших проектов, хорошо знакомых с алгоритмами сетевого планирования и специфической терминологией. Как правило, разработка проекта и консультации по управлению проектом осуществлялись специальными консалтинговыми фирмами.

Этап наиболее бурного развития систем для управления проектами начался с появлением персональных компьютеров, когда компьютер стал рабочим инструментом для широкого круга руководителей. Значительное расширение круга пользователей управленческих систем породило потребность создания систем для управления проектами нового типа, одним из важнейших показателей таких систем являлась простота использования. Управленческие системы нового поколения разрабатывались как средство управления проектом, понятное любому менеджеру, не требующее специальной подготовки и обеспечивающее лёгкое и быстрое включение в работу. Time Line принадлежит именно к этому классу систем. Разработчики новых версий систем этого класса, стараясь сохранить внешнюю простоту систем, неизменно расширяли их функциональные возможности и мощность, и при этом сохраняли низкие цены, делавшие системы доступными фирмам практически любого уровня.

В настоящее время сложились глубокие традиции использования систем управления проектами во многих областях жизнедеятельности. Причем, основную долю среди планируемых проектов составляют небольшие по размерам проекты. Например, исследования, проведенные еженедельником InfoWorld, показали, что пятидесяти процентам пользователей в США требуются системы, позволяющие поддерживать планы, состоящие из 500-1 000 работ и только 28 процентов пользователей разрабатывают расписания, содержащие более 1 000 работ. Что касается ресурсов, то 38 процентам пользователей приходится управлять 50-100 видами ресурсов в рамках проекта, и только 28 процентам пользователей требуется контролировать более чем 100 видов ресурсов. В результате исследований были определены также средние размеры расписаний проектов: для малых проектов - 81 работа и 14 видов ресурсов, для средних - 417 работ и 47 видов ресурсов, для крупных проектов - 1 198 работ и 165 видов ресурсов. Данные цифры могут служить отправной точкой для менеджера, обдумывающего полезность перехода на проектную форму управления деятельностью собственной организации. Как видим, применение системы управления проектами на практике может быть эффективным и для очень небольших проектов.

Естественно, что с расширением круга пользователей систем проектного менеджмента происходит расширение методов и приемов их использования. Западные отраслевые журналы регулярно публикуют статьи, посвященные системам для управления проектами, включающие советы пользователям таких систем и анализ использования методики сетевого планирования для решения задач в различных сферах управления.

В России работы по сетевому управлению начались в 60-х годах. Тогда методы СПУ нашли применение в строительстве и научных разработках. В дальнейшем сетевые методы стали широко применяться и в других областях народного хозяйства.

Чем сложнее и больше планируемая работа или проект, тем сложнее задачи оперативного планирования, контроля и управления. В этих условиях применение календарного графи­ка не всегда может быть достаточно удовлет­ворительным, особенно для крупного и сложного объекта, посколь­ку не позволяет обоснованно и оперативно планировать, выбирать оптимальный вариант продолжительности выпол­нения работ, использовать резервы и корректировать график в хо­де деятельности.

Перечисленные недостатки линейного календарного графика в значительной мере устраняются при использовании системы се­тевых моделей, которые позволяют анализировать график, выяв­лять резервы и использовать электронно-вычислительную технику. Применение сетевых моделей обеспечивает продуманную деталь­ную организацию работ, создает условия для эффек­тивного руководства.

Весь процесс находит отражение в графической модели, называемой сетевым графиком. В сетевом графике учи­тываются все работы от проектирования до ввода в действие, оп­ределяются наиболее важные, критические работы, от выполне­ния которых зависит срок окончания проекта. В процессе деятельности появляется возможность корректировать план, вно­сить изменения, обеспечивать непрерывность в оперативном пла­нировании. Существующие методы анализа сетевого графика поз­воляют оценить степень влияния вносимых изменений на ход осу­ществления программы, прогнозировать состояние работ на будущее. Сетевой график точно указывает на работы, от которых за­висит срок выполнения программы.

Материал подготовлен с использование работы: webforum . land . ru .

Методики сетевого планирования были разработаны в конце 50-х годов в США.

Однако первые ЭВМ были дороги и доступны только крупным организациям. Таким образом, исторически первые проекты представляли из себя грандиозные по масштабам работ, количеству исполнителей и капиталовложениям государственные программы.

В настоящее время сложились глубокие традиции использования систем управления проектами во многих областях жизнедеятельности

Сущность и назначение сетевого планирования и управления

Недостатки линейного календарного графика в значительной мере устраняются при использовании системы сетевых моделей, которые позволяют анализировать график, выявлять резервы и использовать электронно-вычислительную технику.

Весь процесс находит отражение в графической модели, называемой сетевым графиком. В сетевом графике учитываются все работы от проектирования до ввода в действие, определяются наиболее важные, критические работы, от выполнения которых зависит срок окончания проекта. В процессе деятельности появляется возможность корректировать план, вносить изменения, обеспечивать непрерывность в оперативном планировании. Существующие методы анализа сетевого графика позволяют оценить степень влияния вносимых изменений на ход осуществления программы, прогнозировать состояние работ на будущее. Сетевой график точно указывает на работы, от которых зависит срок выполнения программы.

Основные элементы сетевого планирования и управления

Сетевое планирование и управление - это совокупность расчётных методов и контрольных мероприятий по планированию и управлению комплексом работ с помощью сетевого графика.

Сетевая модель - это план выполнения некоторого комплекса взаимосвязанных работ, заданного в форме сети, графическое изображение которой называетсясетевым графиком .

Главными элементами сетевой модели являются работы и события .

Под событие понимается момент начала и момент окончания работы. Событие не имеет временной длительности.

Событие может свершиться только тогда, когда закончатся всё работы, ему предшествующие по сетевому графику. Для всех непосредственно предшествующих событию работ оно является конечным, а для всех непосредственно следующих за ним - начальным.

Каждое событие, включаемое в сетевую модель, должно быть полно, точно и всесторонне определено, его формулировка должна включать в себя результат всех непосредственно предшествующих ему работ.

Под работой понимается процесс, имеющий временную длительность.

Во-первых, это действительная работа - протяжённый во времени процесс, требующий затрат. Каждая действительная работа должна быть конкретной, чётко описанной и иметь ответственного исполнителя. Во-вторых.

Во вторых, это ожидание - протяжённый во времени процесс, не требующий затрат труда.

В-третьих, это зависимость , илификтивная работа - логическая связь между двумя или несколькими работами. Она указывает, что возможность одной работы непосредственно зависит от результатов другой. Фиктивная работа отражает только тот факт, что одна работа не может быть начата раньше, чет закончится другая работа. Продолжительность фиктивной работы принимается равной нулю.

Сетевая модель сетевого графика может задаваться в двух интерпретациях:

в виде событийного графа (графа, основанного на событиях; CRM-диаграмма) ;

в виде вершинного графа (графа, основанного на работах; PERT-диаграмма) .

Сетевые графики составляются на начальном этапе планирования. Вначале планируемый процесс разбивается на отдельные работы, составляется перечень работ и событий, продумываются их логические связи и последовательность выполнения, работы закрепляются за ответственными исполнителями. С их помощью и с помощью нормативов, если таковые существуют, оценивается продолжительность каждой работы. Затем составляется (сшивается ) сетевой график. После упорядочения сетевого графика рассчитываются параметры событий и работ, определяются резервы времени икритический путь . Наконец, проводятся анализ и оптимизация сетевого графика, который при необходимости вычерчивается заново с пересчётом параметров событий и работ.

Формирование событийного графа.

При формировании событийного графа используются следующие обозначения.

События в событийном графе изображаются кружками (вершины графа) с указанием номера события. Все вершины в пределах графа должны иметь разные номера. Нумеровать вершины можно в произвольном порядке без пропуска номеров, начиная с 1. Пример вершины-события приведен на рис. 5.11.

Рис. 5.11. Пример вершины событийного графа

Работы в событийном графе изображаются однонаправленными стрелками. Фиктивная работа изображается пунктирной линией. Эти линии в теории графов называются ребрами, а такой граф – направленным графом. Рядом с ребром необходимо указать длительность работы.

При формировании событийного графа нужно выполнить определенные требования:

граф должен иметь только одну начальную вершину;

граф должен иметь только одну конечную вершину;

в графе не должно быть петель, т. е. ребер с началом и концом в одной вершине;

в графе не должно быть циклов, т. е. путь из начальной вершины графа по стрелкам и любому пути всегда приводит к конечной вершине графа;

любые две вершины, т. е. два события, желательно должны иметь только одно ребро, т. е. одну работу. Это условие не обязательное.

Наиболее часто в сложной структуре графа делается ошибка с циклами. Эту ошибку невозможно обнаружить на компьютере и, поэтому надо очень внимательно готовить граф. Если в графе окажутся циклы, то программы сетевого планирования просто или зациклятся или выдадут неверный результат.

Пример событийного графа приведен на рис. 5.12.

Рис. 5.12. Пример событийного графа

Пример неверного графа с циклом приведен на рис. 5.13.

Рис. 5.13. Ошибочный граф с циклом

Сетевые графики на основе событийного графа получили наибольшее распространение. Это, прежде всего, связано с очень хорошей математической проработкой сетевого планирования на основе этих графов. Такие графы наиболее понятны профессионалам-математикам.

На практике используется изображение графа без указания номеров узлов и длительностей работ. Если в сетевой модели нет числовых оценок, то такая сеть называется структурной . Однако для расчетов необходимо использовать сети, в которых заданы оценки продолжительности работ, а также оценки других параметров, например трудоёмкости, стоимости и т. п.

Если сеть имеет одну конечную цель, то сеть называется одноцелевой . Сетевой график, имеющий несколько завершающих событий, называетсямногоцелевым . Многоцелевые сети и не могут быть рассчитаны по одному алгоритму. Расчет здесь ведется относительно каждой конечной цели. Примером может быть строительство жилого микрорайона, где ввод каждого дома является конечным результатом, и в графике по возведению каждого дома определяется свой критический путь. Однако, при раздельном расчете по каждой конечной цели могут оказаться не совпадающие в общей части графа критические пути. В связи с этим, если проект единый, то конечные узлы такого графа нужно соединить фиктивными работами. Направление ребра фиктивной работы указывается произвольным и от этого направления результат сетевого планирования не зависит.

В событийном графе нет необходимости указывать работу-ожидание. Если в ее указании есть острая необходимость, то такая работа указывается как обычная работа. Указание работы-ожидания может быть возможным в графе с несколькими началами и известными временными интервалами между этими началами.

Формирование вершинного графа.

Событийный граф не пользуется вниманием среди профессиональных экономистов, т. к. он им менее понятен, чем вершинный граф.

Вершинный граф строится на основе взаимодействия работ друг с другом. Вершиной в этом графе является работа, а ребром – связь одной работы с другой. Для экономистов такая структура понята, т.к. необходимо задавать связи одной работы с другой.

Работа в вершинном графе задается вершиной графа, т.е. в виде окружности, как и в стрелочном графе. Все вершины нумеруются, начиная с 1 и без пропуска номеров. Граф не должен иметь вершин с одинаковыми номарами. Рядом с вершиной указывается длительность работы. Фиктивные работы в вершинном графе не задаются, т. к. здесь это не имеет смысла.

Связь одной работы с другой задается направленным ребром графа. Ребро такого графа отражает только факт связи двух работ и, поэтому на ребре не указывается никакой длительности и ребра не нумеруются.

Пример вершинного графа, соответствующего событийному графу рис. 5.12, приведен на рис. 5.14.

Рис. 5.14. Пример вершинного графа

Примечательно то, что вершинный граф легко получить на основании событийного графа. Для этого надо в событийном графе ребро мысленно представить точкой и нарисовать взаимодействие полученных точек на основании событийного графа. Получить же, наоборот, событийный граф на основании вершинного - очень не просто. В связи с этим лучше всего первым изображать событийный граф.

В вершинном графе может быть несколько начальных и конечных вершин-работ. Единственным условием корректности графа является нулевое время начала всех начальных работ и одно время завершения всех конечных работ. Многоцелевой вершинный граф задать, в отличие от событийного, невозможно без дополнительных словесных пояснений. Этот факт продемонстрирован на рис. 5.15.

Рис. 5.15. Пример многоцелевого событийного графа и соответствующего вершинного

Как следует из рис. 5.15, в вершинном графе нет однозначности в неодновременном окончании всех работ и, поэтому будет считаться, что работы заканчиваются одновременно.

Сетевое планирование на основе вершинного графа имеет более сложную математическую реализацию в общем случае. Расчет критического пути сетевого графика, с одной стороны, здесь имеет более простой алгоритм реализации. С другой стороны, вычисление ранних о поздних начальных и конечных времен в вершинном графе реализуется со значительно более непонятным и сложным алгоритмом.

Сети на основании работ оказываются значительно более громоздкими, так как событий обычно значительно меньше, чем работ (показатель сложности сети , равный отношению числа работ к числу событий, как правило, существенно больше единицы). Поэтому эти сети менее эффективны с точки зрения управления комплексом.

Сетевое планирование - это одна из форм графического отражения содержания работ и продолжительности выполнения стратегических планов и долгосрочных комплексов проектных, плановых, организационных и других видов деятельности предприятия. Наряду 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 предприятий по созданию новой конкурентоспособной продукции содержат не только общую длительность всего комплекса проектно-производственной и финансово-экономической деятельности, но и продолжительность и последовательность осуществления отдельных процессов или этапов, а также потребность необходимых экономических ресурсов.

Впервые планы-графики выполнения производственных процессов были применены на американских фирмах Г. Ганттом. На линейных или ленточных графиках по горизонтальной оси в выбранном масштабе времени откладывается продолжительность работ по всем стадиям, этапам производства. Содержание циклов работ изображается по вертикальной оси с необходимой степенью их расчленения на отдельные части или элементы. Цикловые или линейные графики обычно применяются на отечественных предприятиях в процессе краткосрочного или оперативного планирования производственной деятельности. Основным недостатком таких планов-графиков является отсутствие возможности тесной взаимоувязки отдельных работ в единую производственную систему или общий процесс достижения запланированных конечных целей предприятия (фирмы).

В отличие от линейных графиков сетевое планирование служит основой экономических и математических расчетов, графических и аналитических вычислений, организационных и управленческих решений, оперативных и стратегических планов, обеспечивающих не только изображение, но и моделирование, анализ и оптимизацию проектов выполнения сложных технических объектов и конструкторских разработок и т.д. Под сетевым планированием принято понимать графическое изображение определенного комплекса выполняемых работ, отражающее их логическую последовательность, существующую взаимосвязь и планиру емую продолжительность, и обеспечивающее последующую оптимизацию разработанного графика на основе экономико-математических методов и компьютерной техники с целью его использования для текущего управления ходом работ. Сетевая модель комплекса называется ориентированным графом. Он представляет множество соединенных между собой элементов для описания технологической зависимости отдельных работ и этапов предстоящих проектов. Сетевые модели или графики предназначены для проектирования сложных производственных объектов, экономических систем и всевозможных работ, состоящих из большого числа различных элементов. Для простых работ обычно используются линейные или цикловые графики.

Сетевые графики служат не только для планирования разнообразных долгосрочных работ, но и их координации между руководителями и исполнителями проектов, а также для определения необходимых производственных ресурсов и их рационального использования. Сетевое планирование может успешно применяться в различных сферах производственной и предпринимательской деятельности, таких, как:

• выполнение маркетинговых исследований;
• проведение научно-исследовательских работ;
• проектирование опытно-конструкторских разработок;
• осуществление организационно-технологических проектов;
• освоение опытного и серийного производства продукции;
• строительство и монтаж промышленных объектов;
• ремонт и модернизация технологического оборудования;
• разработка бизнес-планов производства новых товаров;
• реструктуризация действующего производства в условиях рынка;
• подготовка и расстановка различных категорий персонала;
• управление инновационной деятельностью предприятия и т.п. Применение сетевого планирования в современном производстве способствует достижению следующих стратегических и оперативных задач:
  • 1) обоснованно выбирать цели развития каждого подразделения предприятия с учетом существующих рыночных требований и планируемых конечных результатов;
  • 2) четко устанавливать детальные задания всем подразделениям и службам предприятия на основе их взаимоувязки с единой стратегической целью в планируемом периоде;
  • 3) привлекать к составлению планов-проектов будущих непосредственных исполнителей основных этапов предстоящих работ, имеющих производственный опыт и высокую квалификацию;
  • 4) более эффективно распределять и рационально использовать имеющиеся на предприятии ограниченные ресурсы;
  • 5) осуществлять прогнозирование хода выполнения основных этапов работ, сосредоточенных на критическом пути, и своевременно принимать необходимые плановые и управленческие решения по корректировке сроков;
  • 6) проводить многовариантный экономический анализ различных технологических методов и последовательных путей выполнения работ, а также распределения ресурсов с целью достижения запланированных результатов;
  • 7) производить необходимую корректировку планов-графиков выполнения работ с учетом изменения внешнего окружения, внутренней среды и других рыночных условий;
  • 8) использовать для обработки больших массивов справочнонормативной информации, выполнения текущих расчетов и построения сетевых моделей современную компьютерную технику;
  • 9) оперативно получать необходимые плановые данные о фактическом состоянии хода работ, издержках и результатах производства;
  • 10) обеспечивать в процессе планирования и управления работами взаимодействие долгосрочной общей стратегии с краткосрочными конкретными целями предприятия.

Таким образом, применение системы сетевого планирования способствует разработке оптимального варианта стратегического плана развития предприятия, который служит основой оперативного управления комплексом работ в ходе его осуществления. Основным плановым документом в этой системе является сетевой график, или просто сеть, представляющий информационно-динамическую модель, в которой отражаются все логические взаимосвязи и результаты выполняемых работ, необходимых для достижения конечной цели стратегического планирования. В сетевом графике с необходимой степенью детализации изображается, какие работы, в какой последовательности и за какое время предстоит выполнить, чтобы обеспечить окончание всех видов деятельности не позже заданного или планируемого периода.

В основе сетевого моделирования лежит изображение планируемого комплекса работ в виде ориентированного графа. Граф - это условная схема, состоящая из заданных точек (вершин), соединенных между собой определенной системой линий. Отрезки, соединяющие вершины, называются ребрами (дугами) графа. Ориентированным считается такой граф, на котором стрелками указаны направления всех его ребер, или дуг. Графы носят название карт, лабиринтов, сетей и диаграмм. Исследование этих схем проводится методами теории, получившей название «теория графов». Она оперирует такими понятиями, как пути, контуры и др. Путь - это последовательность дуг, или работ, когда конец каждого предыдущего отрезка совпадает с началом последующего. Контур означает такой конечный путь, у которого начальная вершина или событие совпадает с завершающим, конечным. Другими словами, сетевой график - это ориентированный граф без контуров, дуги, или ребра которого имеют одну либо несколько числовых характеристик. На графике ребрами считаются работы, а вершинами - события.

Работами называются любые производственные процессы или иные действия, приводящие к достижению определенных результатов, событий. Работой следует считать и возможное ожидание начала последующих процессов, связанное с перерывами или дополнительными затратами времени. Работа-ожидание требует обычно затрат рабочего времени без использования ресурсов, например, остывание нагретых заготовок, затвердевание бетона, естественное «старение» корпусных деталей и т.д. Кроме действительных работ и работ-ожиданий, существуют фиктивные работы или зависимости. Фиктивной работой считается логическая связь или зависимость между какими-то конечными процессами или событиями, не требующая затрат времени. На графике фиктивная работа изображается пунктирной линией.

Событиями считаются конечные результаты предшествующих работ. Событие фиксирует факт выполнения работы, конкретизирует процесс планирования, исключает возможность различного толкования итогов выполнения различных процессов и работ. В отличие от работы, как правило, имеющей свою продолжительность во времени, событие представляет только момент свершения планируемого действия, например, цель выбрана, план составлен, товар произведен, продукция оплачена, деньги поступили и т.д. События бывают начальными или исходными, конечными или завершающими, простыми или сложными, а также промежуточными, предшествующими или последующими и т.д.

Существуют три основных способа изображения событий и работ на сетевых графиках: «вершины-работы», «вершины-события» и смешанные сети.

В сетях типа «вершины-работы» все процессы или действия представлены в виде следующих один за другим прямоугольников, связанных логическими зависимостями (рис. 4.1).

Рис. 4.1.

Как видно из сетевого графика, на нем изображена простая модель, или сеть, состоящая из пяти взаимосвязанных работ: А, Б, В, Г и Д. Исходной, или начальной, является работа А, за которой следуют промежуточные работы - Б, В и Г и далее завершающая работа Д.

В сетях типа «вершины-события» все работы или действия представлены стрелками, а события - кружками (рис. 4.2).

Рис. 4.2.

На этом сетевом графике отражен простой производственный процесс, включающий шесть взаимосвязанных событий: 0, 1,2, 3,

4 и 5. Начальным в данном случае является нулевое событие, завершающим - пятое, все остальные - промежуточные. Между каждым из двух событий заключено по одной действительной работе, изображенной в виде сплошной линии-стрелки. События 2 и 3 соединены между собой фиктивной работой, которая означает наличие между ними временной зависимости или логической связи. Иными словами, событие 3 не может быть завершено до окончания события 2.

В практике сетевого планирования на отечественных предприятиях более широкое распространение получили модели типа «вершины-события» (см. рис. 4.2). Однако в настоящее время на многих американских фирмах стали также применяться сети типа «вершины-работы» (см. рис. 4.1). Основное их преимущество заключается в следующем.

• 1. Работа в таких сетевых моделях выглядит более естественной, так как представляет собой схематично рабочее место исполнителя или специалиста.
• 2. Графическое изображение сетевой модели также представляется более удобным, поскольку имеется возможность нарисовать вначале все работы, а затем расставлять необходимые логические зависимости.
• 3. Написание прикладных программ для данных сетей тоже является более простым и менее трудоемким видом деятельности.
• 4. Сетевые графики типа «вершины-работы» более адаптированы к существующим в управлении проектами стандартам .

Во всех сетевых графиках важным показателем служит путь, определяющий последовательность работ или событий, в которой конечный процесс, или результат, одной стадии совпадает с начально ным показателем следующей за ней другой фазы. В любом графике принято различать несколько путей:

• ? полный путь от исходного до завершающего события;
• ? путь , предшествующий данному событию от начального;
• ? путь, следующий за данным событием до завершающего;
• ? путь между несколькими событиями;
• ? критический путь от исходного до конечного события максимальной продолжительности.

Сетевые модели могут быть весьма разнообразны как по организационной структуре производственной системы, так и по назначению сетевых графиков, а также используемым нормативным данным и средствам обработки информации. По организационной структуре различают внутрифирменные или отраслевые модели сетевого планирования, по назначению - единичного и постоянного действия. Сетевые модели бывают детерминированные, вероятностные и смешанные. В детерминированных сетевых графиках все работы стратегического проекта, их продолжительность и взаимосвязь, а также требования к ожидаемым результатам являются заранее определенными. В вероятностных моделях многие процессы носят случайный характер. В смешанных сетях одна часть работ является определенной, а другая - неопределенной. Модели могут быть также одноцелевые и многоцелевые.

При построении сетевых графиков необходимо учитывать все существующие реальные условия и конкретные характеристики работ на каждом предприятии.

7.1.СЕТЕВОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ

Сетевое планирование - это одна из форм графического отра­жения содержания работ и продолжительности выполнения пла­нов. Как правило, сетевое планирование используется при состав­лении стратегических планов и долгосрочных комплексов различ­ных видов деятельности предприятия (проектной, плановой,

организационной и др.).

Наряду с линейными графиками и табличными расчетами сете­вые методы планирования широко применяются при разработке перспективных планов и моделей сложных производственных сис­тем и других объектов долгосрочного использования.

Сетевые планы работ предприятия по созданию новой конку­рентоспособной продукции содержат не только общую длитель­ность всего комплекса проектно-производственной и финансово-экономической деятельности, но и продолжительность и последо­вательность отдельных процессов или этапов, а также потребность необходимых экономических ресурсов.

Впервые планы-графики выполнения производственных про­цессов были применены на американских фирмах Г. Гантом. На линейных (ленточных) графиках по горизонтальной оси в выбран­ном масштабе откладывается продолжительность работ по всем" стадиям, этапам производства. Содержание циклов работ (с необ­ходимой степенью их расчленения на отдельные части или элемен­ты) изображается по вертикальной оси. Линейные графики обычно применяются на отечественных предприятиях в процессе кратко­срочного или оперативного планирования производственной деятельности. Основной недостаток таких планов-графиков - невозможность тесной взаимоувязки отдельных работ в единую производственную систему или общий процесс достижения запла­нированных конечных целей предприятия.

В отличие от линейных графиков сетевое планирование служит основой для экономических и математических расчетов, графиче­ских и аналитических вычислений, организационных и управлен­ческих решений, оперативных и стратегических планов. Сетевое планирование обеспечивает не только изображение, но и модели­рование, анализ и оптимизацию проектов выполнения сложных технических заданий, конструкторских разработок и т.д.

Под сетевым планированием принято понимать графическое изображение определенного комплекса выполняемых работ, кото­рое не только отражает их логическую последовательность, суще­ствующую взаимосвязь и планируемую продолжительность, но обеспечивает также последующую оптимизацию разработанного графика с тем, чтобы использовать его для текущего управления ходом работ.

Сетевое планирование основывается на теории графов. Под графом понимается совокупность точек (узлов), соединенных меж­ду собой линиями. Направление линий показывается стрелками. Отрезки, соединяющие вершины, называются ребрами (дугами) графов. Ориентированным называется такой граф, на котором стрелками указаны направления всех его ребер, или дуг. Графы но­сят названия карт, лабиринтов, сетей и диаграмм.

Теория графов оперирует такими понятиями, как пути, конту­ры и др. Путь - это последовательное соединение дуг, т.е. конец каждого предыдущего отрезка совпадает с началом последующего. Контур - это путь, начальная вершина которого совпадает с ко­нечной. Другими словами, сетевой график - это ориентирован­ный граф без контуров, дуги (ребра) которого имеют одну или не­сколько числовых характеристик. На графике ребрами считаются работы, а вершинами - события.

Работой называется любой производственный процесс или иные действия, приводящие к достижению определенных резуль­татов. Работой считается и возможное ожидание начала последую­щих процессов, связанное с перерывами или дополнительными за­тратами времени. Работа-ожидание требует обычно затрат рабочего времени без использования ресурсов, например остыва­ние нагретых заготовок, затвердевание бетона и т.д. Кроме дейст­вительных работ и работ-ожиданий, существуют фиктивные рабо­ты, или зависимости. Фиктивной работой считается логиче­ская связь или зависимость между какими-то конечными процессами или событиями, не требующая затрат времени. На гра­фике фиктивная работа изображается штриховой линией.

Событиями считаются конечные результаты предшествующих работ. Событие фиксирует факт выполнения работы, конкретизи­рует процесс планирования, исключает возможность различного толкования различных процессов и работ. В отличие от работы, как правило, имеющей свою продолжительность во времени,

Событие представляет только момент свершения планируемого действия, например: цель выбрана, план составлен, товар произве­ден, продукция оплачена, деньги поступили и т.д. События быва­ют начальными (исходными) или конечными (завершающими), простыми или сложными, а также промежуточными, предшест­вующими или последующими и т.д.

Существует три основных способа изображения событий и ра­бот на сетевых графиках: вершины-работы, вершины-события и смешанные сети.

В сетях типа «вершины-работы» все процессы или действия представлены в виде следующих один за другим прямоугольников, связанных логическими зависимостями.

Как видно из сетевого графика (рис. 1), на нем изображена простая модель, или сеть, состоящая из пяти взаимосвязанных ра­бот: А, Б, В, Г и Д. Исходной является работа А, за которой следу­ют промежуточные работы Б, В и Г и далее завершающая рабо­та Д.

В сетях типа «вершины-события» все работы или действия представлены стрелками, а события - кружками (рис. 2). На этом сетевом графике отражен простой производственный процесс, включающий шесть взаимосвязанных событий: 0, 1, 2, 3, 4 и 5. На­чальным в данном случае является нулевое событие, конечным - пятое, все остальные - промежуточные.

Сетевые графики служат не только для планирования разнооб­разных работ, но и для их координации между руководителями и исполнителями проектов, а также для рационального использова­ния производственных ресурсов.

Сетевое планирование успешно применяется в различных сфе­рах предпринимательской и производственной деятельности, та­ких, как:

Маркетинговые исследования;

Научно-исследовательские работы;

Проектирование опытно-конструкторских разработок;

Осуществление организационно-технологических проектов;

Освоение опытного и серийного производства продукции;

Строительство и монтаж промышленных объектов;

Ремонт и модернизация технологического оборудования;

Разработка бизнес-планов производства новых товаров;

Реструктуризация действующего производства в условиях рынка;

Подготовка и расстановка различных категорий персонала;

Управление инновационной деятельностью и т.п.

Применение сетевого планирования в современном производ­стве способствует решению стратегических и оперативных задач. Сетевое планирование позволяет:

1) обоснованно выбирать цели развития каждого подразделе­ния предприятия с учетом существующих рыночных требований и планируемых конечных результатов;

2) четко устанавливать детальные задания всем подразделени­ям и службам предприятия на основе их взаимоувязки с единой стратегической целью в планируемом периоде;

3) привлекать к составлению планов-проектов опытных и вы­сококвалифицированных исполнителей предстоящих работ;

4) более эффективно распределять и рационально использо­вать ресурсы предприятия;

5) прогнозировать ход выполнения основных этапов работ, и своевременно корректировать сроки;

6) проводить многовариантный экономический анализ различ­ных технологических методов и последовательности путей выпол­нения работ, а также распределения ресурсов.

7) оперативно получать необходимые плановые данные о фактическом состоянии ходе работ, издержках и результатах производства.

8) увязывать в процессе планирования и управления работами долгосрочную общую стратегию и краткосрочные конкретные це­пи предприятия.

Важнейшие этапы сетевого планирования производственных

Разбивка комплекса работ на отдельные составляющие и их

закрепление за ответственными исполнителями;

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

Построение первичных сетевых графиков и уточнение содер­жания планируемых работ;

Сшивание частных сетей и построение сводного сетевого гра­фика выполнения комплекса работ;

Обоснование или уточнение времени выполнения каждой ра­боты в сетевом графике.

Разбивку (расчленение) комплекса планируемых работ осуще­ствляет руководитель проекта. В ходе сетевого планирования применяются два способа распределения выполняемых работ: раз­деление функций между исполнителями (горизонтальное распре­деление); построение схемы уровней руководства проектом (верти­кальное распределение). В первом случае простая система или объект подразделяются на отдельные процессы, части или элемен­ты, для чего может быть построен укрупненный сетевой график. Затем каждый процесс делится на операции, приемы и другие рас­четные действия. На каждую составляющую комплекса работ соз­дается свой сетевой график. Во втором случае сложный проек­тируемый объект делится на отдельные части путем построения известной иерархической структуры соответствующих уровней управления проектом.

Составление сетевых графиков на каждом уровне проводится их руководителями или ответственными исполнителями. Каждый из ни в процессе сетевого планирования:

o составляет первичный сетевой график на заданный объем ра­бот;

o оценивает ход выполнения закрепленных за ним работ и пред­ставляет необходимую информацию своему руководству;

o участвует совместно с работниками производственных подраз­делений или функциональных органов в подготовке плановых и управленческих решений;

o обеспечивает выполнение принимаемых решений.

Первичные сетевые графики, построенные на уровне ответст­венных исполнителей, должны быть детализированы таким образом, чтобы в них можно было отразить как всю совокупность вы­полняемых работ, так и все существующие взаимосвязи между от­дельными работами и событиями. Вначале необходимо выявить, какими событиями будет характеризоваться комплекс работ, пору­ченный ответственному исполнителю. Каждое событие должно ус­танавливать завершенность предшествующих действий, например: выбрана цель проекта, обоснованы способы проектирования, рас­считаны показатели конкурентоспособности и т.п. Все события и работы, входящие в заданный комплекс, рекомендуется перечис­лять в порядке их выполнения.

Сшивание сетевого графика осуществляет ответственный ис­полнитель на основе установленного перечня работ.

Завершающий этап сетевого планирования - определение про­должительности выполнения отдельных работ или совокупных процессов. В детерминированных моделях длительность работ счи­тается неизменной. В реальных условиях время выполнения разно­образных работ зависит от большого числа факторов (как внутрен­них, так и внешних) и поэтому считается случайной величиной. Для установления длительности любых работ необходимо в первую очередь пользоваться соответствующими нормативами или норма­ми трудовых затрат. При отсутствии исходных нормативных дан­ных продолжительность всех процессов и работ может быть уста­новлена различными методами, в том числе и с применением экс­пертных оценок.

Длительность планируемого процесса должны оценивать 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. При из­менении проектных условий установленные оценки необходимо корректировать в ходе выполнения сетевых графиков.

В процессе сетевого планирования экспертные оценки длитель­ности предстоящих работ обычно устанавливаются ответственны­ми исполнителями. По каждой работе, как правило, дается не­сколько оценок времени: минимальная T min , максимальная Т тях и наиболее вероятная Т ив. Если определять продолжительность работ только по одной оценке времени, то она может оказаться далекой от реальности, что приведет к нарушению всего хода работ по се­тевому графику. Оценка продолжительности работ выражается Ц человеко-часах, человеко-днях или других единицах времени.

Минимальное время - это наименьшее из возможных рабочее вре­мя выполнения проектируемых процессов. Вероятность осуществле­ния работы за такое время невелика. Максимальное время - это наи­большее время выполнения работы с учетом риска и крайне неудач­ного стечения обстоятельств. Наиболее вероятное время - это возможное или близкое к реальным условиям время выполнения ра­боты.

Полученная наиболее вероятная оценка времени не может быть принята в качестве нормативного показателя ожидаемого времени выполнения работ, так как в большинстве случаев эта оценка субъ­ективна и во многом зависит от опыта ответственного исполнителя работ. Поэтому, для того чтобы определить ожидаемое время вы­полнения каждой работы, экспертные оценки подвергают стати­стической обработке

В практике сетевого планирования наиболее распространен ме­тод критического пути (сеть типа «вершина-событие»), в котором узлы представляют собой начало или окончание завершающего со­бытия процесса работы и изображаются кружками, а сами рабо­ты - стрелками.

Практическое структурирование проекта начинается с состав­ления перечня работ, в котором все виды работ приводятся с соот­ветствующими условными обозначениями. Определить и тем са­мым разграничить работы по видам достаточно сложно. Важно соблюдать соответствующую проблеме степень детализации. Пере­чень работ содержит характеристики необходимых для их выпол­нения материалов и мощностей по видам (персонала, машин, ин­струмента), срокам и объемам.

В заключение последовательно устанавливают причинно-след­ственные связи между работами. Это делают, либо задавая пара­метры одних работ, непосредственно предшествующих другим ра­ботам, либо указывая непосредственно следующие работы. После этого составляют соответствующий сетевой план.

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: