Сетевые модели управления
Основные элементы сетевого планирования и управления
Сетевое планирование и управление – это структура расчетных методов, включающая организационные и контрольные мероприятия, направленные на планирование и управление комплексом работ посредством сетевых графиков, то есть сетевых моделей.
Комплекс работ – это любая задача, для выполнения которой должно быть осуществлено большое количество разного рода работ.
Чтобы составить план работ по осуществлению больших и сложных проектов, включающих несколько тысяч отдельных исследований и операций, необходимо составить его описание посредством определенной математической модели. Такое средство описания проекта – модель.
Сетевая модель – это план выполнения определенного комплекса взаимосвязанных работ, заданный как сеть, графическое изображение которой – сетевой график.
Главные элементы сетевой модели: работы и события
Под работой в сетевой модели управления понимают:
- настоящую работу, то есть процесс напряжения и ресурсных затрат, занимающий определенный промежуток времени. Любую действительную работу отличает конкретность, четкое описание и наличие ответственного исполнителя;
- ожидание – процесс, растянутый во времени, не требующий трудовых затрат, например, сушка изделия после покраски;
- зависимость, или фиктивная работа – предполагает логическую связь двух или нескольких типов работ, не требующих трудовых затрат, материальных ресурсов или времени. Она демонстрирует зависимость возможности одной работы от результатов другой.
Событие – это момент завершения какого-то рассматриваемого процесса, в котором отражена отдельная ступень выполнения проекта.
Событие может выступать как частный результат отдельной работы или суммарный результат нескольких работ. Событие считается завершенным только после завершения всех предшествующих работ. Последующие работы начинаются только после свершения события.
Этим объясняется двойственный характер любого события: для всех работ, непосредственно предшествующих событию, оно является конечным, а для следующих за ним – начальным.
Среди событий сетевой модели принято выделять исходное и завершающее. Исходное событие не предполагает наличия предшествующих событий и работ, которые бы относились к представленному в модели комплексу работ. У завершающего события отсутствуют последующие работы и события.
Известен также принципиально другой принцип построения сетей – без событий. В таком случае вершинами графика будут определенные работы, а стрелками – зависимости между работами, которыми определяется порядок их выполнения.
Сети без событий существенно более громоздкие, так как обычно событий меньше, чем работ, а это выступает показателем сложности сети, равным отношению числа работ к числу событий, и обычно больше единицы. В связи с этим данный тип сетей менее эффективен с точки зрения управления целостным комплексом.
Если в сетевой модели отсутствуют числовые оценки, то такая сеть – структурная. Но на практике чаще всего используют сети, в которых задаются оценки продолжительности работ, а также оценки других параметров, например, трудоемкость, стоимость и пр.
Порядок и правила построения сетевых графиков
Сетевые графики составляют на начальной стадии планирования. Изначально планируемый процесс разбивают на несколько отдельных работ, составляют перечень событий и работ, продумывают логические связи между ними и последовательность выполнения, работы закрепляют за ответственными исполнителями. С помощью них, а также нормативов, если они есть, оценивают продолжительность каждого типа работ. Затем составляют сетевой график. После того, как сетевой график упорядочен, начинают рассчитывать параметры событий и работ, определять временные резервы и критические пути. На последок проводят анализ и оптимизацию сетевого графика, который в случае необходимости может быть вычерчен заново с пересчетом параметров событий и работ.
В процессе построения сетевого графика соблюдают некоторые правила:
- в сетевой модели должны отсутствовать «тупиковые» события, то есть события, из которых не выходит ни одной работы, кроме завершающего события. В таком случае работа или не нужна, или должна быть аннулирована, либо не отмечена необходимость проведения определенного типа работы, следующей за событием, чтобы свершить какое-либо последующее событие. В таком случае необходимо тщательно изучить взаимосвязи событий и работ, чтобы исправить возникшую неточность;
- в сетевом графике должны отсутствовать «хвостовые» события, кроме исходного, которым не предшествует ни одной работы. Если в сети есть такие события, следует заняться определением исполнителей предшествующих им работ и включить эти работы в структуру сети;
- в сети должны отсутствовать замкнутые контуры и петли, то есть пути, соединяющие некоторые события с ними же самими. Если отмечено возникновение контура, что можно обнаружить в сложных сетях с высокой сложностью достаточно часто, только с помощью ЭВМ. В таком случае следует вернуться к исходным данным и через пересмотр состава работ добиться его устранения;
- любые два события должны быть непосредственно связаны не более чем одной работой-стрелкой. Нарушение такого условия происходит с изображением параллельно выполняемых работ. Если эти работы оставить без изменения, то возможно возникновение путаницы, вызванной тем, что два разных типа работ имеют одинаковое обозначение. При этом содержание этих работ, состав привлекаемых исполнителей и количество ресурсов, затраченных на работу могут существенно отличаться;
- в сети рекомендуется иметь одно исходное и одно завершающее событие. Если в составленной сети данное требование не соблюдено, то исправить это моно через введение фиктивных работ и событий.
Если у сети есть одна конечная цель, то программа – одноцелевая. Сетевой график, в котором отмечено несколько завершающих событий, — многоцелевой и расчет ведется относительно каждой из конечных целей. Например, строительство жилого микрорайона, где ввод в эксплуатацию каждого отдельного дома – конечный результат, и в графике по возведению каждого дома определен свой критический путь.
4.Сетевые методы управления производством
Сетевые методы используются для оперативного управления деятельностью производственных коллективов при выполнении мероприятий (проектов), представляющих сложные комплексы работ.
Важной особенностью сетевых методов является системный подход к организации управления, согласно которому отдельные исполнители или подразделения, принимающие участие в мероприятиях и объединенные общностью поставленной перед ними целью, рассматриваются как звенья единой организационной системы.
Задача сетевого управления имеет, в общем виде, следующее содержание.
Известны (составлены заранее) перечень работ, необходимый для осуществления проекта, их технологическая последовательность и оценка продолжительности каждой работы.
Необходимо определить общий срок завершения проекта, выявить работы, которые лимитируют этот срок (критические работы), найти возможности ускорить выполнение проекта, или удешевить его.
Правила построения сетевых моделей. В основе сетевых методов лежит математическая теория графов. Граф – это совокупность некоторых взаимосвязанных объектов. Любой проект можно отобразить в виде определенных событий (объектов), связанных между собой процессами или технологической последовательностью их осуществления (работами). Графическое отображение проекта похоже на сеть, поэтому его называют сетевым графиком или сетевой моделью.
При разработке сетевых моделей принято придерживаться ряда условий. Реальные работы, т.е. требующие затрат времени и ресурсов (трудовых и материальных), и процессы ожидания отображают сплошными стрелками, зависимости (фиктивные работы) — пунктирными.
События – факт получения результатов всех предшествующих работ и готовность выполнения непосредственно следующих за ними работ, отображаются кружками, разделенными на четыре сектора.
Сеть обычно ориентируют слева направо. В ней не должно быть:
— работ с одинаковыми обозначениями начальных и конечных событий;
— замкнутых контуров, (т.е. последовательность работ, которая называется путем, не должна возвращать к исходному событию);
— тупиков, (т.е. событий, из которых не выходит ни одна работа, кроме завершающего события);
— «хвостов», (т.е. событий, в которые не входит ни одна работа, если только эти события не являются для данной сети исходящими).
Длина и конфигурации стрелок могут быть выбраны произвольно, однако следует избегать, по возможности, их пересечения.
Каждую работу удобно обозначить ее порядковым номером из перечня работ, указав его над стрелкой.
При обозначении (нумерации) событий желательно, чтобы каждая работа имела номер начала ее больший, чем номер конца. Такая нумерация называется правильной и обеспечивается с помощью алгоритма «вычеркивания дуг».
Исходному событию присваивается нулевой «ранг» и вычеркиваются все выходящие из него работы. Затем просматриваются все события, в которых оканчиваются эти работы и, если они не имеют больше входящих работ, то им присваивается первый ранг. Все события этого ранга нумеруются в произвольной последовательности 1,2,3…m.
Затем вычеркиваются все работы, выходящие из событий первого ранга и просматриваются все события, в которых оканчиваются эти работы. Событиям, не имеющим больше входящих работ, присваивается второй ранг. Они нумеруются в последовательности m +1, m + 2…m + k , и т.д. Номера событий указываются в верхнем секторе соответствующих им кружков.
Определение параметров сетевой модели. Непосредственно на сетевой модели можно определить следующие параметры:
— ранний срок наступления событий
— поздний срок наступления событий
Ранний срок наступления события (Tр) определяется суммарной продолжительностью работ, лежащих на максимальном из путей, ведущих к нему от исходного. Результаты расчетов указываются в левом секторе кружка для соответствующего события. Расчет следует вести последовательно для всех событий, сначала для первого ранга, затем для второго и т.д. Ранний срок наступления завершающего события определяет длительность всего проекта в целом.
Поздний срок наступления события (Tп) определяется разностью между сроком наступления завершающего события и суммарной продолжите6льностью работ, лежащих на максимальном из путей, ведущих из этого события к завершающему.
Расчет следует вести справа налево – от завершающего события к исходному событию, последовательно определяя этот параметр для всех событий каждого ранга, начиная с события с наибольшим рангом. Результаты расчетов указываются в правом секторе кружка для соответствующего события. Для завершающего события ранний и поздний сроки принимаются равными.
Резерв времени события (R) определяется разностью между поздним и ранним сроками наступления. Результаты расчетов указываются в нижнем секторе кружка соответствующего события.
Критический путь (T кр.) – максимальный из путей, ведущих от исходного события к завершающему, проходит по событиям с нулевыми резервами времени. Работы, лежащие на критическом пути выделяются жирными стрелками.
Сетевая модель позволяет целенаправленно управлять осуществлением проекта:
— во-первых, выделяются работы на критическом пути. Это позволяет руководителям проекта не устраивать тотальный контроль над всеми работами проекта, а сосредотачиваться только на тех работах, которые определяют в данный момент срок выполнения всего проекта в целом.
— во-вторых, определяются работы, имеющие резервы времени. Если срок их выполнения связан с объемом ресурсов, то возможно часть ресурсов с них перебросить на «критические» работы, сократив их во времени, за счет некоторого увеличения времени выполнения работ с резервами времени. Таким образом производится оптимизация распределения трудовых, материальных и финансовых ресурсов по работам проекта с целью либо сокращения общих затрат, либо сокращения общего срока завершения проекта.
В качестве примера приведем комплекс работ по реализации инвестиционного проекта, для управления которым необходимо построить сетевой график и рассчитать его параметры. Продолжительность работ определена экспертным путем.
1. Анализ внешней среды- 40 дней
2. Техническая подготовка производства — 35 дней
3. Заключение договоров на приобретение оборудования — 16 дней
4. Заключение договоров на строительство производственных помещений — 20 дней
5. Приобретение земельного участка — 30 дней
6. Строительство производственных помещений — 60 дней
7. Поставка и монтаж оборудования- 15 дней
8. Наем и обучение персонала — 30 дней
9. Выпуск пробной партии продукции — 5 дней
10. Корректировка технической документации и начало 2-х сменной работы по выпуску продукции — 7 дней
11. Заключение договоров на поставку продукции — 25 дней
12. Заключение договоров на поставку сырья и материалов — 10 дней
13. Поставка первых партий сырья и материалов — 17 дней.
Решение задачи приведено на рис. 5.
Продолжительность работ указана под стрелками.