Во многих областях экономики, технологии, проектирования, строительства, научных исследований важное значение имеют задачи оптимизации распределения ресурсов (трудовых, финансовых и др.). Особую значимость приобретают эти задачи в условиях реализации новых проектов, когда выполняется огромное количество взаимозаменяемых операций, в работу вовлекается множество работников, предприятий, организаций, так как в этих случаях управление работами усложняется новизной разработки, трудностью точного определения сроков и затрат ресурсов на том или ином этапе. Высокоэффективными инструментами для решения таких задач являются сетевые методы и модели.
Основные понятия сетевого моделирования
Сетевой моделью (другие названия: сетевой график, сеть) называется экономико-математическая модель, отражающая комплекс работ (операций) и событий, связанных с реализацией некоторого проекта (научно-исследовательского, производственного и др.), в их логической и технологической последовательности и связи. Анализ сетевой модели, представленной в графической или табличной (матричной) форме, позволяет, во-первых, более четко выявить взаимосвязи этапов реализации проекта и, во-вторых, определить наиболее оптимальный порядок выполнения этих этапов в целях, например, сокращения сроков выполнения всего комплекса работ. Таким образом, методы сетевого моделирования можно отнести к методам принятия оптимальных решений.
Математический аппарат сетевых моделей базируется на теории графов. Графом называется совокупность двух конечных множеств: множества точек, которые называются вершинами , и множества пар вершин, которые называются ребрами. Представление о графе можно получить, если рассмотреть некоторый геометрический многогранник, например куб; в кубе можно выделить два конечных множества, состоящих соответственно из восьми вершин и двенадцати ребер.
Если рассматриваемые пары вершин являются упорядоченными, т.е. на каждом ребре задается направление, то граф называется ориентированным; в противном случае - неориентированным. Последовательность неповторяющихся ребер, ведущая от некоторой вершины к другой, образует путь. Граф называется связным, если для любых двух его вершин существует путь, их соединяющий; в противном случае граф называется несвязным. В экономике чаще всего используется два вида графов: дерево и сеть. Дерево представляет собой связный граф без циклов, имеющий исходную вершину (корень) и крайние вершины; пути от исходной вершины к крайним вершинам называются ветвями. Сеть - это ориентированный конечный связный граф, имеющий начальную вершину (источник ) и конечную вершину (сток). Таким образом, сетевая модель представляет собой граф вида "сеть".
В экономических исследованиях сетевые модели возникают при моделировании экономических систем и процессов методами сетевого планирования и управления (СНУ).
Объектом управления в системах сетевого планирования и управления являются коллективы исполнителей, располагающие определенными ресурсами и выполняющие заданный комплекс операций, который призван обеспечить достижение намеченной цели, например разработку нового изделия, строительство объекта и т.п.
Основой СНУ служит сетевая модель (СМ), в которой моделируется совокупность взаимосвязанных работ и событий, отображающих процесс достижения определенной цели. Она может быть представлена в виде графика или таблицы.
Основными понятиями СМ являются следующие: работа, событие, путь. На рис. 3.7 графически представлена СМ, состоящая из 5 событий (кружочки) и 6 работ (стрелки); продолжительность выполнения работ в некоторых единицах времени указана над стрелками.
Рис. 3.7.
Работа характеризует материальное действие, требующее использования ресурсов, или логическое, требующее лишь взаимосвязи событий. При графическом распределении работа изображается стрелкой, которая соединяет два события. Ома обозначается парой заключенных в скобки чисел (i,j), где i - номер события, из которого работа выходит, a j - номер события, в которое она входит. Работа не может начаться раньше, чем свершится событие, из которого она выходит. Каждая работа имеет определенную продолжительность t(i,j). Например, запись t (2, 5) = 9 означает, что работа (2, 5) имеет продолжительность 9 единиц времени (см. рис. 3.7). К работам относятся также такие процессы, которые не требуют ни ресурсов, ни времени выполнения. Они заключаются в установлении логической взаимосвязи работ и показывают, что одна из них непосредственно зависит от другой и не может выполняться, прежде чем эта другая будет завершена; такие работы называются фиктивными и на графике изображаются пунктирными стрелками.
Событиями называются результаты выполнения одной или нескольких работ. Они не имеют протяженности во времени. Событие свершается в тот момент, когда оканчивается последняя из работ, входящая в него. События обозначаются одним числом и при графическом представлении СМ изображаются кружком (или иной геометрической фигурой), внутри которого проставляется его порядковый номер (i = 1, 2,... N). В СМ имеется начальное событие (с номером 1), из которого работы только выходят, и конечное событие (с номером N), в которое работы только входят.
Путь в СМ - это цепочка следующих друг за другом работ, соединяющих начальную и конечную вершины, например, в приведенной на рис. 3.7 модели путями являются L 1 = (1, 2, 5), L 2 = (1, 4, 5) и др. Продолжительность пути определяется суммой продолжительностей составляющих его работ. Путь, имеющий максимальную длину, называют критическим и обозначают L кр, а его продолжительность - t кр Работы, принадлежащие критическому пути, называются критическими. Их несвоевременное выполнение ведет к срыву сроков всего комплекса работ.
СПУ представляет собой систему методов и моделей планирования и управления разработкой сложных взаимосвязанных комплексов работ: крупных народно-хозяйственных комплексов, комплексных целевых программ (например, программа подготовки к олимпиаде «Сочи-2014»), технической подготовки производства на крупных промышленных предприятиях, планов строительства и реконструкции жилых и промышленных комплексов и т.п.
СПУ основано на моделировании процесса с помощью построения сетевого графика, отображающего планируемый комплекс работ.
Система СПУ позволяет:
Формировать календарный план реализации некоторого комплекса работ;
Выявлять и мобилизовать резервы времени, трудовые, материальные ресурсы и денежные ресурсы;
Осуществлять управление комплексом работ по принципу «ведущего звена» с прогнозированием и предупреждением возможных срывов в ходе работ.
Сетевая модель представляет собой план выполнения некоторого комплекса взаимосвязанных работ (операций), заданную в специфической форме сети, графическое изображение которой называется сетевым графиком . Сетевой график – это ориентированный граф без контуров, отражающий логическую взаимосвязь всех операций (работ).
Главными элементами сетевой модели являются события и работы.
Работа (операция) – это активный процесс, требующий затрат ресурсов (например, сборка изделия, рытье котлована и т.п.), либо пассивный процесс(ожидание) – протяженный во времени процесс, не требующий затрат ресурсов (например, процесс сушки после покраски, процесс твердения бетона и т.п.). Кроме активных и пассивных работ выделяются фиктивные работы – логические зависимости (связи) между работами и (или) событиями, не требующие затрат времени и ресурсов.
Событие – это результат (промежуточный или конечный) выполнения одной или нескольких работ. Событие может свершиться только тогда, когда закончатся все работы, предшествующие этому событию. Последующие работы могут начаться только тогда, когда событие свершится. Предполагается, что событие не имеет продолжительности и совершается как бы мгновенно.
Среди событий сетевой модели выделяют исходное и завершающее события. Исходное событие не имеет предшествующих работ и событий, относящихся к рассматриваемому комплексу работ (это событие – начало всего комплекса работ). Завершающее событие не имеет последующих работ и событий (это событие – окончание всего комплекса работ).
События на сетевом графике изображаются кружками (вершинами графа), и работы – стрелками (ориентированными дугами графа).
Путь – любая непрерывная последовательность (цепь) работ и событий.
Полный путь – любой путь, начало которого совпадает с исходным событием, а конец – с завершающим.
Критический путь – наиболее продолжительный полный путь в сетевом графике. Этот путь не имеет резервов и включает самые напряженные работы комплекса. Все остальные работы (не лежащие на критическом пути) являются некритическими и имеют резервы времени, которые позволяют передвигать сроки их выполнения, не влияя на общую продолжительность работ.
Все события и работы в сетевом графике нумеруются. При этом работы удобно нумеровать двумя числами: первое число – номер события из которого исходит работа, второе число – номер события, к которому приводит работа.
При построении сетевых моделей необходимо соблюдать следующие правила:
1. Сеть вычерчивается слева направо, и каждое событие с большим номером изображается правее (или на одном уровне) предыдущего. Ориентация стрелок, изображающих работы, также в основном должна быть слева направо. При этом каждая работа должна выходить из события с меньшим номером и входить в событие с большим номером.
2. Два события могут быть объединены только одной работой. Для изображения параллельных работ вводятся промежуточные события и фиктивные работы.
3. В сети не должно быть тупиков, то есть событий (кроме завершающего), из которых не выходит ни одна работа.
4. В сети не должно быть событий (кроме исходного), которым не предшествует хотя бы одна работа.
5. В сети не должно быть замкнутых контуров, состоящих из взаимосвязанных работ, образующих замкнутую цепь.
Отметим, что над стрелками, обозначающими работы, в сетевом графике обычно указывается их (работ) продолжительность.
Приведем пример построения сетевого графика. П
Пусть речь идет об издании книги некоторого автора некоторым издательством. Упрощенная последовательность процессов (работ), приводящая к реализации проекта издания книги представлена в таблице 7.1.
Таблица 7.1. Исходные данные процесса издания книги.
| Процесс (работа) | Предшествующие процессы, которые должны быть выполнены до начала данного | Длительность (недели) |
| - | ||
| - | ||
| C: Разработка обложки книги | - | |
| D: Подготовка иллюстраций | - | |
| A,B | ||
| E | ||
| F | ||
| D | ||
| I: Подготовка печатных форм | G,H | |
| C,I |
Сетевой график, отображающий комплекс работ по изданию книги представлен на рисунке 7.1 (Красным выделен критический путь, расчет произведен ниже)
Рис.7.1. Сетевой график комплекса работ по изданию книги.
Расчет сетевого графика заключается в определении:
Ранних сроков свершения событий, ранних сроков начала и окончания работ;
Поздних сроков наступления событий, поздних сроков начала и окончания работ;
Резервов времени работ и событий, критического пути.
Введем следующие обозначения:
Тi р – ранний срок наступления события i ;
Тi п – поздний срок наступления события i ;
Тij рн – ранний срок начала работы ij ;
Тij ро – ранний срок окончания работы ij ;
Тij пн – поздний срок начала работы ij ;
Тij по – поздний срок окончания работы ij ;
R i – резерв времени события i ;
R ij – резерв времени работы ij ;
tij – продолжительность выполнения работы ij .
Алгоритм расчета параметров сетевого графика состоит из следующих основных этапов:
Этап 1. Двигаясь от исходного события к завершающему, определяются ранние сроки наступления событий, ранние сроки начала и окончания работ:
1.1 Ранний срок наступления исходного события полагается равным нулю: То р = 0.
Ранний срок начала всех работ, исходящих из исходного события также полагается равным нулю: Тоj рн = 0.
Ранний срок окончания работ, исходящих из исходного события определяется по формуле: Тоj ро = Тоj рн + tоj
1.2. Ранний срок наступления события j определяется по формуле:
Тj р = max { Тi р + tij }
Ранний срок наступления события j – это самый ранний срок, к которому завершаются все работы, предшествующие этому событию.
Ранний срок начала всех работ, исходящих из события j полагается равным раннему
сроку наступления события:: Тjk рн = Тj р
Ранний срок окончания работ, исходящих из события j определяется по формуле:
Тоj ро = Тоj рн + tоj
Этап 2. Двигаясь от завершающего события к исходному, определяются поздние сроки наступления событий, поздние сроки начала и окончания работ.
2.1. Для завершающего (конечного) события поздний срок его наступления полагается равным раннему, определенному на первом этапе:
Тk п = Тk р (здесь номером k обозначен номер завершающего события сети)
Для всех работ, входящих в завершающее событие (то есть для работ, результатом которых является завершающее событие сети) определяются поздние сроки начала и окончания по формулам:
2.2. Поздний срок наступления события i определяется по формуле:
Тi п = min { Тj п - tij }
Выбор минимального значения происходит по всем событиям {j}, которые непосредственно связаны с событием i через работы, то есть в сети есть работа ij.
Поздний срок наступления события i – это предельный срок, когда событие может наступить, не повлияв при этом на общий срок завершения всего комплекса работ.
Для всех работ, результатом которых является событие i, определяются поздние сроки начала и окончания по формулам:
Тik по = Тk п; Тik пн = Тik по – tik .
2.3. Для всех событий и работ определяются резервы времени:
Ri = Тi п – Тi р; Rij = Тij пн – Тij рн = Тij по – Тij ро
События и работы, резерв времени которых равен нулю , образуют критический путь . Именно работы, составляющие критический путь, определяют общую продолжительность всего комплекса, и любая задержка в их выполнении приводит к увеличению сроков выполнения всего комплекса работ.
События и работы, не лежащие на критическом пути, имеют резервы времени, отличные от нуля. Резерв показывает, на какой допустимый срок можно задержать наступление события, или на какой срок увеличить продолжительность выполнения работы, не вызывая при этом увеличения времени выполнения всего комплекса работ.
Рассчитаем сетевой график, представленный на рисунке 7.1, исходные данные которого представлены в таблице 7.1. Предварительно, с учетом построенного графика, обозначим работы с помощью двух чисел (первое число –номер события, из которого исходит работа, второе – номер события, к которому приводит работа), и заполним графы 1-3 таблицы 7.2. В последующих графах произведен расчет ранних и поздних сроков начала т окончания работ, а также резерва работ. Работы, составляющие критический путь выделены красным шрифтом.
Таблица 7.2. Расчет сетевого графика процесса издания книги.
| Процесс (работа) | Номер работы | Длит. (недели) | Тij рн | Тij ро | Тij по | Тij пн | Rij |
| A: Прочтение рукописи редактором | 0,1 | ||||||
| B: Пробная верстка отдельных страниц | 0,2 | ||||||
| C: Разработка обложки книги | 0,7 | ||||||
| D: Подготовка иллюстраций | 0,3 | ||||||
| Фиктивная работа | 1,2 | ||||||
| E: Просмотр автором редакторских правок | 2,4 | ||||||
| F: Верстка (создание макета книги) | 4,5 | ||||||
| G: Проверка автором макета книги | 5,6 | ||||||
| H: Проверка автором иллюстраций | 3,6 | ||||||
| I: Подготовка печатных форм | 6,7 | ||||||
| J: Печать и брошюровка книги | 7.8 |
После изучения данного раздела следует выполнить задачи 6,7 контрольной работы № 6
ЛИТЕРАТУРА
1. Экономико-математические модели и методы: учебно-практическое пособие/Под ред. С.И. Макарова, С.А. Севастьяновой. – М.: КНОРУС,2009
2. Орлова И.В. Экономико-математические методы и модели: компьютерное моделирование.- М.: Вуз. учеб., 2010
3. Мадера А.Г. Математические модели в управлении. -М.: РГТУ, 2007
4. Бразовская Н.В. Математические методы принятия управленческих решений. -Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2009
5. Вагнер Г. Основы исследования операций: В Зт. – М.: Мир, т. 1 1972, т. 2,3 – 1973
6. Вентцель Е.С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология. – М.: Наука, 1988
Исходя из функции маркетинга (организации производственного процесса) поиски более эффективных способов планирования сложных процессов привели к созданию принципиально новых методов сетевого планирования и управления (СПУ).
Система методов СПУ – система методов планирования и управления разработкой крупных народнохозяйственных комплексов, научными исследованиями, конструкторской и технологической подготовкой производства, новых видов изделий, строительством и реконструкцией, капитальным ремонтом основных фондов путем применения сетевых графиков.
СПУ основано на моделировании процесса с помощью сетевого графика и представляет собой совокупность расчетных методов, организационных и контрольных мероприятий по планированию и управлению комплексом работ.
Система СПУ позволяет:
формировать календарный план реализации некоторого комплекса работ;
выявлять и мобилизовывать резервы времени, трудовые, материальные и денежные ресурсы;
осуществлять управление комплексом работ по принципу "ведущего звена" с прогнозированием и предупреждением возможных срывов в ходе работ;
повышать эффективность управления в целом при четком распределении ответственности между руководителями разных уровней и исполнителями работ.
Для того чтобы составить план работ по осуществлению больших и сложных проектов, состоящих из тысяч отдельных исследований и операций, необходимо описать его с помощью некоторой математической модели. Таким средством описания проектов (комплексов) является сетевая модель.
6.2. Сетевая модель и ее основные элементы
Сетевая модель представляет собой план выполнения некоторого комплекса взаимосвязанных работ (операций), заданного в специфической форме сети, графическое изображение которой называется сетевым графиком. Отличительной особенностью сетевой модели является четкое определение всех временных взаимосвязей предстоящих работ.
Главными элементами сетевой модели являются события и работы.
Работа – протяженный во времени процесс, требующий затрат ресурсов (например, сборка изделия, испытание прибора и т.п.). Каждая действительная работа должна быть конкретной, четко описанной и иметь ответственного исполнителя.
Событие - это момент завершения какого-либо процесса, отражающий отдельный этап выполнения проекта. Событие может являться частным результатом отдельной работы или суммарным результатом нескольких работ. Событие может свершиться только тогда, когда закончатся все работы, ему предшествующие. Последующие работы могут начаться только тогда, когда событие свершится. Отсюда двойственный характер события: для всех непосредственно предшествующих ему работ оно является конечным, а для всех непосредственно следующих за ним - начальным. При этом предполагается, что событие не имеет продолжительности и свершается как бы мгновенно. Поэтому 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.
Среди событий сетевой модели выделяют исходное и завершающее события. Исходное событие не имеет предшествующих работ и событий, относящихся к представленному в модели комплексу работ. Завершающее событие не имеет последующих работ и событий.
События на сетевом графике (или, как еще говорят, на графе) изображаются кружками (вершинами графа), а работы - стрелками (ориентированными дугами), показывающими связь между работами. Пример фрагмента сетевого графика представлен на рис. 6.1.
Сетевое планирование – метод, при котором используется графическое моделирование планируемого комплекса выполняемых работ, отражающее их логическую последовательность, существующую взаимосвязь и планируемую продолжительность, а затем оптимизация модели по двум критериям:
- – минимизация времени выполнения комплекса планируемых работ при заданной стоимости проекта;
- – минимизация стоимости всего комплекса работ при заданном времени выполнения проекта.
Для оптимизации сетевого графика используются два метода.
- Метод критического пути позволяет рассчитать возможные календарные графики выполнения комплекса работ на основе описанной логической структуры сети и оценок продолжительности выполнения каждой работы, определить критический путь проекта. Метод разработан в 1956 г. для составления планов-графиков крупных комплексов работ по модернизации заводов фирмы "Дюпон".
- PERT (Program Evaluation and Review Technique) – способ анализа задач, необходимых для выполнения проекта, в особенности анализа времени, которое требуется для выполнения каждой отдельной задачи, а также определения минимально необходимого времени для выполнения всего проекта. Метод разработан корпорацией "Локхид" и консалтинговой фирмой "Буз, Аллен энд Гамильтон" для реализации крупного проекта разработки ракетной системы "Поларис".
Рис. 2.2. :
И – исходные данные; С1...С6 – планируемые события (мероприятия); Р – результат
В современных системах управления сетевые методы планирования могут быть реализованы на высоком профессионально-техническом уровне в процессе применения программного обеспечения пакета Microsoft Office Project, обеспечивающего широкий спектр функциональных возможностей решения и анализа задач организации, планирования и управления самыми разнообразными процессами, проектами и производственными системами.
Сетевой метод планирования основан на построении сетевой модели, простейшую форму которой иллюстрирует рис. 2.2, как форме представления информации об управляемом комплексе работ.
Сетевая модель – это форма графического отражения содержания, продолжительности и последовательности выполнения мероприятий по реализации планов любого характера и назначения, а также потребностей в экономических ресурсах. В отличие от простых линейных графиков и табличных расчетов сетевые методы планирования позволяют разрабатывать и оптимизировать развитие сложных производственных систем в аспекте их долгосрочного использования.
Впервые планы-графики выполнения производственных процессов были применены на американских фирмах Г. Гантом. Тогда использовались линейные или ленточные графики (рис. 2.3), где по горизонтальной оси в выбранном масштабе времени откладывалась продолжительность работ по всем стадиям и этапам производства. Содержание циклов работ изображалось по вертикальной оси с необходимой степенью их расчленения на отдельные части или элементы. Цикловые или линейные графики обычно применялись в целях оперативно-календарного планирования производственной деятельности.
Рис. 2.3.
В основе сетевого моделирования лежит изображение планируемого комплекса работ в виде ориентированного графа.
Граф – 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 – 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. В теории графов 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.
Работа в плане представляет некоторую деятельность, которая необходима для достижения конкретных результатов (конечных продуктов нижнего уровня). Работа является основным элементом деятельности на самом нижнем уровне детализации плана, на се выполнение требуется время, которое может задержать начало выполнения других работ. Момент окончания работы означает факт получения конечного продукта (результата работы).
Иногда в качестве синонима понятия работы используется термин задача. Однако этот термин может принимать и другое формальное значение в специфических контекстах планирования. Например, в аэрокосмической и оборонной областях задача часто относится к верхнему суммарному уровню работ, который может содержать множественные группы пакетов работ.
Работа-ожидание – это событие, которое обычно не требует использования ресурсов. 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 сетевом 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, требующей времени на ее совершение, событие представляется только моментом 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.
Веха – событие или дата в ходе осуществления проекта. Веха используется для отображения состояния завершенности тех или иных работ. В контексте сетевого планирования вехи используют для того, чтобы обозначить важные промежуточные результаты, которые должны быть достигнуты в процессе реализации плана. Последовательность вех называется планом по вехам. Даты достижения соответствующих вех образуют календарный план по вехам. Важным отличием вех от работ является то, что они не имеют длительности. Из-за этого свойства их часто называют событиями.
Сетевая диаграмма – графическое отображение работ проекта и их взаимосвязей. В планировании и управлении проектами под термином "сеть" понимается полный комплекс работ, событий и вех проекта с установленными между ними зависимостями – путями.
Сетевые диаграммы отображают сетевую модель в графическом виде как множество вершин, соответствующих работам, связанных линиями, представляющими взаимосвязи между работами. Этот граф, называемый сетью типа вершина-работа или диаграммой предшествования, является наиболее распространенным представлением сети на сегодняшний день (рис. 2.4).
Существует другой тип сетевой диаграммы, называемый "вершина-событие", который на практике используется реже. В этом случае работа представляется в виде линии между двумя событиями (узлами графа), которые, в свою очередь, отображают начало и конец данной работы (PERT- диаграммы являются примерами этого типа диаграмм).
Хотя в целом различия между этими двумя подходами представления сети незначительны, представление более сложных связей между работами сетью типа "вершина-событие" может быть достаточно затруднительно, что и является причиной более редкого использования данного типа (подобный сетевой график был представлен на рис. 2.2).
Сетевая диаграмма не является блок-схемой в том смысле, в котором это средство используется для моделирования деловых процессов. Принципиальным отличием от блок-схемы является то, что сетевая диаграмма моделирует только логические зависимости между элементарными работами. Она не отображает входы, процессы и выходы и не допускает повторяющихся циклов или петель.
Во всех сетевых графиках важным показателем служит путь.
Путь в сетевом графике – всякая последовательность работ (стрелок), связывающая между собой несколько событий.
Путь, соединяющий исходное и завершающее событие сети, считается полным, все другие – неполными. Каждый путь характеризуется своей продолжительностью, которая равняется сумме длительностей составляющих его работ. Полный путь, имеющий наибольшую продолжительность, называется критическим путем.
Критический путь – наиболее протяженная по времени последовательная цепочка работ, ведущих от исходного к завершающему событию.
Рис. 2.4. Сетевой график тина "вершина-работа"
Работы, лежащие на критическом пути, также называются критическими. Именно длительность критического пути определяет наименьшую общую продолжительность работ по проекту в целом. Длительность выполнения всего проекта может быть сокращена за счет сокращения длительности задач, лежащих на критическом пути. Соответственно, любая задержка выполнения задач критического пути повлечет увеличение длительности проекта. Основным достоинством метода критического пути является возможность манипулирования сроками выполнения задач, не лежащих на критическом пути, через выявление и использование резервов времени совершения событий.
Резерв времени выполнения события – промежуток времени, на который может быть отсрочено свершение события без нарушения планируемых сетевым графиком сроков окончания проектных работ.
Вычисляется временной резерв (или запас времени) как разность между самым ранним возможным сроком завершения работы и самым поздним допустимым временем ее выполнения. Управленческий смысл временного резерва заключается в том, что при необходимости урегулировать технологические, ресурсные или финансовые ограничения плана наличие резерва позволяет задержать работу на эго время без влияния на общую продолжительность реализации плана и продолжительность непосредственно связанных с ним задач. Работы, лежащие на критическом пути, имеют временной резерв, равный нулю. Это означает, что если расчетное время свершения какого-либо события, находящегося на критическом пути, будет задержано, то тем самым будут отодвинуты на этот же период планируемые сроки наступления завершающего события.
Важнейшими этапами сетевого планирования самых разнообразных производственных систем или иных экономических объектов являются:
- – расчленение комплекса работ (плана) на отдельные части: единичные работы-события осуществляются путем декомпозиции задач плана на подзадачи и т.д. Структура разбиения работ является изначальным инструментом для организации работ, обеспечивающим разделение общего объема работ по проекту в соответствии со структурой их выполнения в организации. На нижнем уровне детализации выделяются работы, соответствующие детализированным элементам деятельности, отображаемым в сетевой модели;
- – определение ответственных исполнителей каждой единичной работы;
- – построение сетевых графиков и уточнение содержания планируемых работ;
- – обоснование или уточнение времени выполнения каждой работы в сетевом графике;
- – оптимизация плана (сетевого графика).
Управляемыми факторами в сетевой модели являются:
- – продолжительность выполнения работ, которая зависит от большого числа как внутренних, так и внешних факторов и поэтому считается случайной величиной. Для установления длительности любых работ в сетевой модели можно пользоваться нормативными, расчетно-аналитическими, экспертными методами;
- – потребность в ресурсах, необходимых для выполнения всего комплекса работ или процессов. Планирование потребности различных ресурсов в сетевых моделях сводится в основном к разработке календарного плана поставки ресурсов, необходимых для выполнения предусмотренных комплексов работ.
Ресурсы – компоненты, обеспечивающие реализацию планов: исполнители, энергия, материалы, оборудование и т.д. Для выполнения каждой работы требуются определенные ресурсы. Процесс назначения и выравнивания ресурсов в сетевой модели позволяет проанализировать план, построенный с помощью метода критического пути, с тем чтобы обеспечить доступность и использование определенных ресурсов на протяжении всего времени выполнения проекта. Назначение ресурсов состоит в определении потребности каждой работы в различных типах ресурсов. Методики выравнивания ресурсов представляют собой, как правило, программно-реализованные эвристические алгоритмы планирования при ограниченных ресурсах. Эти средства помогают менеджеру создать реальное расписание плана с учетом его потребности в ресурсах и фактически доступных в данный момент времени ресурсов.
Ресурсная гистограмма – гистограмма, отображающая потребности проекта в конкретных ресурсах в определенный момент времени.
В зависимости от выбранного критерия оптимальности и имеющихся ограничений ресурсов задачи их рационального распределения в сетевой модели можно свести к минимизации отклонения от заданных моделью сроков выполнения проектных работ при соблюдении существующих ограничений по использованию производственных ресурсов. В итоге в процессе оптимизации сетевых графиков достигается улучшение процессов планирования, организации и управления комплексом работ в целях сокращения расходования экономических ресурсов и повышения финансовых результатов при заданных плановых ограничениях.
Завершается сетевое моделирование анализом реализуемости проекта:
- – логическая реализуемость: учет логических ограничений на возможный порядок выполнения работ во времени;
- – временно́й анализ: расчет и анализ временных характеристик работ (ранняя/поздняя, дата начала/окончания работы, полный, свободный временной резерв и др.);
- – физическая (ресурсная) реализуемость: учет ограниченности наличных или доступных ресурсов в каждый момент времени выполнения проекта;
- – финансовая реализуемость: обеспечение положительного баланса денежных средств как особого вида ресурса.
Сетевое планирование может успешно применяться в различных сферах производственной и предпринимательской деятельности, например:
- – 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.
Проект - это деятельность, смыслом которой является эффективное достижение цели в условиях ограничения времени и ресурсов. Целью может быть открытие своего дела, исследование, создание новых систем, модернизация процесса производства или строительство дома.
Методы сетевого планирования позволяют завершить проект и достичь цели по возможности за минимум времени. Каким образом? Сетевой метод помогает выбрать оптимальную последовательность действий, работ, обоснованно распределить ресурсы, повысить эффективность управленческих функций.
Сетевое планирование. Что это?
Методы сетевого планирования широко применяются при создании планов на перспективу, производственных моделей, проектов для долгосрочного применения. Сети или планы по созданию нового продукта, повышению конкурентоспособности состоят из раздела с общей продолжительностью цикла производства и разделов, описывающих конкретные направления, требуемые ресурсы.
Составление плана и анализ сети осуществляются поэтапно:
- разработка модели сетевого планирования, комплекса действий;
- математические расчеты для определения важности конкретных операций.
Графики-сети
Сетевые планы содержат экономические вычисления, аналитику в графической форме, решения руководства, среднесрочные и перспективные планы. Преимущества графиков-сетей кроются не только в наглядном изображении, но и в возможной подготовке моделей, изучении и повышении эффективности проектов.
Сетевое планирование, сетевые графики - это изображения системы взаимосвязанных действий в логической последовательности. Они отражают период работ, позволяют улучшать готовый график на компьютере и практикуются в управлении.
Объединенные в график элементы, описывающие увязку поэтапных рабочих действий, именуются ориентированным графом.
Где внедряется сетевое планирование?
Планы-сети используются во многих сферах и позволяют осуществлять:
- НИОКР;
- проектирование технологий;
- производство опытных и серийных образцов;
- ремонтные работы и модернизирование оборудования;
- строительные и монтажные работы;
- инновационную деятельность;
- рыночные исследования;
- бизнес-планирование;
- управление и перестановку кадров.
Задачи, решаемые методом сетей
Состояние современного рынка подталкивает руководство к постоянной работе над многими текущими и стратегическими вопросами. Разнообразные задачи сетевого планирования способствуют повышению эффективности управления.
Управленческие задачи, решение которых осуществляется методом сетевых планов | Другие задачи, решаемые сетевым методом |
Выбор целей развития организации и отделов с учетом внешней среды. | Эффективное распределение и рациональное применение ресурсов. |
Формулировка взаимоувязанных со стратегией заданий для подразделений. | Составление прогнозов по поэтапному выполнению работы, корректировка сроков. |
Привлечение к проектированию опытных исполнителей, ответственных за определенный этап работы. | Экономический анализ применяемых технологий и способов выполнения заданий. |
Внесение изменений в планы-графики с учетом условий рынка. | Применение компьютеров для расчетов, обработки информационных данных и моделирования. |
Осуществление увязки стратегии и целей краткосрочного уровня. | Оперативное получение информации о проделанной работе. |
Граф
Методы сетевого планирования и управления основаны на применении комплексного изображения предполагаемых работ в форме графа, схемы, состоящей из установленных точек (вершин), объединенных отрезками (ребрами). Если их направления обозначены стрелками, схема именуется ориентированным графом.
Графы имеют разнообразные наименования: от лабиринтов до диаграмм. Теоретическое изучение сетей опирается на ряд понятий.
Термин графической теории | Значение термина |
Чередование ребер в последовательности, при которой их концы являются началом для следующих дуг. |
|
Путь, в котором вершина сходится с точкой конца. |
|
Ребра, дуги | Работы, производственные этапы, результативные действия. |
Вершины, точки | Событие, результат, итог выполненных действий. |
Сетевой график | Ориентированный граф без контуров с ребрами, отмеченными характерными числами. |
Действия и события
Сетевое планирование проекта связано с изображением последовательности работ и выполненных результативных действий (событий). Процессы подразделяются на три категории:
- действительные работы, конкретные действия;
- работы фиктивного характера, не требующие каких-либо действий (связи или зависимости между событиями), изображаются пунктиром;
- работы-ожидания, не связанные с применением ресурсов (остывание полуфабрикатов, затвердевание деталей, застывание бетона).
Итог выполненной работы или момент решения задачи обозначается событием. Например, цель определена, план готов, задача выполнена, оплата продукции переведена, денежные средства поступили на счет, готовая продукция произведена. События классифицируются как:
- Начало или исход.
- Предшествующие, последующие.
- Конечные, промежуточные или завершающие.
- Простые, сложные.
Считается, что графики «вершины-работы» имеют больше преимуществ, так как они удобнее, естественнее и проще в использовании, чем «вершины-события».
Этапы планирования сети
Сетевое планирование |
|
| Разделение совокупности работ на этапы осуществляет руководитель двумя методами. Горизонтальный метод предполагает разбивку совокупности на элементы. Вертикальный способ - деление с учетом управленческой структуры, задействованной в проекте. |
| Менеджеры или рядовые работники на своем участке действий подробно описывают этапы, суть работ и событий. |
| Менеджеры или рядовые работники на своем участке готовят график, сообщают руководству о ходе работ, привлекают сотрудников отделов. Требуется подробная детализация графов с совокупностью всех действий и их увязкой. |
| Построение общего графика осуществляют с первого события (круг с номером) до конечного, слева направо. Действия обозначают стрелками, над которыми отмечают срок решения задачи. |
| Учитываются нормативы, особенности и характер работы в организации. |
Основы построения графа-сети
Рассмотрим основы построения графа-сети по типу «вершина-событие». Сетевое планирование и управление в российских компаниях опирается в большинстве своем на графы именно данного типа.
- Все действия поочередно заключаются между событиями, обозначаются номером. Например, рыночные исследования на графе отмечаются цифрами 3 - 4.
- Тупиковые события не допустимы, лучше, если преобладают завершающие. Появление тупиков говорит о неточности схемы или проблемном применении рабочего результата.
- Необходимо наличие только одного начального события.
- Замкнутые контуры, соединения события следующего за предыдущим, не допустимы.
- Увязка стоящих рядом событий не может изображаться двумя и более действиями.
Плановые параметры
Любой рабочий процесс, рассмотренный в графике-сети, осуществляется при доступе к ресурсам. Расход времени, показатели стоимости конкретных работ и их объединения являются главными параметрами в схеме-сети.
Сетевое планирование и управление предполагает выделение ряда временных значений:
- период работы над этапами проекта ;
- критический путь;
- временные резервы на совершение событий.
Критическим путем именуется самая большая по временным расходам цепочка работ, начавшаяся в первом событии и завершаемая в последнем. События и рабочие действия обозначаются цифрами. Путь (рисуется жирной линией) может выглядеть так: 11 - 12 - 14 - 16 - 17; составит 24 человеко-дня.
Временные резервы на совершение действий становятся временными промежутками, обозначающими дополнительный срок, в который планируется уложить завершение события. Определяется он как разница поздних и ранних сроков.
Оценка времени
При составлении общего графика устанавливается промежуток времени на совершение каждой операции. Ограничиться одним значением календарно-сетевое планирование не позволяет. Осуществляется определение минимума времени (Тмин), максимума (Тмакс) и вероятного значения (Твер) продолжительности каждого действия. Период обозначается человеко-часами, человеко-днями.
Оценка временного периода по принципу вероятности не принимается как норматив в виду своей необъективности. Ожидаемое время (Тож) на выполнение каждого этапа работ обрабатывается на основе статистической формулы.
Тож = (Тмин + 4 Твер + Тмакс) / 6 |
Рассчитанное, усредненное время ожидаемого срока действий указывается на схеме-сети или в таблице с цифровыми данными. Найденный для каждого этапа период времени используется при следующих вычислениях.
Оптимизация схем-сетей
Достигнет ли организация запланированных целей? Ответ на данный вопрос будет найден при проведении анализа модели сети. Анализ социального и экономического уровня эффективности итога работ дает возможность оптимизировать сетевое планирование.
Пример долгосрочного планирования практически всегда связан с факторами внешней и внутренней среды фирмы. Для учета разных условий, влияний применяют оптимизацию в частном и общем порядке.
Частная оптимизация - это подход, подразумевающий минимизацию совокупного срока на совершение всех действий с неизменной стоимостью проекта, или, наоборот, снижение цены до минимума с неизменным общим временем на проект. Оптимизация в комплексе - это вариант с соразмерной, оптимальной увязкой расходов и сроков.
Рыночные условия заставляют учитывать при планировании сети максимальную прибыль, минимальные потери ресурсов и времени, производительность персонала.
Итак, оптимизирование графика-сети - это повышение эффективности всех управленческих функций. Задачей оптимизации является сокращение расходов, получение прибыли при ограничениях плана.
Заключение
Методы сетевого планирования и управления в отечественных организациях могут активно применяться для разрешения многих сложных вопросов, задач. Графы применимы для бизнес-планирования, моделирования, формирования и разработки краткосрочных, среднесрочных, стратегических планов.
Графики-сети дают возможность объединить производственные средства и ресурсы: материальные, трудовые, финансовые; указать желаемые и реально действующие условия. Сетевое планирование поможет не просто выявить требуемый объем ресурсов для будущего проекта, но и рационально осуществить их применение уже сегодня.