Сетевое планирование

     Наиболее  известны практически одновременно и независимо разработанные метод  критического пути - МКП и метод  оценки и пересмотра планов - PERT.

     Применяются для оптимизации планирования и  управления сложными разветвленными комплексами  работ, требующими участия большого числа исполнителей и затрат ограниченных ресурсов.  
 
 
 
 
 
 
 

     Основная  цель сетевого планирования - сокращение до минимума продолжительности проекта.

     Задача  сетевого планирования состоит в  том, чтобы графически, наглядно и  системно отобразить и оптимизировать последовательность и взаимозависимость  работ, действий или мероприятий, обеспечивающих своевременное и планомерное  достижение конечных целей. Для отображения  и алгоритмизации тех или иных действий или ситуаций используются экономико-математические модели, которые  принято называть сетевыми моделями, простейшие из них - сетевые графики. С помощью сетевой модели руководитель работ или операции имеет возможность  системно и масштабно представлять весь ход работ или оперативных  мероприятий, управлять процессом  их осуществления, а также маневрировать  ресурсами.

     Наиболее  распространенными направлениями  применения сетевого планирования являются:

• целевые научно-исследовательские и проектно-конструкторские разработки сложных объектов, машин и установок, в создании которых принимают участие многие предприятия и организации;
• планирование и управление основной деятельностью разрабатывающих организаций;
• планирование комплекса работ по подготовке и освоению производства новых видов промышленной продукции;
• строительство и монтаж объектов промышленного, культурно-бытового и жилищного назначения;
• реконструкция и ремонт действующих промышленных и других объектов;
• планирование подготовки и переподготовки кадров, проверка исполнения принятых решений, организация комплексной проверки деятельности предприятий, объединений, строительно-монтажных организаций и учреждений.

     Использование методов сетевого планирования способствует сокращению сроков создания новых объектов на 15-20%, обеспечению рационального  использования трудовых ресурсов и  техники.

     По  сравнению с традиционными методами планирования и управления сетевые  модели имеют ряд преимуществ:

• наиболее полная взаимосвязь между работами при определенной технологической последовательности;
• акцентирование внимания руководителей на работах, от которых зависит срок выполнения всей программы;
• максимальное сокращение влияния случайных или «волевых» факторов с возможностью анализа вариантов и выбора оптимального;
• осуществление четкого контроля за ходом выполнения работ и предотвращение нарушения плановых сроков;
• возможность применения ЭВМ для расчетов параметров сетевой модели.

     Применение  сетевых моделей для организации  и управления строительно-монтажными работами позволяет в значительной степени сокращать сроки возведения различных объектов, снижая при этом стоимость строительства.

     Сетевые модели составляются для простых  и сложных процессов. В моделях  простых процессов рассматриваются  трудоемкость и продолжительность  выполняемых работ с определением возможного сокращения последней. Модели сложных процессов отражают вопросы  планирования материально-технических  ресурсов и времени с целью  определения их наиболее экономичных  соотношений.

     Если  сетевая модель охватывает до 200...300 работ, расчет ее может выполняться  вручную (определение затрат времени, материально-технических ресурсов, технико-экономических показателей). При большем количестве работ  расчет становится громоздким и оперативность  модели теряется. В таких случаях  параметры модели рассчитывают на ЭВМ  по специальным программам.

     Всякий  намеченный комплекс работ, необходимых  для достижения некоторой цели, называют проектом. Проект (или комплекс работ) подразделяется на отдельные работы. Каждая отдельная работа, входящая в комплекс (проект), требует затрат времени. Некоторые работы могут  выполняться только в определенном порядке. При выполнении комплекса  работ всегда можно выделить ряд  событий, то есть итогов какой-то деятельности, позволяющих приступить к выполнению следующих работ. Если каждому событию  поставить в соответствие вершину  графа, а каждой работе — ориентированное  ребро, то получится некоторый граф. Он будет отражать последовательность выполнения отдельных работ и  наступление событий в едином комплексе. Если над ребрами проставить время, необходимое для завершения соответствующей работы, то получится  сеть. Изображение такой сети называют сетевым графиком. Сетевой график состоит из двух типов основных элементов: работ и событий. Работа представляет собой выполнение некоторого мероприятия (например, погрузка боезапаса или  переход корабля в пункт базирования). Этот элемент сетевого графика связан с затратой времен и расходом ресурсов. Поэтому работа всегда имеет начало и конец. Кроме того, каждая работа должна иметь определение, раскрывающее ее содержание (например, уяснение боевой задачи, приготовление корабля к походу и т.д.). 

     На  сетевом графике работа изображается стрелкой, над которой проставляется  ее продолжительность или затрачиваемые  ресурсы, или то и другое одновременно. Работа, отражающая только зависимость  одного мероприятия от другого, называется фиктивной работой. Такая работа имеет нулевую продолжительность (или нулевой расход ресурсов) и  обозначается пунктирной стрелкой.

     Начальная и конечная точки работы, то есть начало и окончание некоторого мероприятия (например, окончание приготовления  корабля к бою), называются событиями. Следовательно, событие, в отличие  от работы, не является процессом и  не сопровождается никакими затратами  времени или ресурсов.

     Событие, следующее непосредственно за данной работой, называется последующим событием по отношению к рассматриваемой  работе. Событие, непосредственно предшествующее рассматриваемой работе, называется предшествующим.

     Наименования "предшествующий" и "последующий" относятся также и к работам. Каждая входящая в данное событие  работа считается предшествующей каждой выходящей работе, и наоборот, каждая выходящая работа считается последующей  для каждой входящей.

     Из  определения отношения "предшествующий—последующий" вытекают свойства сетевого графика.

     Во-первых, ни одно событие не может произойти  до тех пор, пока не будут закончены  все входящие в него работы. Во-вторых, ни одна работа, выходящая из данного  события, не может начаться до тех  пор, пока не произойдет данное событие. И, наконец, ни одна последующая работа не может начаться раньше, чем будут  закончены все предшествующие ей.

     Событие обозначается кружком с цифрой внутри, определяющей его номер.

     Из  всех событий, входящих в планируемый  процесс, можно выделить два специфических  — событие начала процесса, получившее название исходного события, которому присваивается нулевой номер, и  событие конца процесса ( завершающее  событие), которому присваивается последний  номер. Остальные события нумеруются так, чтобы номер предыдущего  события был меньше номера последующего.

     Для нумерации событий применяется  следующий способ. Вычеркиваются  все работы, выходящие из события  с номером "0", и просматриваются все события, в которых оканчиваются эти вычеркнутые работы. Среди просмотренных находятся события, которые не имеют входящих в них работ (за исключением уже вычеркнутых). Они называются событиями первого ранга и обозначаются (вообще, в произвольном порядке) числами натурального ряда, начиная с единицы (на рис. 1.1 это событие 1). Затем вычеркиваются все работы, выходящие из событий первого ранга, и среди них находятся события, не имеющие входящих работ (кроме вычеркнутых). Это — события второго ранга, которые нумеруются следующими числами натурального ряда (например, 2 и 3 на рис. 1.1). Проделав таким способом  шаг, определяют события -го ранга , и просматривая события, в которых эти работы заканчиваются, выбирают события, не имеющие ни одной входящей в них работы (кроме вычеркнутых). Это события -го ранга, и нумеруются они последовательными числами натурального ряда, начиная с наименьшего, еще не использованного числа при предыдущей нумерации на -м шаге. 

Рис. 1. 1.

     Сетевой график содержит конечное число событий. Поскольку в процессе вычеркивания движение осуществляется в направлении  стрелок (работ), никакое предшествующее событие не может получить номер, больший, чем любое последующее. Всегда найдется хотя бы одно событие  соответствующего ранга, и все события  получат номера за конечное число  шагов.

     Работа  обычно кодируется номерами событий, между  которыми они заключены, то есть парой , где  — номер предшествующего  события,  — номер последующего события.

     В одно и то же событие могут входить (выходить) одна или несколько работ. Поэтому свершение события зависит  от завершения самой длительной из всех входящих в него работ.

     Взаимосвязь между работами определяется тем, что  начало последующей работы обусловлено  окончанием предыдущей. Отсюда следует, что нет работ, не связанных началом и окончанием с другими работами через события.

     Последовательные  работы и события формируют цепочки (пути), которые ведут от исходного  события сетевого графика к завершающему. Например, путь  сетевого графика, показанного на (рис.1.1), включает в себя события и работы .

     На  основании изложенного можно  сказать, что ранг события — это  максимальное число отдельных работ, входящих в какой-либо из путей, ведущих  из нулевого (исходного) события в  данное. Так, события первого ранга  не имеют путей, состоящих более  чем из одной работы, ведущих в  них из 0 (например, событие 1 на рис.1.1). События второго ранга связаны с 0 путями, которые состоят не более чем из двух работ, причем для каждого события второго ранга хоть один такой путь обязательно существует. Например, на (рис.1.1) событие 4 — событие третьего ранга, так как пути, ведущие в это событие из 0, включают только три работы — и или и .

     Построенный таким образом сетевой график в терминах теории графов представляет собой направленный граф.

     На  рисунке изображен сетевой график. Граф, не содержащий циклов и имеющий  только один исток и только один сток, называется направленным графом. Сетевой график есть ориентированный  связный асимметрический граф с  одним истоком, одним стоком и  без циклов, то есть это направленный граф. При этом вершинами графа  служат события сетевого графика, а  дугами (ребрами) — работы сетевого графика.

     Продолжительность работы представляет собой, в терминах теории графов, длину дуги. Следовательно, длина пути  — это сумма  длин всех дуг, образующих данный путь, то есть , где символом  обозначается дуга, которая соединяет вершины  и  и направлена от вершины  к  вершине .

Правила построения сетевого графика

     Обычно  сетевой график строится от исходного  события к завершающему, слева  направо, то есть каждое последующее  событие изображается несколько  правее предыдущего.

     В планируемых процессах часто  встречаются сложные комплексные  связи, когда две или более  работ выполняются параллельно, но имеют общее конечное событие, или когда для выполнения одной  из работ необходимо предварительно выполнить несколько работ, а  для другой, выходящей из общего для них события, предварительным  условием является выполнение только одной из предшествующих работ и  т.д. Изображение в сетевой модели подобных параллельных или дифференцированно  зависимых работ выполняется  следующим образом.

     В случае, когда наступление события (например, 3 на рис.1.2) возможно в результате завершения двух работ и , но в то же время существует событие 4 (рис. 1.2), зависящее от завершения только одной из этих работ (например, ), вводится фиктивная работа  (см. рис. 1.2). 

Рис.1. 2. 

     Если  одно событие (например, 1 на рис. 1.3) служит началом двух (например,  и или нескольких работ, заканчивающихся в другом событии (3 на рис. 1.3)), то для их различия также вводится фиктивная работа  (см. рис. 1.3). С помощью фиктивной работы в сетевом графике могут быть отражены и двусторонние связи (зависимости). 

Рис.1. 3. 

     Пусть, например, имеются три процесса . При этом окончание процесса  зависит от результатов процессов  и . В этом случае возникают двусторонние зависимости, которые можно изобразить так, как показано на (рис. 1.4). 

Рис. 1.4.

     Другое  правило построения сетевого графика  заключается в том, что если несколько  работ может начаться не после  полного, а после частичного выполнения определенной работы, то последнюю  работу целесообразно представить  как сумму ее частей, расчлененных событиями. И в то же время, группу работ целесообразно представить одной работой, если в этой группе имеется по одному начальному и конечному событию.