3.6.2. Сущность сетевого планирования и управления
Сетевое планирование и управление (СПУ) – один из методов кибернетического подхода к управлению сложными динамическими системами с целью обеспечения определенных оптимальных показателей в условиях неопределенности.
Такими показателями в зависимости от заданных требований могут быть: минимальное время выполнения всего комплекса работ, минимальная стоимость разработки, максимальная стоимость ресурсов и др. Наиболее распространенной является система СПУ, с помощью которой осуществляется оптимизация повремени процесса выполнения работ, описываемых одной сетью.
Метод сетевого планирования, анализа и управления позволяет увязать во времени выполнение работ, входящих в комплекс, заранее планировать последовательность и взаимозависимость работ, следить за выполнением каждой работы, выявлять и устранять появляющиеся в ходе процесса задержки, уже в период составления графика находить скрытые резервы и намечать их использование в кратчайший срок, определить максимальную экономию ресурсов при заданном сроке осуществления работ.
Информация о материальных и трудовых ресурсах, полученная с помощью метода сетевого планирования, может быть использована при разработке соответствующих разделов плана экономического и социального развития предприятия.
Опыт показывает, что использование СПУ на 20-30% уменьшает сроки выполнения плановых работ и на 10% снижает их стоимость. Впервые в 1965 году сетевые графики были применены при капитальном ремонте на Уфимском НПЗ. СПУ используется при планировании ремонтов, строительства, подготовке производства. В состав СПУ входят организационная структура управления (ОСУ) и информационная система (ИС).
Организационная система СПУ включает:
руководство высшего уровня, ответственное за весь комплекс работ;
службу СПУ, осуществляющую сбор, обработку, анализ информации;
ответственных исполнителей работ.
В информационную систему входят:
сетевая модель комплекса работ (сетевой график, на котором в логической связи и последовательности отражены все работы (может быть на листе, стенде, табло, в памяти ЭВМ)). Он играет роль инструмента планирования, контроля, управления;
технические средства связи, необходимые для передачи, обработки информации и командования;
входная и выходная информация.
Система СПУ функционирует последовательно в трех режимах: предварительного планирования, исходного планирования, оперативного управления ходом работ.
При предварительном планировании определяется структура, взаимосвязи, последовательность выполнения отдельных стадий и этапов, состав и взаимосвязи организаций – соисполнителей, ориентировочные сроки поставок, потребности в основных ресурсах и инвестициях. Принятый вариант согласовывается с организациями – соисполнителями и заказчиком и утверждается руководителем проекта.
В процессе исходного планирования выполняются следующие этапы:
расчленение всего комплекса работ и выдача ответственным исполнителям заданий на составление фрагментов сводной сетевой модели; составленная и рассчитанная первичная сетевая модель передается в службу СПУ;
построение и расчет сетевых моделей (частных) для данного подразделения, организаций, предприятия;
построение, расчет, анализ и оптимизация сводной сетевой модели по всему комплексу работ;
разработка необходимых плановых документов.
На последней стадии – оперативное управление ходом работ с определенной периодичностью в зависимости от общего срока разработки службой СПУ запрашивается информация на типовых бланках или других носителях от ответственных исполнителей.
В них наниматели указывают сроки выполнения работ, оценку изменения состояния начатых работ, при необходимости вводят новые с оценкой их продолжительности или исключают ненужные и т.д. На основе собранных сведений снова составляются сетевые графики, проводятся их расчет, анализ и оптимизация, т.е. с определенной периодичностью повторяются работы, стадии исходного планирования. До исполнителей доводится внешняя информация, например о попадании закрепленного за ответственным исполнителем комплекса работ на критический путь в свободной цепи (что требует принятия срочных мер), о необходимости перераспределения ресурсов и т.п.
Основным плановым документом в системе СПУ является сетевой график. Сетевой график – это графическое изображение технологической последовательности и связи событий, каждое из которых выражает результат и показывает момент окончания входящих в него одной или нескольких работ. Основными элементами сетевого графика являются: работа и событие.
Работы – любые процессы, действия, приводящие к достижению определенных результатов. Работа, отражающая связь между работами, не требующими затрат времени, называется фиктивной.
События – результаты произведенных работ. Событие, за которым непосредственно начинается данная работа, является начальным для данной работы. Событие, располагающееся в сети непосредственно перед данным событием так, что между ними нет никаких промежуточных событий, называется предшествующим. Первоначальное событие в сети, не имеющее предшествующих ему событий и отражающее начало выполнения всего комплекса работ, называется исходным. Событие, которое не имеет последующих событий и отражает конечную цель комплекса работ, называется завершающим.
Любая последовательность работ в сетевом графике, в которой конечное событие одной работы совпадает с начальным событием следующей за ней работы, называется путем. Различают несколько видов путей: от исходного события до завершающего – полный; от исходного события до данного – предшествующий данному событию; от данного события до завершающего – промежуточный; между исходным и завершающим событием и имеющий наибольшую продолжительность – критический.
Составление сетевого графика требует четкого определения содержания каждой работы и конечных результатов (событий), последовательности и возможности параллельного выполнения работ. На графике событие изображено кружком, а приводящая к нему работа – стрелкой между двумя событиями, фиктивная работа – пунктирной стрелкой.
Сетевой график позволяет выбрать наиболее оптимальные путь и срок выполнения работ; определить, на каких работах нужно сосредоточить основное внимание для своевременного выполнения всей программы; установить время наиболее раннего и наиболее позднего наступления событий, а также резервы времени по каждой работе; выбрать: наиболее рациональный порядок последовательного и параллельного проведения работ; обеспечить рациональное маневрирование располагаемыми ресурсами (времени, кадров, оборудования, материалов); быстро определить, как повлияет изменение хода одной или нескольких работ на выполнение программы в целом, а также установить работы, потенциально опасные с точки зрения нарушения сроков или перерасходования средств; прогнозировать ход выполнения работ.
При разработке нового процесса предприятие выполняет, как правило, только работы, связанные с его опытно-промышленным испытанием и внедрением в производство. Весь комплекс работ осуществляют научно-исследовательские и проектные институты. Поэтому сетевой график для предприятия должен представлять часть сетевого графика всего процесса. Этим достигается наиболее тесная связь между отдельными стадиями разработки, начиная с теоретической проработки вопроса и кончая организацией промышленного производства.
При построении сетевых графиков в первую очередь анализируют цели работы, четко формулируют конечную цель (вывод установки на режим, полное освоение введенного объекта и т.д.), а также определяют промежуточные цели, которые необходимо решить для достижения конечной цели. От четкости определения конечной и промежуточных целей зависит эффективность применения методов сетевого планирования, анализа и управления, затем анализируют и описывают все виды работ. Если число работ велико, то необходимы их структурный анализ, распределение по уровням и кодирование. После этого составляют топологическую сеть, т.е. определение последовательности и параллельности выполнения работ. Составление ее целесообразно начинать с последней работы, чтобы не пропустить какую-нибудь из них. Для работ небольшого объема можно ограничиться составлением одной сети, большого – целесообразно строить сети для каждого исполнителя, правильно определяя граничные события. Такими событиями могут быть промежуточные цели, выполнение которых поручается специализированной организации.
Наиболее сложным и ответственным в составлении сетевых графиков является определение временных оценок. Событие не имеет времени, во времени выполняется работа, поэтому для каждой из них должна быть установлена ее длительность (ti,j). Время, требуемое для проведения отдельных работ, определяют либо по справочникам (на ранее выполнявшиеся виды работ), либо на основе экспертных оценок. В последнем случае предполагается определение ожидаемого срока (tож) на основе трех оценок: минимального (t0), максимального (tр) и наиболее вероятного (tm) времени:
(3.9)
Ожидаемое время можно определить также на основе только двух оценок:
(3.10)
Установление временных оценок основано на предположении, что вероятность срока выполнения работ подчиняется закону нормального распределения и три оценки связаны между собой кривой одновершинного распределения вероятностей.
Преимущество трех оценок в том, что неопределенность в выполнении работ заранее установлена и с помощью вычисления дисперсии может быть оценена устойчивость принятого норматива:
(3.11)
где 2 – среднеквадратическое отклонение.
С увеличением 2 возрастает вероятность того, что действительный срок будет отклоняться от рассчитанного.
Небольшой график можно составлять традиционными методами, большой – целесообразно разрабатывать с применением ЭВМ. Составление сетевого графика само по себе не обеспечивает получения оптимального варианта. Такой вариант определяют методом итераций, путем многократной его перепланировки. Анализируя каждый полученный график и определяя возможность увеличения числа параллельных работ, а также сокращения срока выполнения отдельных работ, можно получить оптимальный вариант.
Большое значение имеет оптимизация сетевого графика, которая представляет собой процесс улучшения организации выполнения комплекса работ с учетом срока выполнения и использования ресурсов. Она осуществляется путем перераспределения всех видов ресурсов, интенсификации и параллельного выполнения работ критического пути, изменения структуры комплекса работ. Комплексная оптимизация сетевого графика – это нахождение варианта, наилучшего по соотношению затрат и сроков выполнения работ в зависимости от конкретных целей. Критериями оптимизации обычно служат время и затраты. При их использовании устанавливают зависимость между продолжительностью и стоимостью работ. Кроме того, рассчитывают трудоемкость и общую стоимость работ.