5.ОПТИМИЗАЦИЯ СЕТЕВЫХ ГРАФИКОВ

5.1.ЦЕЛЬ И МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ

После построения и расчета сетевого графика (определения его параметров), выполнения анализа графика, заключающегося в оценке его целесообразности и структуры, оценке загрузки исполнителей, оценке вероятности наступления завершающего события в заданный срок, следует приступать к оптимизации сетевого графика, т.е. приведение его в соответствие с заданными сроками выполнения работ, возможностями подрядных организаций и т.д.

В общем случае под оптимизацией следует понимать процесс улучшения организации выполнения работ.

Рассмотрим принципы и методы оптимизации с тем, чтобы иметь возможность реализовать их для дальнейшей работы с сетевыми графиками.

В основе научно обоснованного метода оптимизации лежит четко сформулированная цель оптимизации и критерий оптимальности. Целью следует считать обеспечение экстремума некоторой величины К, являющейся критерием оптимальности. Так, если в качестве критерия оптимальности определить уровень производительности труда ремонтного персонала, то целью оптимизации будет обеспечение его максимального значения. Если критерием будет продолжительность ремонта, то цель оптимизации выразится в достижении минимальной его продолжительности.

Следует иметь в виду, что реальные процессы происходят при ограничениях, определяющих возможность достижения или только приближения к экстремальной величине критерия оптимальности.

Так, в примере с оптимизацией сетевого графика по критерию сокращения срока ремонта в качестве ограничений могут быть названы такие параметры ремонтного процесса, как численность ремонтного персонала, сроки выполнения заказов в ремонтно-механических мастерских и на заводах, ограниченность средств механизации и др. Поэтому в основу оптимизации должны быть положены не только цель и критерии оптимальности, но и реально существующие ограничения.

При постановке задачи разработки оптимального плана в большинстве случаев выявляется не один, а несколько критериев оптимальности.

Так при решении задачи оптимизации продолжительности ремонта или сокращения величины Т_кр до размеров Т_Д возникает необходимость оптимизировать изменения числа работающих по дням ремонта, обеспечив возможно большую его равномерность. Такое требование заметно усложняет задачу, так как добиться одновременного достижения экстремума для двух или большего количества критериев невозможно. Следует иметь в виду, что критерии могут быть зависящими друг от друга величинами, причем уменьшение одного из них может вызывать увеличение другого.

В этих случаях наиболее реальным является метод поочередной оптимизации по разным критериям, причем очередность устанавливается в зависимости от степени значимости критериев. Процесс оптимизации по второму критерию должен производиться в условиях ограничений, налагаемых результатами первой оптимизации. Степень свободы действий при этом будет уменьшаться в большей степени, если критерии оптимизации являются зависимыми параметрами, в меньшей – если они независимы.

Задачи оптимизации в основном решаются путем применения алгоритмов, дающих возможность только приблизиться к необходимому решению. Для практических целей такое приближение оказывается достаточным.

Состав работающих можно оптимизировать, разделив их на группы по признакам специальности и квалификации. При этом объем вычислительных операций оказывается очень большим, а результаты вычислений слишком громоздкими, что исключает возможность их практического использования.

Как показывает опыт, для практических целей достаточно оптимизировать число работающих по узлам, так как состав бригады по специальностям и квалификации определен заранее.

Распределение рабочих по звеньям на основе рационального расписания работ, выработанного путем оптимизации ресурсов, осуществляет бригадир и мастер с учетом не только специальности и разряда, но и навыков, личных качеств и других признаков, учесть которые в процессе оптимизации графика невозможно.

Несколько иначе следует решать вопрос оптимизации числа работающих для организаций, выполняющих специальные однородные работы на нескольких узлах (котлоочисты, обмуровщики, изолировщики и др.). Выравнивание числа работающих надо производить в объеме всех выполняемых ими работ по ряду узлов. Обычно оптимизация использования этого персонала производится после установления рационального расписания работ для основного ремонтного персонала.

В отдельных случаях может представиться необходимым из состава комплексных ремонтных бригад выделить те специальности рабочих, которые для условий конкретного ремонта являются особо дефицитными (например, сварщики), и на первом этапе произвести оптимизацию распределения их по дням ремонта. Тогда все последующие действия, направленные на выравнивание других специальностей, будут производиться в условиях ограничений, являющихся результатом оптимизации дефицитных специальностей.

Необходимо рассматривать как ограничение и наличие нужного для многих работ и организаций оборудования, количество которого ограничено (например, кран машзала), и не допускает совмещения во времени большего количества работ, чем одновременно обеспечивается этими ресурсами. Аналогичное ограничение необходимо ввести и для того, чтобы предотвратить возможность планирования выполнения в пределах одного рабочего места двух и больше несовместимых работ.

Перечень ограничений можно было бы продолжить. Любое дополнительное ограничение уменьшает свободу действий и ограничивает возможности для решения задачи оптимизации ресурсов; поэтому к установлению ограничений следует относиться достаточно осторожно.

Следует иметь в виду, что никаким даже самым совершенным алгоритмом невозможно охватить бесконечного разнообразия ситуаций, возникающих в системах «люди-машины». Поэтому любой алгоритм и решенная на его основе задача являются только подспорьем и инструментом для руководителя ремонтом, принимающего решения в непредвиденной обстановке.

5.2.Оптимизация сетевого графика по времени

Сетевой график, составленный на основе оптимальной технологии ремонтных работ, для каждой из которых установлены оптимальные составы звеньев и временные оценки, еще не может быть назван оптимизированным, так как один из самых основных его параметров – общая продолжительность всего комплекса работ не проконтролирована и не приведена к оптимальному значению. Поэтому после расчета сетевого графика и определения величины Т_кр она сравнивается с директивным сроком. Если окажется, что Т_кр > Т_д, график подлежит сжатию по крайней мере на величину

Δ Т = Т_д - Т_кр.

Этот процесс называется приведением сетевого графика к директивному сроку, а график у которого Т_кр = Т_д, - приведенным. Методика сжатия сетевых графиков уже была частично рассмотрена в § 4.5.

Сжатие сетевых графиков ремонта агрегата до величины директивного срока как один из этапов оптимизации является процессом их формирования в интересах обеспечения оптимума заранее составленного годового плана капитальных ремонтов основного оборудования энергосистемы в целом, в котором для каждого агрегата установлены продолжительность ремонта (Т_д) и его календарные сроки.

В годовом плане ремонтов оборудования энергосистемы произведено разделение почти всегда ограниченной ремонтной площади годового графика нагрузки энергосистемы между всеми подлежащими ремонту агрегатами с учетом заявленной электростанциями продолжительности ремонта и запланированных объемов ремонтных работ.

Следовательно, нарушение директивного срока на этапе реализации годового плана ремонтов может привести к необходимости сокращения продолжительности ремонта агрегатов либо сделает невозможным для некоторых из них проведение ремонта вообще. Поэтому превышение директивного срока является нарушением интересов энергосистемы.

От степени сжатия сетевого графика зависит уровень его напряженности, так как ряд работ и путей графика, которые при прежнем значении Т_кр имели значительные по величине положительные резервы, при Т_кр, равном Т_д, могут оказаться критическими или близкими к ним. Сжатие графика, достигаемое путем перевода ряда работ в ускоренный режим или путем перехода на двух- или трехсменную работу, приводит к увеличению количества занятого на ремонтах персонала. В таком графике надо особенно тщательно следить за тем, чтобы не упустить и зафиксировать все связи и зависимости между работами, особенно когда они выполняются различными организациями, так как в условиях минимальных резервов времени любая несогласованность в действиях приводит к потере времени, восполнить которую становится гораздо сложнее, чем это было раньше.

Обычно электростанции и ремонтные предприятия заканчивают процесс сжатия сетевых ремонтных графиков при доведении величины Т_кр до значения Т_д. Однако заслуживает внимания метод некоторых производственных предприятий, по которому Т_кр сжимается еще больше, обеспечивая план ремонта в сроки, меньшие Т_д на 8-10%. При этом работы критического пути приобретают соответствующий положительный резерв, часть которого может быть израсходована на выполнение возникших неожиданно в процессе ремонта дополнительных работ или работ, ранее запланированных для выполнения в меньшем объеме.

При выборе из общего числа работ критического пути некоторых работ, ускорение производства которых должно решить задачу сокращения длины критического пути до величины директивного срока, необходимо обеспечить приоритет для работ с более ранними сроками их начала с тем, чтобы на заключительном этапе ремонта сохранить потенциальную возможность скомпенсировать неожиданно возникшее по каким-либо причинам отставание.

Не следует увеличивать состав одновременно работающих в звене сверх числа, при котором должно наступить заметное снижение производительности труда.

При выборе способа ускорения работ (увеличением количества рабочих или организации двух- или трехсменной работы) следует сравнивать снижение производительности труда, которое будет иметь место как при чрезмерной концентрации одновременно работающих, так и при нерегулярном использовании двух- или трехсменной работы.

Решение вопроса должно быть направлено на вариант с наименьшими потерями трудозатрат.

Учитывая наличие ограничений в количестве ремонтного персонала, целесообразно решать задачу сжатия сетевых графиков привлечением наименьшего числа дополнительных рабочих.

В этом отношении далеко не безразлично, какие работы выбрать из состава критического пути для перевода их в ускоренный режим выполнения. На рис. 5.1. показан критический путь графика, состоящего из трех работ k,i; i,j; и j,l, каждая из которых выполняется различным количеством рабочих и допускает сокращение продолжительности на 2 дня при удвоении числа работающих.

Рис.5.1.Сравнительная эффективность сжатия различных работ критического пути.

а) при ускорении работы k,i увеличением числа работающих в звене на 4 человека сроком на 2 дня;

б) при ускорении работы i,j привлечением на 2 дня дополнительно 6 рабочих;

в) при ускорении работы j,l привлечением на 2 дня дополнительно 8 рабочих.

При выборе любой из этих трех работ для ускорения нет выигрыша в трудозатратах, так как предполагается, что ускорение работ производится в условиях зоны оптимальности, однако ускорение работы k,i обеспечивается путем перевода на нее минимального дополнительного количества рабочих.

Обобщая это положение, можно сказать, что наименьшее дополнительное количество рабочих потребуется для ускорения работ с наименьшей плотностью ресурса, т.е. с минимальным количеством рабочих в день, выполняющих эту работу в нормальном режиме.