Организация и планирование машиностроительного производства

2.Разработка и утверж­ дение технического пред­ ложения

3.Разработка эскизного проекта:

-кинематические схе­ мы;

-общие виды;

-технико-экономичес­ кие расчеты;

"пояснительная запис­ ка

4.Разработка и утверж­

дение технического про­ екта:

-чертежи общих видов;

-прочностные расчеты;

-спецификация мате- ’ риалов и покупных из­ делий;

-технический проект

5.Разработка рабочей документации:

-изготовление и испы­ тание опытного образца;

-доработка конструк­ торской документации;

-рабочие чертежи де­ талей, сборные черте­

жи изделия; - конструкторская спе­ цификация

Рис. 1.15. План-график подготовки производства

где п„ — число стадий (этапов).

Цикл работ можно уменьшить либо за счет сокращения цикла выпол­ нения отдельных стадий, либо за счет частичного совмещения времени их выполнения. При этом соблюдаются следующие правила:

юз

—если последующая стадия (этап) более длительная, ее можно начи­ нать практически почти одновременно с предыдущей;

—если последующая стадия менее длительная, ее начало следует сдвинуть вправо по шкале времени по отношению к началу связанной с ней предшествующей стадией.

Минимально возможный цикл работ при совмещении по времени ста­ дий (этапов)

(этапов) работ (в зависимости от конкретных условий величина может варьироваться в пределах 0,3 + 0,7).

Цикл работ нужно сопоставить с директивным сроком, устанавливае­ мым заказчиком, причем расчетный цикл должен быть меньше директив­ ного или, в крайнем случае, равен ему.

Приведенные формулы используются для создания укрупненной ма­ тематической модели планирования цикла инновационных проектов.

Для координации во времени всех стадий и этапов составляются (с учетом возможного совмещения времени их выполнения) ленточные или сетевые графики, позволяющие отразить календарные сроки начала и окончания, циклы стадий и этапов, а также цикл всего проекта.

Для контроля сроков может быть использован ленточный график, на котором наносятся параллельные линии, отражающие фактическое вы­ полнение по срокам тех или иных стадий и этапов работ. Контроль ком­ плектности подготовки, проводимый бюро (или отделом) планирова­ ния подготовки работ, удобно отражать на графиках, один из вариан­ тов которых (для технологической подготовки производства) показан на рис. 1.15.

1.8.3. Вероятностный метод планирования инновационных процессов

Традиционные методы планирования не могут отразить не­ определенность, присущую научно-исследовательским работам, началь­ ным этапам проектно-конструкторских работ, результатам испытания опытных образцов и т.д. Затруднена и автоматизация планово'Учетных работ.

Эти недостатки в значительной мере ликвидируются в системах сете­ вого планирования и управления. СПУ — один из методов кибернетиче­ ского подхода к управлению сложными динамическими системами с це­

лью обеспечения определенных оптимальных показателей в условиях не­ определенности. Такими показателями в зависимости от заданных требо­ ваний могут быть: минимальное время выполнения всего комплекса работ, минимальная стоимость разработки, максимальная экономия ре­ сурсов и др.

Наиболее распространенной является система СПУ, в которой в со­ став входной информации включаются только данные о временных пара­ метрах и отсутствуют данные о стоимости работ и ресурсов, т.е. система, с помощью которой производится оптимизация по времени процесса вы­ полнения комплекса работ, описываемых одной сетью. Рассмотрим эту систему применительно к инновационной деятельности, связанной с ос­ воением выпуска новой продукции.

Основным плановым инструментом в системе СПУ является сетевой график (сетевая модель), представляющий собой информационно-анали­ тическую модель, в которой изображаются взаимосвязи и результаты всех работ, необходимых для достижения конечного результата.

В терминах теории графов сетевой график — это ориентированный граф без контуров, ребра которого имеют одну или несколько числовых характеристик. Ребрами изображаются на графе работы, а вершины гра­ фа— события (реже, наоборот).

Работами называются любые процессы, действия, приводящие к достижению определенных результатов (событий). Кроме работ действи­ тельных, т.е. требующих затрат времени, существуют фиктивные работы (зависимости). Фиктивная работа — связь между какими-то результата­ ми работ (событиями), не требующая затрат времени, или работы, зани­ мающие время, существенно меньшее одного рабочего дня (например, телефонный разговор).

Работа в сетевом графике изображается стрелкой, длина которой не зависит от продолжительности работы. Действительная — сплошной стрелкой с указанием над ней времени в днях или неделях, фиктив­ ная — пунктирной. Ни длина стрелки, ни ее направление не имеют значе­ ния. Желательно только выдерживать общее направление стрелок так, чтобы исходное событие располагалось слева, а завершающее — справа. Номер события, из которого выходит работа, должен быть меньше номе­ ра события, в которое работа входит. Для этого используется специаль­ ный алгоритм, основанный на ранжировании работ.

Событиями называются результаты проведенных работ. Формули­ ровка события всегда записывается в свершенной форме, не допускаю­ щей различного толкования (т.е. что-то сделано, заказано, сообщено и т.д.). Каждое событие может быть отправным моментом для начала по­ следующих работ. Протяженности во времени событие не имеет.

Любое промежуточное событие, за которым начинается данная рабо­ та (работы), называется н а ч а л ь н ы м и обозначается символом i. Любое промежуточное событие, которому непосредственно предшеству­ ют данные работы (работа), называется к о н е ч н ы м и обозначается символом). Первоначальное событие в сети, не имеющее предшествую­ щих ему событий, т.е. отражающее начало выполнения всего комплекса работ, называют и с х о д н ы м и обозначают символом J. Событие, ко­ торое не имеет последующих событий и отражает конечную цель ком­ плекса работ, называют з а в е р ш а ю щ и м и обозначают символом С.

Любая последовательность работ в сетевом графике, в которой конеч­ ное событие одной работы совпадает с начальным событием следующей за ней работы, называется путем. В сетевом графике различают несколь­ ко видов путей:

•от исходного события до завершающего события (Ln) — полный путь Ln(J-5-C);

•от исходного события до данного — путь, предшествующий данно­

му событию L(J 4- i);

•от данного события до завершающего — путь, последующий за данным событием L(i-rC);

•между двумя какими-то промежуточными событиями i и j — путь между событиями L(i-fj);

•максимальный по продолжительности путь между исходным и за­ вершающим событиями — критический путь (L^).

Система СПУ функционирует последовательно в трех режимах: предварительного планирования, исходного планирования, оперативно­ го управления ходом работ.

При п р е д в а р и т е л ь н о м п л а н и р о в а н и и определяют­ ся структура разработки, взаимосвязи, последовательность выполнения отдельных стадий и этапов, состав и взаимосвязи организаций-соиспол- нителей, ориентировочные сроки поставок, потребности в основных ре­ сурсах и инвестициях. Принятый вариант согласовывается с организа- циями-соисполнителями и заказчиком и утверждается руководящими ор­ ганами.

В процессе и с х о д н о г о п л а н и р о в а н и я выполняются следующие основные этапы:

—расчленение всего комплекса работ и выдача ответственным ис­ полнителям заданий на составление фрагментов сводной сетевой модели

ввиде первичной модели на порученный объем работ; составленная и рассчитанная первичная сетевая модель передается в службу СПУ;

—построение и расчет сетевых моделей (так называемых частных) для данной организации или предприятия;

Рис. 1.16. «Дерево системы» — иерархическая структура системы руководства проектом

—построение, расчет, анализ и оптимизация сводной сетевой модели по всему комплексу работ;

—разработка необходимых плановых документов.

Рассмотрим более детально характеристику работ на каждой стадии. На стадии исходного планирования весь комплекс работ расчленяет­

ся на составные части, каждая из которых закрепляется за определенным руководителем или ответственным исполнителем. Ответственными ис­ полнителями назначаются специалисты, осуществляющие руководство отдельным этапом и несущие за него персональную ответственность.

Число уровней руководства обычно устанавливается путем построе­ ния иерархической структуры системы («дерева системы») (рис. 1.16). За каждым «кружком» каждого уровня закрепляется руководитель или от­ ветственный исполнитель. Для каждого кружка строится своя (первич­ ная, частная или сводная) сеть. Одной из основных особенностей СГТУяв­ ляется то, что оценки и выводы нижестоящего руководителя являются ос­ новой для планирования на более высоком уровне руководства. Поэтому разработка и построение сетевых графиков идут «снизу» — от ответст­ венных исполнителей и до высшего уровня руководства.

При построении первичных сетевых графиков удобно предваритель­ но составить перечень событий и работ (табл. 1.17). При этом ставятся не­ сколько основных вопросов: какие работы могут (должны) быть законче­ ны прежде, чем можно начать данную работу; какие работы можно вести параллельно с данной; возможность начала каких работ зависит от завер­ шения данной? Поэтому первоначальный вариант перечня может су­ щественно отличаться от окончательного, часто выявляемого после построения самой сети, на которой лучше выявляются допущенные ошибки.

Рис . 1.17. Сетевой график проектирования и изготовления стенда

полняются параллельно, общий срок проектирования и изготовления стенда будет зависеть от продолжительности максимального по време­ ни— критического пути.

По каждой работе сетевого графика ответственный исполнитель оп­ ределяет время ее выполнения. Для повторяющихся работ, встречавших­ ся в прошлом, по которым имеются статистические данные или нормати­ вы, устанавливается среднестатистическая или нормативная продолжи­ тельность в соответствии с обычными методами нормирования. Однако большая новизна объектов приводит к неопределенности в оценке време­ ни выполнения отдельных работ, поскольку ответственные исполнители не могут воспользоваться справочниками нормировщика или статистиче­ скими данными и дать детерминированную оценку времени. В этих слу­ чаях они дают три или две вероятностные оценки времени.

В системе с тремя оценками от ответственного исполнителя получа­ ют минимальную, максимальную и наиболее вероятную оценки времени: tmin — время, необходимое для выполнения работы при наиболее благо­ приятном стечении обстоятельств; W — время, необходимое для выпол­ нения работы при наиболее неблагоприятном стечении обстоятельств; t„B— продолжительность, имеющая место при нормальных, обычных условиях выполнения данной работы. Эти оценки являются исходными для расчета ожидаемого времени выполнения работы, которое представ­ ляет собой математическое ожидание случайной величины времени вы­ полнения работ.

Поэтому для более полной характеристики распределения случайной величины в теории вероятностей используется понятие дисперсии, т.е. меры неопределенности, связанной с данным распределением (квадрат отклонения случайной величины от ее математического ожидания). Если

дисперсия невелика, то имеется уверенность относительно завершения данной работы вовремя. От значений дисперсий отдельных работ крити­ ческого пути зависит неопределенность срока окончания всей разработки в целом.

При принятом в СПУ законе бета-распределения дисперсия:

< = [ ( * « - О / б ] 2

Иto*=(tmm+4tH..+ tn»,)/ 6 -

Снебольшой долей погрешности — для дисперсий 0,01 (W - tmjn)2, а

для ожидаемого времени (t™* - t™,) /90 можно принять, что

И tOM=(3tmjn+2tnu)() / 5 .

Поскольку оценка наиболее вероятного времени представляет для от­ ветственного исполнителя психологически наибольшие трудности, вто­ рой вариант получил довольно широкое распространение.

Ожидаемое время, рассчитанное по статистическим данным, норма­ тивам или вероятностным оценкам, проставляется в сетевом графике (рис. 1.17) над стрелками.

К основным расчетным параметрам сетевого графика относятся вели­ чина критического пути, резервы времени событий и работ. Эти парамет­ ры — исходные данные для анализа и оптимизации сети.

Резервы времени существуют в сетевом графике во всех случаях, ко­ гда имеются пути разной продолжительности. Резерв времени события R* — это такой промежуток времени, на который может быть отсрочено наступление этого события без нарушения сроков завершения разработ­ ки в целом. Он определяется как разность между поздним Т„.; и ранним Трл сроками наступления события:

Ri =Т„л-ТРл.

Наиболее поздний из допустимых сроков Tn i — это такой срок насту­ пления события, превышение которого вызовет аналогичную задержку наступления завершающего события. Наиболее ранний из возможных сроков наступления события Трл— срок, необходимый для выполнения всех работ, предшествующих данному событию.

Ранний Трл и поздний Т„л сроки наступления событий определяются по максимальному из путей, проходящих через данное событие, причем Трл равно продолжительности максимального из предшествующих дан­ ному событию путей, а Т„л является разностью между продолжительно­ стями критического пути Т(Ц Р), и максимального из последующих за данным событием путей, т.е.

Tp.i = T[Lmax(J - 01; Tn i = Т(Ь,ф) - T[U «(i + C )].

Путь, соединяющий события с нулевыми резервами времени, являет­ ся критическим. Он соответствует максимальной продолжительности по­ следовательных работ, ведущих от исходного (J) к завершающему собы­ тию (С).

Результаты расчетов ранних и поздних сроков наступления событий и резервов для сети, показанной на рис. 1.17, приведены в табл. 1.18.

Выявив события, не имеющие резервов времени, отметим на рис. 1.17 критический путь жирными стрелками.

Резервами времени располагают работы, лежащие на некритических путях. Полный резерв времени работы — это максимальное количество времени, на которое можно увеличить продолжительность данной рабо­ ты, не изменяя при этом продолжительность критического пути:

P-n.ij — T n.j ~ Tp j — to*.ij »

где tcij — ожидаемая продолжительность работы ij.

Важным свойством полного резерва времени работы является то, что если его использовать частично или целиком для увеличения длительно­ сти какой-либо работы, то уменьшится резерв времени всех остальных работ, лежащих на этом пути. Свободный резерв времени работы Rc».ij — это максимальное количество времени, на которое можно увели­ чить продолжительность данной работы или отсрочить ее начало, не из­ меняя при этом ранних сроков начала последующих работ, при условии,

Резервы времени работ, особенно свободный, позволяют маневриро­ вать сроками начала и окончания работ, их продолжительностью. Резуль­ таты расчетов R„.ij и Re g для сети, показанной на рис. 1.17, приведены в табл. 1.18.

Следующий этап работ на стадии исходного планирования — анализ сетевого графика, когда определяются коэффициенты напряженности пу­ тей и вероятность свершения завершающего события в заданный (дирек­ тивный) срок.

Коэффициент напряженности пути кн— это отношение продолжи­ тельностей несовпадающих (заключенных между одними и теми же со­ бытиями) отрезков пути, одним из которых является путь максимальной продолжительности, проходящий через данные работы, а другим — кри­ тический путь. Если совпадающую с критическим путем величину отрез­ ка исследуемого пути обозначить Т'(Ькр), а протяженность максимально­ го пути, проходящего через данные работы, — TXLmax), то коэффициент напряженности:

=|T(Lnm) - T '(L 4))]/[T(L4, ) - T '( L 4)).

В случае последующей оптимизации сетевого графика (при прочих равных условиях) в первую очередь используются резервы с путей, имеющих наименьший коэффициент напряженности.

Расчет вероятности наступления завершающего события в заданный срок Рк необходим, когда установленный директивный срок Тд оказыва­ ется меньше рассчитанного срока наступления завершающего события Тс. Предполагается, что значение Тс подчиняется закону нормального распределения. Тогда аргумент нормальной функции распределения ве­ роятностей (функция Лапласа):

где пр — число работ, лежащих на критическом пути.

Значение функции Рк может быть найдено по таблице значений нор­ мальной функции распределения вероятностей в соответствующей спра­ вочной литературе по теории вероятностей.

Для величины Рк считаются вполне достаточными границы допусти­ мого риска 0,35 < Р* < 0,65. Более того, можно утверждать, что при Рк > 0,65 на работах критического пути имеются избыточные ресурсы. При Рк < 0,35 опасность срыва заданного срока наступления завершаю­ щего события настолько велика, что необходимо повторное планирова­ ние с перераспределением ресурсов, т.е. оптимизация сетевого графика.