Тема 5. Сетевое моделирование
Основное понятие сетевого моделирования
Сетевой график и правило его построения
Временные параметры сетевого графика
Понятие об оптимизации сетевого графика
Вопрос 1.
В практике управления большими системами широко применяется сетевое планирование и управление (СПУ).
СПУ – комплекс графических и расчетных методов, организационных мер, обеспечивающих моделирование, анализ и динамическую перестройку плана выполнения сложных проектов и разработок.
Характерной особенностью таких проектов является то, что они состоят из ряда отдельных элементарных работ, которые строго взаимосвязаны и выполнение некоторых работ не может быть начато, пока не завершены другие работы.
Методы СПУ разрабатывались в разных странах, поэтому возникло несколько их разновидностей:
RERT (США). Применяется в планировании НИОКР для которых характерна неопределенность в оценке затрат времени необходимого для выполнения отдельных работ.
СРМ (США). Применяется, когда оценки времени работ детерминированы (определены).
Основной метод СПУ является сетевая модель (график), отражающая логическую взаимосвязь, входящих в нее работ.
Преимущества СПУ
Концентрация внимания менеджера на наиболее важных участках работ
Возможность рационального маневрирования ресурсами.
Создание объективной картины работ
Установление четкой взаимосвязи между исполнителями
Экономия временных и других ресурсов
Возможность алгоритмизации и решения задачи на ПК.
СПУ включает:
структурное планирование, которое начинается с разбивки проекта на четко определенные операции, установление их продолжительности, далее строится и анализируется сетевой график
Календарное планирование – построение календарного графика, определяющего начало и окончание каждой работы.
Оперативное управление – корректировка сетевого графика в процессе выполнения проекта.
Таким образом, сетевое моделирование как основа СПУ – это один из методов системного подхода к управлению СЭС с целью обеспечения определенных оптимальных показателей комплекса работ.
Вопрос 2.
Сетевой график — это ориентированный граф без контуров, ребра или вершины которого имеют одну или несколько числовых характеристик. В сетевом графике различают два основных элемента: работу и событие.
Работа - это некоторый процесс, приводящий к достижению определенного результата и требующий затрат каких-либо ресурсов, имеет протяженность во времени и обозначается стрелкой.
Различают три вида работ:
действительная — процесс, требующий затрат времени и ресурсов (разработка проекта, подвоз материалов, выполнение монтажных ра бот и т.д.);
работа - ожидание — процесс, требующий только затрат времени (затвердение бетона, естественная сушка штукатурки перед началом отделочных работ, рост растений и т.д.);
фиктивная , это процесс, не требующий затрат времени и представляющий логическую связь между какими-либо работами, отражает технологическую или ресурсную зависимость в выполнении некоторых операций. (передача измененных чертежей от конструкторов к технологам, сдача отчета о технико-экономических показателях работы цеха вышестоящему подразделению.)
Событие - момент времени, когда завершаются одни работы и начинаются другие, т. е. это результат проведенных работ и, в отличие от работ, он не имеет протяженности во времени. Обозначают кружком.
Например, фундамент залит бетоном, старение отливок завершено, комплектующие поставлены, отчеты сданы и т.д. События обозначаются кружками или другими геометрическими фигура ми. Предполагается, что события не имеют продолжительности и наступаю; как бы мгновенно.
Таким образом, начало и окончание любой работы описываются парой событий, которые называются начальным и конечным событиями. Поэтому для идентификации конкретной работы используют код работы (i,j), состоящий из номеров начального (i-го) и конечного (j-го) событий, например (2,4);
На этапе структурного планирования взаимосвязь работ и событий изображаются с помощью сетевого графика, где работы изображаются стрелками, которые соединяют вершины, изображающие события. Любое событие может считаться наступившим только тогда, когда закончатся все входящие в него работы. Поэтому работы, выходящие из некоторого события, не могут начаться, пока не будут завершены все работы, входящие в это событие.
Событие, не имеющее предшествующих ему событий, т.е. с которого начинается проект, называют исходным. Событие, которое не имеет последующих событий и отражает конечную цель проекта, называется завершающим. Сетевые графики с нескольким! завершающими событиями называются многоцелевыми. К промежуточным от носятся все прочие события.
Правила построения сетевых графиков
длина стрелки не зависит от времени выполнения работы;
стрелка может не быть прямолинейным отрезком;
для действительных работ используются сплошные, а для фиктивных – пунктирные стрелки;
каждая операция должна быть представлена только одной стрелкой;
между одними и теми же событиями не должно быть параллельных работ, т.е. работ с одинаковыми кодами; Если, согласно условию, несколько работ имеют общее начальное и общее конечное события, то они являются параллельными, имеют одинаковый код, что недопустимо. Для устранения параллельности работ вводят дополнительное событие и фиктивную работу (которой в реальности не соответствует никакое действие) таким образом, чтобы конечные события работ различались (рис.2.).
Рис.2 - Устранение параллельности двух работ
следует избегать пересечения стрелок;
не должно быть стрелок, направленных справа налево;
номер начального события должен быть меньше номера конечного события;
не должно быть висячих событий (т.е. не имеющих предшествующих событий), кроме исходного;
не должно быть тупиковых событий (т.е. не имеющих последующих событий), кроме завершающего;
не должно быть циклов (рис.3).
Рис.3 - Недопустимость циклов
Исходные данные для построения сетевой модели могут задаваться различными способами, например:
описанием предполагаемого проекта. В этом случае необходимо самостоятельно разбить его на отдельные работы и установить их взаимные связи;
списком работ проекта. В этом случае необходимо проанализировать содержание работ и установить существующие между ними связи;
списком работ проекта с указанием их упорядочения. В этом случае необходимо только отобразить работы на сетевом графике.
После построения графика рассчитываются его временные параметры и производится оптимизация по ресурсам или другим показателям, для чего используются формальные методы оптимизации.