Модели сетевого планирования и управления (СПУ)

СПУ представляет собой систему методов и моделей планирования и управления разработкой сложных взаимосвязанных комплексов работ: крупных народно-хозяйственных комплексов, комплексных целевых программ (например, программа подготовки к олимпиаде «Сочи-2014»), технической подготовки производства на крупных промышленных предприятиях, планов строительства и реконструкции жилых и промышленных комплексов и т.п.

СПУ основано на моделировании процесса с помощью построения сетевого графика, отображающего планируемый комплекс работ.

Система СПУ позволяет:

- формировать календарный план реализации некоторого комплекса работ;

- выявлять и мобилизовать резервы времени, трудовые, материальные ресурсы и денежные ресурсы;

- осуществлять управление комплексом работ по принципу «ведущего звена» с прогнозированием и предупреждением возможных срывов в ходе работ.

Сетевая модель представляет собой план выполнения некоторого комплекса взаимосвязанных работ (операций), заданную в специфической форме сети, графическое изображение которой называется сетевым графиком. Сетевой график – это ориентированный граф без контуров, отражающий логическую взаимосвязь всех операций (работ).

Главными элементами сетевой модели являются события и работы.

Работа (операция) – это активный процесс, требующий затрат ресурсов (например, сборка изделия, рытье котлована и т.п.), либо пассивный процесс(ожидание) – протяженный во времени процесс, не требующий затрат ресурсов (например, процесс сушки после покраски, процесс твердения бетона и т.п.). Кроме активных и пассивных работ выделяются фиктивные работы – логические зависимости (связи) между работами и (или) событиями, не требующие затрат времени и ресурсов.

Событие – это результат (промежуточный или конечный) выполнения одной или нескольких работ. Событие может свершиться только тогда, когда закончатся все работы, предшествующие этому событию. Последующие работы могут начаться только тогда, когда событие свершится. Предполагается, что событие не имеет продолжительности и совершается как бы мгновенно.

Среди событий сетевой модели выделяют исходное и завершающее события. Исходное событие не имеет предшествующих работ и событий, относящихся к рассматриваемому комплексу работ (это событие – начало всего комплекса работ). Завершающее событие не имеет последующих работ и событий (это событие – окончание всего комплекса работ).

События на сетевом графике изображаются кружками (вершинами графа), и работы – стрелками (ориентированными дугами графа).

Путь – любая непрерывная последовательность (цепь) работ и событий.

Полный путь – любой путь, начало которого совпадает с исходным событием, а конец – с завершающим.

Критический путь – наиболее продолжительный полный путь в сетевом графике. Этот путь не имеет резервов и включает самые напряженные работы комплекса. Все остальные работы (не лежащие на критическом пути) являются некритическими и имеют резервы времени, которые позволяют передвигать сроки их выполнения, не влияя на общую продолжительность работ.

Все события и работы в сетевом графике нумеруются. При этом работы удобно нумеровать двумя числами: первое число – номер события из которого исходит работа, второе число – номер события, к которому приводит работа.

При построении сетевых моделей необходимо соблюдать следующие правила:

1. Сеть вычерчивается слева направо, и каждое событие с большим номером изображается правее (или на одном уровне) предыдущего. Ориентация стрелок, изображающих работы, также в основном должна быть слева направо. При этом каждая работа должна выходить из события с меньшим номером и входить в событие с большим номером.

2. Два события могут быть объединены только одной работой. Для изображения параллельных работ вводятся промежуточные события и фиктивные работы.

3. В сети не должно быть тупиков, то есть событий (кроме завершающего), из которых не выходит ни одна работа.

4. В сети не должно быть событий (кроме исходного), которым не предшествует хотя бы одна работа.

5. В сети не должно быть замкнутых контуров, состоящих из взаимосвязанных работ, образующих замкнутую цепь.

Отметим, что над стрелками, обозначающими работы, в сетевом графике обычно указывается их (работ) продолжительность.

Приведем пример построения сетевого графика. П

Пусть речь идет об издании книги некоторого автора некоторым издательством. Упрощенная последовательность процессов (работ), приводящая к реализации проекта издания книги представлена в таблице 7.1.

Таблица 7.1. Исходные данные процесса издания книги.

Процесс (работа)	Предшествующие процессы, которые должны быть выполнены до начала данного	Длительность (недели)
A: Прочтение рукописи редактором	-
B: Пробная верстка отдельных страниц	-
C: Разработка обложки книги	-
D: Подготовка иллюстраций	-
E: Просмотр автором редакторских правок	A,B
F: Верстка (создание макета книги)	E
G: Проверка автором макета книги	F
H: Проверка автором иллюстраций	D
I: Подготовка печатных форм	G,H
J: Печать и брошюровка книги	C,I

Сетевой график, отображающий комплекс работ по изданию книги представлен на рисунке 7.1 (Красным выделен критический путь, расчет произведен ниже)

Рис.7.1. Сетевой график комплекса работ по изданию книги.

Расчет сетевого графика заключается в определении:

- ранних сроков свершения событий, ранних сроков начала и окончания работ;

- поздних сроков наступления событий, поздних сроков начала и окончания работ;

- резервов времени работ и событий, критического пути.

Введем следующие обозначения:

Тi^р – ранний срок наступления события i;

Тi^п – поздний срок наступления события i;

Тij^рн – ранний срок начала работы ij;

Тij^ро – ранний срок окончания работы ij;

Тij^пн – поздний срок начала работы ij;

Тij^по – поздний срок окончания работы ij;

R i – резерв времени события i;

R ij – резерв времени работы ij;

tij – продолжительность выполнения работы ij.

Алгоритм расчета параметров сетевого графика состоит из следующих основных этапов:

Этап 1. Двигаясь от исходного события к завершающему, определяются ранние сроки наступления событий, ранние сроки начала и окончания работ:

1.1 Ранний срок наступления исходного события полагается равным нулю: То^р = 0.

Ранний срок начала всех работ, исходящих из исходного события также полагается равным нулю: Тоj^рн = 0.

Ранний срок окончания работ, исходящих из исходного события определяется по формуле: Тоj^ро = Тоj^рн + tоj

1.2. Ранний срок наступления события j определяется по формуле:

Тj^р = max { Тi^р + tij }

^i<j

Ранний срок наступления события j – это самый ранний срок, к которому завершаются все работы, предшествующие этому событию.

Ранний срок начала всех работ, исходящих из события j полагается равным раннему

сроку наступления события:: Тjk^рн = Тj^р

Ранний срок окончания работ, исходящих из события j определяется по формуле:

Тоj^ро = Тоj^рн + tоj

Этап 2. Двигаясь от завершающего события к исходному, определяются поздние сроки наступления событий, поздние сроки начала и окончания работ.

2.1. Для завершающего (конечного) события поздний срок его наступления полагается равным раннему, определенному на первом этапе:

Тk^п = Тk^р (здесь номером k обозначен номер завершающего события сети)

Для всех работ, входящих в завершающее событие (то есть для работ, результатом которых является завершающее событие сети) определяются поздние сроки начала и окончания по формулам:

Тik^по = Тk^п; Тik^пн = Тik^по – tik.

2.2. Поздний срок наступления события i определяется по формуле:

Тi^п = min { Тj^п - tij }

^j>i

Выбор минимального значения происходит по всем событиям {j}, которые непосредственно связаны с событием i через работы, то есть в сети есть работа ij.

Поздний срок наступления события i – это предельный срок, когда событие может наступить, не повлияв при этом на общий срок завершения всего комплекса работ.

Для всех работ, результатом которых является событие i, определяются поздние сроки начала и окончания по формулам:

Тik^по = Тk^п; Тik^пн = Тik^по – tik.

2.3. Для всех событий и работ определяются резервы времени:

Ri = Тi^п – Тi^р ; Rij = Тij^пн – Тij^рн = Тij^по – Тij^ро

События и работы, резерв времени которых равен нулю, образуют критический путь. Именно работы, составляющие критический путь, определяют общую продолжительность всего комплекса, и любая задержка в их выполнении приводит к увеличению сроков выполнения всего комплекса работ.

События и работы, не лежащие на критическом пути, имеют резервы времени, отличные от нуля. Резерв показывает, на какой допустимый срок можно задержать наступление события, или на какой срок увеличить продолжительность выполнения работы, не вызывая при этом увеличения времени выполнения всего комплекса работ.

Рассчитаем сетевой график, представленный на рисунке 7.1, исходные данные которого представлены в таблице 7.1. Предварительно, с учетом построенного графика, обозначим работы с помощью двух чисел (первое число –номер события, из которого исходит работа, второе – номер события, к которому приводит работа), и заполним графы 1-3 таблицы 7.2. В последующих графах произведен расчет ранних и поздних сроков начала т окончания работ, а также резерва работ. Работы, составляющие критический путь выделены красным шрифтом.

Таблица 7.2. Расчет сетевого графика процесса издания книги.

Процесс (работа)	Номер работы	Длит. (недели)	Тij^рн	Тij^ро	Тij^по	Тij^пн	Rij
A: Прочтение рукописи редактором	0,1
B: Пробная верстка отдельных страниц	0,2
C: Разработка обложки книги	0,7
D: Подготовка иллюстраций	0,3
Фиктивная работа	1,2
E: Просмотр автором редакторских правок	2,4
F: Верстка (создание макета книги)	4,5
G: Проверка автором макета книги	5,6
H: Проверка автором иллюстраций	3,6
I: Подготовка печатных форм	6,7
J: Печать и брошюровка книги	7.8

После изучения данного раздела следует выполнить задачи 6,7 контрольной работы № 6

ЛИТЕРАТУРА

1. Экономико-математические модели и методы: учебно-практическое пособие/Под ред. С.И. Макарова, С.А. Севастьяновой. – М.: КНОРУС,2009

2. Орлова И.В. Экономико-математические методы и модели: компьютерное моделирование.- М.: Вуз. учеб., 2010

3. Мадера А.Г. Математические модели в управлении. -М.: РГТУ, 2007

4. Бразовская Н.В. Математические методы принятия управленческих решений. -Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2009

5. Вагнер Г. Основы исследования операций: В Зт. – М.: Мир, т. 1 1972, т. 2,3 – 1973

6. Вентцель Е.С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология. – М.: Наука, 1988

Дата добавления: 2014-01-04