Построение сетевой модели

Классификация систем СПУ

При решении различных задач организационного управления, использующих в своей основе системы СПУ, в зависимости от целей и задач планирования и управ­ления с учетом конкретных условий могут применяться различные типы сетевых моделей, отличающиеся составом информации. Выбор вида модели осуществляется в результате учета различных факторов, таких как адекватность модели и объекта, простота модели, располагаемые технические средства, математическое обеспечение, возможность обучения специалистов.

На рис. 2.2 представлена классификация основных типов сетевых моделей, применяемых в системах СПУ в моделях типа работы — дуги. Рассмотрим более подробно каждый из блоков.

Неоднородность условий выполнения работ, неопределенность отдельных пара­метров приводит к необходимости учета такого рода случайностей, поэтому наряду с детерминированными моделями, нашедшими наиболее широкое распространение на практике ввиду их простоты, применяются также модели вероятностные.

Простейшей из применяемых и одновременно основной, на которой базируются практически все остальные типы моделей, является одноцелевая детерминированная модель с учетом времени. Исходной информацией в данной модели явля­ются: сведения о сети с одним исходным и одним завершающим событием, продолжи­тельности всех работ сетевой модели, моменты начала выполнения комплекса работ. Кроме этого, иногда в качестве исходной информации могут задаваться директивные сроки свершения завершающего или промежуточных событий. Выходной информа­цией данной модели являются: результаты расчетов и анализа сети; календарный план выполнения комплекса работ; пределы допустимости отклонения от плана для каж­дой работы; напряженность выполнения той или иной работы и пр.

Рис. 2.2. Классификация систем сетевого планирования и управления

Обобщением одноцелевой модели является многоцелевая детерминированная модель. Исходной информацией для данной модели служат те же данные, что и у предыдущей модели, но не для одной, а в общем случае для нескольких сетей. Следует отметить, что исходная информация может содержать директивные сроки свершения завершающих событий, а также ограничения сверху или снизу на момент свершения контрольных событий. Основные результаты решения и анализа для много­целевой модели такие же, как и для одноцелевой модели.

Основными моделями, которые наряду с временными параметрами учитывают и экономию затрат, являются модели, использующие в своей основе зависимость стоимости выполнения работы от ее продолжительности. При этом используются следующие две постановки задачи планирования: определить такие технологически допустимые продолжительности работ, которые при заданной продолжительности выполнения всего комплекса работ обеспечили бы минимизацию стоимости выполнения комплекса; определить такие технологически допустимые продолжи­тельности работ, при которых стоимость выполнения всего комплекса работ не превышает заданной, а время выполнения комплекса работ является минимальным.

Как правило, планирование и управление производственно-экономическими комплексами осуществляется в условиях ограниченных ресурсов. Поэтому наиболее актуальными в системах СПУ являются модели с учетом ресурсов. На практике при составлении плана следует учитывать ряд требований к использованию ресурсов (ограниченность располагаемых ресурсов, необходимость их равномерного потребле­ния, учет графика их поставок и т. д.). При этом возникают либо задачи учета по­требности в ресурсах, либо задачи рационального (или лучше оптималь­ного) их распределения. Модели распределения ресурсов сводятся к рас­чету календарных планов, которые удовлетворяют всем условиям сетевой модели и являются оптимальными по тому или иному критерию. Существует большое число разнообразных постановок задач распределения ресурсов. Однако в зависимости от целевой функции, вида ограничения модели могут быть сведены к одной из следую­щих основных групп: модели, обеспечивающие минимизацию отклонений от заданных сроков (или минимизацию сроков) свершения целевых событий при условиях выполне­ния ограничений на используемые ресурсы; модели, обеспечивающие наилучшее значение некоторого критерия качества использования ресурсов (коэффи­циента использования ресурсов, неравномерности потребления и т. д.) при условии выполнения директивных сроков; модели смешанной постановки, когда для одной части комплекса или комплексов решается задача минимизации сроков выполнения при ограничениях на используемые ресурсы, а для другой части — за­дача оптимизации критерия качества при заданных сроках выполнения работ.

Классификация вероятностных моделей в основном соответствует классификации детерминированных. Но одному классу детерминированных моделей может соответ­ствовать несколько классов вероятностных моделей в зависимости от того, какие характеристики рассматриваются как случайные величины. Так, вероятностные ресурсные модели классифицируются по составу учитываемых неопределен­ностей сети, потребностей в ресурсах, наличию ресурсов. Эти модели могут реализовывать как задачи учета потребностей в ресурсах, так и задачи распределения ресурсов. Следует отметить, что задачи распределения ресурсов с учетом неопределенности тех или иных элементов и параметров сетевых моделей являются очень сложными и поэтому в настоящее время не нашли практического применения. Задачи учета потребных ресурсов в вероятностных моде­лях значительно проще; они могут быть использованы при создании практических систем управления.

Вероятностные временные модели с детерминированной и альтер­нативной сетью являются аналогами детерминированных моделей с учетом времени. Вероятностные временные модели с детерминированной сетью отличаются от детерминированных аналогов лишь тем, что продолжительности работ задаются как случайные величины. Поэтому в исходной информации помимо данных, указанных для детерминированной модели, содержатся сведения о функциях распре­деления продолжительности работы.

Основное содержание выходной информации сводится к вычислению степени реальности выполнения плана, которая оценивается вероятностью выполнения плана в заданное время, и к определению достоверной оценки выполнения плана, т. е. к вычислению такой продолжительности выполнения комплекса работ либо отдельных его частей, вероятность уложиться в которые будет не ниже заданного значения. Кроме этого, выходная информация может включать: среднее значение и дисперсию критического времени; функцию распределения продолжительности критического пути; функцию распределения сроков свершения любых событий сетевой модели; вероятность прохождения критического пути через данную работу.

Вероятностные временные модели с альтернативной сетью используются для моделирования объектов, в которых состав работ не может быть определен заранее, а порядок выполнения последующих работ определяется результатом выполнения предшествующих. Альтернативная сетевая модель содержит информацию для альтернативных работ о вероятностях их выполнения, причем в таких моделях зада­ются условные вероятности того, что работа будет выполняться, если свершится на­чальное событие работы.

Выходная информация может содержать: вероятности исходов свершения завершающих событий при некоторых реализациях вариантов технологических процессов; вероятности свершения каждого события сети; вероятности выполнения работы.

При построении сетевой модели используется ряд определенных правил и приемов. Однако основой успешного решения данной задачи является хорошее знание проекта и технологии работ. Изображение в виде сетевой модели последовательности работ по реализации небольших и несложных проектов не представляет затруднений. С возрастанием размерности сетевой модели появляется необходимость расчленения всего комплекса работ на более мелкие части, реализация которых в виде сетевой модели не представляет особых трудностей. При этом расчленение комплекса следует производить соответственно логическим группировкам работ по предметному признаку, например, систему документации - на отдельные документы. Расчленение больших проектов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ обычно проводится физическим разделением проекта на группы работ, находящихся в ведении какой-либо организационной единицы. Каждый уровень структуры состоит из независимых друг от друга блоков. Для этих блоков строится сетевая модель, описывающая технологическую последовательность работ по выполнению данного блока, которая называется фрагментом общей сетевой модели. Затем фрагменты объединяются в общую сетевую модель.

В общем случае, построение сетевой модели проводится в следующей примерной очередности:

1) расчленение комплекса работ на отдельные этапы или группы работ, закрепляемое за ответственными исполнителями;

2) выявление и описание каждым ответственным исполнителем всех событий и работ, необходимых для выполнения поставленной перед ним конечной цели; построение («сшивание») первичной сети, частных и сводной сетей;

3) определение времени выполнения каждой работы в сети на основе системы оценок;

4) расчеты параметров сетевого графика;

5) анализ сетевого графика и его оптимизация.

Расчленение комплекса работ по созданию системы проводится руководителем проекта. Применяются два способа расчленения комплекса работ: путем разработки укрупненной сети или построением схемы уровней руководства — иерархической структуры.

В первом случае система подразделяется на крупные элементы, соответствующие отдельным машинам, агрегатам или этапам работ, для чего строится укрупненный сетевой график. Затем каждая машина, агрегат, этап делятся на узлы, подэтапы и т. п. и на каж­дый из них также составляется сетевой график.

Во втором случае создаваемая система делится на составные элементы при помощи построения ее иерархической структуры. Проектирование графиков на каждом уровне руководства поручается руководителям, а на самом низшем уровне — ответственным исполнителям.

В относительно несложном случае, например при планировании подготовки производства какого-либо нового изделия, соответствую­щими уровнями могут быть: 1-й (высший) уровень — управление всей технической подготовкой производства; 2-й уровень — кон­структорская, технологическая, материальная подготовка; 3-й уро­вень — стадии конструкторской, технологической и материальной подготовки производства, 4-й уровень — отдельные комплексы работ по каждой стадии подготовки производства,

Создание же сложного изделия или комплекса может потребо­вать значительно большего числа уровней руководства.

Первичные сети, строящиеся на уровне ответственных исполни­телей, детализируются до такой степени, чтобы в них были отра­жены вся совокупность работ и все взаимосвязи событий и работ. Подобная детализация не является необходимой при «сшивании» частных сетей, каждая из которых объединяет первичные сети, составленные в данной организации или на данном предприятии. Первичные сети, являющиеся элементами такой частной сети, могут быть в ней укрупнены. Отдельные пути, состоящие из целого ряда взаимосвязанных работ и событий первичной сети, могут быть показаны в виде одной работы. Например, вся первичная сеть по проектированию и изготовлению стенда может быть представлена в виде одной работы: «Проектирование и изготовление стенда» с двумя событиями «Принято решение о создании стенда» и «Стенд готов и отлажен».

От первичных сетей в частной сети всегда должны сохраняться так называемые граничные события, т. е. события, принадлежащие двум или большему количеству первичных сетей, и граничные работы, т. е. работы, у которых предшествующее или последующее i событие является граничным.

Аналогично строится и сводная сеть, т. е. сеть, объединяющая весь комплекс работ, в котором занят ряд организаций и пред­приятии. В сводной сети первичные и частичные сети еще более укрупняются, однако и в ней надо обязательно показать граничные события частных сетей.

Как в частных, так и в сводных сетях желательно более под­робно показывать события и работы, относящиеся к критическому пути.

Описание и последовательность выполнения событий и работ — в псрвичном сетевом графике. Прежде всего необходимо выявить, какими событиями будет характеризоваться данный комплекс работ, порученный ответственному исполнителю. Каждое событие должно характеризовать законченность предшествующих действий, например, «Завершено испытание опытных образцов» или «Прове­дено обучение обслуживающего персонала» и т. д.

Все события и работы, входящие в комплекс работ, рекомендуется свести в таблицу в порядке их последовательности. Во избежание неправильной оценки в дальнейшем общей продолжительности разработки проекта необходимо тщательно проверить этот перечень.

«Сшивание сети». Каждый ответственный исполнитель, исполь­зуя составленный им перечень событий и работ, «сшивает» свою первичную сеть. Построение сети можно начинать как от завершаю­щего события, постепенно приближаясь к исходному, так и на­оборот — от исходного события к завершающему; в левом конце ее следует располагать исходное (нулевое) событие, а в правом — завершающее.

При проверке созданной сети из нее необходимо исключать:

1) «тупиковые» события, т. е. те, от которых не начинается ни одна работа (естественно, за исключением завершающего события) – событие 2 на рисунке 2.3;

2) со­бытия, которым не предшествует ни одна работа (за исключением исходного события) – событие 1 на рисунке 2.3;

3) замкнутые контуры (направление стрелок, отображающих последовательность выполняемых работ, образует замкнутое кольцо) – события 0, 3 и 4 на рисунке 2.3;

4) одинаковые коды для параллельных работ между двумя событиями – работы между событиями 0 и 3 на рисунке 2.3.

После составления и проверки первичных сетевых графиков, разрабатываемых каждым ответственным исполнителем для своей группы работ, переходят к сшиванию частных и сводного сетевых графиков, т. е. к объединению всех первичных сетевых графиков в общую сводную сеть, завершающее событие которой соответствует заданной конечной цели разработки.

Практика применения СПУ показывает, что при наличии в си­стеме до 300 событий все расчеты по сети могут быть проведены вручную. Большее число событий вызывает необходимость применения ЭВМ и использова­ния специальных программ.

Рис. 2.3. Пример нарушения правил построения сетевой модели

Дата добавления: 2014-01-05