Анализ методов сетевого планирования работ

Содержание

Введение

1. Сетевое планирование

1.1 Понятие сетевого планирования

1.2 Основные понятия сетевого  планирования

1.3 Правила построения  сетевых моделей

1.4 Направления применения  сетевого планирования

2. История сетевого планирования

2.1 Зарубежный опыт

2.2 Сетевое планирование  в России

3. Методы сетевого планирования

3.1 Диаграмма Ганта

3.2 Метод критического пути (МКП)

3.3 Метод статистических  испытаний (метод Монте-Карло)

3.4 Метод оценки и пересмотра  планов (ПЕРТ, PERT)

3.5 Метод графической оценки  и анализа (GERT)

3.6 Дополнительные методы  расчета сетевого графика

Заключение

Использованная литература и источники

Приложения

Введение

Тема моей курсовой работы - анализ методов сетевого планирования работ по проекту.

Планирование и управление комплексом работ по проекту представляет собой сложную и, как правило, противоречивую задачу. Оценка временных  и стоимостных параметров функционирования системы, осуществляемая в рамках этой задачи, производится различными методами. Среди существующих большое значение имеет метод сетевого планирования.

Методы сетевого планирования могут широко и успешно применяются  для оптимизации планирования и  управления сложными разветвленными комплексами  работ, которые требуют участия  большого числа исполнителей и затрат ограниченных ресурсов.

Следует отметить, что главной  целью сетевого планирования является сокращение до минимума продолжительности  проекта, таким образом, использование  сетевых моделей обусловлено  необходимостью грамотного управления крупными народнохозяйственными комплексами  и проектами, научными исследованиями, конструкторской и технологической подготовкой производства, новых видов изделий, строительством и реконструкцией, капитальным ремонтом основных фондов и т.п.

С помощью сетевой модели руководитель работ или операции может системно и масштабно представлять весь ход работ или оперативных  мероприятий, управлять процессом  их осуществления, а также маневрировать  ресурсами.

Целью моей курсовой работы является рассмотрение методов сетевого планирования.

Можно выделить следующие  задачи:

1) Рассмотреть понятие  сетевого планирования.

2) Выделить основные понятия  сетевого планирования.

3) Изучить правила построения  сетевых моделей.

4) Определить направления  применения сетевого планирования.

5) Изучить история сетевого  планирования, как в зарубежных  странах, так и в России

6) Разобрать такие методы  сетевого планирования, как диаграмма Ганта, метод критического пути, метод Монте-Карло, метод оценки и пересмотра планов (PERT), метод графической оценки и анализа (GERT), а так же дополнительные методы расчета сетевого графика.

1. Сетевое планирование

1.1 Понятие сетевого планирования

Сетевое планирование – метод управления, который основывается на использовании математического аппарата теории графов и системного подхода для отображения и алгоритмизации комплексов взаимосвязанных работ, действий или мероприятий для достижения четко поставленной цели.

Сетевое планирование позволяет определить, во-первых, какие работы или операции из числа многих, составляющих проект, являются "критическими" по своему влиянию на общую календарную  продолжительность проекта и, во-вторых, каким образом построить наилучший  план проведения всех работ по данному  проекту с тем, чтобы выдержать  заданные сроки при минимальных  затратах.

Сетевое планирование основываются на разработанных практически одновременно и независимо методе критического пути МКП (СРМ — Critical Path Method) и методе оценки и пересмотра планов ПЕРТ (PERT — Program Evaluation and Review Technique).

Методы сетевого планирования применяются  для оптимизации планирования и  управления сложными разветвленными комплексами  работ, требующими участия большого числа исполнителей и затрат ограниченных ресурсов.

Основная цель сетевого планирования - сокращение до минимума продолжительности проекта.

Задача сетевого планирования состоит в том, чтобы графически, наглядно и системно отобразить и оптимизировать последовательность и взаимозависимость работ, действий или мероприятий, обеспечивающих своевременное и планомерное достижение конечных целей. Для отображения и алгоритмизации тех или иных действий или ситуаций используются экономико-математические модели, которые принято называть сетевыми моделями, простейшие из них - сетевые графики. С помощью сетевой модели руководитель работ или операции имеет возможность системно и масштабно представлять весь ход работ или оперативных мероприятий, управлять процессом их осуществления, а также маневрировать ресурсами.

Важная особенность СПУ (сетевого планирования и управления) заключается в системном подходе  к вопросам организации управления, согласно которому коллективы исполнителей, принимающие участие в комплексе  работ и объединенные общностью  поставленных перед ними задач, несмотря на разную ведомственную подчиненность, рассматриваются как звенья единой сложной организационной системы.

Использование методов сетевого планирования способствует сокращению сроков создания новых объектов на 15-20%, обеспечению рационального  использования трудовых ресурсов и  техники.

В основе сетевого планирования лежит построение сетевых диаграмм. Сетевая диаграмма (сеть, граф сети, PERT-диаграмма) — графическое отображение  работ проекта и зависимостей между ними. В СПУ под термином "сеть" понимается полный комплекс работ и вех проекта с установленными между ними зависимостями.

Выделяют два типа сетевых  диаграмм – сетевая модель типа "вершина-работа" и "вершина-событие" или "дуги-работы".

Сетевые диаграммы первого  типа отображают сетевую модель в  графическом виде как множество  вершин, соответствующих работам, связанных  линиями, представляющими взаимосвязи  между работами. Так же этот тип  диаграмм называют диаграммой предшествования—следования. Он является наиболее распространенным представлением сети (рис. 1)

Другой тип сетевой  диаграммы — сеть типа "вершина—событие", на практике используется реже. При  данном подходе работа представляется в виде линии между двумя событиями (узлами графа), которые, в свою очередь, отображают начало и конец данной работы. PERT-диаграммы являются примерами этого типа диаграмм (рис. 2).

Можно выделить следующие  методы сетевого планирования:

• Детерминированные сетевые методы
• Диаграмма Ганта
• Метод критического пути (МКП)
• Вероятностные сетевые методы
• Неальтернативные
• Метод имитационного моделирования (метод Монте-Карло)
• Метод оценки и пересмотра планов (ПЕРТ, PERT)
• Альтернативные
• Метод графической оценки и анализа (GERT).

1.2 Основные понятия  сетевого планирования

Следует выделить следующие  понятия, необходимые для сетевого планирования.

Работа – производственный процесс, требующий затрат времени и материальных ресурсов и приводящий к достижению определенных результатов.

По своей физической природе  работы можно рассматривать как  действие (например, заливка фундамента бетоном, составление заявки на материалы, изучение конъюнктуры рынка), процесс (пример - старение отливок, выдерживание вина, травление плат) и ожидание (процесс, требующий только затраты  времени и не потребляющий никаких  ресурсов; является технологическим (твердение  цементной стяжки) или организационным (ожидание сухой погоды) перерывом между работами, непосредственно выполняемым друг за другом.

По количеству затрачиваемого времени работа может быть:

• действительной, то есть протяжённым во времени процессом, требующим затрат ресурсов;
• фиктивной (или зависимостью), не требующей затрат времени и представляющей связь между какими-либо работами: передача измененных чертежей от конструкторов к технологам, сдача отчета о технико-экономических показателях работы цеха вышестоящему подразделению.

Событие — это факт окончания одной или нескольких работ, необходимых и достаточных для начала следующих работ. События устанавливают технологическую и организационную последовательность работ. События ограничивают рассматриваемую работу и по отношению к ней могут быть начальными и конечными. Начальное событие определяет начало работы и является конечным для предшествующих работ. Исходным считается событие, которое не имеет предшествующих работ в рамках рассматриваемого сетевого графика. Завершающее – событие, которое не имеет последующих работ в рамках рассматриваемого сетевого графика. Граничное событие - событие, являющееся общим для двух или нескольких первичных или частных сетей.

Путь - это любая последовательность работ в сети, в которой конечное событие каждой работы этой последовательности совпадает с начальным событием следующей за ней работы. Путь от исходного до завершающего события называется полным. Путь от исходного до данного промежуточного события называется путем, предшествующим этому событию. Путь, соединяющий какие-либо два события, из которых ни одно не является исходным или завершающим, называется путем между этими событиями.

Продолжительность пути определяется суммой продолжительностей составляющих его работ. Путь, имеющий максимальную длину, называют критическим.

Для сетевой модели типа "работы-вершины" используются такие обозначения, как веха – некое ключевое событие, обозначающее окончание одного этапа и начало другого; дуга – связь между работами.

Различают различные типы связей в сетевой модели:

- начальные работы;

- конечные работы;

- последовательные работы;

- работы (операции) дробления;

- работы (операции) слияния;

- параллельные работы.

При составлении сетевых  графиков (моделей) используют условные обозначения. (Рис. 3)

1.3 Правила построения  сетевых моделей

Процесс разработки сетевой  модели включает в себя определение  списка работ проекта; оценку параметров работ; определение зависимостей между  работами.

При построении сетевого графика  необходимо соблюдать ряд правил.

1) Правило последовательности  изображения работ: сетевые модели  следует строить от начала  к окончанию, т.е. слева направо.

2) Правило изображения  стрелок. В сетевом графике  стрелки, обозначающие работы, ожидания  или зависимости, могут иметь  различный наклон и длину, но  должны идти слева направо,  не отклоняясь влево от оси  ординат, и всегда направляться  от предшествующего события к  последующему, т.е. от события  с меньшим порядковым номером  к событию с большим порядковым  номером.

3) Правило пересечения  стрелок. При построении сетевого  графика следует избегать пересечения  стрелок: чем меньше пересечений,  тем нагляднее график.

4) Правило обозначения  работ. В сетевом графике между  обозначениями двух смежных событий  может проходить только одна  стрелка.

Для правильного изображения  работ можно ввести дополнительное событие и зависимость.

5) В сетевой модели  не должно быть "тупиковых"  событий, то есть событий, из  которых не выходит ни одна работа, за исключением завершающего события. Здесь либо работа не нужна и её необходимо аннулировать, либо не замечена необходимость определённой работы, следующей за событием для свершения какого-либо последующего события.

6) Правило расчленения  и запараллеливания работ. При  построении сетевого графика  можно начинать последующую работу, не ожидая полного завершения  предшествующей. В этом случае  нужно "расчленить" предшествующую  работу на две, введя дополнительное  событие в том месте предшествующей  работы, где может начаться новая.

7) Правило запрещения  замкнутых контуров (циклов, петель). В сетевой модели недопустимо  строить замкнутые контуры —  пути, соединяющие некоторые события  с ними же самими, т.е. недопустимо,  чтобы один и тот же путь  возвращался в то же событие,  из которого он вышел.

8) Правило запрещения  тупиков. В сетевом графике  не должно быть тупиков, т.е.  событий, из которых не выходит  ни одна работа, за исключением  завершающего события (в многоцелевых  графиках завершающих событий  несколько, но это особый случай).

9) Правило запрещения  хвостовых событий. В сетевом  графике не должно быть хвостовых  событий, т.е. событий, в которые  не входит ни одна работа, за  исключением начального события.

10) Правило изображения  дифференцированно-зависимых работ.  Если одна группа работ зависит  от другой группы, но при этом  одна или несколько работ имеют  дополнительные зависимости или  ограничения, при построении сетевого  графика вводят дополнительные  события.

11) Правило изображения  поставки. В сетевом графике поставки (под поставкой понимается любой  результат, который предоставляется  "со стороны", т.е. не является  результатом работы непосредственного  участника проекта) изображаются  двойным кружком либо другим  знаком, отличающимся от знака  обычного события данного графика.  Рядом с кружком поставки дается  ссылка на документ (контракт  или спецификацию), раскрывающий  содержание и условия поставки.

12) Правило учета непосредственных  примыканий (зависимостей). В сетевом  графике следует учитывать только  непосредственное примыкание (зависимость)  между работами.

13) Технологическое правило  построения сетевых графиков. Для  построения сетевого графика  необходимо в технологической  последовательности установить:

• какие работы должны быть завершены до начала данной работы;

• какие работы должны быть начаты после завершения данной работы;

• какие работы необходимо выполнять одновременно с выполнением  данной работы.

14) Правила кодирования  событий сетевого графика. Для  кодирования сетевых графиков  необходимо пользоваться следующими  правилами.

1. Все события графика должны иметь свои собственные номера.

2. Кодировать события необходимо числами натурального ряда без пропусков.

3. Номер последующему событию следует присваивать после присвоения номеров предшествующим событиям.

4. Стрелка (работа) должна быть всегда направлена из события с меньшим номером в событие с большим номером.

1.4 Направления  применения сетевого планирования

Наиболее распространенными направлениями  применения сетевого планирования являются:

• целевые научно-исследовательские и проектно-конструкторские разработки сложных объектов, машин и установок, в создании которых принимают участие многие предприятия и организации;
• планирование и управление основной деятельностью разрабатывающих организаций;
• планирование комплекса работ по подготовке и освоению производства новых видов промышленной продукции;
• строительство и монтаж объектов промышленного, культурно-бытового и жилищного назначения;
• реконструкция и ремонт действующих промышленных и других объектов;
• планирование подготовки и переподготовки кадров, проверка исполнения принятых решений, организация комплексной проверки деятельности предприятий, объединений, строительно-монтажных организаций и учреждений.

Методы сетевого планирования используются при планировании сложных  комплексных проектов, например, таких  как:

1. Строительство и реконструкция каких-либо объектов;
2. Выполнение научно-исследовательских и конструкторских работ;
3. Подготовка производства к выпуску продукции;
4. Перевооружение армии;
5. Развертывание системы медицинских или профилактических мероприятий.

2. История сетевого  планирования

2.1 Зарубежный  опыт

Первый этап широкого использования  сетевого планирования был связан с  появлением диаграмм Ганта, которые  появились в начале двадцатого века. Диаграмма Ганга это удобный  инструмент для организации, планирования и управления ходом выполнения самых  разнообразных процессов.

Второй этап. Методики сетевого планирования были разработаны в  конце 50-х годов в США. В 1956 г. М. Уолкер из фирмы "Дюпон", исследуя возможности более эффективного использования принадлежащей фирме вычислительной машины Univac, объединил свои усилия с Д. Келли из группы планирования капитального строительства фирмы "Ремингтон Рэнд". Они попытались использовать ЭВМ для составления планов-графиков крупных комплексов работ по модернизации заводов фирмы "Дюпон". В результате был создан рациональный и простой метод описания проекта с использованием ЭВМ. Первоначально он был назван методом Уолкера-Келли, а позже получил название метода критического пути — МКП (или CPM — Critical Path Method).

Параллельно и независимо в военно-морских силах США  был создан метод анализа и  оценки программ PERT (Program Evaluation and Review Technique). Данный метод был разработан корпорацией "Локхид" и консалтинговой фирмой "Буз, Аллен энд Гамильтон" для реализации проекта разработки ракетной системы "Поларис", который объединял около 3800 основных подрядчиков и состоящего из 60 тыс. операций. Использование метода PERT позволило руководству программы точно знать, что требуется делать в каждый момент времени и кто именно должен это делать, а также вероятность своевременного завершения отдельных операций. Проект удалось завершить на два года раньше запланированного срока благодаря успешному руководству программы.

Данный метод управления начал использоваться во всех вооруженных силах США для планирования проектов. Эта методика использовалась при координации работ, выполняемых различными подрядчиками в рамках крупных проектов по разработке новых видов вооружения.

Так же, эта методика управления нашла применение для разработки новых видов продукции и модернизации производства крупными промышленными корпорациями, а так же в строительстве.

Примером успешного применения сетевого планирования проектов можно  назвать сооружение гидроэлектростанции  на реке Черчилль в Ньюфаундленде (полуостров Лабрадор) с 1967 по 1976 г. В 1974 году ход работ по проекту опережал расписание на 18 месяцев и укладывался в плановую оценку затрат. Заказчиком проекта была корпорация Churchill Falls Labrador Corp., которая для разработки проекта и управления строительством наняла фирму Acress Canadian Betchel. Следует отметить, что значительный выигрыш по времени образовался благодаря применению точных математических методов в управлении сложными комплексами работ, что стало возможным благодаря развитию вычислительной техники. Однако первые ЭВМ были дороги и доступны только крупным организациям. Таким образом, исторически первые проекты представляли собой грандиозные по масштабам работ, количеству исполнителей и капиталовложениям государственные программы.

Третий этап связан как с продолжавшимся в конце двадцатого века усовершенствованием прежних методов управления проектами, так и с появлением новых, но на более качественном уровне - с применением современного программного обеспечения и персональных компьютеров. Сначала разработка программного обеспечения велась крупными компаниями с целью поддержки собственных проектов, но вскоре первые системы управления проектами появились и на рынке программного обеспечения. Системы, стоявшие у истоков планирования, разрабатывались для мощных больших компьютеров и сетей мини-ЭВМ.

С появлением персональных компьютеров начался этап наиболее бурного развития систем для управления проектами. Расширился круг пользователей  управленческих систем, что привело к необходимости создания систем для управления проектами нового типа. Причем одним из важнейших показателей таких систем являлась простота использования. Поэтому при дальнейших разработках новых версий разработчики старались сохранить внешнюю простоту систем, расширяли их функциональные возможности и мощность, и при этом сохраняли низкие цены, делавшие системы доступными фирмам практически любого уровня.

В настоящее время сложились  глубокие традиции использования систем управления проектами во многих областях жизнедеятельности. Увеличение числа  пользователей систем проектного менеджмента способствует расширению методов и приемов их использования. Западные отраслевые журналы регулярно публикуют статьи, посвященные системам для управления проектами, включающие советы пользователям таких систем и анализ использования методики сетевого планирования для решения задач в различных сферах управления.

2.2 Сетевое планирование  в России

В СССР начало работ по сетевому планированию относят к 1961 году. Тогда  методы сетевого планирования нашли  применение в строительстве и  научных разработках. При создании отечественных подводных ракетоносцев применялся специально разработанный вариант автоматизированной системы программно-целевого управления. В последующие годы сетевое планирование в нашей стране получило широкое применение. Сетевое планирование рассматривалось в широком контексте, в виде развитой системы планирования и управления сложными проектами и программами. Целями сетевого планирования были рациональная организация производственных и иных процессов; выявление временных и материальных ресурсов; управление проектами и программами; предупреждение и устранение возможных отклонений от запланированных результатов; улучшение социально-экономических и других показателей системы; четкое распределение ответственности руководителей и исполнителей различных уровней; повышение эффективности программ и проектов. 

Начиная с 90-х годов XX века в нашей стране интерес к сетевому планированию и управлению значительно  снизился. Это произошло из-за того, что сетевое планирование ассоциировалось  с системой планирования и управления, которая сложилась в административно-командной  системе. Существовало множество недостатков  этой системы, что обуславливает  поиск иных способов управления социально-экономическими процессами, при переходе к рыночным методам хозяйствования. Такой вывод  в значительной степени был перенесен  на возможности применения сетевого планирования в новых экономических  условиях. Кроме того, произошел  резкий поворот и переход от централизованных к децентрализованным методам управления экономикой. Установилось и пренебрежительное  отношение к методам планирования, которые находили применение при  централизованных методах управления. При этом во многом игнорировался  тот факт, что многие идеи этих методов  были с успехом применены и  получили свое развитие в зарубежной практике.

В настоящее время существует сочетание централизованных механизмов регулирования экономики с рыночными  подходами Существенную роль в повышении эффективности общественного производства при переходе к рыночным методам выполняет социально-экономическое прогнозирование и планирование. При этом важным средством реализации прогнозов и планов снова является сетевое планирование.

3. Методы сетевого  планирования

Существуют разные методы сетевого планирования.

Модели, в которых взаимная последовательность и продолжительности работ заданы однозначно, называются детерминированными сетевыми моделями. К наиболее популярным детерминированным моделям относятся метод построения диаграмм Ганта и метод критического пути (CPM).

Если о продолжительности каких-то работ заранее нельзя задать однозначно или если могут возникнуть ситуации, при которых изменяется запланированная  заранее последовательность выполнения задач проекта, например, существует зависимость от погодных условий, ненадежных поставщиков или результатов  научных экспериментов, детерминированные  модели неприменимы. Чаще всего такие  ситуации возникают при планировании строительных, сельскохозяйственных или  научно-исследовательских работ. В  этом случае используются вероятностные модели, которые делятся на два типа:

• неальтернативные – если зафиксирована последовательность выполнения работ, а продолжительность всех или некоторых работ характеризуется функциями распределения вероятности;
• альтернативные – продолжительности всех или некоторых работ и связи между работами носят вероятностный характер.

К наиболее распространенным методам  вероятностного сетевого планирования относятся:

• метод оценки и анализа программ (PERT);
• метод имитационного моделирования или метод Монте-Карло;
• метод графической оценки и анализа программ (GERT).

3.1 Диаграмма Ганта и циклограмма

Одним из наиболее распространенных способов наглядного представления  производственного процесса или  проекта во времени является линейный или ленточный календарный график - Диаграмма Ганта.

Диаграмма Ганта — горизонтальная линейная диаграмма, на которой задачи проекта представляются протяженными во времени отрезками, характеризующимися датами начала и окончания, задержками и, возможно, другими временными параметрами.

Диаграмма Ганта представляет собой график, в котором процесс  представлен в двух видах. В левой части проект представлен в виде списка задач (работ, операции) проекта в табличном виде с указанием названия задачи и длительности ее выполнения, а часто и работ, предшествующих той или иной задаче. В правой части каждая задача проекта, а точнее длительность ее выполнения, отображается графически, обычно в виде отрезка определенной длины с учетом логики выполнения задач проекта. (см. Рис. 4)