Сетевое планирование на предприятии

ВВЕДЕНИЕ 

           Организация производства – это целенаправленная деятельность  по расстановке и координации  финансовых, материальных и трудовых ресурсов предприятия во времени  и пространстве с целью достижения поставленных целей.

       Производственный  процесс состоит из многих стадий и этапов, в выполнении которых участвуют различные службы и подразделения предприятия, что требует четкой организации, координации и увязки их во времени. В ходе планирования необходимо оценить текущее состояние, предсказать дальнейшие события, организовать работы так, чтобы они были выполнены в сжатые сроки с наименьшими затратами. Для координации больших комплексных работ применяют метод сетевого планирования и управления работами (СПУ). Сущность СПУ заключается в том, что для отображения процесса управления комплексом работ используется сетевой график - сетевая модель, дающая возможность заранее предвидеть и быстро определять последствия различных вариантов управляющих воздействий и находить наилучшие из них. Сетевой график в наглядной форме  отражает взаимосвязи и результаты всех работ, необходимых для достижения конечной цели.

       Целью данной работы является рассмотрение методов сетевого планирования.

       Основные  задачи данной работы:

    1)Рассмотрение  основных теоретических аспектов  сетевого планирования и управления;

    2)Изучение  правил построения сетевых моделей;

    3)Расчет  параметров построения и оптимизации  сетевой модели. 

 

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СЕТЕВОГО ПЛАНИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ 

       1.1 Сущность сетевого планирования  и область его использования

       Зачастую  сложную  задачу,  возможно,  решать не  только последовательно, но  и  делая  некоторые  действия  параллельно.  Например,  пока  не  замешано тесто, лепить пироги смысла не имеет. И при этом можно при постройке дому переносить кирпичи и готовить раствор в одно и то же время. В более сложных операциях  возможны  очень  замысловатые  структуры  действий,  которые называются сетевыми графиками.

       Метод  сетевого  планирования  и  управления  является  методом решения  задач  исследования  операций,  в  которых  необходимо  оптимально распределить  сложные  комплексы  работ (например,  строительство  большого промышленного объекта, выполнение сложного проекта и т.п.). Метод, система ПЕРТ –  оценка  программ  и  способ  проверки,  возник  в 1958 г.  в США,  затем быстро был признан во всём мире, в том числе и в СССР.

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

       −  строительство и реконструкция  каких-либо объектов;

       −  выполнение научно-исследовательских и конструкторских работ;

       −  подготовка производства к выпуску  продукции;

       Характерной особенностью таких проектов является то, что они состоят из ряда отдельных,  элементарных работ. Они обуславливают  друг друга  так,  что выполнение  некоторых  работ  не  может  быть  начато  раньше,  чем  завершены некоторые  другие. 

       СПУ состоит из трех основных этапов.

       1.   Структурное планирование.

       2.   Календарное планирование.

       3.   Оперативное управление.

       Структурное  планирование  начинается  с  разбиения  проекта  на  четко определенные операции, для которых определяется продолжительность. Затем строится  сетевой  график,  который  представляет  взаимосвязи  работ  проекта. Это  позволяет  детально  анализировать  все  работы  и  вносить  улучшения  в структуру проекта еще до начала его реализации.

       Календарное  планирование  предусматривает  построение  календарного графика, определяющего моменты начала и  окончания каждой работы и другие временные  характеристики  сетевого  графика.  Это  позволяет,  в частности, выявлять  критические операции,  которым необходимо  уделять особое внимание, чтобы закончить проект в директивный срок. Во время календарного планирования  определяются  временные характеристики  всех  работ с целью проведения  оптимизации  сетевой  модели,  которая  улучшает  эффективность использования какого-либо ресурса.

       В  ходе  оперативного  управления  используются  сетевой  и  календарных  графики  для  составления  периодических  отчетов  о  ходе  выполнения  проекта. При  этом  сетевая  модель  может  подвергаться  оперативной  корректировке, вследствие  чего  будет  разрабатываться  новый  календарный  план  остальной части проекта.

       Сущность  метода  сетевого  планирования  и  управления (СПУ) заключается  в  особом  моделировании  исследуемого  процесса,  а  именно создаётся информационно-динамическая модель задачи.

       В качестве такой модели в методе СПУ  используется графическая модель в  виде  сетевого  графика.  Весь  комплекс  операций  в  модели  расчленён  на отдельные,  чётко определённые  работы. Сетевой график  изображается  в виде ориентированного  графа (множество вершин,  соединённых направленными дугами).  

 

      1.2 Элементы сетевой модели

       Основными  понятиями  сетевых  моделей  являются  понятия  события  и работы.

         Работа  –  это  некоторый  процесс,  приводящий  к  достижению определенного  результата  и  требующий  затрат  каких-либо  ресурсов,  имеет протяженность во времени.

       Термин  «работа» может иметь следующие  значения:

       1.  действительная  работа,  требующая  затрат  времени  и  ресурсов  на определённую операцию;

       2. «ожидание» – т.е. процесс, не требующий затрат труда, но занимающий время (например, процесс отвердения бетона, высыхание краски и т.п.);

       3.  фиктивная работа, которая указывает  на логическую связь между двумя или  несколькими  операциями,  не  требующая  ни  затрат  времени,  ни ресурсов. Она изображается на графике пунктирной линией (стрелкой) и  указывает  на  то,  что  начало  последующей  операции,  зависит  от результатов предыдущей.

       По количеству затрачиваемого времени работа, может быть:

       −  действительной, т.е. требующей затрат времени;

       −  фиктивной, 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 – момент времени, когда завершаются  одни работы и начинаются другие. Событие  представляет собой результат проведенных  работ и, в отличие от  работ,  не  имеет  протяженности  во  времени.  Например,  фундамент  залит бетоном,  старение  отливок  завершено,  комплектующие  поставлены,  отчеты сданы и т.д.

       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); (3,8); (9,10).

       

       Рис. 1.1 Изображение работы*

             На этапе структурного планирования взаимосвязь работ и событий изображаются с помощью сетевого графика, где работы изображаются стрелками, которые соединяют вершины, изображающие события. Работы, выходящие из некоторого события, не могут начаться, пока не будут завершены все операции, входящие в это событие.

       

       Рис. 1.2

       Событие, не имеющее предшествующих ему событий, т.е. с которого начинается проект, называют исходным, событие. Событие, которое не имеет последующих событий и отражает конечную цель проекта, называется завершающим.

       

       Рис.1.3

       1.3 Правила построения сетевой модели

       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.

       Построение  сетевого графика необходимо начинать с выявления исходных работ модели. Если согласно условию некоторая  работа может выполняться, не ожидая окончания каких-либо других работ, то такая работа является исходной в сетевой модели и ее начальным событием является исходное событие. Если исходных работ несколько, то их стрелки выходят все из одного исходного события.

       Если, согласно условию, после окончания  некоторой работы не должны выполняться никакие другие работы, то такая работа является завершающей работой сетевой модели и ее конечным событием является завершающее событие. Если завершающих исходных работ несколько, то их стрелки заходят все в одно завершающее событие.

       Поскольку работы, входящие в проект могут быть логически связаны друг с другом, то необходимо всегда перед построением сетевого графика дать ответы на следующие вопросы:

  • Какие работы необходимо завершить непосредственно перед началом рассматриваемой работы?
  • Какие работы должны непосредственно следовать после завершения данной работы?
  • Какие операции могут выполняться одновременно с рассматриваемой работой?

       При построении сетевого графа необходимо следовать следующим правилам:

  • длина стрелки не зависит от времени выполнения работы;

       

       Рис.1.4

  • стрелка не обязательно должна представлять прямолинейный отрезок;
 
 

       

       Рис.1.5

  • для действительных работ используются сплошные, а для фиктивных - пунктирные стрелки;

       

       Рис.1.6

  • каждая операция должна быть представлена только одной стрелкой;
  • не должно быть параллельных работ между одними и теми же событиями, для избежания такой ситуации используют фиктивные работы;

       

       Рис.1.7

  • следует избегать пересечения стрелок;

       

       Рис.1.8

  • не должно быть стрелок, направленных справа налево;

       

       Рис.1.9

  • номер начального события должен быть меньше номера конечного события;

       

       Рис.1.10

  • не должно быть висячих событий, кроме исходного;

       

       Рис.1.11

  • не должно быть тупиковых событий, кроме завершающего;

       

       Рис.1.12

  • не должно быть циклов.

       

 

enter">       Рис 1.13 
2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ОПТИМИЗАЦИЯ СЕТЕВОЙ МОДЕЛИ 

     ООО «НПЗ»- промышленное предприятие, основной функцией которого является переработка нефти в бензин, авиационный керосин, мазут, дизельное топливо, смазочные масла, смазки, битумы, нефтяной кокс сырьё для нефтехимии.

     Объём нефтепереработки около 6 млн. т в год (3% от общероссийского объёма). Почти половина продукции «НПЗ» поставляется на экспорт в такие страны как Германия, США, Италия, Япония.

     В последнее время предприятие  сталкивается с проблемой снижения покупательского спроса на производимую продукцию, вследствие этого наблюдается снижение прибыли. Поэтому руководство ООО «НПЗ» принимает решение о создании мероприятий, направленных на выявление факторов, влияющих на возникновение данной проблемы, и её ликвидации.

     Предприятие решает приобрести новое оборудования, основанное на последних инновационных технологиях переработки нефти и газа, новое сырье, а также внедрить систему тотального управления качеством посредством найма специалиста данной сферы.

      Первым  этапом сетевого планирования является структурное планирование. Для начала разобьем  проект  на  четко определенные операции, для которых определяется продолжительность.

      Для этого составим таблицу, в которой  определим работы, которые необходимо будет совершить, дадим обозначение  для упрощения построения графиков и распределим время, необходимое для совершения данных работ (Таблица 1). 
 
 
 

Таблица 1. Работы и запланированная продолжительность работ

№ Работа Обозначение работы
1 Поиск поставщиков  нового оборудования A
2 Заключение  договора на покупку нового оборудования B
3 Установка и  апробация оборудования C
4 Обучение персонала  эксплуатации нового оборудования D
5 Поиск поставщиков  нового сырья E
6 Заключение  договора на поставку сырья F
7 Транспортировка первой партии сырья G
8 Поиск специалистов по управлению качеством H
9 Выпуск пробной  партии товаров I
 

Определим длительность и последовательность совершения работ (Таблица 2).

     Таблица 2. Запланированная продолжительность работ

Работы t(i,j) Предшествующая  работа Название работы
A 3 - 1,2
B 1 A 2,3
C 5 B 3,4
D 10 C 4,7
E 3 - 1,5
F 1 E 5,6
G 10 - 1,7
H 3 F 6,7
I 2 C,D,H,G 7,8
 

      Затем построим  сетевой график,  который представляет  взаимосвязи работ проекта. В итоге мы получаем следующий сетевой график(рис.2).

 
 
 
 
 
 

Рис. 2.1 Сетевой график

      Следующим этапом будет календарное планирование.

      Составление календарного плана-графика проекта  включает в себя несколько аспектов. Мы должны спланировать сроки и длительности работ, определить их последовательность и взаимосвязи, подумать о необходимых ресурсах.

      В дальнейшем, когда проект перейдет на стадию исполнения, то есть практической реализации запланированных действий, именно по этому плану-графику мы отслеживаем ход выполнения работ. И, если что-то в проекте пойдет не так, можно, сверив с первоначальным планом проекта, внести соответствующие изменения.

      Составим  график календарного планирования для  проведения мер по улучшению качества продукции с учетом времени на выполнения каждой работы. 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 2.2 График календарного планирования 

В графике  календарного планирования необходимо учесть:

1. Ранний  срок наступления события –  это время необходимое для  выполнения всех работ, предшествующих  данному событию. Находится по  формуле:

      Для исходящего события

Т(р) = Тn(1)=0

      Для остальных событий

Тр(i) = max [Tp(k) + t(k,i)] 

2. Поздний  срок наступления события –  это такое время наступления  события, превышение которого  приведет к аналогичной задержке  срока наступления завершающего  события (всего проекта). Найдем  его по формуле:

      Для завершающего события

Tp (m) =Tn(m) = Tnp

      Для всех остальных событий позднее  время наступления

Тп (i) = min [Tп(j) – t(i,j)]

3. Резерв  времени наступления события  – это время, на которое  может быть отсрочено событие  без изменения сроков выполнения  всего проекта. Рассчитаем резерв по формуле:

R(i)  = Tn(i) – Tp(i).

      Для расчета рассмотренных параметров исходной информацией является время  выполнения каждой работы.

      На  основе рассчитанных временных параметров событий выполняется расчет временных  параметром работ:

    • Время раннего начала – Трн(i,j) = Tp(i);
    • Время позднего окончания работы – Тпо(i,j) = Tп(j);
    • Время раннего окончания – Тро(i,j) =Tp(i) + t(i,j);
    • Время позднего начала работы – Тпн = Тп(j) –t(i,j);
    • Полный резерв – Rn(i,j) = Tпо(i,j) –Tpo(i,j);
    • Свободный резерв – Rc = R(i.j) – R(j).
 
 

Таблица 3. Вспомогательная таблица для расчета временных параметров. 

  Тр Тп R
1 0 0 0
2 3 3 0
3 4 4 0
4 9 9 0
5 3 15 12
6 4 16 12
7 19 19 0
8 21 21 0
 
 

Таблица 4. Временные параметры работ

Работы t(I,j) Tрн Тро Тпн Тпо Rn Rc КР Р.
1,2 3 0 3 0 3 0 0 ٧
2,3 1 3 4 3 4 0 0 ٧
3,4 5 4 9 4 9 0 0 ٧
4,7 10 9 19 9 19 0 0 ٧
1,5 3 0 3 12 15 12 0  
5,6 1 3 4 15 16 12 0  
1,7 10 0 19 9 19 0 9  
6,7 3 4 19 16 19 0 12  
7,8 2 19 21 19 21 0 0 ٧

Кр. Р. –критическая работа– это работы, которые следует выполнять без задержки.

      Далее проведем ресурсное планирование.

      При помощи календарного планирования можно  оптимизировать объем используемых ресурсов (выравнивание потребностей в ресурсах, согласование потребляемых ресурсов  их наличием).

    Инструментом для оптимизации является:

    1. Изменение срока начала не критической работы
    2. Использование соотношения затраты – время.

Таблица 5. Количество человек необходимых для выполнения каждой работы.

Работы t(i,j) C(i,j)
1,2 3 1
2,3 1 2
3,4 5 10
4,7 10 7
1,5 3 1
5,6 1 2
1,7 10 4
6,7 3 4
7,8 2 12
 

      Для осуществления оптимизации на основе сетевого графика построим график загрузки и график привязки.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Из данных графика видно, что потребность в человеческих ресурсах на разных этапах выполнения работ различна. Для начала попробуем выполнить оптимизацию ресурсов с использование резервов работ.

  1. Оптимизация ресурсов с использование резервов работ.