Топология сетевой модели организации работ

В курсовой работе в качестве модели организации производства работ на объекте предусмотрено использование сетевой модели. Графическое изображение запланированного хода выполнения работ на объекте в виде ориентированного математического графа [3] называется сетевой моделью организации производства этих работ.

Модели данного вида на современном уровне развития науки, техники и технологии обладают следующими достоинствами:

– являются динамичными, т. е. все возможные изменения в ходе выполнения запланированных работ на объекте не вызывают необходимости пересмотра топологии самой модели;

– позволяют учесть все возможные зависимости между организуемыми работами и все необходимые перерывы между этими работами;

– дают возможность определить численные значения всех известных временны́х параметров организуемых работ, в том числе и величины резервов времени для каждой работы;

– позволяют установить перечень главных (основных) работ на объекте, выполнение которых требует первоочередного внимания от производителя работ и от сроков выполнения которых зависит продолжительность строительства объекта в целом.

Взаимное расположение в сетевой модели организуемых работ с указанием существующих зависимостей и перерывов между ними называется топологией (структурой) сетевой модели.

Любая сетевая модель содержит в своей топологии элементы, значения которых приведены ниже.

«Работа» – это рабочая операция, выполняемая одним исполнителем на каждом рабочем месте рассматриваемого объекта.

При строительстве открытой проводящей осушительной сети рабочим местом объекта считается каждый запроектированный канал независимо от его назначения и параметров. Любая «работа»обязательно требует затрат времени и ресурсов. В сетевых моделях «работа» изображается в виде сплошной горизонтальной стрелки произвольной длины, направленной всегда слева направо.

«Ожидание» – это перерывы между запланированными «работа-ми», регламентированные различными причинами и обстоятельствами.

«Ожидание» требует затрат времени, но не требует затрат ресурсов. В зависимости от причин и обстоятельств, вызывающих необходимость перерывов между «работами», можно выделить несколько видов «ожиданий».

«Технологические ожидания» (ТО) – это перерывы между «работами», которые регламентируются принятой технологией строительства объекта.

При строительстве открытой проводящей осушительной сети с использованием специальных технологических схем (ТС.1, ТС.2, ТС.6 и т. п.) принятая технология строительства предусматривает наличие в сетевой модели следующих ТО:

ТО-1 – между корчевкой кустарника по трассам каналов и сгребанием выкорчеванного кустарника в валы за пределы трассы каналов –
5…8 раб. дн.;

ТО-2 – между устройством проектных каналов и разравниванием экскаваторных отвалов – левая или правая бермы (ТС.1) – 8…10 раб. дн.;

ТО-3 – между устройством пионерных траншей и выполнением проектных каналов (ТС.2) или доработкой (левой или правой) русла пионерных траншей до проектных параметров каналов (ТС.6) – 22…30 раб. дн.;

ТО-4 – между устройством пионерных траншей и разравниванием отвалов пионерных траншей (ТС.6) – 10…12 раб. дн.;

ТО-5 – между доработкой русла пионерных траншей до проектных параметров каналов и разравниванием отвалов этой доработки (ТС.6) – 8…10 раб. дн.

Соблюдение указанных перерывов («ожиданий») гарантирует качество строительства открытой осушительной сети.

«Природно-климатические ожидания» (ПКО) – это перерывы между «работами», которые регламентируются природно-климати-ческими условиями района и объекта строительства.

Применительно к мелиоративному и водохозяйственному строительству этот вид «ожиданий» может иметь место в следующих случаях:

ПКО-1 – невозможность выполнения «работ» из-за распутицы. Распутица – это промежуток времени, когда несущая способность грунта не обеспечивает проходимость мелиоративно-строительных машин по объекту – 8…12 раб. дн.;

ПКО-2 – невозможность выполнения некоторых видов «работ»
из-за нахождения грунта в мерзлом состоянии (для его разработки требуется специальная технология);

ПКО-3 – невозможность выполнения некоторых видов «работ»
из-за высокого положения уровня грунтовых вод на объекте, которое, в свою очередь, негативно влияет на проходимость и производительность применяемых машин.

В курсовой работе этот вид «ожиданий» можно не учитывать.

«Организационные ожидания» (ОО) – это перерывы между «работами», которые регламентируются организационными (производственными) условиями строительства объекта.

К числу таких «ожиданий» можно отнести:

ОО-1 – перерывы между «работами», необходимые для проведения плановых технических обслуживаний и текущих ремонтов машин, запланированных для выполнения работ на объекте;

ОО-2 – перерывы между «работами», необходимые для замены рабочего оборудования машин, выполняющих эти работы (требуется определенное время на замену на тракторе Т-170 корчевателя-собирателя МП-7А на бульдозерное оборудование ДЗ-109).

В курсовой работе этот вид «ожиданий» можно не учитывать.

В сетевых моделях «ожидания» изображаются в виде сплошных стрелок произвольной длины, ориентированных в любом направлении. Над стрелкой указывается вид «ожидания», а под стрелкой – продолжительность перерыва.

«Зависимость» – это обусловленность возможности начала или окончания запланированных «работ» на объекте какими-либо обстоятельствами.

«Зависимости» не требуют ни затрат времени, ни затрат ресурсов. В строительном производстве к таким обстоятельствам, обусловливающим возможность начала или окончания «работ», чаще всего относят:

– плановое и высотное расположение рабочих мест, на которых будут выполняться рассматриваемые работы;

– направление движения исполнителей рассматриваемых работ согласно принятой организационной схеме их работы;

– степень зависимости рассматриваемых работ в условиях данного объекта;

– принятые методы организации рассматриваемых работ в условиях данного объекта.

В зависимости от того, какие обстоятельства обусловливают возможность начала или окончания рассматриваемых работ на объекте, можно выделить несколько видов «зависимостей».

«Технологические зависимости» (ТЗ) обусловливают возможность последовательного метода организации зависимых или полузависимых работ, принадлежащих к одной или разным рабочим операциям.

Наличие ТЗ между «работами» обусловливает возможность начала последующей работы только после полного окончания предшествующей. О том, какая из двух работ последующая, а какая предшествующая, необходимо судить на основании принятой организационной схемы работы исполнителей на объекте (планируемая оптимальная очередность выполнения работ).

«Организационные зависимости» (ОЗ)обусловливают возможность последовательного метода организации зависимых работ, принадлежащих к разным рабочим операциям, но выполняемых одним исполнителем.

Наличие ОЗ между «работами» обусловливает возможность начала каждой последующей работы только после полного окончания предыдущих работ.

«Временны́е зависимости» (ВЗ) обусловливают возможность параллельного метода организации полузависимых и независимых работ, принадлежащих к одной или разным рабочим операциям и выполняемых разными исполнителями.

Наличие ВЗ между «работами» обусловливает возможность их одновременного начала или окончания на рассматриваемом объекте.

Таким образом, чтобы определить, какой вид зависимости можно использовать в сетевой модели, необходимо предварительно принять метод организации рассматриваемых работ на объекте. Возможны только два варианта методов организации: последовательный или параллельный. Для того чтобы принять конкретный вариант, необходимо определить, к какой группе по степени зависимости относятся рассматриваемые работы. Всего выделяют три группы работ: «зависимые», «независимые» и «полузависимые».

«Зависимые» – это «работы», принадлежащие к одной или разным рабочим операциям, выполнение которых предусмотрено одним исполнителем.

Например, первая рабочая операция «Вынос проекта в натуру» выполняется звеном № 1 и поэтому эти работы необходимо считать зависимыми. Все пять работ 5-й и 6-й рабочих операций выполняются одним исполнителем (ДЗ-42, № 6), поэтому эти работы также являются зависимыми. Все зависимые работы на объекте можно выполнять только с применением последовательного метода их организации, т. е. увязку их во времени и пространстве можно осуществлять с использованием ТЗ и ОЗ.

«Независимые» – это «работы», принадлежащие к одной или разным рабочим операциям, выполнение которых предусмотрено разными исполнителями. Для данных работ, как правило, не установлена технологическая последовательность их выполнения на объекте, и эти работы выполняются на разных рабочих местах.

Например, для четвертой рабочей операции предусмотрено использование двух исполнителей: экскаваторов ЭО-3211В № 4 и ЭО-3211В № 5. При этом ЭО-3211В № 4 выполняет одну работу на канале 2, а ЭО-3211В № 5 – две работы на каналах 1 и 3. Согласно организационной схеме у каждого из этих исполнителей имеется первоочередная работа (первая для № 4 – канал 2; первая для № 5 – канал 1). Так как каналы 1 и 2 не связаны между собой (см. рис. 1), то очевидно, что эти две работы являются независимыми. Независимые работы на объекте можно выполнять с использованием параллельного метода их организации, т. е. увязку их во времени и пространстве можно осуществлять с использованием ВЗ.

«Полузависимые» – это «работы», принадлежащие к разным рабочим операциям, выполнение которых предусмотрено различными исполнителями. Для данных работ установлена определенная технологическая последовательность их выполнения на каждом рабочем месте объекта.

Например, для 1-й и 2-й рабочих операций работы на первом канале являются полузависимыми, так как установлено, что именно на этом канале в первую очередь необходимо сделать выноску проекта в натуру и только после этого можно выполнять корчевку кустарника (требование технологии). На канале 2 работы 4-й и 5-й рабочих операций также являются полузависимыми.

Выполнение полузависимых работ возможно с использованием как последовательного, так и параллельного методов их организации. Выбор конкретного метода зависит от направления движения исполнителей этих работ:

– если направления совпадают, применяют параллельный метод их организации. Например, на канале 2 работы 1-ой и 2-ой рабочих операций имеют одинаковые направления движения исполнителей (от устья канала к его истоку), значит, эти работы можно выполнять с использованием параллельного метода их организации, т. е. с использованием ВЗ;

– если направления противоположны, применяют последовательный метод организации работ. Например, на канале 1 работы 1-ой и
2-ой рабочих операций имеют противоположное направление движения исполнителей, значит, эти работы можно выполнять с использованием последовательного метода их организации, т. е. с использованием ТЗ.

В сетевых моделях «зависимости»изображаются в виде прерывистой стрелки произвольной длины, ориентированной в любом направлении. Над стрелкой указывается вид зависимости.

«События» – это факт начала или окончания запланированных «работ» на объекте, необходимый и достаточный для начала или окончания последующих работ.

В сетевых моделях каждая запланированная работа имеет два события, которые изображаются в виде кружков произвольного диаметра в начале и конце стрелки, изображающей работу (рис. 6).

Рис. 6. Изображение работы и событий в сетевых моделях

В начале стрелки изображается так называемое «начальное событие» работы (НС), которое символизирует начало выполнения данной работы на объекте. В конце стрелки изображают так называемое «конечное событие» работы (КС), которое символизирует факт полного окончания данной работы на объекте.

Начальное событие самой первой работы на рассматриваемом объекте, не имеющее предшествующих «работ», «ожиданий» и «зависимостей», называется исходным событием сетевой модели (ИССМ). У любой модели такое событие может быть только одно.

Конечное событие самой последней работы на объекте, не имеющее последующих «работ», «ожиданий» и «зависимостей», называется завершающим событием сетевой модели (ЗССМ). У любой модели такое событие может быть только одно (одноцелевая сетевая модель).

Для разработки и составления топологии (структуры) сетевой модели организации производства работ на объекте необходимо знать:

а) технологическую последовательность выполнения запланированных работ на каждом рабочем месте объекта;

б) количество запланированных работ для каждой рабочей операции;

в) плановое расположение рабочих мест на объекте и схемы планового расположения выемок и отвалов грунта;

г) организационную схему работы принятых исполнителей работ на объекте;

д) возможные методы организации выполнения запланированных работ на объекте;

е) специальные правила построения топологии сетевых моделей.

В предыдущих разделах настоящих методических указаний подробно изложены рекомендации по пунктам а, б, в, г, д. Далее рассмотрены специальные правила построения топологии сетевых моделей.

Правило использования ТО.Если на объекте между запланированными работами предусмотрены ТО, то в сетевой модели с их помощью соединяются: начальные события данных работ; конечные события этих работ; начальные и конечные события работ (рис. 7).

Рис. 7. Правило использования ТО

«Технологическое ожидание» показывает необходимое смещение во времени между началами или окончаниями работ, между которыми предусмотрен технологический перерыв.

Правило использования ПКО и ОО.Если между запланированными работами на объекте предусмотрены природно-климатические или организационные перерывы, то в сетевых моделях с помощью ПКО и ОО соединяют конечные и начальные события данных работ, между которыми предусмотрены эти перерывы (рис. 8).

Правило использования ТЗ и ОЗ.Если запланированные работы на объекте необходимо выполнять последовательным методом их организации, то в сетевых моделях с помощью ТЗ или ОЗ соединяют конечные и начальные события работ, которые планируется выполнять данным методом (рис. 9).

Рис. 8. Правило использования ПКО и ОО

Рис. 9. Правило использования ТЗ и ОЗ

Правило использования ВЗ.Если запланированные работы на объекте необходимо выполнить с использованием параллельного метода их организации, то в сетевых моделях с помощью ВЗ соединяют: начальные события данных работ; конечные события этих работ; начальные и конечные события работ (рис. 10).

Рис. 10. Правило использования ВЗ

Если параллельным методом организуется выполнение «независимых» работ, то с помощью ВЗ соединяются только начальные или только конечные события этих работ. Если параллельным методом организуется выполнение «полузависимых» работ, то с помощью ВЗ соединяются начальные и конечные события этих работ.

Правило недопустимости «циклов». «Цикл» – это любая непрерывная последовательность «работ», «ожиданий» и «зависимостей», возвращающаяся в то событие модели, откуда она вышла (рис. 11).

Рис. 11. Правило недопустимости «циклов»

На рис. 11 показан «цикл», который начинается в НС «работы В», проходит через «работу В», затем переходит на ВЗ, соединяющую КС «работы В» с КС «работы А». Затем цикл проходит по ОЗ, соединяющей КС «работы А» с НС «работы Д», проходит через «работу Д» и далее по ТЗ, соединяющей КС «работы Д» с НС «работы В», т. е. цикл состоит из двух работ (В и Д) и трех зависимостей, одна из которых возвращает цикл в исходное положение (НС «работы В»).

Наличие «циклов» свидетельствует о том, что при составлении топологии сетевой модели нарушены технологические последовательности выполнения работ либо нарушены правила использования ТО, ПКО, ОО, ТЗ, ОЗи ВЗ. Наличие «цикла» делает модель нерасчетной, т. е. у такой модели невозможно определить численное значение временны́х параметров работ.

Правило недопустимости «тупиков» и «хвостов». «Тупик» – это конечное событие одной из работ модели, не имеющее последующих «ожиданий» и «зависимостей», но не являющееся завершающим событием этой модели.

«Хвост» – это начальное событие одной из работ модели, не имеющее предшествующих «ожиданий» и «зависимостей», но не являющееся исходным событием этой модели (рис. 12).

На рис. 12. НС «работы А» является исходным событием сетевой модели, а КС «работы Д» – завершающим событием сетевой модели. КС «работы В» не имеет последующих «ожиданий»и «зависимостей», но оно не является ЗССМ для данной модели. Значит, это и есть «тупик». НС «работы Д» не имеет предшествующих «ожиданий» и «зависимостей», но оно не является ИССМ для данной модели. Значит, это и есть «хвост».

Рис. 12. Правило недопустимости «тупиков» и «хвостов»

Наличие «тупиков»или«хвостов»свидетельствует о том, что при разработке топологии сетевой модели не учтены и не показаны все существующие «ожидания»или «зависимости» между работами.

Наличие в модели «тупиков»или«хвостов»делает сетевую модель нерасчетной.

Правило «кодирования» сетевой модели.В сетевой модели каждая «работа», «ожидание»и «зависимость» должны иметь собственный неповторимый код. Код «работы» состоит из номеров его «начального» и «конечного событий». Коды «ожиданий» и «зависимостей» состоят из номеров тех событий, которые они соединяют согласно вышеизложенным правилам. При этом первая цифра кода не может быть больше второй цифры. Следовательно, чтобы установить коды «работ», «ожиданий»и «зависимостей», необходимо правильно пронумеровать все события рассматриваемой модели. Нумерация сетевой модели должна производиться по следующему алгоритму:

– на модели находят и обозначают двойным кружком исходное и завершающее события сетевой модели;

– нумерация должна производиться от исходного к завершающему событию сетевой модели;

– первый порядковый номер присваивается исходному событию сетевой модели;

– на модели вычеркиваются все стрелки («работы», «ожидания»и «зависимости»), выходящие из пронумерованного события;

– следующий порядковый номер получает то событие модели, в которое входят только вычеркнутые стрелки. Если претендентов на следующий порядковый номер несколько, то их последовательно нумеруют сверху вниз и слева направо;

– последний порядковый номер обязательно должен получить завершающее событие сетевой модели (рис. 13).

Рис. 13. Правило «кодирования» сетевой модели

После «кодирования» у каждой «работы», «ожидания»и «зависимости» появляется свой код. Например, «работа Б» имеет код 4–7, «работа Г» – код 6–8, «работа Д» – код 9–10; технологическое ожидание, соединяющее начальные события «работы В» и «работы Г», имеет код 3–6; технологическая зависимость, соединяющая КС «работы Б» и НС «работы Д» – код 7–9.

Принято, что первая цифра кода обозначается буквой i, а вторая цифра – буквой j. Неправильная кодировка сетевой модели делает модель нерасчетной. Кроме того, предлагаемый алгоритм нумерации событий сетевой модели позволяет выявить ранее допущенные ошибки, связанные с нарушением правила недопустимости «циклов» иправила недопустимости «тупиков» и «хвостов».

Техника разработки и составления топологии сетевой модели.Разработку топологии сетевой модели удобнее осуществлять в табличной форме (табл. 11). Это дает возможность наглядно представить увязку организуемых работ во времени и пространстве. Форма таблицы позволяет соблюдать установленную технологическую последовательность выполнения запланированных рабочих операций на объекте на каждом рабочем месте.

Таблица 11. Топология сетевой модели организации производства работ

(пример для рабочих операций № 4, 5 и 6 вариантов П.5, Т.1, К.3, В.4)

Техника составления предусматривает приведенную ниже очередность разработки топологии сетевой модели.

1. В таблице в соответствующих строках и колонках изображаются все запланированные работы (см. рис. 7).

2. Над каждой изображенной работой указывается очередность ее выполнения (согласно принятой организационной схеме работы исполнителей на объекте).

3. Под каждой изображенной работой с помощью стрелок показывается предлагаемое направление движения исполнителя при выполнении рассматриваемой работы (согласно принятой организационной схеме работы исполнителей на объекте).

4. Осуществляется «горизонтальная» увязка организуемых работ во времени и пространстве. Например, четвертая рабочая операция содержит три работы, но эти работы выполняются двумя исполнителями: ЭО-3211В № 4 и ЭО-3211В № 5. Две работы, выполняемые экскаватором ЭО-3211В № 5, будут «зависимыми», очередность их определена (см. табл. 10), и в сетевой модели они изображаются ТЗ_3–5. Экскаватор ЭО-3211В № 4 выполняет только одну работу. Поэтому на данном объекте эта работа и первая работа, выполняемая экскаватором ЭО-3211В № 5, относятся к группе «независимых», для выполнения которых используется параллельный метод их организации. В сетевых моделях этот метод изображается с помощью ВЗ, соединяющих неполные либо конечные события данных работ. В представленном примере это будет ВЗ_1–2.

Пятую и шестую рабочие операции выполняет один исполнитель (ДЗ-42 № 6). Эти операции содержат пять работ. «Горизонтальную» увязку данных работ необходимо выполнять совместно. Эти работы относятся к группе «зависимых», т. е. для их выполнения необходимо использовать последовательный метод организации. Последовательность их выполнения определена организационной схемой. Работы относятся к разным рабочим операциям, поэтому для «горизонтальной» увязки их во времени и пространстве необходимо использовать два вида «зависимостей»: ТЗ и ОЗ. В представленном примере (табл. 7) работу 1 и работу 2 соединяет ОЗ_8–9, работы 2 и 3 – ОЗ_10–11, работы 3 и 4 – ТЗ_12–13, работы 4 и 5 – ОЗ_14–15.

Аналогичным образом осуществляется горизонтальная увязка во времени и пространстве всех остальных работ для каждой запланированной рабочей операции.

5. Осуществляется «вертикальная»увязка организуемых работ во времени и пространстве. Например, для канала 1.

Между работами, связанными с устройством проектных русел каналов (рабочая операция № 4), и работами, предусматривающими разравнивание экскаваторных отвалов (рабочие операции № 5 и № 6), технологией предусматривается ТО-2. В сетевой модели это требование гарантируется наличием следующих ТО-2: ТО-2_1–11, ТО-2_3–12,
ТО-2_2–6, ТО-2_4–8, ТО-2_5–13 и ТО-2_7–14 и т.д.

Примечание. Для удобства объяснения техники составления топологии сетевой модели в приведенных примерах «горизонтальной» и «вертикальной» увязок работ во времени и пространстве использовались коды «работ», «ожиданий» и «зависимостей». Реально кодирование сетевой модели возможно только после полного завершения составления топологии этой модели.

В курсовой работе необходимо представить в табличной форме (см. табл. 11) топологию сетевой модели организации работ на объекте, произвести кодировку этой модели и выделить двойными кружками ИССМ и ЗССМ.