Правила построения сетевых моделей

Тема 6. Сетевое и календарное планирование.

Понятие сетевого планирования. Основные понятия сетевого планирования.

Http://upr-proektom.ru/setevoe-planirovanie

Правила построения сетевых моделей.

Календарное планирование, диаграмма Ганта (Гантта).

Https://intellect.ml/modelirovanie-planirovaniya-diagramma-ganna-setevaya-model-planirovaniya-proekt-147

6.1.

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.

Сетевое планирование — метод анализа сроков (ранних и поздних) начала и окончания нереализованных частей проекта, позволяет увязать выполнение различных работ и процессов во времени, получив прогноз общей продолжительности реализации всего проекта.

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.

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.

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

Сетевое планирование – метод, при котором используется графическое моделирование планируемого комплекса выполняемых работ, отражающее их логическую последовательность, существующую взаимосвязь и планируемую продолжительность, а затем оптимизация модели по двум критериям:

– минимизация времени выполнения комплекса планируемых работ при заданной стоимости проекта;

– минимизация стоимости всего комплекса работ при заданном времени выполнения проекта.

Сетевой метод планирования основан на построении сетевой модели, форма представления информации об управляемом комплексе работ.

Сетевая модель – это форма графического отражения содержания, продолжительности и последовательности выполнения мероприятий по реализации планов любого характера и назначения, а также потребностей в экономических ресурсах.

Сетевой анализ (сетевое планирование) — метод анализа сроков (ранних и поздних) начала и окончания нереализованных частей проекта, позволяет увязать выполнение различных работ и процессов во времени, получив прогноз общей продолжительности реализации всего проекта.

Методы сетевого планирования:

· Детерминированные сетевые методы

o Диаграмма Ганта с дополнительным временным люфтом 10-20 %

o Метод критического пути (МКП)

· Вероятностные сетевые методы

o Неальтернативные

· Метод статистических испытаний (метод Монте-Карло)

· Метод оценки и пересмотра планов (ПЕРТ, PERT)

o Альтернативные

· Метод графической оценки и анализа (GERT)

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.

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.

Сетевая модель/график, позволяет нам:

o выявить перечень работ вашего проекта;

o наглядно представить порядок их следования;

o определить длительности каждой работы и всего проект;

o определить критические работы проекта и его критический пут;

o определить резервы времени по каждой работ;

o и т.д.

Следует выделить следующие понятия, необходимые для сетевого планирования:

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

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.

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.

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.

Рис. Фрагмент сети " работы-вершины "

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. Рис.

Рис.  Фрагмент сети "вершина-событие"

Различают различные типы связей в сетевой модели:

- начальные работы;

- конечные работы;

- последовательные работы;

- работы (операции) дробления;

- работы (операции) слияния;

- параллельные работы.

Рис. . Условные обозначения в сетевом графике

Ранние сроки работы – это сроки раньше которых работа не может начаться/завершиться, поздние – крайние сроки ее начала/завершения.

Зная ранние и поздние сроки работ, мы можем применить метод критического пути, МКП (critical path method, CPM) – один из главных методов в проектном менеджменте. Те работы, у которых ранние и поздние сроки совпадают, называются критическими работами проекта, а в совокупности они образуют его критический путь.

Критический путь - это самая длинная последовательность работ проекта, которая определяет его длительность. Для менеджера крайне важно знать и контролировать критический путь проекта, чтобы не затянуть его реализацию. Если мы хотим оптимизировать свой проект по срокам, мы также будем сокращать работы, лежащие на критическом пути.

Остальные работы (не критические) имеют временные резервы: частный и общий.

Частный резерв говорит нам о том, на сколько мы можем задержать работу, не задерживая ни одной работы-последователя.

Общий резерв– говорит нам о том, на сколько можно задержать работу, задержав работы-последователи, но все же завершив проект в срок.

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.

Приведем пример алгоритма построения и применения сетевого графика:

o определение перечня операций (элементарных работ), из которых состоит проект. Нам необходимо решить, насколько мелкие работы будут включены в график, смотри (Work breakdown structure);

o оценка длительности операций;

o выявление зависимостей работ (например, нельзя обучать пользователей, пока программы не установлены на компьютеры).

 Результаты можно записать в таблицу следующего вида (это не обязательно):

Таблица 1.

Теперь мы можем построить сам сетевой график проекта (Network Diagram), который отражает последовательность выполнения работ.

Применяются 2 варианта сетевых графиков: «работа-вершина» и «вершина-событие». В сетевом графике типа «работа-вершина», который называют также «диаграмма предшествования» (Precedence Diagramming Method, PDM), работы представлены «вершинами», обычно прямоугольниками.

Наш сетевой график будет выглядеть следующим образом:

Рис. 2. Сетевой график типа «работа-вершина».

В сетевом графике типа «вершина - событие», называемом также «сетевой моделью» (Arrow Diagramming Method, ADM), работы изображают стрелками, а каждая стрелка должна начинаться и завершаться событием, которое изображают кружком. Чтобы отразить взаимосвязи, вводят фиктивные работы (отображаются пунктиром).

Рис. 3. Сетевой график типа «вершина-событие».

Исторические раньше возник метод «вершина-событие», однако в наше время чаще используется «работа-вершина», т.к. он нагляднее и удобнее. Теперь можно провести расчет сетевого графика. Сначала мы идем слева направо и рассчитываем ранние сроки работ (раннее начало и раннее окончание), а затем справа налево, получая поздние сроки работ (позднее начало и позднее окончание).

Сетевой график лежит в основе не только метода критического пути, но и другого метода: PERT (Program Evaluation andReview Technique). Его отличает то, что в нем учитывается вероятностная оценка длительности работ. По каждой работе эксперты дают оценки длительности. Выделяют оптимистичную, пессимистическую и ожидаемую длительность. Затем в сетевой график заносят длительность, которая учитывает все оценки и рассчитывается по формуле (коэффициенты могут изменяться): Длительность = (Оптим.+ Ожид.*4 + Пессимист.) / 6.

Следующим шагом планирования обычно является построение Диаграммы Ганта, которая, являясь по сути «надстройкой» над сетевым графиком, дает нам возможность наглядно представлять календарный график нашего проекта.

Календарное планирование, диаграмма Ганта.

Календарное планирование в управлении проектами – это ключевой и важный процесс, результатом которого является утвержденный руководством компании календарный план проекта (часто его называют еще планом-графиком, календарным графиком, планом управления проектом).

Цель календарного планирования – получить точное и полное расписание проекта с учетом работ, их длительностей, необходимых ресурсов, которое служит основой для исполнения проекта.

Календарное планирование включает в себя:

ü планирование содержания (scope) проекта и построение СДР - структурной декомпозиции работ, или WBS (Work Breakdown Structure);

ü определение последовательности работ и построение сетевого графика;

ü планирование сроков, длительностей и логических связей работ и построение диаграммы Ганта;

ü определение потребности в ресурсах (люди, машины и механизмы, материалы и т.д.) и составление ресурсного плана проекта;

ü расчет затрат и трудозатрат по проекту.

Рис. Алгоритм планирования проекта

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, учесть стоимость этих работ и ресурсов.

Как правило, план-график проекта разрабатывается менеджером проекта с привлечением людей, которые являются экспертами в той или иной области. Например, содержание строительных работ лучше всего знает специалист по строительству; а мероприятия по продвижению продукта, скорее всего, спланирует маркетолог. В результате мы получаем полный перечень работ, структурированный по иерархическому признаку, то есть структурную декомпозицию работ (СДР).

Следующий шаг по созданию календарного плана проекта – это определение длительностей работ и их взаимосвязей. Например, какие-то работы в нашем списке могут выполняться строго последовательно, а какие-то – параллельно друг с другом во времени. Для того чтобы «увязать» сроки работ по проекту, их продолжительность и зависимости, сегодня во всем мире менеджеры проектов используют простой и вместе с тем полезный инструмент календарного планирования – диаграмму Ганта (иногда пишется «диаграмма Гантта»). Диаграмма Ганта – это наглядное представление календарного плана-графика проекта, в котором слева расположен иерархический перечень всех работ проекта (СДР), и справа – календарь с конкретными датами. Работы обозначены полосками, связи между работами - стрелками.

Диагра́мма Га́нтта (англ. Gantt chart, также ленточная диаграмма, график Гантта) — это популярный тип столбчатыхдиаграмм (гистограмм), который используется для иллюстрации плана, графика работ по какому-либо проекту. Является одним из методов планирования проектов. Используется в приложениях по управлению проектами.

Первый формат диаграммы был разработан Генри Л. Ганттом в 1910 году.

По сути, диаграмма Гантта состоит из полос, ориентированных вдоль оси времени. Каждая полоса на диаграмме представляет отдельную задачу в составе проекта (вид работы), её концы — моменты начала и завершения работы, её протяженность — длительность работы. Вертикальной осью диаграммы служит перечень задач. Кроме того, на диаграмме могут быть отмечены совокупные задачи, проценты завершения, указатели последовательности и зависимости работ, метки ключевых моментов (вехи), метка текущего момента времени «Сегодня» и др.

Ключевым понятием диаграммы Гантта является «Веха» — метка значимого момента в ходе выполнения работ, общая граница двух или более задач. Вехи позволяют наглядно отобразить необходимость синхронизации, последовательности в выполнении различных работ. Вехи, как и другие границы на диаграмме, не являются календарными датами. Сдвиг вехи приводит к сдвигу всего проекта. Поэтому диаграмма Гантта не является, строго говоря, графиком работ. И это один из основных её недостатков. Кроме того, диаграмма Гантта не отображает значимости или ресурсоемкости работ, не отображает сущности работ (области действия). Для крупных проектов диаграмма Гантта становится чрезмерно тяжеловесной и теряет всякую наглядность.

Указанные выше недостатки и ограничения серьёзно ограничивают область применения диаграммы. Тем не менее, в настоящее время диаграмма Гантта является стандартом де-факто в теории и практике управления проектами, по крайней мере, для отображения Структуры перечня работ по проекту.

В современных программных продуктах управления проектами преимущественно используются сети предшествования, так их программная реализация более проста. В качестве примера можно привести один из видов сетей предшествования - диаграмму Ганта, применяемую во многих программных средствах и изображенную на Рис. .

Рис.. Диаграмма Ганта

Кроме составления перечня работ, календарное планирование включает в себя также создание ресурсной модели проекта. Нам нужно подумать о том, кто будет выполнять те или иные работы или этапы работ, какие люди нам для этого нужны, кто является ответственным за результат работы или этапа. Кроме человеческих ресурсов, в проектах могут потребоваться расходные материалы, сырье, а также – использование машин и механизмов, техники, транспорта и т.д. Все это – ресурсы для проекта, и все они имеют свою стоимость. Помимо стоимости, ресурсы обладают такими характеристиками, как: календарь (например, люди могут работать с 9.00 до 18.00 или по сменам: 12 часов каждая); затраты на использование (например, командировочные расходы менеджера проекта); максимальная доступность ресурса, измеряемая в процентах (например, менеджер проекта ведет одновременно два проекта, и в каждом из них он может быть занят на половину своего рабочего времени, то есть из максимально доступных 100% - по 50% в каждом проекте). Ресурсный план проекта можно составить в виде таблицы:

Рис. Ресурсный план проекта.

В специализированных программных продуктах, таких, как Microsoft Project сегодня можно легко и быстро построить диаграмму Ганта, назначить на каждую работу нужные ресурсы, определить сроки и стоимость проекта. На календарном плане-графике наглядно показаны ресурсы и их занятость на той или иной работе. Рис.

Рис. . Диаграмма Ганта с назначенными ресурсами

Поскольку стоимость любого из ресурсов, будь то люди, материалы или машины, можно измерить в денежном выражении, то при планировании работ и назначении на них ресурсов автоматически в программе считается и стоимость тех или иных работ, этапов и в целом проекта. Когда проект переходит в стадию исполнения, менеджер проекта и руководство компании всегда сможет отслеживать ход выполнения, фактически выполненные работы или процент их выполнения, а также фактические затраты по работам, этапам и проекту в целом. Применение программных продуктов дает возможность отслеживать в любое время в оперативном режиме исполнение проекта, вносить изменения при необходимости и принимать управленческие решения.

Вопросы.