Планирование цикла СОНТ (под ред. Боровской М.А., 2008)

Планы создания и освоения новой техники составляются, как правило, на 3-5 лет (перспективные) и на год с разбивкой объемов работ на кварталы (текущие). В перспективных планах указываются сроки выполнения стадий и этапов системы СОНТ, определяется трудоемкость работ по всем стадиям и этапам, устанавливаются циклы отдельных стадий, этапов и в целом на всю разработку, намечаются конкретные подразделения-исполнители работ и руководители. К ним прикладываются карты технического уровня нового изделия, в которых приводятся основные характеристики в сравнении с лучшими отечественными и зарубежными образцами, сметы затрат и расчеты экономического эффекта. В текущих планах указываются объемы и сроки исполнения работ конкретными исполнителями. При этом предусматриваются методы организации работ и обеспечение надежного оперативного контроля за ходом процессов СОНТ.

Основной задачей планирования процессов СОНТ является обоснованное установление начальных и конечных сроков выполнения стадий, этапов и отдельных работ, обеспечивающих своевременный запуск создаваемого изделия в производство и выпуск его в установленные сроки.

Успешное выполнение этой задачи достигается при условии правильного определения работ по стадиям и этапам системы СОНТ, их последовательного и параллельного выполнения, а также разработки системы нормативов для расчета трудоемкости и продолжительности выполнения стадий, этапов и отдельных видов работ. Планирование процессов СОНТ, если не используются вероятностные методы, невозможно без научно обоснованной нормативной базы, хотя создание нормативов на творческие виды работы, характерные для стадий НИР и ОКР, связано с серьезными трудностями.

В систему нормативов включаются два типа: а) объемные, то есть нормативы объема работ в натуральном выражении; б) трудовые, то есть нормативы объема работ в нормочасах (днях).

К первому типу нормативов относятся, например, нормативы количества листов конструкторской документации на изделие, сборочную единицу, оригинальную деталь; нормативы количества листов технологической документации на одну деталь, коэффициенты оснащенности технологических процессов и др.

Ко второму типу нормативов относятся, например, трудоемкость конструкторских, чертежных, копировальных и других работ по конструированию одной оригинальной детали, трудоемкость разработки технологического процесса и конструирования оснастки на одну деталь в зависимости от группы сложности и степени новизны и др.

На основе установленной трудоемкости работ может быть рассчитан цикл (продолжительность) каждой стадии, этапа процесса СОНТ в календарных днях, часах по формуле

где

– трудоемкость i-й стадии, этапа или отдельной работы, чел.-час;

– коэффициент, учитывающий дополнительное время на согласование, утверждение, внесение изменений в техническую документацию и другие виды работы по i-й стадии, непредусмотренные нормативами (

=1,1-1,5);

– коэффициент перевода рабочих дней в календарные;

Ч – количество работников, одновременно выполняющих данную i-ю стадию (этап, работу), чел.;

При достаточно большой степени новизны изделия для расчета продолжительности циклов может быть использован один из методов экспертных оценок – индивидуальный (получение от каждого эксперта независимой оценки и математическая обработка для получения средней), групповой (совместное обсуждение вопроса экспертами), дельфийский (многоэтапный опрос экспертов для согласования их мнений).

Продолжительность цикла в целом процесса СОНТ зависит оттого, как будет организована работа по выполнению стадий и этапов: последовательно, последовательно-параллельно или параллельно. При возможности необходимо осуществлять максимальное совмещение во времени, выполнение отдельных стадий, этапов и конкретных работ, что является одним из важнейших вопросов сокращения продолжительности цикла СОНТ.

Для координации во времени всех стадий, этапов и отдельных видов работ системы СОНТ составляются с учетом возможного совмещения времени их выполнения ленточные графики (рис. 3.5), позволяющие отразить календарные сроки начала и окончания каждой стадии, этапа, работы, а также длительность цикла всей системы СОНТ.

Рис. 3.5. Ленточный график разработки изделия "И"

Ленточные графики составляют от конечного, заданного срока освоения производства нового изделия. Горизонтальные отрезки, которые наносятся параллельно, отражают продолжительность циклов каждой стадии, этапа или отдельной работы, рассчитанных по нормативам или экспертным путем.

На основе ленточного графика бюро планирования процессов СОНТ составляет рабочие планы-графики отделов, цехов или других подразделений, участвующих в создании нового изделия. На основании планов-графиков руководители подразделений составляют задания исполнителям с указанием сроков начала и окончания работ.

Однако следует отметить, что на современном этапе, когда сложность разрабатываемых изделий (систем) возросла, использование ленточных графиков для планирования процессов СОНТ стало затруднительным, так как они не отражают сложных взаимосвязей работ, поэтому иногда трудно оценить значимость каждой отдельной работы для достижения конечной цели; носят сугубо статический подход в построении (строятся по заданным срокам и вскоре после начала их реализации перестают отражать фактическое состояние дел) и не поддаются корректировке при изменившихся условиях; не позволяют прогнозировать ход работ и не поддаются оптимизации; не отражают ту неопределенность, которая часто бывает присуща многим новым разработкам. Поэтому в последние годы вместо ленточных графиков стали широко использоваться сетевые графики, свободные от указанных выше недостатков и легко поддающиеся обработке на вычислительной технике.

Стрелками в сети (рис. 3.6) изображаются отдельные работы, а кружками ‑ события. Над стрелками указывается ожидаемое время выполнения работ.

Этапы разработки и управления ходом работ с помощью сетевого графика имеют следующую последовательность основных операций:

1) составление перечня всех действий и промежуточных результатов (событий) при выполнении комплекса работ и графическое их отражение;

2) оценка времени выполнения каждой работы, а затем расчет сетевого графика для определения срока достижения поставленной цели;

3) оптимизация рассчитанных сроков и необходимых затрат;

4) оперативное управление ходом работ путем периодического контроля и анализа получаемой информации о выполнении заданий и выработка корректирующих решений.

РАБОТА ‑ это любые процессы (действия), приводящие к достижению определенных результатов (событий). Понятие "работа" может иметь следующие значения:

1) действительная работа ─ работа, требующая затрат времени и ресурсов;

2) ожидание ─ процесс, требующий затрат только времени (сушка, старение, релаксация и т.п.);

3) фиктивная работа, или зависимость ─ изображение логической связи между работами (изображается пунктирной стрелкой, над которой не проставляется время или проставляется нуль).

СОБЫТИЯ (кроме исходного) являются результатами выполненных работ. Событие не является процессом и не имеет продолжительности. Наступление события соответствует моменту начала или окончания работ (моменту формирования определенного состояния системы).

Событие в сетевой модели может иметь следующие значения:

а) исходное событие ─ начало выполнения комплекса работ;

б) завершающее событие ─ достижение конечной цели комплекса работ;

в) промежуточное событие или просто событие ─ результат одной или нескольких входящих в него работ;

г) граничное событие ─ событие, являющееся общим для двух или нескольких первичных или частных сетей.

Событие для работ может иметь следующие значения:

1) начальное событие, за которым непосредственно следует данная работа;

2) конечное событие, которому непосредственно предшествует данная работа.

ПУТЬ ─ это любая последовательность работ в сети, в которой конечное событие каждой работы этой последовательности совпадает с начальным событием следующей за ней работы.

Путь (L) 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 i и j, из которых ни одно не является исходным или завершающим, называется путем между этими событиями.

К основным параметрам сетевой модели относятся:

Критический путь ─ наибольший по продолжительности путь сетевого графика (Lкр.).

Изменение продолжительности любой работы, лежащей на критическом пути, соответственным образом меняет срок наступления завершающего события.

При планировании комплекса работ критический путь позволяет найти срок наступления завершающего события. В процессе управления ходом комплекса работ внимание управляющих сосредотачивается на главном направлении ─ на работах критического пути. Это позволяет наиболее целесообразно и оперативно контролировать ограниченное число работ, влияющих на срок разработки, а также лучше использовать имеющиеся ресурсы.

Резерв времени события ─ это такой промежуток времени, на который может быть отсрочено наступление этого события без нарушения сроков завершения комплекса работ в целом. Резерв времени события R_i определяется как разность между поздним Тпi и ранним Трi сроками наступления события:

Поздний из допустимых сроков Тпi ─ это такой срок наступления события, превышение которого вызовет аналогичную задержку наступления завершающего события, то есть если событие наступило в момент Тпi, оно попало в критическую зону, и последующие за ним работы должны находиться под таким же контролем, как работы критического пути.

Ранний из возможных сроков наступления события Трi ─ это срок, необходимый для выполнения всех работ, предшествующих данному событию. Это время находится путем выбора максимального значения из продолжительности всех путей, ведущих к данному событию.

Тр и Тп свершения события определяются по максимальному из путей Lmax, проходящих через данное событие, причем Тр равно продолжительности максимального из предшествующих данному событию путей, а Тп является разностью между продолжительностью критического пути Lкр и максимального из последующих за данным событием путей.

Наиболее простой и удобный способ выявления критического пути ─ это определение всех последовательно расположенных событий с нулевым резервом времени.

Полный резерв времени пути R(L_i) ─ это разница между длиной критического пути t(L_кр) и длиной рассматриваемого пути t(L_i):

Он показывает, насколько в сумме могут быть увеличены продолжительности всех работ, принадлежащие пути

, то есть предельно допустимое увеличение продолжительности этого пути. Полный резерв времени пути может быть распределен между отдельными работами, находящимися на этом пути.

Полный резерв времени работы

─ это максимальный период времени, на который можно увеличить продолжительность данной работы, не изменяя при этом продолжительности критического пути:

где t_ij ‑ продолжительность работы; ij ─ начальное и конечное событие этой работы; T_nj и T_pi ─ соответственно поздний и ранний сроки свершения событий j и i.

Поскольку резерв времени пути L_i может быть использован для увеличения цикла работ, находящихся на этом пути, можно сказать, что любая из работ пути L_i на его участке, не совпадающем с критическим путем, обладает резервом времени. Но у этого резерва есть особенность:

если мы его используем частично или целиком для увеличения цикла t_ij какой-либо работы (i,j), то соответственно уменьшается резерв времени у остальных работ L_i. Поэтому такой резерв времени пути, на котором она находится, называется зависимым резервом времени работы (i,j) и обозначается через R_з(_i_,_j₎.

Независимый резерв времени работы R_н(_i_,_j₎У отдельных работ, помимо зависимого резерва времени, может иметься и независимый резерв времени. Он образуется в том случае, когда циклы работ меньше, чем разность между наиболее ранним из возможных сроков свершения непосредственно следующего за данной работой события j и наиболее поздним из допустимых сроков свершения непосредственно предшествующего ей события i:

Свободный резерв времени работы R_cij ‑ это разность между ранними сроками наступления событий i и j за вычетом продолжительности работы t_i,j:

Свободный резерв времени работы ─ максимальный период времени, на который можно увеличить продолжительность или отсрочить ее начало, не изменяя при этом ранних сроков последующих работ, при условии, что начальное событие этой работы наступило в свой ранний срок.

Возможности смещения сроков начала и окончания каждой работы определяется с помощью ранних и поздних сроков наступления событий, между которыми выполняется данная работа:

· поздний срок начала работы Т_пн_ij = Т_п_j ‑ t_ij;

· ранний срок окончания работы Т_ро_ij = Т_р_i + t_ij;

· поздний срок окончания работы Т_по_ij = Т_п_j.

Первоначально разработанная сетевая модель обычно не является лучшей по срокам выполнения работ и использования ресурсов. Поэтому исходная сетевая модель подвергается анализу и оптимизации по одному из ее параметров.

Анализ позволяет оценить целесообразность структуры модели, определить степень сложности выполнения каждой работы, загрузку исполнителей работ на всех этапах выполнения комплекса работ.

Модель (график) процесса разработки изделия "И", приведенная на рис. 3.5, в виде сетевого графика выглядит совсем по-иному (рис. 3.6). Простое сравнение ленточного и сетевого графиков показывает, что и тот и другой одинаково хорошо отражают количественную сторону процесса, т. е. состав работ, а взаимосвязь работ хорошо просматривается только на сетевом графике.

Преимущество сетевого графика можно проследить и на таком примере. Допустим, что в процессе проектирования изделия "И" возникла необходимость ввести в график дополнительные работы. Например, как показано на рис. 3.2, в график введена работа 1–За (изготовление оснастки). На ленточном графике провести такое изменение гораздо сложнее, особенно, если меняются сроки выполнения последующих работ.

Рис. 3.6. Сетевой график разработки изделия "И"

Таким образом, сетевой график имеет весьма существенные преимущества перед ленточным графиком, так как он позволяет вести процесс планирования и управления в оптимальном режиме.

Методика оптимизации загрузки сетевых моделей

При оптимизации использования ресурса рабочей силы чаще всего сетевые работы стремятся организовать таким образом, чтобы:

· количество одновременно занятых исполнителей было минимальным;

· выровнять потребность в людских ресурсах на протяжении срока выполнения проекта.

Суть оптимизации загрузки сетевых моделей по критерию "минимум исполнителей" заключается в следующем: необходимо таким образом организовать выполнение сетевых работ, чтобы количество одновременно работающих исполнителей было минимальным. Для проведения подобных видов оптимизации необходимо построить и проанализировать график привязки и график загрузки.

График привязки отображает взаимосвязь выполняемых работ во времени и строится на основе данных либо о продолжительности работ (в данной лабораторной это Т_н), либо о ранних сроках начала и окончания работ. При первом способе построения необходимо помнить, что работа (i,j) может начать выполняться только после того, как будут выполнены все предшествующие ей работы (k,j). По вертикальной оси графика привязки откладываются коды работ, по горизонтальной оси ‑ длительность работ (раннее начало и раннее окончание работ).

На графике загрузки по горизонтальной оси откладывается время, например в днях, по вертикальной ─ количество человек, занятых работой в каждый конкретный день. Для построения графика загрузки необходимо:

· на графике привязки над каждой работой написать количество ее исполнителей;

· подсчитать количество работающих в каждый день исполнителей и отложить на графике загрузки.

Для удобства построения и анализа графики загрузки и привязки следует располагать один над другим.

Описанные виды оптимизации загрузки выполняются за счет сдвига во времени некритических работ, т.е. работ, имеющих полный и/или свободный резервы времени. Полный и свободный резервы любой работы можно определить без специальных расчетов, анализируя только график привязки. Сдвиг работы означает, что она будет выполняться уже в другие дни (т.е. изменится время ее начала и окончания), что в свою очередь приведет к изменению количества исполнителей, работающих одновременно (т.е. уровня ежедневной загрузки сети).

Пример проведения оптимизации сетевой модели по критерию "Минимум исполнителей "

Графики привязки и загрузки для исходных данных из табл.3.1 представлены на рис. 3.7

Таблица 3.1
Исходные данные для оптимизации загрузки
Код работ	Продолжительность работ	Количество исполнителей
(1,2)	4	6
(1,3)	3	1

		Окончание таблицы 3.1
Код работ	Продолжительность работ	Количество исполнителей
(1,4)	5	5
(2,5)	7	3
(2,6)	10	1
(3,6)	8	8
(4,6)	12	4
(4,7)	9	2
(5,8)	8	6
(6,8)	10	1
(7,8)	11	3

Рис 3.7. Графики загрузки (а) и привязки (b) до оптимизации

Допустим, что организация, выполняющая проект, имеет в распоряжении только N = 15 исполнителей. Но в соответствии с графиком загрузки (рис.3.8), в течение интервала времени с 3 по 11 день для выполнения проекта требуется работа одновременно 19, 17 и затем 18 человек. Таким образом, возникает необходимость снижения максимального количества одновременно занятых исполнителей с 19 до 15 человек. Для лучшего понимания последующего описания процесса оптимизации загрузки либо используйте компьютерную программу, либо вручную вносите изменения в графики привязки и загрузки работ.

Рис. 3.8 Графики загрузки (а) и привязки (b) после оптимизации

Проанализируем возможность уменьшения загрузки (19 человек) в течение 4-го дня. Используя R_c(3,6) = 6, сдвинем работу (3,6) на 1 день, что снизит загрузку 4-го дня до 11 человек, но при этом в 12-й день появится пик ‑ 21 исполнитель. Для его устранения достаточно сдвинуть работу (5,8) на 1 день, используя R_c(5,8) = 8.

Проанализируем возможность уменьшения загрузки (18 человек) с 6-го по 11-й день, т.е. в течение интервала времени в 6 дней. Так работа (2,5) является единственной, которую можно сдвинуть таким образом, чтобы она не выполнялась в указанные б дней с 6-го по 11-й день. Для этого, используя R_n(25) = 8, сдвинем работу T_y(i,j) на 8 дней, после чего она будет начинаться уже не в 4-й, а в 12 день, к чему мы и стремились. Но поскольку R_c(2,5)=0 и для сдвига работы T_н(i,j) был использован полный резерв, то это влечет за собой обязательный сдвиг на 7 дней работы (5,8), следующей за работой (2,5).

В результате произведенных сдвигов максимальная загрузка сетевой модели уменьшилась с 19 до 15 человек, что и являлось целью проводимой оптимизации. Окончательные изменения в графиках привязки и загрузки показаны на рис. 3.8 пунктирной линией.

Проведенная оптимизация продемонстрировала следующее различие использования свободных и полных резервов работ. Так сдвиг работы на время в пределах ее свободного резерва не меняет моменты начала последующих за ней работ. В то же время сдвиг работы на время, которое находится в пределах ее полного резерва, но при этом превышает ее свободный резерв, влечет сдвиг последующих за ней работ.

3. Организация и планирование производства

3.2. Планирование и организация цикла создания и освоения новой продукции и технологии

3.2.3. Планирование цикла СОНТ