Расчёт сетевого графика программы

2.1. Граф дерево целевой программы

 

Целевые программы отличает от других методов организационного проектирования процессов: определение целей, оптимизация средств их достижения и используемых ресурсов, оценка эффективности проекта, разработка специальных средств управления программой. Все эти работы осуществляют на основе моделирования и оптимизации организационной системы.

Определение целей программы обычно начинают от генеральной цели. Практика выработала специальные способы формулировки целей: они должны содержать описание ожидаемого результата, начиная с глагола в повелительном наклонении и неопределенной форме. Во многих случаях такие формулировки содержат численные характеристики сроков и основных показателей ожидаемых результатов. Например, “поставить на производство новую модель.<.....> изделия и до 13.08.2008 года выпустить установочную серию в количестве <.......> комплектов”.

Такая формулировка генеральной цели обычно не отвечает на все специальные вопросы, которые интересуют организаторов данного процесса:

-к какому сроку выполнить реорганизацию производства?

-какие структурные подразделения и как будут реорганизованы?

-какие комплекты организационно-распорядительной и технической документации потребуются и к каким срокам?

-какие необходимы инвестиции и будет ли прибыль от организации данного производства, когда и в каких объёмах?

-как повлияют результаты на деятельность коллективов исполнителей?

В этой связи, на основе генеральной цели часто формулируют цели второго, третьего и последующих уровней. Их, обычно, называют задачами. Задачи определяют по тем же правилам, что и генеральную цель, но в более подробной декомпозиции Если комплекс задач каждого последующего уровня по правилам формальной логики обобщает полную декомпозицию генеральной цели ( или задачи предшествующего уровня), то можно построить граф-дерево целей программы, например, рис.2.1

Цели и задачи программы можно распределять по иерархическим уровням системы управления, в данном случае предприятия, с тем, чтобы обеспечить их наглядность и конкретное распределение ответственности по исполнителям целевой программы. Для несложных программ цели и задачи иногда формулируют простым их перечислением.

Каждой цели нижнего иерархического уровня, которая должна быть понятной ответственному исполнителю, ставится в соответствие конкретный набор средств и ресурсов по их достижению. Это, как правило, перечень выполняемых работ. Способы его представления могут быть различными – это может быть просто перечень мероприятий, распределенный по конкретным исполнителям, это может быть сетевой фрагмент структурной математической модели процесса организации, это может быть план-график, либо другой график выполнения процесса организации во времени.

 

 

	Генеральный директор

 

        

 

 

 

-

 

Рис.2.1 Пример декомпозиции генеральной цели программы по уровням управления

 

Способы его представления могут быть различными – это может быть просто перечень мероприятий, распределенный по конкретным исполнителям, это может быть сетевой фрагмент структурной математической модели процесса организации, это может быть план-график, либо другой график выполнения процесса организации во времени.

Для данного случая перечни работ могут включать:

 -по задачам генерального директора - назначение главного специалиста целевой программы (менеджера проекта); формирование творческих бригад; организация разработки программы; назначение руководителей работ по объектам организационного проектирования для осуществления локальных оргпроектов программы; административное руководство ходом работ на объекте, контроль исполнения; участие в работе приемочной комиссии..;

- по задачам технического директора - это организация разработки компоновочной схемы сборочного корпуса и чертежей планировок оборудования; организация разработки специальных частей проекта конверсии производства (вентиляции, энергетической, сантехники, дизайн-проекта); организация разработки рабочей документации на изделие; обеспечение проектирования и изготовления сборочных стендов и (или) сборочного конвейера; создание и приобретение другого специального оборудования; организация монтажных и пуско-наладочных работ;

по задачам главного экономиста - это разработка инвестиционного плана, укрупненного графика производства и сбыта, сметные обоснования, расчет финансового плана, оценка экономических результатов организационного проекта, обобщение данных в бизнес-плане и заключение кредитного договора, мобилизация собственных финансовых средств развития производства, контроль финансовой дисциплины;

 по задачам главного технолога - это разработка графика технологической подготовки производства, технологический анализ конструкции изделия и производства, разработка технологических процессов, проектирование и изготовление средств технологического оснащения, организация разработки управляющих программ для оборудования с программным управлением, отладка технологического комплекса...;

 по задачам начальника производства - это выбор метода освоения производства нового изделия; разработка объемных и календарных графиков выпуска продукции установочной серии; расчет календарно-плановых нормативов (производственных партий, опережений запуска-выпуска, нормативов незавершенного производства); диспетчирование хода производства, т.е. контроль, учет и регулирование в обеспечение ритмичного и эффективного выполнения процесса организации.

Для сложных проектов при формировании системы целей возможны дополнительные обоснования целевой функции: разработка прогнозов; описание альтернативных вариантов сценариев и модификаций главных целей организации; разработка курса действий, расчет для каждого курса действий необходимых ресурсов, разработка матрицы “цели-средства”; оценка последствий (по­ли­ти­ческих, военно-стратегических, экологических, социальных, экономических); обоснование граф-дерева целей с логиками “и”, “или/и” для эвристического поиска, определение коэффициентов значимости целей и задач для определения ресурсов; применение специальных экономико-математических методов. Граф-дерево целей является основой моделирования и оптимизации процесса организации во времени.  

2.2. Построение сетевого графика

 

Построение сетевого графика достижения целей программы обычно осуществляют с использованием следующих условных обозначений:

    - вершина сетевого графа. Она характеризует момент начала или окончания работы;

        - работа сетевого графика. Она, в отличие от вершины, имеет продолжительность t_ij;

     - фиктивная работа. Её продолжительность равна “0”. Она необходима для согласования параллельно выполняемых и взаимосвязанных во времени работ.

Перечень работ сетевого графика может включать: научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР), работы по конструкторской

 подготовке производства на стадиях разработки рабочей конструкторской документации. Основное содержание работ по проектированию новых изделий и перечень разрабатываемой конструкторской документации технических заданий, технических предложений, эскизных и технических проектов, рабочей конструкторской документации в настоящее время унифицирован в Единой системе конструкторской документации.

Другая часть работ - это работы по технологической подготовке производства. Их основное содержание определено системами технологической подготовки производства, которые унифицированы как на государственном уровне, так и на отраслевом уровне. В основной перечень работ по технологической подготовке производства обычно включают: 

-технологический анализ конструкций изделий (входной технологический контроль конструкторской документации, обеспечение технологичности конструкции изделия, структурный анализ конструкции), 

-технологический анализ производства (анализ загрузки производственных мощностей, расчет организационно-технического уровня производства, аттестация рабочих мест),

-проектирование технологических процессов (разработка техноло­гических маршрутов движения изделий по цехам и службам предприятия, проектирование технологических процессов, в том числе подготовка комплектов проектной, директивной и перспективной технологической документации, разработка

управляющих программ к оборудованию с программным управлением),

-проектирование и изготовление средств технологического оснащения (специального технологического оборудования, инструмента, приспособлений, средств контроля и испытаний, средств автоматизации технологических процессов),

-технологическое проектирование производственных подразделений предприятий (в том числе их производственных корпусов, произ­водственных участков и отделений, вспомогательного производства, обслуживающих хозяйств),

-монтаж и отладку технологического комплекса (заказ и приобретение оборудования, монтажные и пусконаладочные работы, освоение производственных мощностей),

-разработку норм технологического проектирования (технологических режимов и регламентов, норм времени на выполнение технологических процессов, норм расхода материалов, норм расхода энергии для технологических нужд).

Третья часть работ – это работы по организационной подготовке производства, к этому этапу организации комплексной подготовки производства чаще всего относят:

- освоение производства (постановку на производство) новых изделий (включая организацию, планирование и управление ходом работ, разработку организационно-распорядительной документации, контроль учет и регулирование хода работ);

-организацию, при необходимости, реконструкции производства (вклю­чая конверсию, реновацию, техническое перевооружение, комплексную автоматизацию, проведение органи­зационно-технических мероприятий по отдельным рабочим местам), нового строительства или расширения производства. Эта стадия работ может предусматривать строительное проектирование и архитектурно-художественное оформление, строи­тельно-монтажные работы по реконструкции зданий; к этой стадии также принято относить выполнение специальных частей проектов (электротехнической, сантехнической, отопления, вентиляции);

- организацию финансовых потоков (проведение маркетинговых исследований в обеспечение производственной программы предприятия, экономический анализ и технико-экономические обоснования, бизнес-планирование и другие виды технико-экономического планирования, кредитование, организацию формирования и использования фондов развития производства, организацию заработной платы, материальное стимулирование труда, контроль финансовой дисциплины;

- материально-техническое обеспечение;

 подготовку кадров специалистов (включая не только профессиональную подготовку кадров, но также социально-психологическую подготовку коллективов к инновационным процессам;

 обучение персонала новым методам организации труда, производства и управления; организацию совмещения профессий, новых бригад, многостаночного обслуживания; организацию движения новаторов, рационализаторов и изобретателей.

В качестве целей данного этапа организационного процесса обычно рассматривают:

 выполнение установленных сроков и объёмов поставок продукции (для этого

используют специальные системы оперативно-календарного планирования,

на основе которых разрабатывают рациональные планы оперативного управления производством, регулируют ход производства по параметрам не только своевременного выпуска продукции, но и обеспечения  производственных подразделений плановыми заданиями, материалами, заготовками, комплектующими, средствами техно­логического оснащения, технической документацией);

сокращение затрат на производство (для этого обеспечивают рациональное использование рабочего времени с помощью не только снижения простоев оборудования и рабочих, но также оптимизации загрузки рабочих мест, выполнения контроля и анализа причин простоев; сокращение затрат на производство, кроме сказанного, обеспечивается минимизацией объемов незавершенного производства, т.е. складских запасов и других заделов; важнейшей частью таких работ является применение автоматизированных систем управления (АСУ) ходом основного производства, которые позволяют повысить качество оперативного управления производством).

Работы, согласно такому укрупненному сетевому графику, выполняет не только предприятие-изготовитель нового изделия, но также самые разнообразные организации: проектные и научно-исследовательские институты, опытно-конструкторские бюро и специальные конструкторско-технологические бюро, предприятия подготовки производства, предприятия-смежники и другие организации, деятельность которых регулируют с помощью сетевого графика. Ясно, что столь сложный комплекс работ по организационному проектированию, полностью отразить в одном проектном документе чрезвычайно трудно, а, порой, и невозможно. Каждая из работ укрупненного сетевого графика может быть представлена в виде частного или локального сетевого графика, линейчатого графика Гантта, графика Перта, сети Петри или в виде другой модели процесса организации во времени.

На следующей таблице отражен подробный перечень работ, необходимый для организации производственного процесса осваиваемого изделия на основе новых технологических процессов, которые оформляют в виде комплектов проектной, перспективной или директивной документации.

Таблица 2.2 Перечень работ по технической подготовке производства в цехе

Код работ	Наименование работ	Ожида­­­е­м­ое время, (дни)	Работы (продолжительности работ и резервы времени в календарных числах)
(i - j)	( согласно сетевому графику )	tожij	Rп	Rс	Кнij
0-1	Разработка программы выполнения работ	14	0	0	1
1-2	Технологический анализ конструкций изделий	24	0	0	1
2-3	Разработка проектной технологической документации	15	0	0	1
2-4	Анализ загрузки производственных мощностей	21	6	6	0,04
3-5	Проектирование агрегатного технологического оборудования	46	22	0	0,68
3-6	Разработка рабочей технологической документации	58	40	0	0,59
3-7	Разработка технологических нормативов (для нормы контроля)	12	0	0	1
3-11	Заказ, покупка и доставка нового технологического оборудования	29	39	39	0,31
4-8	Разработка дизайн-проекта (проекта художественного оформления)	21	0	0	1
4-9	Разработка строительной документации на фундаменты	7	7	0	0,83
4-10	Разработка технологической части проекта	21	21	21	0,5
5-25	Изготовление агрегатного технологического оборудован.	138	61	61	0,68
6-12	Проектирование переналаживаемой технологи­ческой оснастки(для участка №1 первой очереди)	16	40	0	0,59
8-10	Разработка макета роботизированной линии	21	0	0	1
9-10	Разработка энергетической части проекта	28	7	7	0,83
10-11	Оформление, согласование и утверждение сводного комплекта проектно-сметной документации	14	0	0	1
11-13	Демонтаж оборудования по буферной площадке ( демонтируемой на время работ цеховой ремонтной базы)	14	0	0	1
11-14	Изготовление фундаментов под оборудование участка №1 (на буферной площадке демонтируемой цеховой ремонтной базы)	14	0	0	1
11-28	Архитектурно-художественное оформление интерьера	30	161	161	0,15
11-29	Реконструкция инженерных сетей и вентиляции	56	170	170	0,24

12-15	Проектирование переналаживаемой оснастки для 2участка	16	58	0	0,57
12-16	Изготовление технологической оснастки для участка №1	19	40	40	0,59
13-16	Монтаж и отладка оборудования участка №1 (подготовка площадки для монтажа оборудования участка №2)	51	0	0	1
13-17	Изготовление фундаментов под монтаж оборудования участка №2 ( на высвобожденных площадях 1 участка)	14	37	0	0,27
15-18	Проектирование технологической оснастки для 3 участка	16	77	0	0,55
15-19	Изготовление технологической оснастки для 2 участка	20	58	58	0,57
16-19	Монтаж и отладка оборудования 2 участка	35	0	0	1
16-20	Изготовление фундаментов под оборудование 3 участка	14	21	0	0,4
18-21	Проектирование технологической оснастки для 4 участка	16	96	0	0,48
18-22	Изготовление технологической оснастки для участка №3	20	77	77	0,55
19-22	Монтаж и отладка оборудования на участке №3	35	0	0	1
19-23	Изготовление фундаментов под оборудование участка №4	14	21	0	0,4
21-24	Изготовление технологической оснастки для участка №4	20	96	96	0,48
22-24	Монтаж и отладка технологического комплекса на участке №4	35	0	0	1
24-25	Монтаж и отладка оборудования отделения ультразвуковой мойки	7	0	0	1
24-26	Изготовление фундаментов под оборудование отделения по переработке отходов	7	0	0	1
25-27	Монтаж и отладка оборудования отделения по переработке отходов	7	0	0	1
27-28	Монтаж и отладка оборудования отделения технического контроля	7	0	0	1
28-29	Монтаж оборудования цеховой ремонтной базы	35	0	0	1
29-30	Освоение производственных мощностей	42	0	0	1

 

 

2.3. Расчёт продолжительности этапов

 

Для каждой работы необходимо определить численные значения их продолжительности - Т_ст(эт). Для рассмотренного в данном примере случая это можно сделать, воспользовавшись специальными расчётами.

tcт(эт) kреж k д.в. Тст(эт)=      (5)                                                Рi Tсм kвн

а) для проектных этапов:

 

t_cт(эт) - трудоемкость стадии (этапа);

 

k_реж - коэффициент перевода рабочих дней в календарные (отношение числа календарных дней к рабочим в течении года);

k _д.в.- коэффициент, учитывающий дополнительные затраты времени на работы, которые не предусмотрены нормами (k _{д. в}=1,1.....1,5);

Р_i - количество работников, одновременно выполняющих данную стадию (этап);

T_см - продолжительность смены;

k_вн - коэффициент, учитывающий выполнение норм времени.

б) для этапов изготовления средств технологического оснащения:

 

 

 

T - общая трудоемкость выполнения работ по изготовлению средств технологического оснащения данного этапа работ;

М_i - среднесуточная производственная мощность i-го цеха подготовки производства, которую он может выделить для обеспечения выполнения данного этапа работ (в данном случае – это выделенная для данных работ пропускная способность вспомогательного цеха, т.е. произведение количества рабочих мест на эффективный суточный фонд времени одного рабочего места).

Такими расчётами можно воспользоваться, если известны конкретные объемы работ, численности исполнителей и нормативы времени на единицу объема работ. Вместе с тем во многих случаях, особенно когда речь идет о принципиально новых разработках, таких нормативов нет. Это приводит к необходимости определения экспертами вероятностных величин ожидаемого времени выполнения работ:

3 tmin+ 2 tmax   tожi =                              (8 )                 5 б) для бета-распределения

а)для нормального распределения         б)для бета-распрделения

 

 

t_ожi - математическое ожидание случайной величины продолжительности работ;

t_min - минимальная продолжительность работ, при благоприятных    обстоятельствах выполнения работы;

t_н.в. - наиболее вероятная оценка времени для нормальных условий выполнения работ;

t_max-максимальная оценка продолжительности работ для неблагоприятного стечения обстоятельств.

В связи с вероятностными оценками ожидаемого времени выполнения работ рекомендуется вычислять также дисперсию (меру рассеяния), например:

	s 2t ож= (tmax -tmin)2 / 6 (9)

 

Дополнительными расчётными параметрами могут быть: функции риска, функция Лапласа и другие оценки вероятностных величин - t_ожi работ сетевых графиков. 

2.4. Расчёт сетевого графика

 После построения сетевого графика обычно приступают к его расчёту и оптимизации. Вначале двигаясь от нулевой

(сходной- I) вершины производят расчёт ранних сроков свершения каждого события:

 

Т_рj = Т_Lmax( I - j )                                (10).

 

Этот срок определяют выбором максимального из предшествующих данному событию путей, которые ведут от исходного к данному j-му событию. Далее, рассчитывая сетевой график в обратной последо­вательности от завершающего события ( С) к исходному, определяют поздний срок свершения каждого события:

 

                                    Т_{п i}= Т_{L критич.}- Т_{L max} ( i - C)                (11).

 

Разность между этими сроками определяет резерв времени выполнения события

 

                                     R_c= Т_п - Т_р                                                 (12)_. 

На локальном сетевом графике эти величины из-за высокой плотности рисунка условно не показаны, так как они приведены в таблице, из которой их несложно перенести на сетевой график.

Выше мы ввели новые понятия:

· Т_п - это наиболее поздний срок наступления события, превышение которого вызывает аналогичную задержку наступления завершающего события:

· Т_р- это наиболее ранний срок, который необходим для выполнения всех работ, предшествующих данному событию;

· Т_{L критич}- это критический путь, который проходит через события с нулевыми резервами времени; он определяет общую продолжительность выполнения всех разработок данного сетевого графика в целом.

Из приведенного сетевого графика (см.плакат 2) видно, что часть работ не лежит на критическом пути.

Каждая из этих работ имеет резервы времени:

полный -R_{п ij} , свободный - R_{с ij} и, зависящий от них, коэффициент напряженности пути К_нij:

 

                       R_{п ij} =T_{п J} -T_рi -t_iJ            (13)

ТL max   - D ТL критич Кнij=                                            (15)                    ТL критич - D ТL критич

                       R_{с ij} = T_{р J} -T_рi -t_iJ                   (14)

        

                           

 

 

Коэффициент напряженности пути К_нij характеризует отношение продолжительности пути Т_{L ij} (Т_{L max} - Т_{L критич}) к отрезку критического пути, который соединяет данные события ( ij ) Здесь Т_{L критич} - участок, совпадающий с критическим путём. Этот коэффициент характеризует степень трудности каждой группы работ некритического пути. Его необходимо знать для последующей оптимизации сетевого графика.

Итак, при построении сетевого графика необходимо его оптимизировать как по времени, так и по издержкам. С этой целью необходимо выполнить оптимизацию с работ некритического пути на критический.

2.5. Оптимизация сетевого графика

Оптимизация сетевых графиков как общего вида, так и локальных имеет целью сокращение затрат времени и средств на выполнение разработок , которые предусматривают оргпроекты. Решение этой задачи вначале ищут на пути усовершенствования структуры работ:

· повышения их параллелизации (например, для укрупненного сетевого графика, обеспечение технологичности конструкции изделий выносят на конструкторские этапы и стадии работ, а проектирование реконструкционных работ - на этапы технологической подготовки производства);

· дифференциации некоторых трудоемких работ на серии, очереди, пусковые комплексы (для приведенного выше примера проектирование и изготовление средств технологического оснащения разделено на очереди);

· устранения некоторых несущественных работ ( в приведенном выше примере замена работы (8-10)-”Разработка макета роботизированной линии” на фиктивную позволяет сократить длину критического пути на 7 дней) и т.д.;

На последующих шагах оптимизации, кроме сказанного, предусматривают перераспределение ресурсов с некритических путей на работы критического пути. Для этого, в частности, нередко перераспределяют исполнителей между работами однотипного профессионального содержания.

Другими важными средствами сокращения затрат времени и средств на выполнение работ согласно сетевым графикам являются:

- унификация работ - в этом плане на практике широко используют стандарты ЕСКД (единой системы конструкторской документации), ЕСТД (единой системы технологической документации), другие унифицированные системы организации процессов (разработки организационно-распорядительной документации; технологической подготовки производства; постановки новой продукции на производство...);

-автоматизация процессов - для решения этой задачи в практике организационного проектирования широко используют САПР -системы автоматизированного проектирования; АСТПП - автоматизированные системы технологической подготовки производства ;САП- системы автоматизированного программирования; АСНИ- автоматизированные системы научных исследований; автоматизированные системы экспертизы инвестиционных проектов и другие системы автоматизации организационных процессов и другие CAD/CAM/CAE/PDM-системы;

- разработка технически обоснованных норм времени на выполнение работ, наиболее часто используемых в организационном проектировании (нормирование труда в научных организациях и инженерных службах предприятий; нормирование труда руководителей, специалистов и служащих; нормирование труда всех категорий рабочих, в том числе занятых обслуживанием производства; создание системы микроэлементных нормативов времени; применение математических методов и вычислительной техники при нормировании труда; применение фотографии рабочего дня и хронометража при анализе трудозатрат; разработка специальных приборов для хронометражных наблюдений...);

- повышение квалификации исполнителей на основе целевой подготовки специалистов в системе высшего и среднего профессионального образования; широкого применения инновационных методов подготовки специалистов; переподготовки кадров; дистанционного самообразования в компьютерных сетях; освоения новых технологий для использования в организационных проектах и других методов, направленных не только на снижение затрат

- времени и средств в организационном проектировании, но и обеспечивающих непременное развитие объектов организационного проектирования на основе научно-технического прогресса.

2.6. Матрица-модель управления программой.

Матрица-модель управления целевой программой, пример которой изображен на рис.6, позволяет в наглядной форме определить структуру временного творческого коллектива, который возглавляет главный инженер проекта или менеджер проекта. В других, более сложных случаях , ту же задачу может выполнять: самостоятельная дирекция программы, головное учреждение программы, центр управления программой, отдел министерства или другое учреждение управления, которое на основании сетевого графика определяет численность исполнителей, распределяет ресурсы, контролирует результаты работ. Из матрицы-модели управления (рис. 2.6) видно, что программно-целевое управление разработкой и выполнением оргпроектов дополняет вертикальные линейно-иерархические структуры управления более короткими горизонтальными структурами.

Исполнителей из названных на рис.2.6 служб на время выполнения работ согласно матрицы-модели управления программой освобождают от

оперативной работы соответствующих отделов или цехов для своевременного и качественного выполнения программных заданий. По завершении работ программы они продолжают исполнять свои обязанности по функциональной службе. Матричный метод, как показала практика, позволяет отбирать для выполнения программных заданий наиболее квалифицированных исполнителей, что существенно повышает качество работ с одновременным сокращением их сроков.