Критический путь в сетевой модели. Минимизация общей продолжительности проекта с учетом трудовых ресурсов.

Путь – это последовательность работ в сетевом графике (в частном случае это одна работа), в которой конечное событие одной работы совпадает с начальным событием следующей за ней работы. Полный путь – это путь от исходного до завершающего события. Критический путь – максимальный по продолжительности полный путь. Работы, лежащие на критическом пути, называют критическими. Критические работы имеют нулевые свободные и полные резервы. Подкритический путь – полный путь, ближайший по длительности к критическому пути.

Несмотря на то, что потребление ресурсов само по себе находит отражение в стоимости как отдельных работ, составляющих проект, так и в стоимости проекта в целом, на практике повсеместно приходится сталкиваться с ситуацией, когда потребность в том или ином виде физического ресурса в конкретный момент времени превышает имеющиеся возможности его обеспечения. Такие ситуации возникают в силу следующих причин:

· Стремление сократить время выполнения работы приводит к неправильному решению в отношении выделяемых на нее ресурсов. Это – достаточно тривиальная ситуация, как правило, обусловленная невнимательным отношением к ограничениям по проекту. Нельзя назначить на выполнение работы, скажем, 3 исполнителя, если в наличии только 2. Такую ситуацию легко избежать при использовании компьютерных систем поддержки проектного управления, таких как Microsoft Project, в которых запрограммирована процедура проверки на непротиворечивость условий проекта.

· Другое дело, когда для каждой в отдельности взятой работы проекта условия соответствия ограничениям по ресурсам соблюдены, но топология сетевой модели проекта оказывается причиной запараллеливания нескольких работ, предусматривающих использование одинаковых ресурсов, что приводит к соответствующему увеличению суммарной потребности в них в определенные моменты времени. Возникает конфликтная ситуация, суть которой, коротко, заключается в том, что в рассматриваемый момент времени потребность в ресурсах превышает возможности, а значит для какой-то (или каких-то) из работ оказывается невозможным осуществить выполнение так, как это предполагается текущим планом. Данная ситуация, как правило, становится предметом тщательного анализа, поскольку требует своего разрешения на стадии планирования проекта. Конфликт должен и может быть разрешен с помощью перепланирования проекта, а целью этого перепланирования должно быть либо максимальное сокращение перерасхода ресурсов без увеличения общего времени выполнения проекта, либо приведение потребности в ресурсах в соответствие с установленными ограничениями (пусть даже за счет некоторого удлинения сроков выполнения проекта), либо комбинация этих двух целей. В любом случае речь идет о сглаживании потребности в ресурсах, только в первом случае, как бы предполагается, что имеются четкие ограничения “по горизонтали”, т.е. по срокам осуществления проекта, во втором случае – что имеются четкие ограничения “по вертикали”, т.е. по суммарной потребности в ресурсах, а в третьем случае – что имеются четкие установки относительно общей стоимости проекта, а именно, что она должна быть минимальна.

Общие принципы сглаживания потребности в ресурсах очень просты.

Первый принцип исходит из того, что, как правило, многие из параллельно запланированных работ, требующих одних и тех же ресурсов, имеют резервы времени их выполнения, предполагающие, что их осуществление может быть отложено на некоторое время безо всякого влияния на общую продолжительность выполнения всего проекта в целом. Поэтому, распараллеливание работ приводит к сглаживанию потребности в ресурсах (принцип распараллеливания).

Второй принцип исходит из того, что продолжительность выполнения некоторых работ зависит от объема выделяемых для них ресурсов. Поэтому, если у таких работ имеются также и резервы времени, то можно безболезненно для проекта в целом пойти на снижение интенсивности выполнения этих работ, что приведет к сглаживанию потребности (принцип снижения интенсивности работ).

Применение этих двух принципов (в той мере, в какой это возможно) необязательно обеспечит приведение суммарной потребности в ресурсах в соответствие с установленными ограничениями. Иными словами, чтобы удовлетворить эти установленные ограничения, может потребоваться увеличение общих сроков выполнения проекта. Это увеличение может быть оправдано в том случае, когда стоимость “удлинения” продолжительности проекта окажется меньше стоимости “превышения лимита” ресурса.

Однако, несмотря на простоту и понятность общих принципов, на которых строится сглаживание потребности проекта в ресурсах, расчетные алгоритмы оказываются очень и очень трудоемкими. Следует признать, что пока не разработано метода прямого поиска оптимального решения этой задачи и на практике процедуры сглаживания связаны либо с полным перебором возможных вариантов топологии проектного плана (в этом случае оказывается возможным доказать оптимальность варианта плана), либо с применением некоторых эвристических правил выстраивания квазиоптимальной топологии (например, “наиболее короткая работа должна выполняться первой”). И в том, и в другом случае нельзя обойтись без специального программного обеспечения, не только из-за трудоемкости решения задачи, но из-за того, что при ее решении слишком высока вероятность допустить расчетную ошибку.

Следующий небольшой пример (см. Рис. 1) позволит лучше представить, за счет чего происходит сглаживание потребности в ресурсах и как отличить лучший (с точки зрения равномерности потребности в ресурсах) вариант проектного плана от остальных. Рисунок 22.

К анализу потребности в ресурсах приступают с построения графика Ганта проекта, на котором работы откладываются на временной шкале от ранних сроков начала их выполнения. Параллельно с графиком Ганта строится гистограмма изменения потребности во времени, ось абсцисс которой – это временная шкала выполнения проекта, а ось ординат – суммарная (по всем выполняемым в данный момент времени работам) потребность в ресурсах. Исходный график Ганта и гистограмма потребности в ресурсах представлены на рис. 2.

Среднедневная вариация потребности в ресурсах = 2,66

Рисунок 2.

Расчеты показывают, что средняя дневная потребность в ресурсе составляет приблизительно 7. Однако в некоторые дни она может быть равна 12, а в другие 3.

Среднедневная вариация потребности в ресурсах = 1,71

Рисунок 3.

Вместе с тем, у работ A, G, I и L имеется свободный резерв времени (который изображен на графике Ганта серой волнистой линией), в пределах которого их выполнение может откладываться. Если отложить, например, начало выполнения работы А на 6 дней (см. Рис. 24), то можно существенно сгладить потребность данного проекта в ресурсе. Если исходный план выполнения проекта предполагал в отдельные дни потребность, равную 12, и среднедневная вариация потребности (отклонение от средней) составляла плюс-минус 2,66, то после изменения сроков выполнения работы А максимальная потребность будет снижена до 11, а среднедневная вариация потребности составит плюс-минус 1,71.

Дальнейший анализ вариантов может привести к такому решению, когда начало выполнения работы А откладывается на 11 дней, а работы G – на 2 дня. Это позволяет свести максимальную потребность в ресурсе к 9, а среднедневную вариацию потребности к 1,69 (см. Рис. 4).

Среднедневная вариация потребности в ресурсах = 1,69

Рисунок 4.

Поиск оптимальных календарных планов проектов при заданных ограничениях по ресурсам представляет скорее теоретический интерес, чем практическое значение.

Нецелесообразность применения методов линейного программирования для данного класса задач была обнаружена достаточно рано (уже в 60-е годы). Для сетевой модели с 55 работами и четырьмя видами ресурсов требуется решение системы более 5000 уравнений с 1600 переменными.

Формирование оперативных планов цехов в системах СПУ.