Для построения сетевого графика необходимо выявить последовательность и взаимосвязь работ: какие работы необходимо выполнить, и какие условия обеспечить, чтобы можно было начать данную работу, какие работы можно и целесообразно выполнять параллельно с данной работой, какие работы можно начать после окончания данной работы. Эти вопросы позволяют выявить технологическую взаимосвязь между отдельными работами, обеспечивают логическое построение сетевого графика и его соответствие моделируемому комплексу работ.
Уровень детализации сетевого графика зависит от сложности строящегося объекта, количества используемых ресурсов, объемов работ и продолжительности строительства.
Имеется два типа сетевых графиков:
вершины - работы
вершины - события
Сетевые графики типа «вершины - работы».
Элементами такого графика являются работы и зависимости. Работа представляет собой определенный производственный процесс, требующий затрат времени и ресурсов для его выполнения, и изображается прямоугольником. Зависимость (фиктивная работа) показывает организационно-технологическую связь между работами, не требующую затрат времени и ресурсов, изображается стрелкой. Если между работами имеется организационный или технологический перерыв, то на зависимости указывается длительность этого перерыва.
Если работа сетевого графика «вершины - работы» не Имеет предшествующих работ, то она является исходной работой этого графика. Если работа не имеет последующих работ, То она является завершающей работой сетевого графика. В сетевом графике «вершины - работы» не должно быть замкнутых контуров (циклов), т.е. зависимости не должны возвращаться в ту работу, из которой они вышли.
Сетевые графики типа «вершины - события».
Элементами такого типа графиков являются работы, зависимости и события. Работа изображается сплошной стрелкой, зависимость - пунктирной. Событие представляет собой результат одной или нескольких работ, необходимый и достаточный для начала одной или нескольких последующих работ, и изображается кружком.
В сетевых графиках этого типа каждая работа находится между двумя событиями: начальным, из которого она выходит, и конечным, в которое она входит. События сетевого графика нумеруются, поэтому каждая работа имеет код, состоящий из номеров ее начального и конечного события.
Например на рис. 6.2 работы закодированы как (1,2); (2,3); (2,4); (4,5)
Если событие сетевого графика «вершины - события» не имеет предшествующих работ, то оно является исходным событием этого графика. Следующие непосредственно за ним работы называются исходными. Если событие не имеет последующих работ, то оно является завершающим событием. Входящие в него работы называются завершающими.
для правильного отображения взаимосвязей между работами необходимо соблюдать следующие основные правила построения сетевого графика «Вершины - события»:
1. При изображении одновременно или параллельно выполняемых работ (например, работ «Б» и «В» на рис.6.2) вводятся зависимость (3,4) и дополнительное событие (3).
2. Если для начала работы «Г» необходимо выполнить работы «А» и «Б», а для начала работы <В» - только работу «А», то вводится зависимость и дополнительное событие (рис.6.З.).
З. В сетевом графике не должно быть замкнутых контуров (циклов), т.е. цепочки работ, возвращающейся к тому событию, из которого они вышли
4. В сетевом графике при поточной организации строительства вводятся дополнительные события и зависимости (рис. 6.5.).
Для определения продолжительности критического пути и сроков выполнения каждой работы определяют следующие временные параметры :
Раннее начало работы -
Раннее окончание работы - ;
Позднее начало работы - ;
Позднее окончание работы -
Полный резерв времени - R;
Свободный резерв времени - г.
Раннее начало работы - самый ранний момент начала работы. Раннее начало исходных работ сетевого графика равно нулю. Раннее начало любой работы равно максимальному раннему окончанию предшествующих работ:
Раннее окончание работы - самый ранний момент окончания данной работы. Он равен сумме раннего начала и продолжительности работы.
Позднее окончание работы - самый поздний момент окончания работы, при котором продолжительность критического пути не изменится. Позднее окончание завершающих работ равно продолжительности критического пути. Позднее окончание любой работы равно минимальному позднему на чалу последующих работ.
Позднее начало работы - самый поздний момент начала работы, при котором продолжительность критического пути не изменится. Он равен разности между поздним окончанием данной работы и ее продолжительностью.
У работ критического пути ранние и поздние сроки начала и окончания равны между собой, поэтому они не имеют резервов времени. Работы, не лежащие на критическом пути, имеют резервы времени .
Полный резерв времени - максимальное время, на которое можно увеличить продолжительность работы или пере нести ее начало без увеличения продолжительности критического пути. Он равен разности между поздним и ранним сроком начала или окончания работы.
Свободный резерв времени - время, на которое можно увеличить продолжительность работы или перенести ее начало, не изменив при этом раннего начала последующих работ. Он равен разности между ранним началом последующей работы и ранним окончанием данной работы.
Расчет сетевого графика «вершины - работы»
Для расчета сетевого графика «вершины - работы» прямоугольник, изображающий работу, делят на 7 частей (рис.6.6).
В верхних трех частях прямоугольника записываются раннее начало, продолжительность и раннее окончание работы, в трех нижних позднее начало, резервы времени и позднее окончание. Центральная часть содержит код (номер) и наименование работы.
Расчет сетевого графика начинается с определения ранних сроков. Ранние начала и окончания вычисляются последовательно от исходной до завершающей работы. Раннее начало исходной работы равно О, раннее окончание - сумме раннего начала и продолжительности работы:
Раннее начало последующей работы равно раннему окончанию предыдущей работы. Если данной работе непосредственно предшествуют несколько работ, то ее раннее начало будет равно максимальному из ранних окончаний пред шествующих работ:
Таким образом, определяются ранние сроки всех работ сетевого графика и заносятся в верхние правую и левую части.
Раннее окончание завершающей работы определяет продолжительность критического пути.
Расчет поздних сроков ведется в обратном порядке от завершающей до исходной работы. Позднее окончание завершающей работы равно ее раннему окончанию, т.е. продолжительности критического пути.
Позднее начало определяется как разность позднего окончания и продолжительности:
Позднее начало последующих работ становится поздним окончанием предшествующих работ. Если за данной работой непосредственно следуют несколько работ, то ее позднее окончание будет равно минимальному из поздних начал по следующих работ:
Подобным образом определяются поздние сроки всех работ сетевого графика и записываются в левую и правую нижние части.
Полный резерв времени, равный разности поздних и ран них сроков, заносится в числитель середины нижней части:
Свободный резерв времени, равный разности между минимальным ранним началом последующих работ и ранним окончанием данной работы, записывается в знаменатель сере дины нижней части:
Свободный резерв всегда меньше или равен полному резерву работы.
События должны быть правильно пронумерованы, т. е. для каждой работы (i , j ) i < j . При невыполнении этого требования необходимо использовать алгоритм перенумерации событий, который заключается в следующем:
а) нумерация событий начинается с исходного события, которому приписывается №1;
б) из исходного события вычеркиваются все исходящие из него работы (стрелки), и на оставшейся сети находят событие, в которое не входит ни одна работа, ему присваивается №2;
в) затем вычеркиваются работы, выходящие из события №2, и вновь находят событие, в которое не входит ни одна работа, и ему присваивают №3, и так продолжается до завершающего события, номер которого должен быть равен количеству событий в сетевом графике;
г) если при очередном вычеркивании работ одновременно нескольким событий не имеют входящих в них работ, то их нумеруют очередными номерами в произвольном порядке;
Завершающее событие лишь одно.
Отсутствуют тупиковые события (кроме завершающего), т. е. такие, за которыми не следует хотя бы одна работа.
Исходное событие лишь одно.
Отсутствуют события (за исключением исходного), которым не предшествует хотя бы одна работа.
Любые два события должны быть непосредственно связаны не более чем одной работой-стрелкой. Если два события связаны более чем одной работой, рекомендуется ввести дополнительное событие и фиктивную работу:
В сети не должно быть замкнутых циклов.
Если для выполнения одной из работ необходимо получить результаты всех работ, входящих в предшествующее для нее событие, а для другой работы достаточно получить результат нескольких из этих работ, то нужно ввести дополнительное событие, отражающее результаты только этих последних работ, и фиктивную работу, связывающую новое событие с прежним. Продолжительность фиктивной работы равна нулю.
Например, для начала работы D достаточно окончания работы А. Для начала работы С нужно окончание работ А и В.
Временные параметры сетей. Резервы времени.
Основными временными параметрами сетей являются ранние и поздние сроки наступления (совершения) событий. Зная их, можно вычислить остальные параметры сети – сроки начала и окончания работ и резервы времени событий и работ.
Обозначим
–
продолжительность работы с начальным
событием
i
и конечным событием j
.
Ранний
срок
совершения события
j
определяется величиной наиболее
длительного отрезка пути от исходного
до рассматриваемого события, причем
,
а
гдеN
- номер
завершающего события. Правило вычисления:
где максимум берется по всем событиям i , непосредственно предшествующим событию j (соединены стрелками).
Поздний
срок
свершения
события
i
характеризует
самый поздний допустимый срок, к которому
должно совершится событие, не вызывая
при этом срыва срока совершения конечного
события. Правило вычисления:
где минимум берется по всем событиям j , непосредственно следующим за событием i .
Поздние
сроки событий определяются «обратным
ходом», начиная с завершающего события,
с учетом соотношения
,
т. е. поздний и ранний сроки совершения
завершающего события равны между собой.
Резерв
события
i
показывает,
на какой предельно допустимый срок
может задержаться свершение события
i
без нарушения срока наступления
завершающего события:
.
События лежащие на критическом пути (критические события) резервов не имеют.
Существуют различные методы расчета параметров сети: табличный и графический.
Рассмотрим графический метод.
При расчетах сетевого графика каждый круг, изображающий событие, делим диаметрами на четыре сектора:
Пример 55. Рассмотрим сеть проекта, представленную следующим графиком.
На графике события представлены кругами, а работы стрелками. Робота может обозначаться как буквой, надписанной на графике рядом с соответствующей работе стрелкой, либо через номера событий из которых начинается и заканчивается работа.
Найти критический путь. Сколько времени потребуется для завершения проекта? Можно ли отложить выполнение роботы D без отсрочки завершения проекта в целом? Насколько недель можно отложить выполнение работы C без отсрочки завершения проекта в целом?
1
этап. При вычислении раннего срока
свершения события
перемещаемся
от исходного события 1 завершающему
событию 6.
.
В событие 2 входит только одна работа: .
Аналогично .
В событие 4 входят две работы →
Отсюда следует, что критическое время выполнения проекта = 22.
Внесем соответствующие данные в сетевой график.
2 этап. При вычислении позднего срока t п (i ) свершения события I перемещаемся от завершающего события 6 к исходному событию 1 по сетевому графику против направления стрелок.
.
Из события 4 выходят две работы: (4, 5) и (4, 6). Поэтому определяем поздний срок наступления события t п (4) по каждой из этих работ:
Внесем полученные данные в сетевой график.
3
этап. Вычисляем резерв
события
i
, то есть из
чисел, полученных на этапе 2, вычитаем
числа, полученные на этапе 1.
4 этап. У критических событий резерв времени равен нулю, так как ранние и поздние сроки их свершения совпадают. Критические события 1, 2, 4, 5, 6 и определяют критический путь 1-2-4-5-6, который по определению должен быть самым продолжительным по времени. На сетевом графике мы его покажем двумя чертами.
Теперь можно ответить на вопросы задачи.
Для завершения проекта потребуется 22 недели. Работа D расположена на критическом пути. Поэтому ее нельзя отложить без отсрочки завершения проекта в целом. Работа C не расположена на критическом пути, ее можно задержать на (недели).
Сетевые графики нужно строить с соблюдением следующих основных правил:
1. Направление стрелок при построении принимается слева направо, форма графика должна быть простой, без лишних пересечений. Не допускается повторять номера событий.
2. При выполнении параллельных работ, если одно событие служит начальным или конечным событием двух или более работ, вводятся дополнительные дуги, не соответствующие никаким работам комплекса. Дополнительные дуги изображаются штриховыми линиями (рис.28). Работа, ожидание и зависимость должны иметь собственный шифр в виде номера их начального и конечного событий.
Рис. 28. Изображение на сетевом графике параллельных работ:
а - неправильное;б - правильное
3. Если работа расчленяется на ряд участков (захваток), то она может быть представлена как сумма последовательно выполняемых работ (рис. 29).
Рис. 29. Изображение на сетевом графике работ, расчленяемых на участки (захватки)
4. Если две какие-либо работы В и Г непосредственно зависят от совокупного результата двух других работ А и Б, то эта зависимость изображается следующим образом (рис.30).
Рис. 30. Изображение на сетевом графике работ, зависящих от совокупного результата предшествующих
5. Если для начала работы В необходимо окончание работ А и Б, а работа Г может начаться непосредственно после окончания работы Б, то в сетевой график вводится дополнительное событие и связь (рис.31а).
Рис. 31. Изображение на сетевом графике работ, зависящих от предшествующей и совокупного результата предшествующих работ
6. Если для начала работ Б и В достаточно окончания работы А, работа Г может быть начата после окончания работы Б, а работа Д - после совокупного результата работ Б и В, то приметается следующее правило построения работ (рис.З 16).
7. Если работа Д может начаться после окончания работ А и Б и для начала работы В достаточно окончания работы А, а для начала работы Г - окончания работы Б, то на сетевой модели это изображают при помощи двух зависимостей, т.е. применяется следующее правило построения (рис.З1 в).
8. В сети не должно быть замкнутых контуров, то есть путей, выходящих из какого-то события и сходящихся к нему (рис. 32)
Рис. 32. Неправильное построение сетевого графика - имеется замкнутый контур
Путь, представляющий собой совокупность работ Г, Д, В, выходит из события 2 и входит в это же событие.
Наличие замкнутого контура (цикла) в сети свидетельствует об ошибке в принятой технологической последовательности работ или о неправильном изображении их взаимосвязи.
9. В сети не должно быть "тупиков", то есть событий, из которых не выходит ни одна, работа, если только это событие не является завершающим, и "хвостов" то есть событий, в которые пе входит ни одной работы, если эти события не являются исходными для данной сетевой модели (рис.33).
10. При разработке сетевых графиков на крупные объекты или комплексы для наглядности и лучшего контроля следует группировать работы отдельных исполнителей или технологические комплексы, части здания, при этом нужно соблюдать следующие правила:
а) нельзя вводить дополнительных событий, которых нет в детализированных графиках;
б) граничные события в детализированных и укрупненных графиках обязательно должны иметь одинаковые определения и один и тот же номер;
в) укрупнять следует только работы, принадлежащие одному исполнителю;
г) продолжительность укрупненной работы должна быть равна длине максимального пути укрупняемой группы детализированных работ.
Рис. 33. Неправильное построение сетевого графика - имеются "тупик" и "хвост"
Рис. 34. Примеры укрупнения сетевого графика:
а - до укрупнения; б - после укрупнения
11. При изображении на сетевой модели работ, не входящих непосредственно в технологический процесс строительства, но влияющих на осуществление его в установленные сроки (внешних работ, к которым относятся поставки строительных материалов, деталей, конструкций, технологического оборудования, технической документации), вводят дополнительные события и пунктирные стрелки. Такие работы графически выделяют утолщенной стрелкой с двойным кружком.
Рис.35. Изображение на сетевом графике внешних поставок:
а - неправильное; б - правильное
12. Номера событиям присваивают так, чтобы каждое последующее имело больший номер, чем предшествующее. Нумеруют (кодируют) события после окончательного построения сетевой модели, начиная с исходного, которому присваивают первый номер. Номера событиям присваивают в возрастающем порядке, используя "метод вычеркивания работ". После присвоения исходному событию первого номера вычеркивают все выходящие из него работы. Очередной номер получает событие, в которое не входит ни одна работа после вычеркивания. Если таких событий несколько, то номера присваивают в порядке расположения событий сверху вниз. Выходящие работы вычеркивают в порядке возрастания номеров событий.
Рис. 36. Кодирование событий с использованием «метода вычеркивания работ»
13. При организации поточного выполнения работ с разбивкой общего их фронта на отдельные участки (захватки) топологию сети строят в соответствии с безразрывным путем, принимая меры к устранению логических противоречий между работами путем введения нулевых связей между одноименными работами или процессами, выполняемыми на смежных захватках (рис. 37)
Рис. 37. Построение топологии сетевого графика при поточной организации работ:
а - матричный алгоритм с выделением безразрывного пути; б - топология сетевого графика на основе безразрывного пути
Часто в ходе разработки разного рода проектов составляется планировка выполнения заданий. Инструментарий Microsoft Excel позволяет создать сетевой график, который и служит для решения задачи планирования этапов проекта.
Составим простой график с использованием диаграммы Ганта.
Для начала необходимо создать саму таблицу с колонками с соответствующими заголовками.
После этого можно увидеть новое окно в котором выбираем вкладку "Выравнивание". Выравнивание в полях указываем "По центру", а в настройках параметров отображения выставляем флажок возле "Переносить по словам".
Переходим в рабочее окно и задаем границы таблицы. Выделяем заголовки и нужное количество ячеек для таблицы, открываем раздел "Главная", а в нём с помощью соответствующего значка в списке выбираем пункт "Все границы".
В результате можно увидеть что каркас таблицы с заголовками был создан.
Следующим этапом будет создание шкалы времени. Это базовая часть в сетевом графике. Определенный набор столбцов отвечает тому или иному периоду в планировке проектных задач. В данном примере будет создание 30 дневной временной шкалы.
Пока что оставляем основную таблицу и возле правой её границы выделяем в контексте данного примера тридцать столбцов. Стоит отметить что количество строк = количеству строк в ранее созданной таблице.
Переходим в раздел "Главная" и выбираем в значке границ "Все границы" также как и при созданной ранее таблице.
Определяем в данном примере план 1-30 июня. И вносим соответствующие даты в временную шкалу. Для этого будет использован инструмент "Прогрессия".
После нажатия на пункт "Прогрессия" появится новое окно. В нём отмечаем расположение по строкам (в данном примере), а в качестве типа выбираем даты. В зависимости от того какой временной промежуток используется выбираем пункт "День". Шаговое значение - 1. В качестве конечного значения выставляем дату 30 июня и подтверждаем действие.
Далее временная шкала будет заполнена днями с 1 по 30 число. Далее нужно оптимизировать таблицу для её удобства, выделив весь временной промежуток и нажимаем правую кнопку мыши. В контекстном меню выбираем "Формат ячеек".
Появится новое окно в котором нужно открыть вкладку "Выравнивание" и задать значение 90 градусов. Подтверждаем действие.
Но оптимизация не завершена. Переходим в основной раздел "Главная" и нажимаем на значке "Формат" и выбираем в нём автоподбор по высоте строки.
И для завершения оптимизации делаем аналогичное действие и выбираем уже автоподбор по ширине столбца.
В результате таблица обрела завершенный вид.
Завершающим этапом будет заполнение первой таблицы соответствующими данными. Также если большое количество данных то с помощью зажатия на клавиатуре клавиши "Сtrl" протягиваем курсором по границе поля нумерации вниз по таблице.
И как результат - таблица упорядочена. И также можно заполнить остальные поля таблицы.
В разделе "Главная" нужно нажать на значок "Стили" и в нём кликаем на иконку "Условное форматирование". И в появившемся списке выбираем пункт "Создать правило".
После этого действия откроется новое окно в котором нужно выбрать правило из перечня правил. Выбираем "Использовать формулу для определения форматируемых ячеек". Подходящее правило выделения конкретно для нашего примера показано в поле.
Разберем элементы формулы:
G$1>=$D2 - это первый аргумент, который определяет чтобы значение в временной шкале было равно или больше определенной даты. Первая часть элемента указывает на первую ячейку, а вторая часть на нужную часть столбца касательно плана.
G$1И - проверяют значения на истинность
$ - позволяет задать значения как абсолютные.
Для задания цвета ячейкам нажимаем "Формат".
Пример 8. Информация о строительстве комплекса задана перечнем работ, их продолжительностью, последовательностью выполнения и приведена в таблице. Построить сетевой график комплекса работ и найти правильную нумерацию его вершин.
|
Наименование работ |
Перечень последующих работ |
Продолжительность в месяцах |
|
|
Строительство дорог | |||
|
Подготовка карьеров к эксплуатации | |||
|
Строительство поселка | |||
|
Заказ оборудования | |||
|
Строительство завода | |||
|
Строительство плотины, дамбы | |||
|
Соединение завода и трубопроводов | |||
|
Предварительные испытания |
Для построения чернового сетевого графика каждую работу изобразим в виде сплошной ориентированной дуги, а связи между работами - в виде пунктирной ориентированной дуги. Эту дугу связь будем проводить из конца дуги, соответствующей предшествующей работе, в начало дуги, соответствующей последующей работе. Получим сетевой график, изображенный на рисунке:
Большое количество дуг усложняет решение, поэтому упростим полученную сеть. Для этого выбросим некоторые дуги связи, удаление которых не нарушит порядка выполнения работ. Начало и конец выбрасываемой дуги объединим в одну вершину. Вершины, в которые не входит ни одна дуга, также можно объединить в одну. Получим следующий сетевой график:
Найдем правильную нумерацию вершин (событий) сетевого графика.
Номер 1 получает вершина, в которую не входит ни одна дуга. Удаляем (мысленно или карандашом) дуги, выходящие из вершины с номером 1. В полученном сетевом графике есть только одна вершина, в которую не входит ни одна дуга. Значит, она и получает следующий по порядку номер 2 (если их несколько, то все вершины, в которые не входит ни одна дуга, получают следующие по порядку номера). Далее снова (мысленно) удаляем дуги, но уже выходящие из вершины с номером 2. В полученном сетевом графике сеть только одна вершина, в которую не входит ни одна дуга. Значит, она и получает следующий по порядку номер 3 и т. д.
6.4.6. Пример расчета временных характеристик
Пример 9. Допустим, задан граф:
Ранний срок свершения событий:
Поздний срок свершения событий:
- продолжительность критического пути;
Резерв времени:
Ранний срок начала работ:
Ранний срок окончания работ:
Поздний срок окончания работ:
Поздний срок начала работ:
Полный резерв времени работ:
Частный резерв времени первого вида:
Частный резерв времени второго вида:
Независимый резерв времени:
Коэффициент напряженности рассчитаем
для нескольких путей, не совпадающих
с критическим (
={0,3,5,6,8,9,10,11}=60).
Возьмем работу (4-7) и найдем максимальный критический путь, проходящий через эту работу: {0-3-7-10-11}, t(L max)=49,
=10+8+5=23
К н (4,7)= (49-23)/(60-23)=26/37;
Возьмем работу (1-2) и найдем максимальный критический путь, проходящий через эту работу: {0-1-2-7-10-11}, t(L max)=48,
=8+9+3+5=25
Возьмем работу (2-7) и найдем максимальный критический путь, проходящий через эту работу: {0-1-2-7-10-11}, t(L max)=48,
=8+9+3+5=25
К н (4,7)= (48-25)/(60-25)=23/35;
Все вычисленные параметры можно
отобразить на сетевом графике. Для
этого применяют четырехсекторный
способ фиксации параметров, который
заключается в следующем. Круг, обозначающий
событие разбивается на четыре сектора.
В центре записывается номер события
(j); в левом секторе –
наиболее поздний срок свершения событияj(
),
в правом – наиболее ранний срок свершения
событияj(
),
в верхнем – резерв времени свершения
событияj(R j),
в нижнем – номера предшествующих
событий, через которые к данному идет
путь максимальной продолжительности
(
).
Отображение на графе для нашего примера:
