Организация и планирование машиностроительного производства
..pdfСтадии, этапы |
Сроки выполнения |
|
|
1. Разработка ТЗ |
.. |
2.Разработка и утверж дение технического пред ложения
3.Разработка эскизного проекта:
-кинематические схе мы;
-общие виды;
-технико-экономичес кие расчеты;
"пояснительная запис ка
4.Разработка и утверж
дение технического про екта:
-чертежи общих видов;
-прочностные расчеты;
-спецификация мате- ’ риалов и покупных из делий;
-технический проект
5.Разработка рабочей документации:
-изготовление и испы тание опытного образца;
-доработка конструк торской документации;
-рабочие чертежи де талей, сборные черте
жи изделия; - конструкторская спе цификация
Рис. 1.15. План-график подготовки производства
Т |
|
КрсжV |
twi -Кд; |
П |
^*си |
Pp«6.i* ^iai |
|
|
|
где п„ — число стадий (этапов).
Цикл работ можно уменьшить либо за счет сокращения цикла выпол нения отдельных стадий, либо за счет частичного совмещения времени их выполнения. При этом соблюдаются следующие правила:
юз
—если последующая стадия (этап) более длительная, ее можно начи нать практически почти одновременно с предыдущей;
—если последующая стадия менее длительная, ее начало следует сдвинуть вправо по шкале времени по отношению к началу связанной с ней предшествующей стадией.
Минимально возможный цикл работ при совмещении по времени ста дий (этапов)
нп |
_ |
К „ „ • К „ *2-, t |
эт.I |
- к |
д.i |
|
реж |
пар \ |
|
||||
1 П -П |
_ |
r p |
‘-1 Рраб.i’ ^ вн.i |
|||
|
|
|
||||
где к ^ — средний коэффициент |
параллельности выполнения стадий |
(этапов) работ (в зависимости от конкретных условий величина может варьироваться в пределах 0,3 + 0,7).
Цикл работ нужно сопоставить с директивным сроком, устанавливае мым заказчиком, причем расчетный цикл должен быть меньше директив ного или, в крайнем случае, равен ему.
Приведенные формулы используются для создания укрупненной ма тематической модели планирования цикла инновационных проектов.
Для координации во времени всех стадий и этапов составляются (с учетом возможного совмещения времени их выполнения) ленточные или сетевые графики, позволяющие отразить календарные сроки начала и окончания, циклы стадий и этапов, а также цикл всего проекта.
Для контроля сроков может быть использован ленточный график, на котором наносятся параллельные линии, отражающие фактическое вы полнение по срокам тех или иных стадий и этапов работ. Контроль ком плектности подготовки, проводимый бюро (или отделом) планирова ния подготовки работ, удобно отражать на графиках, один из вариан тов которых (для технологической подготовки производства) показан на рис. 1.15.
1.8.3. Вероятностный метод планирования инновационных процессов
Традиционные методы планирования не могут отразить не определенность, присущую научно-исследовательским работам, началь ным этапам проектно-конструкторских работ, результатам испытания опытных образцов и т.д. Затруднена и автоматизация планово'Учетных работ.
Эти недостатки в значительной мере ликвидируются в системах сете вого планирования и управления. СПУ — один из методов кибернетиче ского подхода к управлению сложными динамическими системами с це
лью обеспечения определенных оптимальных показателей в условиях не определенности. Такими показателями в зависимости от заданных требо ваний могут быть: минимальное время выполнения всего комплекса работ, минимальная стоимость разработки, максимальная экономия ре сурсов и др.
Наиболее распространенной является система СПУ, в которой в со став входной информации включаются только данные о временных пара метрах и отсутствуют данные о стоимости работ и ресурсов, т.е. система, с помощью которой производится оптимизация по времени процесса вы полнения комплекса работ, описываемых одной сетью. Рассмотрим эту систему применительно к инновационной деятельности, связанной с ос воением выпуска новой продукции.
Основным плановым инструментом в системе СПУ является сетевой график (сетевая модель), представляющий собой информационно-анали тическую модель, в которой изображаются взаимосвязи и результаты всех работ, необходимых для достижения конечного результата.
В терминах теории графов сетевой график — это ориентированный граф без контуров, ребра которого имеют одну или несколько числовых характеристик. Ребрами изображаются на графе работы, а вершины гра фа— события (реже, наоборот).
Работами называются любые процессы, действия, приводящие к достижению определенных результатов (событий). Кроме работ действи тельных, т.е. требующих затрат времени, существуют фиктивные работы (зависимости). Фиктивная работа — связь между какими-то результата ми работ (событиями), не требующая затрат времени, или работы, зани мающие время, существенно меньшее одного рабочего дня (например, телефонный разговор).
Работа в сетевом графике изображается стрелкой, длина которой не зависит от продолжительности работы. Действительная — сплошной стрелкой с указанием над ней времени в днях или неделях, фиктив ная — пунктирной. Ни длина стрелки, ни ее направление не имеют значе ния. Желательно только выдерживать общее направление стрелок так, чтобы исходное событие располагалось слева, а завершающее — справа. Номер события, из которого выходит работа, должен быть меньше номе ра события, в которое работа входит. Для этого используется специаль ный алгоритм, основанный на ранжировании работ.
Событиями называются результаты проведенных работ. Формули ровка события всегда записывается в свершенной форме, не допускаю щей различного толкования (т.е. что-то сделано, заказано, сообщено и т.д.). Каждое событие может быть отправным моментом для начала по следующих работ. Протяженности во времени событие не имеет.
Любое промежуточное событие, за которым начинается данная рабо та (работы), называется н а ч а л ь н ы м и обозначается символом i. Любое промежуточное событие, которому непосредственно предшеству ют данные работы (работа), называется к о н е ч н ы м и обозначается символом). Первоначальное событие в сети, не имеющее предшествую щих ему событий, т.е. отражающее начало выполнения всего комплекса работ, называют и с х о д н ы м и обозначают символом J. Событие, ко торое не имеет последующих событий и отражает конечную цель ком плекса работ, называют з а в е р ш а ю щ и м и обозначают символом С.
Любая последовательность работ в сетевом графике, в которой конеч ное событие одной работы совпадает с начальным событием следующей за ней работы, называется путем. В сетевом графике различают несколь ко видов путей:
•от исходного события до завершающего события (Ln) — полный путь Ln(J-5-C);
•от исходного события до данного — путь, предшествующий данно
му событию L(J 4- i);
•от данного события до завершающего — путь, последующий за данным событием L(i-rC);
•между двумя какими-то промежуточными событиями i и j — путь между событиями L(i-fj);
•максимальный по продолжительности путь между исходным и за вершающим событиями — критический путь (L^).
Система СПУ функционирует последовательно в трех режимах: предварительного планирования, исходного планирования, оперативно го управления ходом работ.
При п р е д в а р и т е л ь н о м п л а н и р о в а н и и определяют ся структура разработки, взаимосвязи, последовательность выполнения отдельных стадий и этапов, состав и взаимосвязи организаций-соиспол- нителей, ориентировочные сроки поставок, потребности в основных ре сурсах и инвестициях. Принятый вариант согласовывается с организа- циями-соисполнителями и заказчиком и утверждается руководящими ор ганами.
В процессе и с х о д н о г о п л а н и р о в а н и я выполняются следующие основные этапы:
—расчленение всего комплекса работ и выдача ответственным ис полнителям заданий на составление фрагментов сводной сетевой модели
ввиде первичной модели на порученный объем работ; составленная и рассчитанная первичная сетевая модель передается в службу СПУ;
—построение и расчет сетевых моделей (так называемых частных) для данной организации или предприятия;
Рис. 1.16. «Дерево системы» — иерархическая структура системы руководства проектом
—построение, расчет, анализ и оптимизация сводной сетевой модели по всему комплексу работ;
—разработка необходимых плановых документов.
Рассмотрим более детально характеристику работ на каждой стадии. На стадии исходного планирования весь комплекс работ расчленяет
ся на составные части, каждая из которых закрепляется за определенным руководителем или ответственным исполнителем. Ответственными ис полнителями назначаются специалисты, осуществляющие руководство отдельным этапом и несущие за него персональную ответственность.
Число уровней руководства обычно устанавливается путем построе ния иерархической структуры системы («дерева системы») (рис. 1.16). За каждым «кружком» каждого уровня закрепляется руководитель или от ветственный исполнитель. Для каждого кружка строится своя (первич ная, частная или сводная) сеть. Одной из основных особенностей СГТУяв ляется то, что оценки и выводы нижестоящего руководителя являются ос новой для планирования на более высоком уровне руководства. Поэтому разработка и построение сетевых графиков идут «снизу» — от ответст венных исполнителей и до высшего уровня руководства.
При построении первичных сетевых графиков удобно предваритель но составить перечень событий и работ (табл. 1.17). При этом ставятся не сколько основных вопросов: какие работы могут (должны) быть законче ны прежде, чем можно начать данную работу; какие работы можно вести параллельно с данной; возможность начала каких работ зависит от завер шения данной? Поэтому первоначальный вариант перечня может су щественно отличаться от окончательного, часто выявляемого после построения самой сети, на которой лучше выявляются допущенные ошибки.
События |
Код |
ТЗ на проектирование и изготов- |
0 |
ление испытательного стенда по |
|
лучено |
|
Технические условия на стенд |
1 |
разработаны |
|
Общая компоновка стенда гото- |
2 |
ва |
|
Проектирование |
электрической |
3 |
|
части стенда |
закончено |
|
|
Проектирование |
механической |
4 |
|
части стенда |
закончено |
|
|
Заказы на |
покупные элементы |
5 |
|
размещены |
|
|
|
Все элементы электрической и |
6 |
||
механической частей стенда гото |
|
||
вы, покупные элементы получены |
|
||
Техническое задание на разра |
7 |
||
ботку рабочей документации по |
|
||
эксплуатации стенда с учетом до |
|
||
полнительной информации закон |
|
||
чено |
|
|
|
Стенд собран и отлажен, доку |
8 |
||
ментация по эксплуатации подго |
|
||
товлена |
|
|
|
Стенд испытан и принят заказ |
9 |
||
чиком |
|
|
|
Работы |
|
Код |
||
Разработка |
технических усло |
0,1 |
||
вий на стенд |
|
|
|
|
Общая компоновка стенда |
1.2 |
|||
Проектирование |
и |
разработка |
2.3 |
|
технологии изготовления электри |
|
|||
ческой части |
стенда |
|
|
|
Проектирование |
и |
разработка |
2,4 |
|
технологии изготовления механи |
|
|||
ческой части |
стенда |
|
|
|
Оформление и размещение зака |
2,5 |
|||
зов на покупные |
элементы |
|
||
Изготовление и монтаж элемен |
3,6 |
|||
тов электросхемы |
|
|
|
|
Изготовление и подсборка эле |
4,6 |
|||
ментов механической части стенда |
|
|||
Исполнение |
заказов |
на покуп |
5,6 |
|
ные элементы |
стенда |
|
|
|
Информация о характеристиках |
6.7 |
|||
элементов стенда для |
уточнения |
|
||
рабочей документации по эксплуа |
|
|||
тации стенда |
|
|
|
|
Сборка и отладка стенда |
6,8 |
|||
Разработка рабочей документа |
7.8 |
|||
ции по эксплуатации |
стенда |
|
||
Проведение контрольных испы |
8,9 |
|||
таний стенда |
и сдача |
заказчику |
|
«Сшивание» первичного графика может производиться от исходного к завершающему событию или наоборот (рис. 1.17).
После составления и проверки первичных сетевых графиков, разра ботанных ответственными исполнителями, «сшиваются» частные, а за тем и комплексный (сводный) сетевой график, объединяющий все пер вичные и частные графики в единую сеть, завершающее событие которой соответствует заданной конечной цели работ.
В приведенном на рис. 1.17 графике проектирования и изготовления испытательного стенда от исходного к завершающему событию приводят несколько путей. Поскольку многие из работ, лежащих на этих путях, вы-
Рис . 1.17. Сетевой график проектирования и изготовления стенда
полняются параллельно, общий срок проектирования и изготовления стенда будет зависеть от продолжительности максимального по време ни— критического пути.
По каждой работе сетевого графика ответственный исполнитель оп ределяет время ее выполнения. Для повторяющихся работ, встречавших ся в прошлом, по которым имеются статистические данные или нормати вы, устанавливается среднестатистическая или нормативная продолжи тельность в соответствии с обычными методами нормирования. Однако большая новизна объектов приводит к неопределенности в оценке време ни выполнения отдельных работ, поскольку ответственные исполнители не могут воспользоваться справочниками нормировщика или статистиче скими данными и дать детерминированную оценку времени. В этих слу чаях они дают три или две вероятностные оценки времени.
В системе с тремя оценками от ответственного исполнителя получа ют минимальную, максимальную и наиболее вероятную оценки времени: tmin — время, необходимое для выполнения работы при наиболее благо приятном стечении обстоятельств; W — время, необходимое для выпол нения работы при наиболее неблагоприятном стечении обстоятельств; t„B— продолжительность, имеющая место при нормальных, обычных условиях выполнения данной работы. Эти оценки являются исходными для расчета ожидаемого времени выполнения работы, которое представ ляет собой математическое ожидание случайной величины времени вы полнения работ.
Поэтому для более полной характеристики распределения случайной величины в теории вероятностей используется понятие дисперсии, т.е. меры неопределенности, связанной с данным распределением (квадрат отклонения случайной величины от ее математического ожидания). Если
дисперсия невелика, то имеется уверенность относительно завершения данной работы вовремя. От значений дисперсий отдельных работ крити ческого пути зависит неопределенность срока окончания всей разработки в целом.
При принятом в СПУ законе бета-распределения дисперсия:
< = [ ( * « - О / б ] 2
Иto*=(tmm+4tH..+ tn»,)/ 6 -
Снебольшой долей погрешности — для дисперсий 0,01 (W - tmjn)2, а
для ожидаемого времени (t™* - t™,) /90 можно принять, что
И tOM=(3tmjn+2tnu)() / 5 .
Поскольку оценка наиболее вероятного времени представляет для от ветственного исполнителя психологически наибольшие трудности, вто рой вариант получил довольно широкое распространение.
Ожидаемое время, рассчитанное по статистическим данным, норма тивам или вероятностным оценкам, проставляется в сетевом графике (рис. 1.17) над стрелками.
К основным расчетным параметрам сетевого графика относятся вели чина критического пути, резервы времени событий и работ. Эти парамет ры — исходные данные для анализа и оптимизации сети.
Резервы времени существуют в сетевом графике во всех случаях, ко гда имеются пути разной продолжительности. Резерв времени события R* — это такой промежуток времени, на который может быть отсрочено наступление этого события без нарушения сроков завершения разработ ки в целом. Он определяется как разность между поздним Т„.; и ранним Трл сроками наступления события:
Ri =Т„л-ТРл.
Наиболее поздний из допустимых сроков Tn i — это такой срок насту пления события, превышение которого вызовет аналогичную задержку наступления завершающего события. Наиболее ранний из возможных сроков наступления события Трл— срок, необходимый для выполнения всех работ, предшествующих данному событию.
Ранний Трл и поздний Т„л сроки наступления событий определяются по максимальному из путей, проходящих через данное событие, причем Трл равно продолжительности максимального из предшествующих дан ному событию путей, а Т„л является разностью между продолжительно стями критического пути Т(Ц Р), и максимального из последующих за данным событием путей, т.е.
Tp.i = T[Lmax(J - 01; Tn i = Т(Ь,ф) - T[U «(i + C )].
Путь, соединяющий события с нулевыми резервами времени, являет ся критическим. Он соответствует максимальной продолжительности по следовательных работ, ведущих от исходного (J) к завершающему собы тию (С).
Результаты расчетов ранних и поздних сроков наступления событий и резервов для сети, показанной на рис. 1.17, приведены в табл. 1.18.
Выявив события, не имеющие резервов времени, отметим на рис. 1.17 критический путь жирными стрелками.
Резервами времени располагают работы, лежащие на некритических путях. Полный резерв времени работы — это максимальное количество времени, на которое можно увеличить продолжительность данной рабо ты, не изменяя при этом продолжительность критического пути:
P-n.ij — T n.j ~ Tp j — to*.ij »
где tcij — ожидаемая продолжительность работы ij.
Важным свойством полного резерва времени работы является то, что если его использовать частично или целиком для увеличения длительно сти какой-либо работы, то уменьшится резерв времени всех остальных работ, лежащих на этом пути. Свободный резерв времени работы Rc».ij — это максимальное количество времени, на которое можно увели чить продолжительность данной работы или отсрочить ее начало, не из меняя при этом ранних сроков начала последующих работ, при условии,
что начальное событие этой работы наступило в свой ранний срок: |
|
||||||||||
|
|
|
|
Всв.ц |
“ Tpj —Tpj —toxу . |
|
|
|
|
||
|
|
|
Таблица |
1.18. |
Параметры сетевого |
графика |
|
|
|
||
i |
i |
и» |
|
|
to. |
TB.i |
Tn.i |
Ri |
Ri |
R*Lii |
|
0 |
1 |
— |
2 |
10 |
5 |
5 |
5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
8 |
25 |
15 |
20 |
20 |
0 |
5 |
0 |
0 |
|
1 |
7 |
— |
2 |
4 |
3 |
53 |
55 |
2 |
5 |
47 |
45 |
2 |
3 |
— |
6 |
11 |
8 |
28 |
28 |
0 |
20 |
0 |
0 |
2 |
4 |
— |
3 |
10 |
6 |
26 |
35 |
9 |
20 |
9 |
0 |
2 |
5 |
— |
5 |
18 |
10 |
30 |
38 |
8 |
20 |
8 |
0 |
3 |
6 |
25 |
— |
— |
— |
53 |
53 |
0 |
28 |
0 |
0 |
4 |
6 |
18 |
— |
— |
— |
53 |
53 |
0 |
26 |
9 |
9 |
5 |
6 |
— |
12 |
20 |
15 |
53 |
53 |
0 |
30 |
8 |
8 |
5 |
7 |
— |
0 |
0 |
0 |
53 |
55 |
2 |
53 |
2 |
0 |
6 |
8 |
— |
10 |
15 |
12 |
65 |
65 |
0 |
53 |
0 |
0 |
7 |
8 |
— |
8 |
13 |
10 |
65 |
65 |
0 |
53 |
2 |
2 |
8 |
? |
— |
5 |
18 |
10 |
75 |
75 |
0 |
65 |
0 |
0 |
Резервы времени работ, особенно свободный, позволяют маневриро вать сроками начала и окончания работ, их продолжительностью. Резуль таты расчетов R„.ij и Re g для сети, показанной на рис. 1.17, приведены в табл. 1.18.
Следующий этап работ на стадии исходного планирования — анализ сетевого графика, когда определяются коэффициенты напряженности пу тей и вероятность свершения завершающего события в заданный (дирек тивный) срок.
Коэффициент напряженности пути кн— это отношение продолжи тельностей несовпадающих (заключенных между одними и теми же со бытиями) отрезков пути, одним из которых является путь максимальной продолжительности, проходящий через данные работы, а другим — кри тический путь. Если совпадающую с критическим путем величину отрез ка исследуемого пути обозначить Т'(Ькр), а протяженность максимально го пути, проходящего через данные работы, — TXLmax), то коэффициент напряженности:
=|T(Lnm) - T '(L 4))]/[T(L4, ) - T '( L 4)).
В случае последующей оптимизации сетевого графика (при прочих равных условиях) в первую очередь используются резервы с путей, имеющих наименьший коэффициент напряженности.
Расчет вероятности наступления завершающего события в заданный срок Рк необходим, когда установленный директивный срок Тд оказыва ется меньше рассчитанного срока наступления завершающего события Тс. Предполагается, что значение Тс подчиняется закону нормального распределения. Тогда аргумент нормальной функции распределения ве роятностей (функция Лапласа):
где пр — число работ, лежащих на критическом пути.
Значение функции Рк может быть найдено по таблице значений нор мальной функции распределения вероятностей в соответствующей спра вочной литературе по теории вероятностей.
Для величины Рк считаются вполне достаточными границы допусти мого риска 0,35 < Р* < 0,65. Более того, можно утверждать, что при Рк > 0,65 на работах критического пути имеются избыточные ресурсы. При Рк < 0,35 опасность срыва заданного срока наступления завершаю щего события настолько велика, что необходимо повторное планирова ние с перераспределением ресурсов, т.е. оптимизация сетевого графика.