Что такое календарно сетевое планирование в строительстве

Строительное производство представляет собой сложную организационно-технологическую систему, которую для облегчения изучения можно представить в виде модели.

Модель в широком понятии — это любой упрощенный образ образец или аналог какого-либо сложного объекта, процесса или явления («оригинала» данной модели), используемый в качестве его «представителя».

Процесс исследования на моделях, должным образом представляющих изучаемую систему, называется моделированием.

Моделирование строительного производства — исследование строительных процессов путем построения и изучения их моделей, являющихся упрощенным представлением о некотором объекте, более удобном для восприятия, чем сам объект.

В организационно-технологических моделях строительства объектов производят взаимную увязку выполнения отдельных видов строительных работ, сроков и интенсивность ведения работ, а так же рационального порядка использования ресурсов.

Строительный процесс и вид работы могут быть представлены в виде мысленной описательной или графической модели.

BIM 169 Опарина Л.А. Календарно-сетевое планирование и управление сроками строительства

В качестве графических моделей строительного производства служат (как частично отмечалось в главе 5): линейные (ленточные) графики Г.Л. Ганта, циклограммы М.С. Будникова, таблицы (матрицы), а также сетевые графики.

Сетевые модели позволяют лучше всего отобразить порядок возведения сложного объекта, осуществлять научно-обоснованные методы строительства, определять и разрешать многие проблемные ситуации, возникающие в процессе производства строительных работ.

Сетевой график является документом, позволяющим оперативно руководить строительством и перераспределять ресурсы в зависимости от фактического состояния строительства. Он имеет и ряд других преимуществ по сравнению с другими моделями.

Однако применение сетевых графиков не означает, что тем самым исключается применение линейных графиков, циклограмм и матриц.

Эти модели взаимно дополняют друг друга и применяются в тех случаях, где они наиболее целесообразны.

Сетевые графики наиболее целесообразны для сооружения сложных промышленных и других комплексов, где участвуют многие организации, причем сетевые графики учитывают все работы, от которых зависит успешный ход строительства, в т.ч. проектирование, внешние поставки материалов, технологического оборудования и др. Сетевые модели используются в строительстве для решения задач перспективного планирования, определения продолжительности и сроков выполнения основных этапов создания объектов (проектирования, строительно-монтажных работ, поставки технологического оборудования, освоения производственной мощности), а также планирование капитальных вложений по периодам строительства объекта.

Сетевые модели используются также для решения задач оперативного планирования строительным производством по отдельному объекту, зданий, сооружений.

В сетевом моделировании строительного производства используется два основных понятия: сетевые модели и сетевые графики.

Календарно-сетевой график строительного проекта

Сетевые модели бывают разные в зависимости от характера объекта строительства, целей и ряда других показателей.

Классифицируются сетевые модели по следующим основным признакам:

1. по виду целей — одноцелевые модели и многоцелевые (например, при строительстве разных объектов, возводимых одной строительной организацией;

2. по числу охвата объектов: частная модель и комплексная (например, на один объект и на весь промышленный комплекс завода);

3. по характеру оценок параметров модели: детерминированные (с заранее и полностью обусловленными данными) и вероятностные (учитывающие влияние случайных факторов);

4. модели с учетом целевой направленности (временные, ресурсные, стоимостные).

В последующих параграфах, в основном, будем рассматривать простые модели: детерминированные, одноцелевые, частные и комплексные с учетом времени.

Элементами сетевого графика являются (при типе «вершины — события»):

1. работа — процесс, требующий затраты времени и ресурсов (например, рытье котлованов, бетонирование фундаментов, монтаж колонн и т.д.;

2. событие — факт окончания одной или нескольких работ, необходимых и достаточных для начала одной или нескольких последующих работ, не требующий затрат ни времени, ни ресурсов (например, окончание рытья котлованов, бетонирование фундаментов, устройство кровли и т.д.);

3. ожидание — технологический и организационный перерыв между работами, требующий только затраты времени (например, твердение бетона, сушка штукатурки и т.д.);

4. зависимость (или фиктивная работа) — элемент сетевого графика, который вводится для отражения правильной технологической взаимосвязи между работами, не требующая затраты ни времени, ни труда исполнителей (как, например, завершение копки траншеи на 1-й захватке и возможность начала укладки фундаментных блоков на этой же захватке);

Для элементов сетевого графика приняты следующие обозначения:

Работы и ожидания изображают сплошными линиями со стрелками, направленными по ходу технологического процесса (слева направо); события — кружками, а зависимости— пунктирными линиями со стрелками.

События нумеруются одним числом, а работы — двумя. Наименование работы указывают над стрелкой, а продолжительность работы (n) — под стрелкой.

Основным методом решения плановых и управленческих задач в строительстве является метод сетевого планирования и управления (СПУ). Метод СПУ включает построение, расчет, анализ и оптимизацию сетевых моделей и применяется для решения задач, связанных с планированием и управлением строительства.

Метод СПУ объединяет автоматизированный учет и контроль, выбор и принятие управленческих решений. Результаты расчета сетевой модели содержат оценку выполнения исполнителями работ для достижения поставленной цели. Это позволяет руководителям концентрировать внимание на вопросах, от которых в данный момент времени зависит срок достижения цели. На основе информации о временных, объемных и ресурсных параметрах моделируются варианты регулирующих воздействии, наиболее рациональный из которых применяется. В качестве модели процесса производства используется сетевая модель.

Сетевая модель с требуемой степенью детализации отображает взаимосвязь отдельных работ по возведению объекта (комплекса) и дает возможность осуществить математический анализ календарного плана, прогнозировать его будущее состояние, а также оценивать эффективность принимаемых решений.

Сетевой моделью называется ориентированный граф, отражающий последовательность и организационно- технологические взаимосвязи между работами, выполнение которых необходимо для достижения поставленной цели.

Сетевая модель, представленная графически на плоскости с рассчитанными временными и ресурсными параметрами, называется сетевым графиком. Сетевые графики используются для расчета временных параметров и оптимизации календарных планов.

Правила построения сетевых графиков. 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

Временные параметры сетевого графика.

Каждая работа сетевого графика имеет временную оценку — продолжительность. Продолжительность (t) выполнения работы измеряется в единицах времени: часах, днях, неделях и т.д.

Любая непрерывная последовательность работ в сетевом графике называется путем. Путь от исходной до завершающей работы (события) является полным путем сетевого графика. Если известна продолжительность выполнения каждой работы, то может быть определена продолжительность пути. Продолжительность любого пути равна сумме продолжительностей составляющих его работ.

Полный путь, имеющий наибольшую продолжительность, называется критическим.

Продолжительность критического пути (Т„р) определяет общую продолжительность строительства. Следовательно, чтобы сократить продолжительность строительства, необходимо уменьшить продолжительность критических работ, т.е. работ, находящихся на критическом пути. Одной из главных задач руководителей строительства является тщательный контроль за соблюдением установленных продолжительностей выполнения именно этих работ, изыскание путей их сокращения и принятие оперативных мер по предотвращению их срыва.

Для определения продолжительности критического пути и сроков выполнения каждой работы определяют следующие временные параметры сетевой модели:

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 началу 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 совпадают, 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 перенести ее начало без увеличения продолжительности критического пути. Он равен разности между поздним и ранним сроком начала или окончания.

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.

Календарный план — это такой проектно — технологический документ, который определяет последовательность, интенсивность и продолжительность производства работ, их взаимоувязку, а также потребность (с распределением во времени) в материальных, технических, трудовых, финансовых и других ресурсах, используемых в строительстве.

В основу составления рациональных календарных планов строительства закладывается нормализованная технология возведения зданий и сооружений. Она находит, как правило, отражение в технологических моделях строительства объектов.

Основная задача календарного планирования состоит в составлении таких расписании выполнения работ, которые удовлетворяют всем ограничениям, отражающим в технологических моделях строительства объектов взаимоувязку, сроки интенсивности ведения работ, а также рациональный порядок использования ресурсов.

Если заранее сформулирован критерий качества календарного плана (скажем, минимальная продолжительность возведения объекта или максимальная равномерность использования бригад рабочих и строительных машин), то наилучшим считается календарный план, оптимальный по этому критерию.

Организация и планирование строительства предполагают согласование работ во времени и пространстве, т.е. разработку модели выполнения согласованного во времени и пространстве комплекса работ с целью достижения высоких технико-экономических показателей строительного производства.

Критерий оптимальности должен отражать наиболее существенную характеристику плана (например, продолжительность строительства, себестоимость, прибыль строительной организации, производительность труда и др.). В разных условиях может приниматься за критерий любой из существенных показателей, при этом остальные показатели тоже учитываются в задаче планирования, но уже в качестве тех или иных ограничений.

Существует множество допустимых вариантов планов, И методика календарного планирования должна позволять выбрать из всего этого множества оптимальный вариант по принятому критерию. По своему содержательному характеру задачи такого рода относятся к классу комбинаторных задач полного упорядочения во времени множества работ. Эффективное решение таких задач достигается при использовании экономико-математических методов и ЭВМ.

При организации, планировании и управлении строительством используются все виды моделей, но наиболее широко изобразительные (графические): линейный календарный график, циклограмма, сетевой график в форме графа, а также табличные, например, матрицы.

Важным этапом разработки планов является определение ресурсов, необходимых для выполнения проекта и их распределения. В зависимости от стадии проектирования календарные планы (КП) подразделяются на следующие виды:

• календарный план или комплексный укрупненный сетевой график (КУСГ) поточной застройки комплекса зданий или сооружений в составе ПОС;

• календарный план строительства отдельных объектов в составе ППР; на стадии рабочих чертежей;

• календарный план осуществления отдельных строительных процессов — технологические карты на стадии разработки ППР;

• разрабатывают также почасовые сменные графики, которые находят применения в работе домостроительных комбинатов (ДСК) при монтаже конструкций с транспортных средств («с колес»).

В комплексный поток включаются работы по возведению всех постоянных зданий и сооружении, входящих в состав строящегося комплекса, в том числе по тем сооружениям, зданиям, инженерным сетям, дорогам и т.п., которые строятся в подготовительный период.

В составе проекта организации строительства для сложных строительных комплексов разрабатывается комплексный укрупненный сетевой график (КУСГ).

Исходными данными для разработки КУСТ являются:

• заданный срок строительства проектируемого предприятия (комплекса), а также имеющиеся решения по вопросам его материально-технического обеспечения;

• технологические и компоновочные решения проекта (рабочего проекта): состав пусковых комплексов по очередям строительства, полный перечень объектов, технологическая последовательность ввода в действие производства и пр.;

• состав и мощности организаций, намечаемых для осуществления строительства.

При разработке КУСТ целесообразно выявить главную цель работ, отражающую технологическую последовательность строительства, монтажа и ввода в действие основного производства, основных жилых или других объектов соответствующего комплекса и принять ее за основу компоновки сетевой модели. При определении продолжительности работ КУСТ следует руководствоваться как действующими нормативами, так и данными о продолжительности проектирования и строительства аналогичных объектов.

В основу календарных планов закладывается научно- обоснованная организация взаимодействия всех участников строительства и нормализационная технология производства работ, разработка которых осуществляется путем построения тех или иных организационно-технологических моделей строи- тельного производства. При этом независимо от способа моделирования, в календарных планах должны предусматриваться поточные методы организации производства, обеспечивающие наиболее рациональное и равномерное потребление ресурсов и непрерывный выпуск строительной продукции в нормативные или заданные сроки.

После составления и расчета КУСТ проводится его оптимизация. На этой стадии путем последовательного, иногда многократного, улучшения первоначального варианта графика решаются следующие основные задачи:

• выявление оптимальной продолжительности строительства, не превышающей директивной или нормативной;

• выявление возможностей наиболее целесообразного использования капиталовложений, материально-технических и людских ресурсов путем распределения работ в пределах имеющихся резервов времени для более равномерного использования ресурсов и финансовых средств.

Источник: studfile.net

Моделирование сетевого графика проекта

Глоссарий разработки сетевого графика

Построение сетевого графика методологически основано на общей концепции СПУ (системы планирования и управления) проектов. Ключевые аспекты данной методологии были рассмотрены в статье на тему сетевого планирования проекта. В настоящем материале мы развиваем начатое осмысление теоретических и прикладных вопросов сетевого моделирования. В первую очередь, нас интересует разработка сетевой диаграммы вида «вершина – работа» в контексте ее составления, оптимизации и корректировки. Логика сетевого планирования достаточно проста, математически метод не сложен.

Тем не менее, на практике применить полноценно эту модель удается не всегда. Возникают затруднения, во многом определяемые психологией участников, не готовых объективно рассчитать сроки исполнения сформулированных задач. Данный метод дает более слабый результат в условиях перегруженности ответственных ресурсов по проектным задачам. Сетевые графики хорошо работают в проектах, где ответственные исполнители заняты только на одном проекте, например, в строительстве. Ниже показана модель процесса календарного планирования, которая служит направляющим ориентиром в работе со средством планирования «сетевой график».

Введем основные понятия, которые понадобятся для составления сетевой модели проекта и ее оптимизации:

• отношение предшествования – это характеристика связи последующей работы в отношении предшествующей;
• путь – это непрерывная последовательность операций (работ) в сетевом графике;
• предшествующий путь – участок полного пути от исходного до рассматриваемого события;
• последующий путь – участок полного пути от рассматриваемого события до любого следующего;
• критический путь – это полный путь, характеризуемый нулевым резервом;
• критическая работа – действие, для которого полный резерв имеет нулевое значение;
• предкритическая работа – операция, для которой менеджер проекта установил число предельного значения полного резерва;
• резерв пути – разница между временной длительностью проекта и длиной пути на графике;
• веха – работа с нулевой продолжительностью, обозначает важное, значимое событие в проекте;
• минимальное время от начала проекта до начала выполнения операции без нарушения отношения предшествования называется ранним сроком начала работы;
• максимальное время с начала проекта до начала выполнения операции, которое позволяет проекту закончиться вовремя без нарушения отношения предшествования, называется поздним сроком начала работы;
• минимальное время, которое требуется для выполнения всех работ без нарушения отношения предшествования, называется ранним окончанием проекта;
• возобновляемый ресурс предполагает ограничение в использовании его на каждом шаге планируемого периода;
• невозобновляемый ресурс предполагает ограничение в использовании его на всем периоде реализации проекта.

Базовый алгоритм и виды связей сетевого графика

Сетевой график позволяет увидеть структуру работ, представить все этапы и взаимосвязи с требуемой степенью детализации. На его основе производится разработка обоснованного плана мероприятий с учетом более эффективного использования ресурсов по заданным критериям. Диаграмма позволяет производить поливариантный анализ альтернативных решений для улучшения календарного плана с использованием компьютерных технологий. Вспомним основные правила построения сетевой модели метода «вершина – работа».

1. Элементы сетевого графика включают работы и зависимости (связи) между ними. События на графике не отражаются за исключением вех, представляющих собой основные наиболее важные события, изображаемых в форме «ромбиков», работ с нулевой продолжительностью.
2. Работа представляет собой неделимый элемент процесса, требующий времени и других ресурсов для выполнения, изображается в виде прямоугольника, вытянутого по горизонтали. Исходя из этого правила, длина прямоугольника может свидетельствовать о продолжительности операции.
3. Разработка графика начинается с размещения на нем исходной работы в крайней левой точке и завершается включением в него конечной операции, закрывающей проект. Календарно начальный момент исходного действия обозначает старт проекта.
4. Зависимости (связи) между работами оформляются стрелками, направленными слева направо под разными углами наклона. На основе данного правила связи между операциями определяются одной из форм отношений зависимости.
5. Сетевой график имеет только одну работу, в которую входят зависимости, но не выходит ни одна, и одну работу, не имеющей ни одной входящей зависимости.
6. Сетевой график не может иметь циклов, т.е. зависимости не должны связывать работы по кругу.

Сетевой график строится по следующему алгоритму составления.

1. На диаграмме размещается начальная работа проекта, не имеющая предшественников.
2. Расположение операции, непосредственно следующей за работой, связанной с ней отношением предшествования, на графике левее предыдущей. Отображение связи предшествования.
3. Переход к пункту 2 до тех пор, пока не закончатся работы, имеющие предшественников.

Разработка сетевой диаграммы производится с учетом возможных связей между работами. Основные виды отношений предшествования используются в четырех вариантах связей и в двух дополнительных их разновидностях. Далее на схеме представлены варианты связи следующей по идентификационному номеру работы к предыдущей или, наоборот, последующей. Основные или базовые виды предшествования связаны с перестановками слов «начало» и «окончание»:

• «окончание – начало» (простой вид отношения предшествования);
• «окончание – окончание»;
• «начало – начало»;
• «начало – окончание».

Методы расчета длительности операций

Для обеспечения построения, анализа и управления расписанием проекта необходимо рассчитать следующие параметры сетевого графика: стоимость, задействованные ресурсы и продолжительность работ. Требуемые ресурсы нужно рассчитать до определения продолжительности операций, так как их длительность во времени, как правило, зависит от состава задействованного ресурсного обеспечения. Кроме того, важно понимать, насколько ресурсы календарно доступны, что, в свою очередь, влияет на сроки работ и их продолжительность. Очевидно, что ключевым параметром выступает именно длительность операций. Для ее оценки используется ряд специальных методов, краткая характеристика которых приведена в табличной форме далее.

В случае отсутствия статистических данных по аналогичным операциям и невозможности применить экономико-математические методы расчета часто используют экспертные оценки. У данного метода есть серьезное достоинство – его простота, при условии, что удалось привлечь опытных и объективных экспертов. Но этого достичь бывает нелегко, позиции экспертов по вопросам продолжительности могут оказаться противоположными. Тем не менее, такое положение вещей вполне допустимо при использовании средневзвешенных оценок квалифицированных экспертных мнений.

В разнообразных проектах присутствуют идентичные по природе работы. Например, подготовка устава проекта, разработка ТЗ, проведение тендера по структуре и трудоемкости мало чем отличаются друг от друга. Это свойство используется для оценки длительности по аналогам. В некоторых случаях информацию о параметрах аналогичных работ вполне допустимо использовать для планирования расписания. Для этого схожесть типа и содержания операций должны быть подвергнуты экспертизе.

Параметрическая оценка длительности тесно сопряжена с нормативным подходом. Данный подход задействует такие параметры, в частности, как производительность (объем производства в единицу времени) или выработка. Например, чтобы выполнить монтаж I-го уровня сложности оборудования «А» требуется, допустим, 100 нормо-часов труда специалистов высшей квалификационной категории. Подобного рода мероприятия называют еще работами фиксированного объема, потому что продолжительность их связана с числом выделяемых ресурсов и может быть оценена как объем работ, деленный на количество человеческих ресурсов.

Помимо варианта фиксированного объема отдельно выделяется случай фиксированной продолжительности работы. Примерами таких работ являются действия, связанные с режимом дежурства на объекте, обслуживания оборудования и т.д. Продолжительность в подобных случаях обусловлена длительностью работы обслуживаемого объекта. Для параметрического метода, как мы видим, важно найти параметр, от которого зависит продолжительность операции и причинно-следственные связи, на основе которых возможно определить зависимости параметра от других значений.

Методы оптимизации сетевого графика

На текущий момент нас интересует оптимизация сетевого графика как подэтап процесса планирования проектной задачи. Это связано с тем, что после сбора информации о работах и ограничениях разработка визуальной модели в форме сетевой диаграммы подразумевает дальнейшее ее улучшение с использованием методов расчета расписания. Основных методов два: метод критического пути (сокращенно МКП) и анализ расписания по методу PERT.

При использовании МКП производится последовательный расчет наиболее ранних и самых поздних сроков работ по проекту. Далее устанавливается размер полного резерва, при этом критическими работами считаются действия, имеющие нулевой полный резерв. Наконец, рассчитываются временные резервы для выполнения операций, и в качестве самого длинного пути сети выбирается критический путь. Критических путей может быть несколько. Оптимизация сетевого графика методом критического пути применяется для следующих моделей диаграммы:

• для моделей с дискретным и непрерывным временем;
• для моделей с простым отношением предшествования;
• в сетях с обобщенными связями.

Метод оценки и анализа программ (PERT) служит вторым методом, по которому проводится оптимизация сетевого графика. Его основные отличия от МКП основаны на допущении, что длительность работ носит случайный характер, и для целей оценки и анализа сроков следует учитывать неопределенность временного параметра работ проекта. Также делается допущение о независимости всех случайных величин продолжительности критического пути. Для этих целей на основе метода математической статистики и теории вероятности используется β-распределение и оценка параметров распределения с трех экспертных позиций: оптимистичной, пессимистичной и наиболее вероятной.

Корректировка сетевого графика и сокращение общей продолжительности проекта входят в состав ключевых задач проект-менеджера. МКП дает возможность рассчитать оптимальные сроки выполнения проекта, но не позволяет найти инструменты для более действенного сокращения его продолжительности. В этом отношении метод критического пути не обладает достаточной гибкостью. Метод PERT также не лишен недостатков. Во-первых, он нацеливает в основном на оптимистический вариант оценки, во-вторых, PERT в меньшей степени применим к небольшим проектным задачам.

Для эффективной корректировки лучше всего подходят такие современные методы, как метод критической цепи и методы сжатия. Им мы намерены уделить внимание в отдельной статье. Все названные модели и методы являются предметной зоной компетенций PM, владея которыми, менеджеру проще демонстрировать свою эффективность, достигая результата проекта в условиях временных и ресурсных ограничений.

Источник: projectimo.ru