przykład zobrazowany, Zarządzanie projektami testy ćw materiały wykłady


BADANIA OPERACYJNE II - PROGRAMOWANIE SIECIOWE

Przygotował: mgr inż. Piotr Betlej

Ćwiczenia 1

1.0. Wprowadzenie do przedmiotu

2.0. Historia zarządzania projektami

3.0. Klasyfikacja i zastosowania metod programowania sieciowego

4.0. Podstawowe pojęcia

5.0. Założenia modelu sieciowego

6.0. Etapy konstrukcji sieci

7.0. Ćwiczenia z konstrukcji sieci

1.0. Wprowadzenie do przedmiotu

Efektywne planowanie nie jest domeną współczesnego managera. Poganiani przez konkurencję i rosnące wymagania rynku pospiesznie przechodzimy bezpośrednio od pomysłów do ich realizacji. Ta swoista "pułapka aktywności" wiele nas kosztuje. Bez dobrego planu żaden projekt nie zakończy się sukcesem.

Alarmujące statystyki

Współczesne zarządzanie projektami datuje się od roku 1958, kiedy wynaleziono dwie metody sieciowego planowania zadań: PERT i CPM. Zapoczątkowało to na całym świecie dynamiczny rozwój domeny Project Management. Kierownicy projektów zaczęli tworzyć coraz bardziej skomplikowane sieci zadań i coraz doskonalsze modele wykorzystania zasobów. Wraz z doskonaleniem metod zarządzania projektami dokonywał się błyskawiczny postęp technologiczny, który wraz ze wzrostem konkurencyjności na globalnych rynkach tworzył coraz bardziej złożone i zmienne otoczenie dla realizowanych projektów. Pośpiech stał się podstawowym imperatywem decyzji managerów: zdążyć przed konkurencją, za wszelką cenę osiągnąć cel taniej i w krótszym czasie. Szczególnie łatwo podejście to przyjęło się w naszym kraju, mającym chlubne tradycje spontanicznych decyzji i wielkich zrywów i mniej chlubne - działania bez wyznaczonych celów i spójnego planu.

Uznane organizacje badające projekty realizowane na świecie, takie jak amerykańskie komisje Packarda i Heartha, Standish Group i AMR Research, publikują dziś alarmujące statystyki o wielkich kosztach niepowodzeń projektów, zwłaszcza realizowanych w obszarze nowych technologii. Tylko mniej niż jedna trzecia projektów IT osiąga wyznaczone cele w planowanym czasie i budżecie. Przystępowanie do projektów z góry skazanych na niepowodzenie przynosi w skali globalnej gospodarki straty trudne do oszacowania. Wskazuje się na różne przyczyny tej sytuacji, ale problemem podstawowym, rodzącym kolejne, jest z pewnością brak odpowiedniej analizy projektu na etapie inicjacji i powierzchowne traktowanie etapu planowania. Takie podejście na starcie projektu czyni bezużytecznymi najbardziej nawet zaawansowane narzędzia zarządzania harmonogramem, czy procedury zarządzania zmianą. Kosztownym błędem okazuje się powszechna dziś praktyka rozpoczynania projektu od przydzielania zadań i przystępowania do ich realizacji. Planuj, potem działaj - tą z pozoru oczywistą zasadę dziś przychodzi nam odkrywać na nowo.

Projekty rozpoczynają się od idei

Analizy przeprowadzonych projektów wskazują, że im bardziej przejrzysta i lepiej opisana jest wizja tego, co chcemy osiągnąć, tym większe są szansę na osiągnięcie celu. Na etap planowania powinna przypadać ponad połowa wysiłku w projekcie - twierdzą kierownicy projektów, którzy na własnych błędach przekonali się o słuszności tej tezy. Przystąpienie do realizacji projektu musi być poprzedzone analizą alternatywnych rozwiązań w zakresie struktury prac, definicji celów i kryteriów sukcesu planowanego przedsięwzięcia. Udziałowcy projektu muszą najpierw uzgodnić (i potwierdzić!) wspólną wizję celu i dróg do jego osiągnięcia. Przyjęcie optymalnych rozwiązań na starcie nie jest możliwe bez zespołowego wysiłku, trudnych kompromisów i wyrzeczeń, ale tylko taka droga pozwoli w znaczny sposób ograniczyć ryzyko klęski projektu.
Dlaczego więc tak mało wysiłku poświęca się zbudowaniu szczegółowego planu?

2.0. Historia zarządzania projektami

Działalność nosząca cechy projektów prowadzona była od początku cywilizacji. Z braku wiedzy o stosowanych sposobach zarządzania tymi pierwotnymi, choć wcale niebanalnymi, projektami nie można wskazać początku rozwoju tej dziedziny.

Główne etapy rozwoju zarządzania projektami tworzą następującą historię:

DuPont Inc. - metoda ścieżki krytycznej (CPM = Critical Path Method) stosowana do harmonogramowania projektów o zdeterminowanym czasie realizacji zadań składowych,

Lockheed Corporation - metoda PERT (Programm Evaluation and Review Technique), stosowana do harmonogramowania projektów z uwzględnieniem losowości czasu realizacji zadań składowych, stosowana początkowo do projektów badawczo-rozwojowych w sektorze militarnym (projekt rakiet balistycznych POLARIS).

3.0. Klasyfikacja i zastosowania metod programowania sieciowego

Metody programowania sieciowego to techniki planowania przedsięwzięć zapewniające sprawny przebieg ich wykonania. Obecnie istnieje wiele takich metod, często znacznie się od siebie różniących. Ze względu na strukturę logiczną metody sieciowe można podzielić na: sieci o strukturze logicznej zdeterminowanej (sieci typu DAN - Deterministic Analysis Network) i stochastycznej (sieci typu GAN - Generalized Analysis Network).

Do typowych zastosowań planowania sieciowego przedsięwzięć zalicza się projektowanie zamierzeń na wielką skalę (programy kosmiczne, zbrojeniowe, uprzemysłowienia kraju itd.), oraz na mniejszą skalę - planowanie i kontrola prac budowlanych, remontowych, prac badawczych itp.

0x08 graphic

Deterministyczne metody - czasy trwania czynności są określone jednoznacznie.

Stochastyczne - czasy trwania czynności można określić tylko z pewnym prawdopodobieństwem.

4.0. Podstawowe pojęcia

Zarządzanie projektem jest to proces planowania, organizacji oraz zarządzania zadaniami i zasobami (ludzkimi, materiałowymi, sprzętowymi, finansowymi) w celu osiągnięcia zdefiniowanego celu, zwykle w ramach ograniczeń czasu, zasobów lub kosztu.

Projekt (przedsięwzięcie) - składa się z serii połączonych ze sobą czynności wykonywanych w celu uzyskania określonego celu, zwykle w ramach ograniczeń: czasu, zasobów i kosztu. Elementami składowymi projektu są zdarzenia i czynności.

Zdarzenie - w modelu sieciowym oznacza osiągnięcie stanu zaawansowania pracy przy realizacji projektu. Jest to moment rozpoczęcia lub zakończenia jednej lub kilku czynności. Zdarzenia przedstawiamy przy pomocy okręgów, prostokątów lub innych figur geometrycznych. Przykładowo:

0x08 graphic
0x08 graphic

Gdzie:

i - numer zdarzenia, i = 1, 2, 3, ...

t i - najwcześniejszy możliwy moment zaistnienia zdarzenia i

Ti - najpóźniejszy dopuszczalny moment zaistnienia zdarzenia i

L i - zapas czasu dla zdarzenia i

0x01 graphic

Czas najkrótszy (najwcześniejszy moment zaistnienia zdarzenia o numerze 'i') , jest to najdłuższy czas przejścia od zdarzenia pierwszego do zdarzenia 'i'-tego.

Czas najdłuższy (najpóźniejszy moment zaistnienia zdarzenia), jest to różnica pomiędzy czasem krytycznym a najdłuższym czasem przejścia od tego zdarzenia do zdarzenia końcowego.

Czynność - dowolnie wyodrębniona część projektu charakteryzująca się czasem trwania i zużywaniem środków. Czynności przedstawiamy przy pomocy strzałek (wektorów) łączących zdarzenia. Kierunek strzałki przedstawia zależności między czynnościami. Czynność charakteryzuje para wskaźników i-j, gdzie i jest numerem zdarzenia, w którym czynność się rozpoczyna, a j - numerem zdarzenia w którym czynność się kończy.

0x08 graphic

Czynność pozorna - szczególny typ czynności, które nie zużywają czasu (jej czas trwania jest równy zeru) ani środków. Służą jedynie do przedstawienia zależności między czynnościami. Czynności pozorne przedstawiamy przy pomocy strzałek (wektorów) przerywanych.

0x08 graphic

5.0. Założenia modelu sieciowego

  1. Zdarzenia początkowe nie mają czynności poprzedzających.

0x01 graphic

  1. Zdarzenia końcowe nie mają czynności następujących po nich

0x01 graphic

  1. Wykres sieciowy może mieć kilka początkowych i kilka końcowych zdarzeń i wówczas łączy się je czynnościami pozornymi w jedno zdarzenie początkowe i jedno zdarzenie końcowe.

0x01 graphic

  1. Dane zdarzenie nie może nastąpić, dopóki nie zakończą się wszystkie czynności prowadzące do niego i warunkujące zajście tego zdarzenia.

  1. Żadna kolejna czynność nie może się rozpocząć, dopóki nie zaistnieje zdarzenie kończące czynności poprzedzające.

  1. Wektory czynności powinny być skierowane z lewej strony do prawej

0x01 graphic

  1. Wykres sieciowy nie powinien mieć obiegów zamkniętych, tj. pętli łączących dwukrotnie te same zdarzenia.

0x01 graphic

  1. Strzałki obrazujące czynności nie powinny się przecinać.

0x01 graphic

  1. Dwa zdarzenia mogą być połączone tylko jedną czynnością. Jeżeli kilka czynności wykonywanych jest równolegle pomiędzy dwoma zdarzeniami to należy wprowadzić czynności pozorne.

0x01 graphic

  1. Zdarzenia i czynności powinny być odpowiednio uporządkowane, tzn. każdy poprzednik ma mieć mniejszy numer lub wcześniejszą literę od następnika (zatem numerując zdarzenia należy zwracać uwagę na to, by zdarzenie wcześniejsze miało mniejszy numer i < j). Wymóg ten wyklucza wystąpienie cyklu (tzn. sytuacji, gdy wychodząc z jednego wierzchołka i poruszając się po krawędziach, można do tego samego wierzchołka wrócić.

0x01 graphic

6.0. Etapy konstrukcji sieci

1. Zdefiniowanie celu projektu i czasu jego realizacji

2. Wyodrębnienie listy czynności

Czynność

Poprzednik

Czas trwania

a

1

b

2

c

a, b

3

hd

a, b

4

e

c, d

2

f

e

3

g

e

1

3. Wygenerowanie wykresu Gantta (graficznej interpretacji listy czynności).

0x01 graphic

4. Budowa diagramu sieciowego

0x01 graphic

5. Wyznaczenie ścieżki krytycznej.

0x01 graphic

6. Interpretacja wyników

7. Obliczamy prawdopodobieństwo, że projekt zostanie ukończony zgodnie
z wyznaczonym czasem.

7.0. Ćwiczenia z konstrukcji sieci

Ćwiczenie 1

Na podstawie poniższych tabel narysować wykresy Gantta oraz sieciowe:

a)

Czynność

Poprzednik

Czas trwania

a

2

b

a

4

c

b

2

b)

Czynność

Poprzednik

Czas trwania

a

2

b

2

c

a

2

d

b

3

e

c, d

5

Ćwiczenie 2

Firma PLANETA przenosi swoją siedzibę z Warszawy do Rzeszowa. Koordynacja tego przedsięwzięcia nie jest prosta, gdyż firma składa się z wielu działów. Należy określić, którzy pracownicy z Warszawy przeniosą się do Rzeszowa, jak wielu nowych pracowników należy zatrudnić, kto ich przeszkoli.

Czynność

Opis czynności

Poprzednik

Czas trwania

a

wybranie miejsca na biuro

 

3

b

stworzenie planu finansowego i organizacyjnego

5

c

określenie potrzeb personalnych

b

3

d

projekt wnętrza

a, c

4

e

określenie ilości potrzebnego wyposażenia

d

8

f

wybór personelu przeniesionego do nowego oddziału

c

2

g

zatrudnienie nowych pracowników

f

4

h

przeniesienie kluczowych pracowników do Rzeszowa

f

2

i

zawarcie umów finansowych z osobą wynajmującą biura w Rzeszowie

b

5

j

przeszkolenie nowego personelu

e, f, g

3

Polecenia:

  1. Ustalić czas realizacji projektu

  2. Narysować wykres Gantta

  3. Narysować diagram sieciowy

  4. Wyznaczyć ścieżkę krytyczną

  5. Zinterpretować wyniki

Rozwiązanie

Wykres Ganita

0x01 graphic

Diagram sieciowy

0x01 graphic

Ćwiczenie 3

Uzupełnij diagram (numery zdarzeń, najwcześniejsze, najpóźniejsze możliwe terminy zaistnienia zdarzeń, zapas czasu dla zdarzeń i czynności) oraz wyznacz ścieżkę krytyczną:

0x08 graphic
0x01 graphic

Ćwiczenia dodatkowe

  1. Na podstawie poniższej tabelki utwórz szkic diagramu sieciowego i wykres Gantta:

Czynność

Poprzednik

a

b

c

a, b

d

a, b

e

c, d

f

e

g

e

  1. Na podstawie poniższej tabelki utwórz szkic diagramu sieciowego i wykres Gantta:

Czynność

Poprzednik

a

b

a

c

a

d

b

e

b

f

c, d, e

g

f

h

f

Ćwiczenia 2

Metoda CPM

Ćwiczenie - rozwiązywanie zadania metodą CPM

Metoda PERT

Ćwiczenie - rozwiązywanie zadania metodą PERT

Ćwiczenia dodatkowe

Metoda CPM

Metoda CPM (Critical Path Method), zwana po polsku metodą drogi lub ścieżki krytycznej, pozwala na przeprowadzanie analiz czasów trwania oraz kosztów poszczególnych czynności wchodzących w skład danego projektu.

Typowy problem rozwiązywany metodą CPM polega na tym, że całe przedsięwzięcie należy wykonać po ustalonych kosztach w jak najkrótszym czasie. Jeżeli zachodzi potrzeba ukończenia projektu wcześniej, można tego dokonać ponosząc dodatkowe koszty. Problemy tego typu można rozwiązywać ręcznie lub dowolnym programem komputerowym szukania najdłuższej drogi.

Zdarzenie:

0x08 graphic
0x08 graphic

Gdzie:

i - numer zdarzenia, i = 1, 2, 3, ...

t i - najwcześniejszy możliwy moment zaistnienia zdarzenia i

Ponieważ zdarzenie można uznać za zrealizowane dopiero wówczas, gdy zostaną zakończone wszystkie prowadzące do niego czynności, dlatego w przypadku gdy do zdarzenia dochodzi więcej niż jedna czynność, najwcześniejszy możliwy moment zaistnienia tego zdarzenia jest równy maksymalnej z tak obliczonych wielkości, czyli:

0x01 graphic

Ti - najpóźniejszy dopuszczalny moment zaistnienia zdarzenia i

Po wyznaczeniu najwcześniejszych możliwych momentów zaistnienia poszczególnych zdarzeń obliczamy najpóźniejsze dopuszczalne momenty zaistnienia poszczególnych zdarzeń, zaczynając od zdarzenia końcowego i poruszając się w kierunku przeciwnym ze zwrotem strzałek. Aby przedsięwzięcie zrealizować w najkrótszym możliwym czasie przyjmuje się, że najpóźniejszy dopuszczalny moment zaistnienia zdarzenia końcowego jest równy najwcześniejszemu możliwemu terminowi jego zaistnienia 0x01 graphic
. Wielkość tę wpisujemy arbitralnie w prawej ćwiartce zdarzenia końcowego, a następnie wyznaczamy najpóźniejsze dopuszczalne terminy dla wszystkich pozostałych zdarzeń. Najpóźniejszy dopuszczalny moment zaistnienia zdarzenia poprzedniego (i) obliczamy odejmując od najpóźniejszego dopuszczalnego terminu zdarzenia następnego (j) czas trwania czynności i-j. Jeżeli do zdarzenia dochodzi więcej niż jedna czynność, wybieramy wielkość najmniejszą, czyli:

0x01 graphic

L i - zapas czasu dla zdarzenia i

Po wyznaczeniu najwcześniejszych możliwych i dopuszczalnych momentów zaistnienia zdarzeń (t oraz T), obliczamy zapasy czasu dla poszczególnych zdarzeń:

0x01 graphic

Zapas czasu zdarzenia jest różnicą między najpóźniejszym dopuszczalnym a najwcześniejszym możliwym terminem jego zaistnienia.

W celu wyznaczenia ścieżki krytycznej, należy znać także zapasy czasu dla czynności, które wyznacza się według wzoru:

0x01 graphic

Ścieżka krytyczna jest najdłuższą drogą w sieci (wszystkie czynności muszą być zakończone), a jej czas trwania (suma czasów kolejnych czynności leżących na ścieżce krytycznej) jest równa terminowi końcowemu. Należy zaznaczyć, iż w sieciach może występować więcej niż jedna ścieżka krytyczna.

Układ czynności na drodze krytycznej wskazuje, w jakiej kolejności powinny następować czynności krytyczne, aby czas wykonania całego przedsięwzięcia był najkrótszy. Znajomość czynności krytycznych ułatwia planowanie, kierowanie i koordynację realizacji przedsięwzięcia, ponieważ przekroczenie terminu zakończenia którejkolwiek czynności krytycznej powoduje opóźnienie wykonania całego projektu.

Warto jednak zaznaczyć, iż nie można wyłączyć spod kontroli czynności leżących poza ścieżką krytyczną. Ich opóźnienia bowiem nie mają wpływu na termin końcowy i ścieżkę krytyczną tylko wówczas, gdy opóźnienia te mieszczą się w granicach posiadanych zapasów czasu. Jeżeli natomiast zniknie zapas czasu dla jakiegokolwiek ciągu czynności niekrytycznych, natychmiast pojawi się nowa ścieżka krytyczna, która będzie wpływać na termin realizacji przedsięwzięcia. Ciągi czynności niekrytycznych, wykazujące nieznaczne zapasy czasu, określane są jako drogi podkrytyczne i przy analizie sieci czynności wymagają również szczególnej uwagi.

Ćwiczenia rozwiązywania zadań metodą CPM

Ćwiczenie 1

Na podstawie poniższej tabelki utwórz sieć przedstawiającą poniższy projekt i wykres Ganita, podaj ścieżkę krytyczną, najkrótszy czas trwania inwestycji

Czynność

Czas trwania

Poprzednik

a

X (1)

-

b

3

A

c

7

A

d

4

B

e

2

D

f

5

C

g

2

C

h

1

C

I

3

F, G, H

j

1

E, I

SIECI PERT

Metoda PERT (Program Evaluation and Review Technique) jest stochastyczną wersją metody CPM. Oznacza to, że czasy wykonywania poszczególnych czynności oraz czas realizacji całego przedsięwzięcia są zmiennymi losowymi. Przyjmuje się, że czasy te mają rozkład normalny. Ponieważ uzyskanie informacji ile wynoszą parametry rozkładu normalnego dla każdej czynności byłoby trudne, parametry te oblicza statystyk (lub komputer) przy użyciu następujących wzorów i na postawie następujących danych dostarczonych przez technologów:

- średni (oczekiwany) czas wykonania czynności:

0x01 graphic

- wariancja czasu trwania czynności:

0x01 graphic

gdzie:

a - czas optymistyczny trwania czynności (najkrótszy możliwy czas wykonania czynności),

b - czas pesymistyczny trwania czynności (najdłuższy przewidywalny czas wykonania czynności),

m - czas modalny, najbardziej prawdopodobny.

Parametry rozkładu czasu realizacji całego przedsięwzięcia (0x01 graphic
, 0x01 graphic
) oblicza się przez sumowanie po ścieżce krytycznej, wykorzystując twierdzenia o sumowaniu niezależnych zmiennych losowych (wolno sumować średnie i wariancje).

Średni czas realizacji danego przedsięwzięcia 0x01 graphic
obliczamy sumując średnie czasy wykonania czynności znajdujących się na ścieżce krytycznej, którą znajdujemy analizując sieć i wyznaczając najdłuższą trasę z węzła początkowego do końcowego.

Wariancję 0x01 graphic
czasu realizacji całego przedsięwzięcia obliczamy jako sumę wszystkich wariancji na ścieżce krytycznej (jako sumę wszystkich czynności leżących na ścieżce krytycznej). Następnie obliczamy odchylenie standardowe 0x01 graphic
czasu wykonania całego przedsięwzięcia 0x01 graphic
(odchylenie standardowe jest równe pierwiastkowi z wariancji).

Po wyznaczeniu 0x01 graphic
oraz 0x01 graphic
możemy określić, jakie jest prawdopodobieństwo, że przedsięwzięcie będzie zakończone w terminie 0x01 graphic
. W tym celu musimy rozwiązać zadanie typu - oblicz 0x01 graphic
dla rozkładu normalnego.

Rozwiązywanie rozpoczynamy od standaryzacji rozważanej zmiennej losowej:

0x01 graphic

Dla obliczonej statystyki 0x01 graphic
z tablic rozkładu normalnego odczytujemy wartość dystrybuanty zmiennej losowej. Jest to nasze szukane prawdopodobieństwo ukończenia projektu w wyznaczonym terminie 0x01 graphic
.

Ćwiczenie z konstrukcji sieci PERT

Dysponując poniższymi danymi:

czynność

poprzednik

a

m

b

1

-

4

8

12

2

1

3

6

9

3

1

3

6

12

4

1

3

6

9

5

2,4

15

20

25

Zbuduj model sieciowy przedsięwzięcia, wyznacz ścieżkę krytyczną oraz znajdź wariancję terminu końcowego.

Całe przedsięwzięcie chcemy ukończyć w terminie 32 dni. Podaj prawdopodobieństwo przekroczenia tego terminu.

Rozwiązanie

Obliczamy czas oczekiwany oraz wariancję dla każdej czynności.

Czas

czynność

poprzednik

optymistyczny
a

najbardziej prawdopodobny
m

pesymistyczny
b

Czas oczekiwany

Wariancja

1

-

4

8

12

8

1,78

2

1

3

6

9

6

1,00

3

1

3

6

12

6,5

2,25

4

1

3

6

9

6

1,00

5

2,4

15

20

25

20

2,78

Rysujemy sieć czynności.

0x01 graphic

Wyznaczamy ścieżkę krytyczną: 1-2-5. Jej długość wynosi 34.

Oczekiwany termin zakończenia przedsięwzięcia 0x01 graphic

Wariancja czasu realizacji całego przedsięwzięcia wynosi0x01 graphic

Odchylenie standardowe wynosi zatem 0x01 graphic

Obliczamy prawdopodobieństwo ukończenia do 32 dni.

P(X<32)=???

0x01 graphic

Dla tej wartości statystyki 0x01 graphic
wartość dystrybuanty o rozkładzie normalnym wynosi 0,8023.

Zatem szukane prawdopodobieństwo jest równe 1 - 0,8023 = 0,197 czyli około 20%.

Ćwiczenie dodatkowe

Do wykonania przedsięwzięcia opracowano dwa warianty techniczne: A i B. Wybierz ten wariant, który gwarantuje większą szansę dotrzymania terminu dyrektywnego td ­= 48 dni.

Wariant A

Czynności i-j

a

m

b

1-2

13

14

15

1-3

5

10

15

1-4

7

10

19

2-3

2

2

2

2-5

10

10

10

3-6

20

21

22

3-7

4

16

16

4-7

5

20

23

5-8

5

8

11

6-8

12

12

12

7-8

18

18

30

Wariant B

Czynności i-j

a

m

b

1-2

17

20

20

1-3

14

14

14

1-4

1

5

15

2-5

2

10

12

3-6

17

18

25

3-7

15

15

15

4-7

2

5

14

5-8

18

20

28

6-8

14

15

22

7-8

18

21

24

Literatura

Artykuły:

Roman Zięba - Business Mapping - Skuteczne planowanie i kontrola realizacji projektu, Centerpoint http://www.centerpoint.pl

Roman Zięba - Historia zarządzania projektami, Centerpoint http://www.centerpoint.pl

Książki:

Zbigniew Jedrzejczyk, Jerzy skrzypek, Karol Kukuła, Anna Walkosz - Badania operacyjne w przykładach i zadaniach, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2002

i

t i

L i

T i

3 ( )

i

t i T i

L i

2 ( )

2 ( )

5 ( )

4 ( )

2 ( )

3 ( )

4 ( )

4 ( )

i

t i T i

L i

i

t i

L i

T i



Wyszukiwarka