что такое сетевой граф
Сетевой график
Сетевой граф — граф, который отражает работы проекта, связи между ними, состояния проекта.
Содержание
Вершины графа отображают состояния некоторого объекта (например, строительства), а дуги — работы, ведущиеся на этом объекте. [1]
Каждой дуге сопоставляется время, за которое осуществляется работа и/или число рабочих, которые осуществляют работу. Часто сетевой график строится так, что расположение вершин по горизонтали соответствует времени достижения состояния, соответствующего заданной вершине. Популярная составляющая методологии PERT.
Основными понятиями являются: работа, события, пути.
Всякая работа в сети соединяет два события: предшествующее (являющееся для нее начальным) и следующее за ней (конечное).
Событие определяет состояние, а не процесс.
Любая последовательность работ в сетевом графике, в котором конечное событие каждой работы этой последовательности совпадает с начальным событием следующей за ней работой, называется путем. Пути в сетевом графике могут быть трех видов:
Критический путь — путь, имеющий наибольшую продолжительность от исходного события до завершающего. (см. Метод критического пути)
Сетевой график — это динамическая модель производственного процесса, отражающая технологическую зависимость и последовательность выполнения комплекса работ, увязывающая их свершение во времени с учетом затрат ресурсов и стоимости работ с выделением при этом узких (критических) мест. Основные элементы сетевого графика — работа и событие. Работа отражает трудовой процесс, в котором участвуют люди, машины, механизмы, материальные ресурсы (проектирование сооружения, поставки оборудования, кладка стен, решение задач на ЭВМ и т. п.) либо процесс ожидания (твердение бетона, сушка штукатурки и т. п.). Каждая работа сетевого графика имеет конкретное содержание. Работа как трудовой процесс требует затрат времени и ресурсов, а как ожидание — только времени. Для правильного и наглядного отображения порядка предшествования работ при построении сети используют изображаемые штриховыми линиями дополнительные дуги, называемые фиктивными работами или связями. Они не требуют ни времени, ни ресурсов, а лишь указывают, что начало одной работы зависит от окончания другой.
Событие выражает факт окончания одной или нескольких непосредственно предшествующих (входящих в событие) работ, необходимых для начала непосредственно следующих (выходящих из события) работ. Событие, стоящее в начале работы, называется начальным, а в конце-конечным. Начальное событие сетевого графика называется исходным, а конечное — завершающим. Событие, не являющееся ни исходным, ни завершающим, называется промежуточным. В исходное событие сетевого графика не входит, а из завершающего не выходит ни одна работа. В отличие от работ, события совершаются мгновенно без потребления ресурсов.
Обозначение непосредственно предшествующих и непосредственно следующих работ. Любая последовательность работ в сетевом графике, при котором конечное событие каждой работы совпадает с начальным событием последующей, называется путем. Продолжительность пути определяется суммой продолжительностей составляющих его работ. Путь наибольшей длины между исходными и завершающими событиями называется критическим (Lm).
Если критическое время не соответствует заданному или нормативному, сокращение сроков производственного процесса необходимо начинать с сокращения продолжительности критических работ.
В таком графе каждый узел, как и работа, характеризуется рядом атрибутов, как продолжительность работы, ранее время начала, позднее время начала, резерв (разница между ранним и поздним временем начала).
Работы с нулевым резервом лежат на «критическом пути».
Основные понятия и определения сетевого графа
Сетевая модель – структурированное описание объекта управления через набор взаимосвязанных и взаимозависимых основных элементов, характеризуемых временными и стоимостными параметрами.
Основными элементами сетевой модели являются: работа, событие, продолжительность работы; величина ресурса, потребного для выполнения каждой из работ; различные пути достижения конечной цели, критический путь; резервы.
Сетевая модель может быть представлена в формализованной записи (символьное представление), в виде графа или в текстовом изложении.
Сетевой граф представляет собой сочетание вершин и дуг.
Далее рассмотрим вариант сетевого графа, представленного в терминах работ, когда вершинами являются события, а дугами – работы.
Событие – это результат выполнения всех входящих в него работ. После выполнения всех входящих в событие работ оно наступает мгновенно, поэтому продолжительность свершения события равна нулю. Событие обозначается кружком 
. При нумерации событий его
номер проставляется внутри кружка 
. Нумерация событий начинается с номера 1.
где 
— начальное событие, 
;
– конечное событие, 
;
– работа.
События i и j называются смежными событиями.
В сетевом графе различают несколько видов работы:
3) фиктивная (зависимость).
Под действительной работой понимается процесс, требующий затрат времени и ресурсов. Каждая работа характеризуется либо затратами труда (временные параметры), либо стоимостью ее выполнения (стоимостные параметры). Выполнение работы связано с необходимостью использования различных ресурсов, поэтому в числе характеристик каждой работы выступает также показатель количества источников ресурса (ресурсов), необходимых для выполнения конкретной работы. При этом может потребоваться один или несколько видов ресурсов. Количество этих видов ресурсов определяет сетевую модель как одноресурсную или многоресурсную. Действительная работа на сетевом графе отображается сплошной стрелкой 
, направленной от начального к конечному событию (не смешивать с исходным и завершающим событиями сетевого графа).
Например, необходимо произвести сборку станка, которая включает выполнение комплекса работ (технологических операций). Выполнение этих операций требует: привлечения рабочих (слесарей-сборщиков); подготовки площадки для выполнения операций сборки; специальных сборочных приспособлений; необходимого для сборки комплекта деталей, узлов и т.п., то есть трех источников ресурсов – живого труда, средств и предмета труда. Потребность в каждом из этих ресурсов определяется сложностью собираемого станка, особенностями выполнения операций сборки и т.д.
Все подготовительные и технологические операции сборки требуют соответствующих видов ресурсов, характеризуются определенной продолжительностью, следовательно, являются действительными работами. Эти работы взаимоувязаны. Работа, непосредственно предшествующая данной, называется непосредственно предшествующей работой, а непосредственно следующая за данной – непосредственно следующей; они характеризуются определенной взаимозависимостью – непосредственного предшествования или следования, а совокупность работ графа может быть либо предшествующей данной работе, либо следующей за ней. Таким образом, все работы могут быть представлены в виде сетевого графа.
Ожидание – это процесс, который требует только затрат времени и не нуждается в использовании ресурсов (например, процесс остывания детали после термообработки, затвердевание бетона и др.). Ожидание на графе также изображается сплошной линией .
«Фиктивная работа», или зависимость, отражает логическую связь между двумя или несколькими событиями. «Фиктивная работа» не требует для своего осуществления ни затрат времени, ни ресурсов. Этот вид работы указывает только на то, что определенное событие не может наступить, а работа не может начаться без наступления другого события или выполнения другой работы, непосредственно предшествующей данной.
Например, необходимо определить потребность организации в материальных ресурсах. Для такого расчета требуются производственная программа в разрезе выпускаемых наименований изделий и нормы расхода конкретного материала на то или иное изделие. Производственную программу для цехов организации формирует производственно-диспетчерский отдел, норму расхода материала устанавливает технологический отдел. Расчет потребности в материалах не может быть начат без получения соответствующей информации от указанных отделов организации, т.е. без завершения работ по указанным ранее расчетам. Таким образом, между расчетом потребности в материалах и формированием производственной программы и установлением норм расхода материалов существует зависимость – фиктивная работа. Фиктивная работа на сетевом графе отображается пунктирной линией 
.
Длина стрелки при построении сетевого графа не связана с временными или стоимостными параметрами и по длине отображается произвольно, в зависимости от желания специалиста или управленца, строящего сетевой граф.
Работы (действительные, ожидания и фиктивные), выходящие из исходного события, не имеют работ непосредственного предшествования, а работы, входящие в завершающее событие, не имеют работ непосредственного следования. Остальные работы могут иметь одну или несколько непосредственно предшествующих и непосредственно следующих работ.
Важным элементом сетевого графа является путь – непрерывная последовательность работ от исходного или от какого-либо промежуточного события до любого конечного (промежуточный путь – фрагмент пути) или до завершающего. Путь определяется по направлению стрелок, причем ни один путь не должен дважды проходить через одно и то же событие. Длина пути рассчитывается как сумма продолжительностей составляющих его работ.
Продолжительность выполнения отдельных работ устанавливается различными методами: расчетно-аналитическим, аналогов, экспертным, различными статистическими методами, например, методом средних оценок и т.д.
Трудоемкость (стоимость) выполнения работ на графе проставляется над стрелкой, которая обозначает данную работу. Различают виды путей: предшествующий событию, полный и критический.
Предшествующий путь – это путь от любого начального события, в том числе исходного, до данного; полный – от исходного до завершающего события; критический – наибольший из продолжительностей полных путей, но наименьший по величине, за время прохождения которого будут выполнены все без исключения работы сетевого графа и наступят все события.
Построение сетевого графика
Каждый менеджер проекта сталкивается с такой типовой для него задачей, как построение сетевого графика. В настоящее время этот процесс полностью автоматизирован и, как правило, у менеджера не возникает больших проблем. Уже давно нет необходимости чертить на бумаге графики, высчитывать ранние и поздние начала или окончания задач, соединять задачи стрелками, вычислять длину критического пути. ИСУП успешно решает все эти задачи.
Однако, без понимания основ и правил построения сетевых графиков менеджеры проектов довольно-таки часто совершают ошибки. Несмотря на то, что современные ИСУП достаточно «умные» и подстраховывают менеджера проекта во многих моментах, связанных с расписанием проекта, тем не менее, остаются «слепые» зоны, которые лежат только в зоне ответственности менеджера проекта.
Для того, чтобы получить настоящую пользу от ИСУП, ей надо уметь грамотно пользоваться, как и любым другим инструментом.
Что такое сетевой график
Сетевой график (англ., Project Network) — это динамическая модель проекта, отражающая зависимость и последовательность выполнения работ проекта, связывающая их завершение во времени с учётом затрат ресурсов и стоимости работ.
Сетевой график может быть построен в двумя способами:
Правила построения сетевого граифка
Прежде всего, построение сетевого графика заключается в правильном соединении между собой событий (на схеме обозначаются кружками) с помощью работ (на схеме обозначаются стрелками). Правильность соединения стрелок заключается в следующем:
Исходные работы
Построение графика начинается с изображения работ, не требующих для своего начала результатов выполнения других работ. Такие работы можно назвать исходными, так как все остальные работы комплекса будут выполняться только после их полного выполнения.
В зависимости от специфики планируемого комплекса, исходных работ может быть несколько, а может быть только одна. Размещая исходные работы необходимо учитывать, что на сетевом графике, должно быть только одно исходное событие.
На рисунке 1 показан пример начала сетевого графика с одной исходной работой (работа A), а на рисунке 2 пример начала сетевого графика с тремя исходными работами (работы A, B, C).
Рисунок 1. Сетевой график с одной исходной работой
Рисунок 2. Сетевой график с тремя исходными работами
Последовательные работы
Если работа B должна выполняться только после выполнения работы A, то на графике это изображается в виде последовательной цепочки работ и событий.
Рисунок 3. Последовательно выполняемые работы
Работы, выполняемые после одной и той же работы
Если для выполнения нескольких работ, например, B и C необходим результат одной и той же работы A, то на графике это изображается «параллельными» стрелками, выходящими из события, являющегося результатом выполнения работы А.
Рисунок 4. Работы, выполняемые после одной и той же работы
Работа, выполняемая после нескольких работ
Если для выполнения работы C необходим результат работ A и B, то на графике это изображается «параллельными» стрелками, входящими в событие, после достижения которого следует работа C.
Рисунок 5. Работа, выполняемая после нескольких работ
Работы, выполняемые после частичного выполнения других работ
Если для выполнения работ B и C необходим промежуточный результат работы A, то работа A разбивается на подзадачи таким образом, чтобы первая ее подзадача (A1) выполнялась до получения промежуточного результата, необходимого для начала работы B, а вторая подзадача выполнялась до получения промежуточного результата, необходимого для начала работы C, последующая же часть A3, может выполняться параллельно с работами A1 и A2.
Рисунок 6. Работы, выполняемые после частичного выполнения других работ
Работы, имеющие общие начальное и конечное события
Два соседних события могут быть объединены одной и только одной работой. Для изображения параллельных работ на сетевом графике вводится так называемое промежуточное событие и фиктивная работа.
Рисунок 7. Работы, имеющие общие начальное и конечное события
Использование фиктивных работ
Если выполнение работы D возможно только после получения совокупного результата работ A и B, а выполнение работы C – после получения только результата работы А, то в сетевом графике необходимо ввести дополнительное событие и фиктивную работу.
Рисунок 8. Использование фиктивных работ
«Хвосты» и «тупики»
В сети не должно быть «тупиков», т.е. промежуточных событий, из которых не выходит ни одна работа. На рисунке 9 тупиковым событием является событие 6.
Также не должно быть «хвостов», т.е. промежуточных событий, которым не предшествует хотя бы одна работа. На рисунке 9 хвостовым событием является событие 3.
Рисунок 9. «Хвосты» и «тупики» в сетевом графике
Циклы
На сетевом графике не должно быть циклов, состоящих из взаимосвязанных работ, создающих замкнутую цепь — цепочка работ D->F->G на рисунке 10. Данная ситуация скорее всего свидетельствует об ошибке при составлении перечня работ и определении их взаимосвязей.
Рисунок 10. Цикл на сетевом графике
В таком случае необходимо проанализировать исходные данные и в зависимости от сделанных по итогам анализа выводов, либо перенаправить работу создающую цикл в другое событие (если работам, начинающимся в этом событии требуется ее результат, или если она является частью общего результата), либо совсем исключить ее из комплекса (если выявлено, что ее результат не требуется).
На рисунке 11 приведен пример устранения цикла, когда работа G становится частью общего результата.
Рисунок 11. Устранение цикла на сетевом графике
Именование работ и нумерация событий
Каждая работа в сетевом графике должна определяться однозначно, только ей присущей парой событий, как и не должно быть на графике событий с одинаковыми номерами.
Для правильной нумерации событий поступают следующим образом: нумерация событий начинается с исходного события, которому дается номер 0. Из исходного события вычеркивают все исходящие из него работы, на оставшейся сети вновь находят событие, в которое не входит ни одна работа. Этому событию дается номер 1. Затем вычеркивают работы, выходящие из события 1, и вновь находят на оставшейся части сети событие, в которое не входит ни одна работа, ему присваивается номер 2, и так продолжается до завершающего события.
Сетевой график
Сетевой график – это динамическая модель проекта, которая отражает последовательность и зависимость работ, необходимых для успешного завершения проекта. Сетевой график отражает сроки выполнения запланированных работ и ресурсы, необходимые для их выполнения, а также прямые финансовые затраты, возникающие при реализации этих работ.
В английском языке для определения сетевого графика используется термин Project Network — is a graph depicting the sequence in which a project’s terminal elements are to be completed by showing terminal elements and their dependencies.
Основной целью использования сетевого графика является эффективное планирование и управление работами и ресурсами проекта. При этом, под ресурсами в данном контексте понимается как оборудование, производственные мощности или денежные средства, так и трудовые ресурсы, внутренние или внешние для организации, выполняющей проект.
Наибольшая эффективность применения сетевого графика достигается при его использовании для планирования проектов или отдельных взаимосвязанных работ. Сетевой график позволяет довольно точно определить плановые сроки завершения проекта и выявить возможные варианты их сокращения. И, что более важно, сетевой график позволяет на ранней стадии планирования проекта выявить критический путь. Кроме этого сетевой график позволяет осуществлять базовый контроль над ходом работ проекта, их сроками и исполнением бюджета.
Виды сетевых графиков
Сетевой график — это граф, на котором события (состояния работ или объектов в определенный момент времени) представлены в виде вершин, а работы проекта представлены в виде дуг, соединяющих вершины графа. Сетевой график, представленный в таком виде, изначально является частью метода PERT (Program Evaluation and Review Technique).
На практике же чаще используется другой вариант сетевого графика, когда вершинами графа являются работы, а дуги обозначают взаимосвязь между ними. Такой вид сетевого графика является частью метода критического пути (англ., CPM — Critical Path Method).
Рассмотрим второй вариант графика и алгоритм его построения подробнее.
Алгоритм построения сетевого графика
Алгоритм построения сетевого графика по методу критического пути состоит из 10 следующих шагов.
Шаг 1. Определить основную цель проекта
Определить основную цель проекта – результат, который должен быть получен после успешного завершения проекта. Это необходимо для определения границ проекта и первоначальной оценки его сроков.
Шаг 2. Выявить ограничения
Выявить ограничения, влияющие отдельные работы проекта или весь сетевой график. Типовыми ограничениями являются доступность ресурсов, сроки или стоимость. Кроме этого, ограничения могут быть заданы законодательными требованиям.
Шаг 3. Определить состав работ
Определить состав работ, необходимых для достижения цели, поставленной на шаге 1.
Шаг 4. Оценить длительность работ
Оценить длительность каждой из работ и определить ресурсы, необходимые для ее успешного выполнения. Команда управления проектом должна договориться о том, какие единицы измерения использовать для оценки длительности работ (часы, дни или, например, месяцы), а также выработать требования к максимальной длительности одной работы. Все работы, превышающую эту длительность, должны быть декомпозированы.
Шаг 5. Определить последовательность работ
Определить последовательность работ. Определить работу, которая должна быть выполнена в первую очередь. В некоторых случаю таких работ может быть несколько и они будут выполняться параллельно. Эта работа должна быть самой левой на графе.
Определить работу, которая должны быть выполнена сразу же после первой. Далее определяется работа, которая должна начинаться сразу же после второй, и так далее, пока все работы не будут рассмотрены. Если работа начинается до завершения предыдущей, то предыдущую работу необходимо разделить на составляющие. Работы могут выполняться параллельно, но при условии, что связь работ точно определена.
Начало выполнения параллельных работ должно быть строго привязано к завершению предыдущих работ.
Шаг 6. Указать связи между работами
Указать связи между работами, обычно в виде стрелок, которые показывают последовательность выполнения работ. Направление стрелок устанавливается слева направо.
Шаг 7. Определить раннее начало и раннее окончание
Определить раннее начало и раннее окончание для каждой из работ. Для этого сетевой график просматривают слева направо начиная с первой работы (крайней левой) и далее по очереди двигаются к последней. Последующая работа не может быть начата до тех пор, пока не завершены все предшествующие ей работы. Раннее начало последующей работы будет совпадать с ранним завершением предшествующей.
Если предшествующих работ несколько, то ранним началом последующей работы будет наибольшее из значений раннего окончания одной из предшествующих работ. Раннее окончание каждой из работ определяется как раннее начало плюс длительность работ, оцененная на шаге 4.
Шаг 8. Определить поздние начало и окончание
Определить поздние начало и окончание для каждой из работ. Для этого сетевой график просматривают в обратном направлении — начинают с последней работы (самой правой) и далее по очереди двигаются к первой. Предшествующая работа должна быть завершена до того, как начнется каждая из последующих работ. Позднее окончание работы будет совпадать с поздним началом последующей работы. Если последующих работ несколько, то поздним окончанием работы будет наименьшее из значений позднего начала последующих работ. Позднее начало каждой работы определяется как позднее окончание минус длительность работы.
Шаг 9. Определить временной резерв
Определить временной резерв для каждой из работ. Резерв времени вычисляется как разница между поздним и ранним началом или поздним и ранним окончанием работы.
Шаг 10. Выявить критический путь
Критический путь — это цепочка работ, у которых резерв времени равен нулю. При оптимизации сетевого графика в первую очередь проводится оптимизация работ, лежащих на критическом пути.
Пример построения сетевого графика
Несмотря на то, что описанный выше алгоритм может показаться сложным, на самом же деле построение сетевого графика задача несложная. Для того, чтобы убедиться в этом рассмотрим построение сетевого графика на простом примере ремонта детской комнаты.
Шаг 1. Определить основную цель проекта
Представьте, что сейчас лето, вашему сыну исполнилось 7 лет и в сентябре он идет в школу. Вы решил обновить его комнату к новому учебному году и сделать ее подходящей для школьника, т.е. должно появиться полноценной рабочее место, зонирование комнаты измениться, и т.д.
В этом случае целью нашего небольшого проекта будет — сделать комнату пригодной и приятной для проживания мальчика, который пойдет в начальную школу.
Шаг 2. Выявить ограничения
Бюджет не более 100,000 руб., ремонтные работы можно вести только в рабочие дни с 10:00 до 18:00 с обязательным перерывом с 12:00 до 14:00. Итого получается — 6 рабочих часов в день.
Шаг 3. Определить состав работ
Немного поразмыслив мы накидали основные работы, которые надо сделать, а именно:
Отобразим эти работы в виде блоков:
Рисунок 1. Состав работ
Шаг 4. Оценить длительность работ
Мы решили оценивать длительность работ в днях, т.к. до начала учебного года еще достаточно времени, то такая точность планирования нас вполне устраивает.
Рисунок 2. Длительность работ
Шаг 5. Определить последовательность работ
Теперь определим последовательность работ, мы будем использовать схему построения сетевого графика «сверху-вниз». Первая работа, которую необходимо выполнить — это работа «Разработать дизайн-проекта«. Затем мы оценим стоимость проекта, а параллельно начнем согласование с ТСЖ, т.к. эта задача занимает много времени. После того, как мы оценим проект и его согласуем, мы приступим к покупке всех необходимых материалов и уже затем начнем сам ремонт.
Рисунок 3. Последовательность работ
Шаг 6. Указать связи между работами
Укажем стрелками связи между работами.
Рисунок 4. Связи между работами
Шаг 7. Определить раннее начало и раннее окончание
Т.к. мы выбрали модель сетевого график «сверху-вниз», то начинаем его и просматривать сверху вниз, начиная с самой верхней работы, и далее по очереди двигаемся к самой нижней работе.
Напомним, что раннее начало последующей работы будет совпадать с ранним завершением предшествующей, а раннее окончание каждой из работ определяется как раннее начало плюс длительность работ Если предшествующих работ несколько, то ранним началом последующей работы будет наибольшее из значений раннего окончания одной из предшествующих работ.
Рисунок 5. Раннее начало и окончание работ
Шаг 8. Определить поздние начало и окончание
Для того, чтобы определить поздние начало и окончание просмотрим сетевой график в обратном направлении — снизу вверх. Позднее окончание работы будет совпадать с поздним началом последующей работы. Если последующих работ несколько, то поздним окончанием работы будет наименьшее из значений позднего начала последующих работ. Позднее начало каждой работы определяется как позднее окончание минус длительность работы.
Рисунок 6. Позднее начало и окончание работ
Шаг 9. Определить временной резерв
Вычислим временной резерв для каждой из работ. Он вычисляется как разница между поздним и ранним началом или поздним и ранним окончанием работы.
Рисунок 7. Временной резерв
Шаг 10. Выявить критический путь
Как мы уже знаем, критический путь — это цепочка работ, у которых резерв времени равен нулю. Выделим такие задачи на сетевом графике.
Рисунок 8. Критический путь
Задачи «Разработать дизайн-проект«, «Согласовать проект с ТСЖ» и «Закупить необходимые материалы«, «Провести ремонтные работы» составляю критический путь, а его длина составляет 19 дней. Это означает, что в текущем виде проект не может быть выполнен быстрее, чем за 19 дней. Если мы хотим сократить сроки проекта, то нам необходимо оптимизировать задачи, лежащие на критическом пути.
Например, мы можем начать ремонтные работы раньше получения согласования на перепланировку от ТСЖ, приняв на себя риски того, что согласование может быть не получено.
We are sorry that this post was not useful for you!