网络计划技术4.doc
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1、第十二章 网络计划技术从事任何一项生产或进行一项工程,都必须尽可能地利用时间、空间和资源(人力、物力、财力),编制一个组织、调度、控制生产或工程进度的计划。编制工程计划过去常用的工具是甘特(GANTT)图。这种图能在水平时间坐标上规定各种作业(活动、工作、工序等)的开始时间、结束时间,可从图表上看出各种作业所需的劳动量及前后搭接关系,表达的形式较直观,但它不能确定各作业之间的相互依赖关系,尤其不能反映哪些作业在整个生产活动中是关键的作业。网络计划技术克服了用甘特图编制工程计划的缺点,而且比甘特图较全面和有效。网络计划技术一般指计划协调技术(Program Evaluation and Revi
2、ew Technique,简称PERT)和关键路线法(Critical Path Method,简称CPM)。这两种方法都是工程计划编制和管理的有效工具,所不同的是处理方式和解决的技巧。计划协调技术是美国海军在50年代后期发展起来的。当时海军武器局正在研究北极星导弹系统,该系统的研制涉及到几千家承包商和许多政府部门,如何协调这些承包商和政府部门的工作成为急待解决的问题。美国一家顾问公司为解决这个问题建立了计划协调技术,并取得了极大的成功,整个计划提前两年完成。此后这种方法被美国三军和工业部门逐步采用,而且也取得显著效果。关键路线法与计划协调技术十分相似,而且与计划协调技术独立发展起来的时间也差
3、不多。当时美国杜邦公司为了协调企业不同业务部门的系统规划,应用网络方法制定出第一套网络计划。这种计划借助于网络表示出各种工作及他们所需的时间,以及各项工作的相互关系,进而找出其中的关键路线。关键路线法在工业部门也得到了广泛的应用。计划协调技术与关键路线法基本上都是安排时间的方法,它们有许多相似的地方,主要表现在如下几方面。1) 它们都用网络图来表示工程计划。2) 它们都能反映各作业之间的相互关系。3) 它们都要分析各作业在网络计划中的地位。4) 它们都要通过优化和调整来不断改善网络图。但这两种方法又有一些区别,主要是:在关键路线法中,各项作业的时间估计有经验数据可循,着重研究工程费用与工期的关
4、系,大多应用于已经进行过的类似项目,诸如建筑工程等;而在计划协调技术中,各项作业的时间估计没有经验数据可循,而是假定它服从某种概率分布,着重评价和审查各项作业、工序等的安排,诸如按期完成的概率是多少等,这方面主要用于研究和发展项目。现在计划协调技术与关键路线实际上已合并为一种方法,国外称为PERT/CPM。60年代我国开始引进和推广这种方法,并根据它具有统筹安排的特点,不少人把它称为统筹方法。本书把PERT/CPM称为网络计划技术。网络计划技术除表现了工程和工作的各种时间而外,还能反映各工作间的种种联系,反映某一部门或某一工作在全局中的地位和作用,便于发现薄弱环节以加强管理和控制;同时,可利用
5、计算机进行推理计算,便于各种方案的分析比较。特别是对于生产技术复杂,各项工作联系紧密和一些跨部门、跨行业的大型工程,网络方法的优点更为突出。目前,这类方法已被广泛应用于建筑施工、新产品研制、大型研究开发工程、计算机系统的安装调试、国防工程及各种复杂工程的计划和控制管理。编制网络计划包括绘制网络图,计算时间参数,确定关键线路及网络优化等环节。1 网络图的绘制1.1 网络图使用网络方法来编制计划,就要用网络图来表达组成工程项目的各项工序及各工序间的逻辑关系。这里所说的网络图,常指用圆圈或方框作为结点,用一些带箭头的线把节点联系起来构成的图形。运用这种方法在网络图中把各项工作表达出来,反映出各工序的
6、先后顺序、逻辑关系以及其开始、结束及延续时间,并通过计算找出影响工程工期的关键工序。工序是指为了完成工程项目,在工艺技术和组织管理上相对独立的工作或活动。一项工程由若干个工序组成。工序需要一定的人力、物力等资源和时间。一项工序在网络图上可有两种表达方法:一种是以结点表示工序(activity-on0node),而以连接各结点的箭线表示工序间的逻辑关系;这样的网络图被称为结点式网络图(见图12-1(a));另一种是以箭线表示工序(activity-on-arc),在箭线的两段画上圆圈,称为事件(Event),箭线尾端、前端的事件分别表示该工序的开始、结束时刻;这样的网络图被称为箭线式网络图(见图
7、12-1(b))。在箭线式中,一项工序可由它的开始事件和结束事件的代号来表示。早期,箭线式网络图较为常见;近年来,在国内外新型网络计划技术中,采用结点式的居多。结点式与箭线式相比,具有如下优点:绘图和计算方便,同时大多数项目管理软件都支持结点式网络图。本章将主要介绍结点式网络图。应当说明的是,结点式与箭线式只是表达方式的不同,并无本质的差异,且可一一对应地相互转换。工序名称或代号箭线(a) IJ工序名称或代号事项I 事项J(b)图12-1 1.2 网络图的绘制网络图是工程计划的“模型”网络模型,绘制网络计划图实际上是为工程计划建模,网络计划图的绘制是应用网络计划技术编制工程计划的关键。在绘制网
8、络图时应遵循一定的规则。1、根据工艺流程的顺序,绘制网络图时,一般按照从左到右和从上到下的顺序进行。在箭线式网络图中,每个事件(结点)都必须附有编号。在实际工程中,事件编号常用数字表示,这时箭头事件的编号 j必须大于箭尾事件的编号i,遵此规定,当出现ij时,说明有不允许的回路存在,这可由人或计算机方便地查出并予以修改。如在图12-2中存在箭线(3,1),则说明有回路。如果任意编号,有时就很难查出回路。2、为避免多义性,在两个事件只能画一条箭线。在双代号图中对具有相同开始和结束事件的两项及两项以上的工序,要引进虚工序和增加附加事件,虚工序用虚箭线表示。图12-3(a)中事件(1)与(5)之间有两
9、项工序,这种画法不正确,应改为图12-3(b),其中(3)是附加事件;(3,5)是虚工序,用虚箭线表示。虚工序只是一种逻辑表示,并不占用时间和资源(人、财、物等)。在双代号法中,虚工序常常是不可避免的,但应注意尽量少用。13515图12-3(a) (b)132图12-2 3、网络图中常见的几种逻辑关系见表12-1。表12-1逻辑要求节点式箭线式1、工序A完成后,工作B才能开始。BA351 A B2、工序A完成后,工序B和C才能开始,且仅当工序B和C均完成后,工作D才能开始。ADCB79531 BA C D3、工序A和B均完成后,工序C和D才能开始。ACDB15110A5 C 200B D4、工
10、序A和B均完成后,工序C才能开始,而B完成后D即开始。ACDB13102 A C15A85 B D4、网络图中不允许出现回路和缺口。回路表明工程出现循环而违反时间先后的逻辑关系,而缺口将造成含混不清。如图12-4(a)中的工作E,就失去了与后续工作应有的联系,后续工作可能是C,也可能是H或K;此外,也不明确是E还是K完工后工程即告结束。假使E的后续工作为H,则应用图12-4(b)来表示。AEKCHAKHCE(a) (b)图12-4 5、紧前工序与紧后工序 例如,在图12-4(b)中,只有在A工序结束后,C、E工序才能开始。A是C、E工序的紧前工序,C、E工序则是A工序的后续工序。6、一项工程只
11、应有一个开始结点和一个结束结点。当工程的开始结点或结束结点不只一个时,应增设一个起始结点或一个终结结点T。例如图12-5(a)的网络图,当成为一个完整的工程项目时,应改为图12-5(b)。DBCASFADBC(a)(b) 图12-5以上是绘制网络图要遵循的基本规则,除此而外,绘制网络图时还应尽量避免箭线的交叉或使交叉尽可能少,以保证图面及各种逻辑关系清晰明了。网络图上也可以附有时间进度,必要时也可以按完成各个工序的工作单位布置网络图。 下面介绍一个贯穿全章的例子。例海城建筑公司进行某高校宿舍楼的建设,工程所包含的工序见表12-2。按此表画出结点式网络图。表12-2工序代号工序说明紧前工序估计工
12、期(周)A地基施工-9B承重墙施工A11C封顶B4D安装外部管道B4E安装内部管道D5F外墙施工C6G外部上漆D,F6H电路铺设B5I竖墙板E,H8J铺地板I3K内部上漆I7L安装设备G,J,K8解、根据网络图的绘制规则,绘制网络图如图12-6。节点右边的数据表示工序的工期。由于印刷页面所限,在本书中自上而下地绘制网络图;通常情况下,网络图是从上向下绘制的。791186645485300KABIGFCHDLEJ结束开始图12-6 第二节 时间参数和关键线路的确定一、 关键线路的概念在网络图中,从始点开始沿着箭线连续不断地到达终点的一条通路,称为线路。一个网络图通常包含有若干条线路。表12-3给
13、出了图12-6中网络图的六条线路,同时还给出了这些线路中工期相加所得到的线路程度。表12-3 线路长度(单位:周)起点ABCFGL终点起点ABDGL终点起点ABDEIJL终点起点ABDEIKL终点起点ABHIJL终点起点ABHIKL终点9+11+4+6+6+8=449+11+4+6+8=389+11+4+5+8+3+8=489+11+4+5+8+7+8=529+11+5+8+3+8=449+11+5+8+7+8=46一般说来,不同线路所需时间是不同的,整个工程所需的时间(亦即工期),是由耗时最多(或称路径最长)的那条线路决定的,因而称时间最长的线路为关键线路;称关键线路上的工序为关键工序。关键
14、线路有时候并不唯一,因为有可能在一个计划网络图中存在多条时间长度都一致的关键线路。图中线路:始点ABDEIKL终点,需时最长,为52周,故为关键线路;关键线路所需的时间规定了工程竣工所需的时间(常指定为工期),该线路上的工作A,B,D,E,I,K,L均为关键工序。由于关键线路规定了工程的工期,如果缩短或者延长关键线路上的时间,就会提前或拖延工程的完成时间。而对非关键线路上的工作,无论怎样压缩其时间,也不能使工期有所缩短;另一方面,在一定范围内推迟非关键线路上的工序(称为非关键工序)的时间,并不影响工程工期。可见,关键工序是应尽可能早开始并保证按时完成的工作,非关键工序是可在一定范围内缓期开始或
15、延缓进行的工作。欲缩短工期,必须缩短关键工序的时间,这常常可通过抽调非关键工序的资源来实现。这也是平常所说的“向关键工作要时间,向非关键工作要资源”。但应当注意,关键线路只是一个相对的概念,当关键线路的时间压缩到某种程度,就会变成非关键线路;同时,非关键线路也会变成关键线路。网络计划可准确地反映各项工作之间的逻辑关系,便于从众多的工序中区分出关键工序,找出关键线路,根据需要,压缩某些关键工序的延续时间,以达到缩短工期、降低工程费用和合理利用资源的目的,并在执行计划时,对各关键工作加以有效的控制和调度。二、时间参数与关键线路对于小型的项目网络来说,可以找出所有的路径,定出最长的路径,就比较简便地
16、得到了关键线路。但是,这种方法,对于复杂的网络来说,是极不方便,甚至是不可能的。为此,需要采用别的方法,下面我们介绍时间参数法。时间参数法计算的主要内容包括:各项工序的最早开始和结束时间,最迟开始和结束时间;各种时差及关键线路的持续时间。网络中的任一项工序,都有开始时间和结束时间,它们又包括最早时间和最迟时间。我们先介绍最早时间。最早开始时间ES(earliest start time):一个特定工序的最早开始时间。最早结束时间EF(earliest finish time):一个特定工序的最早结束时间。EF=ES+工序的(预期)工期对于图12-6而言:项目的开始时间=0工序A:ES=0 EF
17、=0+工序的工期(9周) =9工序B:ES=工序A的EF=9 EF=9+工序工期(11周)=20工序B的ES计算过程体现了计算ES的第一条规则。如果某个工序只有一个紧前工序,那么,这个工序的ES=它紧前工序的EFKABIGFCHDLEJ结束开始图12-77 ES=37 EF=449 ES=0 EF=911 ES=9 EF=20 8 ES=29 EF=376 ES=30 EF=366 ES=24 EF=304 ES=20EF=245 ES=20 EF=254 ES=20 EF=248 ES=44 EF=525 ES=24 EF=293 ES=37 EF=400 ES=0 EF=00 LS=52
18、LF=52用这条规则很快就可以求出工序B的ES和EF,然后是工序C,D,H一直到D,F。见图12-7。 现在讨论工序G的情况,因为它拥有两个紧前工序:工序D和工序F。想要开始进行工序G,就必须要等工序D和工序F都完成了才行。工序G的紧前工序:工序F的EF=30工序D的EF=24故工序G的ES=上面两个EF之中较大的一个=30这个计算过程体现了计算任何一个工序最早开始时间的一般规则。最早开始时间规则(EARLIEST START TIME RULE)一个工序的最早开始时间就是所有紧前工序的最早结束时间中最大的一个时间。ES=其紧前工序的EF中最大的一个对于起始结点和终止结点来说,一般情况下,我们
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