网络计划技术统筹法.ppt
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1、2023/6/23,1,运筹学,网络计划技术(统筹法),2023/6/23,2,统筹方法,计划管理与统筹法 1.定义1:对于任何一项生产制造、科学实验、工程实施、军事作战等活动,为了充分利用有限的时间、空间与资源(人力、物力、财力),都必须编制一个科学的工作组织计划来有效地组织、调度与控制该项活动的进程,以实现最佳的效应和效益。而这种为编制科学的组织计划的有效方法统称为统筹方法。,2023/6/23,3,例1 甲、乙两工程师从早上六时起床到上班前有一系列活动要做。对于同样的活动过程,有人忙乱不堪,甚至迟到,有人则又快又好,关键在于一个科学的活动实施计划。,穿衣,刷牙,洗脸,做稀饭,热馒头,吃早
2、饭,收拾房间,整理,出门上班,甲,穿衣,洗脸刷牙,收拾房间,整理,吃早饭,出门上班,做稀饭,热馒头,乙,2023/6/23,4,例2 大型工程实施(三峡工程、南水北调工程、人造卫星工程、宇航工程等)有如下活动:产品设计、仿真、试制、中试原材料设备定货、采购、运输、入库厂房、设备施工建筑、安装产品计划、生产、销售、安装、调试、维护参与单位涉及国家各部门、各行业、事业单位,为高速度、低成本、高质量,并在规定期限内完成该工程项目,其关键在:抓好科学技术 抓好项目管理,组织协调好各单位、各任务、各工序的完成。,2023/6/23,5,例3 三军联合作战演习空军夺取制空权,对敌实施地面攻击,运送空降兵海
3、军舰艇护卫,运送陆军、海军陆战队登陆夺取滩头阵地登陆完成后的巩固阵地与纵深发展电子对抗部队实施情报收集分析与电子对抗参与兵种:海军航空兵、海军陆战队、水面舰艇部队、空军歼击机、攻击机、轰炸机、电子对抗机各团、大队,坦克、炮兵、步兵、防化兵、通讯兵、侦察兵、导弹部队等。需迅速订好科学的作战演习计划,以便对作战演习过程演习过程进行有效的管理与控制。,2023/6/23,6,计划管理与统筹法,统筹法研究内容PERT(Program Evaluation and Review Technique)计划评审技术CPM(Critical Path Method)关键路线法GERT(Graphical Ev
4、aluation and Review Technique)随机网络技术(直译为图示的评价与评审技术)PERT/CRM,GERT/CPM,2023/6/23,7,统筹法发展历史CPM:1956年在美杜邦公司化工厂建立过程中由美兰德公司提出。PERT:1958年美海军特种计划局在研制“北极星”导弹核潜艇过程中在哈密尔顿公司及洛克菲勒公司协助下提出了一个“北极星计划”以管理整个工程过程中的8家总承包公司,250家分承包公司,3000家三包公司,9000家厂商,由于使用PERT技术,提高了工作效率使整个工期提前两年完成。目前PERT/CPM在日、英、法、德中相继推广使用并由 我国在宝钢施工,与钢(8
5、489年)512项工程,南阳油田工程管理均获较大效益。目前国家经贸委、计委已要求重大工程必须采用此技术方法。GERT/CPM 在1966年由美国提出,并在阿波罗登月计划中首次使用成功,在英、阿的马岛之战中,1982年4月,英军三天完成计划网络,2003年美军攻击伊拉克(30万大军用三个月制订计划),建筑施工设备维修,钢铁、造船、汽车制造、石油、地质勘探,航空、航天、新材料、信息工程(含软件工程),2023/6/23,8,统筹法功能完成工程需做哪些工序,各工序需多长时间完成?总工期预计多长时间?完成工程的各工序采用什么样的逻辑顺序关系?关键工作是什么?如何加快工程的完成。环境发生变化时,该工程的
6、风险分析。,计划管理与统筹法,2023/6/23,9,计划网络图(工序流线图),计划网络图及其诸要素定义2:反映一个工程项目中各项作业(工序)的内在逻辑关系的一种有向图称为计划网络图,又称统筹图,工序流线图,网络图等,以符号G表示。此中“内在逻辑关系”是指由于工程本身的工艺与组织性要求,而对各工序提出的在时间上和空间上所要求的先后处理关系。定义3:如下表,2023/6/23,10,3,12,a,10,a,b,2023/6/23,11,例4 某公司研制新产品的部分工序明细表如下,试画出统筹图。,2023/6/23,12,网络图绘制规则,每一作业用一箭线及前后两节点连接,箭线上标出作业标号,箭线下
7、写上完成该作业的资源数(通常用时间表示)一对结点间只能有一条箭线,且不允许出现回路;若出现并行作业可引入虚工序或人为地将工序一分为二。(虚作业不消耗资源,用虚线表示),并行作业,2023/6/23,13,网络图绘制规则,不允许出现交叉作业,若出现交叉作业时应引入虚工序,双向箭头 可画成,2023/6/23,14,网络图绘制规则,结点编号自左向右增长,工序的终止结点编号大于起始结点编号统筹图只有一个起点与一个终点(图的封闭性),2023/6/23,15,例5(例4基础上再加三道工序f、g、h)某工程项目作业明细表如下,(1)绘制计划网络图;(2)求关键路线与路长;(3)求关键工序,2023/6/
8、23,16,解:若已知紧后工序之作业明细表,故用正象(顺向)搜索法,已知紧前工序之作业明细表,故可采用反向搜索法。(f g h),1,2,5,3,4,7,6,a,b,e,d,g,h,f,c,1,2,5,4,3,7,6,a,b,e,d,g,h,f,c,8,60,15,13,38,8,10,16,5,2023/6/23,17,网络计划实施步骤,工程项目任务分解,确定工程全部事项(工序)的逻辑关系,确定每一工序的延续时间,制定作业明细表,绘制计划网络图,并作调整,对网络图各节点,箭线编号,计算关键路线与关键工序,形成计划初步方案,是否有潜力可挖,是否满足要求,优化计划方案,编制日程计划并执行,执行中
9、发生偏差是否在允许范围内,结束,Y,N,Y,N,N,Y,2023/6/23,18,工序延续时间估计,经验法与专家法(平均值):适用于重复性工作,不确定性因素少三点估计法(又称六分法)其中a对工序e延续时间的最乐观时间(在顺利情况下工序e完成的最短可能时间)b对工序e延续时间的最悲观时间(最不顺利下工序e完成的最长可能时间)M对工序e延续时间的最可能时间(在正常情况下工序e完成耗费时间),2023/6/23,19,三点估计法 这是由于通常认为工序延续时间,2023/6/23,20,三点估计法 分布随机变量的概率密度函数见右,M,a,b,x,f(x),M,a,b,x,f(x),2023/6/23,
10、21,确定性网络时间参数与关键路线,时间参数的标识与关联,t,t,ES(i,j),EF(i,j),t(i,j),R(i,j),TE(i),t(i,j),TL(j),LS(i,j),LF(i,j),t(i,j),0,0,工序参数,节点参数,2023/6/23,22,i,j,ES(i,j),EF(i,j),TE(i),TE(j),LS(i,j),LF(i,j),TL(i),TL(j),min,max,ES(i,j)工序(i,j)最早开始时间EF(i,j)工序(i,j)最早完成时间LS(i,j)工序(i,j)最晚开始时间LF(i,j)工序(i,j)最晚完成时间设起始节点序号为1,终点节点序号为n,1
11、ijnTE(i)节点(事项)i 最早开始时间TL(i)节点(事项)i 最迟完成时间R(i,j)工序(i,j)的时差(反映该工序的机动时间)R(i)节点 i 的时差(反映该节点的机动时间),2023/6/23,23,各时间参数的相互关系如下:,2023/6/23,24,例6 某公司装配一新生产线,该工程作业明细表如下,求完成该工程的关键路线和相应关键工序,2023/6/23,25,时间参数计算,顺向计算法:(自左向右法)(工期SD未知),2023/6/23,26,时间参数计算,逆向计算法:(自右向左法)(工期SD已知),2023/6/23,27,关键路线及其求解,命题1:作业路线CP为G的关键路
12、线 CP上各工序时差为0,命题2:作业路线CP为G的关键路线 CP上各工序时差为0,命题3:若G为有限网络,则G至少有一条关键路线,至多有有限条关键路线,总工期 不可能提前完成,因为是关键路线上的关键工序。对于非关键工序,工时不全为零,从而有潜力可挖。且关键路线是所有路线中最长的路线,故只要关键路线中各工序完成,其他非关键工序必完成,故有总工期公式。,2023/6/23,28,2023/6/23,29,关键路线CL:a d g i j总工期 T=Ta+Td+Tg+Ti+Tj=170天,1,2,4,6,7,8,2023/6/23,30,关键路线及其求解,绘制计划网络图自左向右(顺向)计算各节点最
13、早开始时间TE(i)及各工序最早开始时间ES(i,j),最早完成时间EF(i,j)自右向左(逆向)计算各节点最迟完成时间TL(i)及各工序最晚完成时间LF(i,j)和最晚开始时间LS(i,j)计算各工序时差R(i,j)=LS(i,j)-ES(i,j)各节点时差R(i)=TL(i)-TE(i)寻找时差为0的节点并联结,即可得关键路线与相应关键工序 寻找时差为0的工序并联结,亦可得关键路线CP与相应关键工序计算工程总工期对非关键工序进行研究,以挖掘潜力,2023/6/23,31,2023/6/23,32,2023/6/23,33,输入节点数n,各工序长度 t(i,j),1ijn,工期SD,TE(1
14、)=0,TL(n)=TE(n)或TL(n)=SD,i1,ES(i,j)=TE(i),EF(i,j)=ES(i,j)+t(i,j)LF(i,j)=TL(j),LS(i,j)=LF(i,j)t(i,j),R(i,j)=LS(i,j)ES(i,j)R(j)=TL(j)TE(j),寻找使R(i,j)=0的对应关键工序,或寻找使R(j)=0的对应节点,输出关键路线CP与关键工序,输出工期(若未给出),END,jn,N,Y,N,Y,2023/6/23,34,随机性网络时间参数与关键路线,问题与求解例7(长征研究院MBA培训网络计划制订)P248,2023/6/23,35,解计算各工序的期望与方差(见上表右
15、)绘制计划网络图,2023/6/23,36,解计算各工序的有关时间参数ES、LS、EF、LF、R(i,j),2023/6/23,37,2023/6/23,38,解寻找使R(i,j)=0的关键工序及使R(i)=0的对应途经节点输出关键路线与关键工序计算总工期T的期望和方差 E(T)=Ta+Tb+Tg+Th+Ti=CP=2+3+4+4+2=15(天)结论:该计划网络G关键路线CP:a b g h i 或 该计划网络G总工期T的期望CP=E(T)=15天,2023/6/23,39,命题4:设n为计划网络G的工序数,CP为大型工程计划网络G的关键路线,T为G的任务总工期。若n1,则有:,其中 与 分别
16、为关键路线CP路长的期望与方差对,G在规定工期T0内完工的概率有 aij工序(i,j)的最乐观时间 bij工序(i,j)的最悲观时间 mij工序(i,j)的最可能时间,大型工程任务总工期的概率特性,2023/6/23,40,证:大型工程的工序数n1,且各工序对任务总工期的影响均匀地微小,且相互独立,故由中心极限定理知:有,2023/6/23,41,例8:在例7中取工期T0分别为15,17,18,20周,求该计划网络按期T0内完工的概率欲使按期完工的概率达到95%或99%,试确定相应的工程任务总工期T。解:由命题4结论知对 有 现取 T0=15,则有 此中CP=15,CP=1.025,已由例7中
17、求得。类似地有,2023/6/23,42,解 到,2023/6/23,43,系5:,F(x),1,0.5,CP,x,2023/6/23,44,系6,2023/6/23,45,最关键路线与计划难易系数,定义4:若在G中有关键路线CPi,i=1k,此中各关键路线有对应路长的期望与方差,i=1,2k,(此中显然有),若有,则称 为G的最关键路线(即方差最大的关键路线称为最关键路线)有系6知,若 表执行最关键路线 的对应工期,则有,j=1k,即对任何给定工期T0,执行最关键路线时要在T0内完成的可能性最小,而考虑到只有该(最关键路线)上所有工序全部完成后工程方能完工,因此在G设计时应对 上的工序予以特
18、别关注。,2023/6/23,46,2023/6/23,47,-6,-1,1,6,0.692,0.308,2,3,4,2023/6/23,48,2023/6/23,49,定义5:设T为G的工期(随机变量),CP为G的关键路线,CP与 为CP路长的期望与方差,则称 为执行给定工期T0的计划难易系数。例9 对于例7的计划网络G,求解给定工期T0分别取13,15,17,18,20(周)时的计划难易系数0。解:,太保守,有潜力可挖,完成可能性很大,完成可能性很大,完成可能性较大,完成可能性小,2023/6/23,50,网络计划的优化,前述的网络计划仅给出了初等的计划模型,该模型一般是不成熟的,它可能在
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