网络计划技术1.ppt

1 第5章网络计划技术 一 网络图的绘制二 计算时间参数和确定关键路 CPM 线三 计划评审技术 PERT 四 网络图的优化五 项目成本的安排和控制 2 对任何一个管理者来说 最具有挑战性的工作之一就是对需要协调遍及整个组织大量活动的规模宏大的项目进行管理 在计划如何协调所有这些活动 编制实际日程安排和接下来监控整个项目的进度中 管理者对所有的细节问题都必须加以认真考虑 3 a b 一个例子 烧水泡茶 c d 5 网络计划技术的含义 网络计划技术主要用来帮助管理人员在复杂的施工过程中 安排工作进度和调配可利用的资源 并进行成本控制等 以使生产在保证质量和安全的前提下 有效的利用时间 空间和各项资源 人 财 物 网络计划技术主要包括 关键路线法 简称CPM 计划评审法 简称PERT 和随机网络技术 简称GERT 6 CPM 1957年由美国的詹姆斯 克利和摩根 瓦尔克研究并提出 PERT 1958年美国海军特种计划局 在规划和研制 北极星 导弹黑潜艇计划中 提出并使用计划评审法 7 PERT和CPM被广泛应用于各种各样的项目之中 此外还包括 1新工厂的建造2新产品的研制和开发3太空探险计划4电影的制作5船的建造6新武器系统的研制7主要设施的重新布置8核电站的维修和保养9管理信息系统的安装10广告活动的实施 8 案例研究 科信建筑公司项目 科信建筑公司从一个大的制造商那里成功中标了一个价值540万元的新工厂建设项目 制造商要求这个新工厂在一年之内能投入使用 因此 合同包含了下面的一些条款 1如果科信建筑公司从现在起在47周的时间内不能完成这个项目 就要赔偿30万 2为了对快速的工程建设进行奖励 如果这个项目能在40周内完成的话科信建筑公司就会获得15万元的奖励 第一节网络图的绘制 9 为了确保工程能按照进度进行 科信建筑公司安排了最好的建筑管理人员大卫参加到这个项目的管理中来 大卫在接受了在如次重要的一个项目中担任项目经理的任命后 意识到自己将又一次面临挑战 因为他对在不增加额外成本的基础上40周完成项目表示怀疑 所以他把主要精力放在47周完成项目的最初计划制定之上 大卫先生必须要安排全体员工在不同的时间里完成不同的施工任务 下表为我们展示了不同活动的排列 科信建筑公司项目的活动列表 时间合计79周 11 1如何更加直观地用图表示出这个项目中的活动流程 2如果没有延误工期的话 完成这个项目总共需要多少时间 3各个活动最晚什么时候必须开始 以及到什么时候必须完成 才能赶上工程的完工时期 4如果没有延误的话 每一个单项活动最早什么时候可以开始 最早什么时候可以完成 5为了不耽误工程的完工日期 任何延误都必须加以避免的那些关键的 瓶颈 活动是什么 在了解上表中的各种信息之后大卫先生需要解决下面几个问题 12 6在不影响项目完工时间的基础上 其它的活动能够承受多长时间的推迟 得到了对每个活动工期精确估计的不确定性 项目在期限 47 内完成的概率是多少 如果要用额外的资金来加速工程进度的话 怎样才能以最低的成本达到目标完成时间 40周 9如何对成本进行实时监控 以使项目成本控制在预算之内 13 项目网络 表示整个项目的网络图称为项目网络 projectnetwork 一个项目网络包括许多的节点 一般用小圆圈或是长方形表示 和连接这些节点的弧 用箭头表示 描述这个项目需要三方面的信息 1工作的信息 把整个项目分成多个单独的部分 2工作次序关系 确定每一个工作的紧前活动 3时间信息 估计每一个工作所需要的时间 网络需要传递所有这些信息 14 是用弧表示工作 activity on arc 的项目网络 每工作都是用一段弧来表示的 节点用来区分一个工作和它的紧前工作 弧的先后次序就代表了工作之间的先后 双代号法 有两种类型的项目网络可以满足这些要求 1AOA项目网络 15 2AON项目网络 是用节点表示工作 activity on node 的项目网络 网络中 每一个工作都用一个节点来表示 弧则是用来表示工作之间的先后关系 单代号法 与AOA项目网络相比起来 AON项目网络有着十分重要的优势 1 AON项目网络比AOA项目网络容易建立 2 对于那些没有经验的使用者 包括许多管理者在内 来说 AON项目网络要比AOA项目网络更容易理解 3如果项目中有所变动的话 AON项目网络要比AOA项目网络更容易修改 16 绘制网络图时 一般从左到右和从上到下进行 在双代号网络图中 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i j时 说明有不允许的回路存在 这可由人或计算机方便的查出并予以修改 下图中存在箭线 3 1 则说明有回路 如果任意编号 有时就很难查出回路 17 2 3 1 18 网络图中常见的几种逻辑关系 1 AON项目网络 单代号法 A B A D B C a b 19 2AOA项目网络 双代号法 20 9 A B a 5 A C B D b C A C B D 21 网络图中不允许出现回路和缺口 22 23 一项工程只有一个开始结点和一个结束结点 当工程的开始结点和结束结点不止一个时 应增设一个开始结点和一个结束结点 25 例1按下面工作表画出网络图 26 27 双代号法 1 8 7 6 5 4 3 2 A4 C2 H3 L4 D5 B6 E2 F3 C2 28 科信建筑公司项目的活动列表 时间合计79周 29 I7 F5 K4 网络图 单代号 30 第二节计算时间参数和确定关键线路 CPM 关键线路时间参数和关键路线 31 如果没有延误工期的话 完成这个项目总共需要多少时间 各个活动最晚什么时候必须开始 以及到什么时候必须完成 才能赶上工程的完工时期 如果没有延误的话 每一个单项活动最早什么时候可以开始 最早什么时候可以完成 为了不耽误工程的完工日期 任何延误都必须加以避免的那些关键的 瓶颈 活动是什么 在不影响项目完工时间的基础上 其它的活动能够承受多长时间的推迟 在这一节中 我们要回答科信建筑公司的下面五个问题 32 一关键线路 线路 path 是指沿着箭头方向从始点到终点所有线路中的一条 线路的长度 lengthofpath 是指沿着线路所有活动 预计 工期总和 33 科信建筑公司项目网络中的线路和线路的长度 我们就得出了一个很重要的结论 34 预计 项目工期正好等于项目网络中最长路径的长度 这条最长的路径就叫做关键线路 criticalpath 如果有不止一条的话 它们都是关键线路 对于科信建筑公司的项目来说 我们可以得到 关键线路 始点一A B C E F J L N一终点 预计 项目工期一44周 35 时间参数和关键路线 1 最早可能开始时刻EST EarliestStartTime 最早可能完成时刻EFT EarliestFinishTime EFT EST tj 3 最迟必须开始时刻LST LatestStartTime 4 最迟必须完成时刻了LFT LatestFinishTime 现在以下面的网络为例来说明各种时间参数的意义及计算方法 1最早可能开始和最迟必须时刻 36 图例 37 通常取ESTS 0对任一典型工作间j 若令其紧前工作为I 则有 ESTj MAX EFTi 及EFTj ESTj tj 总之 首先算EST和EFT 从左到右 取最大值 首先计算ESTEFT 计算时间参数EST EFT A2 C10 B4 E4 D6 G7 H9 M2 I7 F5 J8 K4 L5 N6 T0 工作代号 延续时间 EST EFT LST LFT FF 02 26 616 1622 2229 2938 3840 4444 1620 1623 2025 2533 3337 3338 3844 39 2计算LST LFT 对任一典型工作j 若令其紧后工作为k 则有 LFTj Min LSTk 及LSTj LFTj tj 总之 计算LST和LFT 从右到左 反向算 取最小值 计算时间参数LST LFT A2 C10 B4 E4 D6 G7 H9 M2 I7 F5 J8 K4 L5 N6 T0 工作代号 延续时间 EST EFT LST LFT FF 02 02 26 26 616 616 1622 2026 2229 2633 2938 3840 4444 4444 1620 1623 2025 2533 3337 3338 3844 3844 3438 3338 2533 2025 4244 3342 1620 1825 41 总时差TF totalfloat 某工作虽然迟于其最早可能开始时刻开始 但不致使总工期延长的时间范围 叫总时差TF ESTjLSTjEFTjLFTj TFj LSTj ESTj或TFj LFTj EFTj 3时差的计算 TFFF 42 2 自由时差FF FreeFloat 和干扰时差IF InterferingFloat 自由时差是工作j的开始时刻虽然有所推迟 但对其后续工作k的最早可能开始时刻无影响的时间范围 一般有 FFj Min ESTk EFTjIFj TFj FFj 自由时差FF FreeFloat 和干扰时差IF InterferingFloat 总时差TF可分为两部分 即FF和IF j k1 k2 j k2 k1 TFj EFTjFFjIFjLFTj ESTk1 ESTk2 44 4关键线路的确定 关键工作 总时差为最小的工作 关键线路 若某线路从起点至终点的所有工作都是关键工作且其上的所有工作均有EFTi ESTj i为j的紧前工作 则该线路为关键线路 45 例如 下图双线所示即为关键线路 46 关键路线 A2 C10 B4 E4 D6 G7 H9 M2 I7 F5 J8 K4 L5 N6 T0 02 02 0 26 26 0 616 616 0 1622 2026 4 2633 2938 3840 1620 1623 2025 2533 3337 3338 3844 0 3844 3438 3338 2533 2025 4244 3342 1620 1825 4 4 4 2 0 0 0 0 0 1 4444 4444 47 48 第三节计划评审技术 PERT 工作时间的估计和计算三个简化近似最后期限内完成项目的概率的近似计算 49 现在我们来讨论大卫先生的下一个问题 也就是在1节最后提到的第七个问题 问题7 在得到了对每个活动工期精确估计的不确定性情况下 项目在期限 47周 内完成的概率是多少 50 工作时间的估计和计算 估计的三种时间是 最可能时间tm 完成某项活动最可能出现的工期估计最乐观时间t0 在最佳条件下完成某活动的工期估计最悲观时间tp 在最不利条件下完成某活动的工期估计 51 三种估计概率分布图形的位置如图所示 分布 图5 6PERT三种活动工期估计的概率分布模型 52 设te 图5 6中概率分布的均值 期望 预计时间 2 图5 6中概率分布的方差 2的近似公式为 te的近似公式为 53 大卫先生要求各个活动小组的负责人对自己负责的活动的工期都要作出这三种估计 结果如下表所示 科信建筑公司项目中每一个活动的均值和方差 55 科信建筑公司项目的活动列表 时间合计79周 56 科信建筑公司项目网络中的线路和线路的长度 始点 A B C D G H M 终点 2 4 10 6 7 9 2 40 3 8 18 10 11 17 3 70 始点 A B C E H M 终点 2 4 10 4 9 2 31 3 8 18 5 17 3 54 始点 A B C E F J K N 终点 2 4 10 4 5 8 4 6 43 3 8 18 5 10 9 4 9 66 58 当每一个活动的工期等于悲观估计时间时科信建筑公司项目网络中的线路和线路的长度 59 70周远离47周的的最后工期 出现这种情况的概率是多少 Terrible 60 项目工期的概率分布1 这个分布的均值 用E T 来表示 是多少 2 这个分布的方差 用 2 T 来表示 是多少 3 这个分布是哪种类型的分布 三个简化近似 为了计算出项目工期不超过47周的概率 有必要获得下列关于项目工期概率分布的信息 61 均值关键线路 meancriticalpath 指的是在每一个活动的工期都等于它们的均值的情况下 项目网络中成为关键线路的那一条线路 PERT只讨论下面一条线路 简化近似1 假设均值关键线路是项目网络中最长的一条线路 简化近似2 假设在均值关键路径上的活动工期具有统计独立性 如科信建筑公司项目中的均值关键线路为 始点一A B C E F J L N终点 62 根据简化近似1 项目工期的概率分布均值近似为 E T 在均值关键路径上活动工期均值之和 则科信建筑工程项目的均值和方差为 E T 44 2 T 9 根据简化近似1 和简化近似2 项目工期概率分布的方差近似为 2 T 在均值关键路径上活动工期方差之和 63 科信建筑公司项目中的均值和方差的计算 64 简化近似3 假设项目工期的概率分布为正态分布 具有下图中所示的钟形分布曲线 现在我们只需要再确定这个项目工期近似的概率分布形式就可以了 65 项目工期 阴影部分的面积就是能够在47周的期限内完成整个项目的概率 66 最后期限内完成项目的概率的近似计算 现在我们可以 近似地 确定科信建筑公司项目在47周内完成的概率了 67 设 T 项目的最后期限 47周P t T 在最后工期 47周内 完工的概率 P t T 0 84 68 正态分布的简化表 69 注意 这里所得出的结果只是一个很粗略的近似值 而不是在最后工期前完成项目的真实概率 由于使用了近似1 实现目标的概率经常被夸大 因此 在不使用高成本来减少某些活动工期的情况下 项目管理人员只能把它当作是最后期限前完成项目的准确概率的一个粗略指导 70 71 关键线路是 A D F K其期望工期 E T1 20天 1 3 线路 B E H其期望工期 E T2 19天 2 5 若指定任务工期X 23天 P1 0 84 P2 0 79 72 第四节网络图的优化 时间 成本平衡 确定成本最底时的工期 确定将工期缩短为规定值时的最底成本 73 大卫先生现在需要研究一下为了把项目的工期降到40周之内 公司可以因为提前完成而获得十五万元奖励的最后期限 所需要花费的额外支出是多少 因此 这就要对在5 1节中最后所提出的问题8进行解答 问题8 如果要用额外的资金来加速工程进度的话 怎样才能以最低的成本达到目标完成时间 40周 一每一个活动的时间 成本平衡 74 应急完成一活动 crashinganactivity 是指通过某些高费用的途径 把活动的完成时间减少到正常水平之下 这些特殊的方法包括加班 雇用一些临时工 使用特殊的省时材料以及使用特殊设备等等 应急完成项目 crashingtheproject 指的是对其中的一些活动进行应急处理从而把把工期缩短到正常值以下 时间一成本平衡的CPM方法就是确定应该把每个活动进行到什么程度 如果有的话 的应急处理 使得项目的预计工期降到所希望的水平 75 某一个活动典型的时间 成本曲线图 76 通过这种方法 大卫先生和他的下属以及各个活动的工头一起计算出该项目中每一个活动的这些数据 例如 负责竖墙板的工头通过计算得出 增加两个零时工和加班可以使这个活动的工期由原来的8周下降到6周 6周是最少时间 则 活动J 竖墙板 正常点 时间 8周成本 43万元应急点 时间 6周成本 49万元时间的最大减少量 8 6 2周每周的应急成本 49 43 2 3万元 下表列出用这个方法得出的各个活动的数据 78 二 哪一个活动需要进行应急处理 总的正常成本 455万元总的应急成本 615万元公司的预算为540万元 现在大卫先生的责任就是要使项目在资金预算和时间进度两个方面都尽可能地按照计划进行 然而 大卫先生还有一个问题 问题 要把项目完成时间下降到40周之内 对一些活动进行应急处理最节省的途径是什么 79 科信建筑公司项目网络中的线路和线路的长度 80 解决这个问题的方法之一是边际成本分析 marginalcostanalysis 图5 6活动J和活动F完全应急处理 其它活动正常处理 情况下科信建筑公司项目的网络图 T 40周预计总成本 469万元 3 4 S 2 2 F 6 6 B EST LST EFT LFT 关键路线 A2 C10 B4 E4 D6 G7 H9 M2 I7 F3 J6 K4 L5 N6 T0 02 02 26 26 616 616 1622 1622 2229 2938 3840 1620 1620 2023 2329 2933 2934 3440 0 3440 3034 2934 2329 2023 3840 2938 1623 1623 4040 4040 3 4 2229 图5 6活动J和活动F完全应急处理 其它活动正常处理 情况下科信建筑公司项目的网络图 T 40周预计总成本 469万元 84 大卫先生的的结论 455万元44周 469万元40周 14万元 结论1 这个进行应急处理项目的计划只有50 的概率能够在4O周之内完成整个项目 因此计划的额外费用