清华大学《现代企业管理》第10章网络计划技术

第10章网络计划技术,现代企业管理理念、方法、技术邬适融主编,引例,一种被实践证明行之有效的管理方法世界上工业发达国家都非常重视现代管理科学，网络计划技术已被许多国家公认为最为行之有效的管理方法之一。各种广泛实践证明，应用网络计划技术组织与管理生产一般能缩短工期20左右，降低成本10左右。美国是网络计划技术的发源地，美国的泰迪建筑公司在47个建筑项目中应用此法，平均节省时间22，节约资金15。美国政府于1962年规定，凡与政府签订合同的企业，都必须采用网络计划技术，以保证工程进度和质量。1974年麻省理工学院调查指出：“绝大部分美国公司采用网络计划编制施工计划”。目前，美国基本上实现了机画、计算、机编、机调、实现了计划工作自动化。日本、俄罗斯、德国、英国也普遍在工程中应用了网络计划技术，并把这一技术应用在建筑工程的全过程管理之中。资料来源：,网络计划技术概述网络图网络时间参数的计算网络计划的优化与调整,网络计划技术,10.1网络计划技术概述,10.1.1网络计划技术的发展10.1.2网络计划技术的基本原理,10.1.1网络计划技术的发展,网络计划技术是20世纪50年代中期发展起来的一种科学的计划管理技术，它是运筹学的一个组成部分。网络计划技术最早出现在美国,1957年美国杜邦公司在建设化工厂时，组织了一个工作组，并在兰德公司的配合下，提出运用图解理论的方法制定计划。这种方法定名为“关键线路法”。1958年美国海军特种计划局和洛克希德航空公司在规划和研制“北极星”导弹的过程中，也提出一种以数理统计学为基础、以网络分析为主要内容、以电子计算机为手段的新型计划管理方法，即“计划评审术”。这两种方法在世界各国逐步得到普遍的应用。此后在这两种方法的基础上又有人提出了图解评审法，决策关键线路法等，形成了一个大类的网络计划管理技术。,10.1.1网络计划技术的发展,我国对网络计划技术的推广与应用也较早，60年代初期，著名科学家华罗庚、钱学森相继将网络计划方法引入我国。华罗庚教授在综合研究各类网络方法的基础上，结合我国实际情况加以简化，于1965年发表了统筹方法评话为推广应用网络计划方法奠定了基础。近几年，随着科技的发展和进步，网络计划技术的应用也日趋得到工程管理人员的重视，且已取得可观的经济效益。,网络计划技术的基本原理网络计划技术:是一种通过网络图的形式来表达一项工程或生产项目的计划安排，并利用系统论的科学方法来组织、协调和控制工程或生产进度和成本，以保证达到预定目标的一种科学管理技术。,10.1.2网络计划技术的基本原理,10.1.2,基本原理,利用网络图来表示计划任务的进度安排，反映其中各项作业（工序）之间的相互关系；在此基础上进行网络分析，计算网络时间，确定关键路线和关键工序；并且利用时差，不断改进网络计划，以求得工期、资源和成本的优化方案.,网络计划技术的优点作业之间的逻辑关系非常严密。所提供的是动态的计划概念。可以区分关键作业和非关键作业。可以将计划项目分解为许多分支系统。可以有效地控制工期。能够和先进的电子计算机技术结合起来。,10.1.2,网络计划技术的应用范围,10.1.2,网络计划技术的应用范围很广，它特别适用于一次性的大规模工程项目，例如电站、油建筑工程、大型水利工程、国防建设工程、大型科研项目、技术改造及技术引进项目等；在工业企业生产与计划管理中，适用于新产品开发试制、生产技术准备计划、设备大修理、大型工艺装备制造以及单件小批生产的组织，例如造船、发电机组及大型雷达的制造等。一般说来，工程项目越大，协作关系越多，生产组织越复杂，网络计划技术就越能显示其优越性。,10.2网络图,10.2.1网络图的构成要素10.2.2网络图的绘制,10.2.1网络图的构成要素,一项工程或规划总是由多道工序组成的。如果已经有了现成的计划，就可以依照这个计划和各工序的衔接关系，用箭头来表示其先后顺序，画出一个各项任务相互关联的箭头图，再标上时间，通过计算找出关键工序，并用粗双线划出关键线路，这个箭头图就称为网络图。,10.2.1,网络图是网络计划技术的基础，它一般由作业、事项和线路三部分组成。,10.2.1,1作业作业也称为活动或工序，它是指在工程项目中需要消耗资源并在一定时间内完成的独立作业项目。如“产品设计”这项作业既要有一定的时间来完成，又要有设计人员、设计图纸、设计资料、绘图工具等资源。在网络图中用一条实箭线“”表示作业。箭尾表示作业的开始，箭头表示作业的结束。箭线上面边标上作业名称或作业符号，下面标明作业完成所需的时间。作业的内容可多可少，范围可大可小。,10.2.1,2事项事项也称结点或时点，是箭线之间的交接点，用圆圈“”表示，并编上号码。它是指一项作业开始或结束的瞬间。网络图中，第一事项称作始点事项，它表示一项任务的开始，最后一个事项称作终点事项，表示一项任务的结束。一个网络图只有一个始点事项和一个终点事项，介于网络始点事项与终点事项之间的事项都称作中间事项，中间事项连接着前面作业的箭头和后面作业的箭尾。因此，中间事项的时间状态既代表前面作业的结束，又代表后面作业的开始。,10.2.1,3线路线路是指从网络始点事项到达网络终点事项的任一条连续的线路。在一条线路上，把整个活动的作业时间加起来，就是该线路的总作业时间。每条线路所需时间长短不一，其中持续时间最长的线路称为关键线路。整个计划任务所需的时间就取决于关键线路所需的时间。需要说明的时，一个大型网络图，有时关键线路可能有多条。,10.2.1,4虚拟作业在网络图中，有时还设置一些“虚作业”，它既不消耗资源，又不占用时间，仅仅为了准确地表示作业之间的逻辑关系，在网络图中，一般用虚线箭头表示虚作业。,10.2.2网络图的绘制,网络图的绘制规则网络图的绘制步骤,10.2.2,1.网络图的绘制规则(1).有向性，无回路。即各项活动顺序排列，从左到右，不能反向。另外，网络图中不允许出现循环线路。箭线从某一结点出发，只能从左到右前进，不允许逆向前进而形成闭环线路。例如，某新产品试制项目，经过设计（A）、制造（B）、试验（C）后，再进行批量生产（E），如果发现达不到要求，需要重新设计（D），则网络图要按图11-1（b）绘制，而不能按图10-1（a）绘制。,10.2.2,例:,10.2.2,(2).结点编号，从小到大，从左到右，不能重复。网络图中的结点要统一进行编号，以便于识别和计算。编号顺序由小到大，一般采用非连续编号法，即可以空出几个号跳着编，适当留有余地，以便当结点有增减变化时，可以进行局部的调整改动，不致于打乱全部编号。为了便于对网络图进行分析研究，把某项工作开始事项的号码，也就是箭尾结点的号码，用I表示；把某项工作结束事项的号码，也就是箭头结点的号码，用j表示。I-j表示相邻两个结点的编号，I必须小于j，结点编号不能重复。,10.2.2,(3).两点一线。即相邻两个结点之间只允许画一条箭线。如果在两个相邻结点之间有好几个作业需要平行进行，则必须引入虚箭线。例如，有一项排管工程，在挖土工序（A）完成以后，为了加快进度，让排自来水管工序（B）和排煤气管工序（C）同时进行，然后再搞复土工序（D）。图10-2（a）是错误的画法，必须如图10-2（b）那样，引用虚工序，才能使工序之间的逻辑关系得到恰当的表述。,10.2.2,例:,10.2.2,(4).箭线首尾都必须有结点，不能从一条箭线的中间引出另一条箭线来。如图10-3（a）是错误的，图10-3（b）是正确的。,10.2.2,(5).源汇合一。每个网络图中只能有一个始点事项和一个终点事项，不能出现没有先行作业或没有后续作业的中间事项。如果在实际工作中出现几道工序同时开始或同时结束，可合理运用虚作业，将没有先行作业的中间事项与始点事项连接起来，将没有后续作业的中间事项与终点事项连接起来。如图10-4（a）及（b）的画法都是错误的，应分别改为图10-4（c）及（d）。,10.2.2,10.2.2,(6).明确工序之间的逻辑关系。各条箭线之间的衔接关系应理解为：只有在指向某一事项的各条箭线其工作全部完成以后，从该事项引出的箭线才能开始。如图10-5中，只有在A工序完成以后，C工序才能开始，只有在B工序完成后，才能开始D和E；同样，也只有在C、D、F三道工序全部完成以后，G工序才能开始。,10.2.2,10.2.2,2.网络图的绘制步骤(1).任务的分解。任何一项工作都是由很多具体的工序或活动组成，绘制网络图首先应根据对工作任务的性质、目标和内容的了解，把整个工作分解为一定数目的工序，并确定每道工序的具体要求和内容。工序分解的繁简程度，应视管理的需要而定。对于高层管理部门来说，需要通过网络图纵观全局，掌握关键，组织协调，工序可以分解得粗一些；对于基层单位来说，将运用网络图来具体组织和指挥，就需要把工序分解得比较细一些。对于工程周期较长的大型项目，常常可以由粗到细绘制三套网络图，以满足各方面的需要。,10.2.2,(2).工序的逻辑分析。任务分解以后，还必须对各道工序逐一进行分析。包括工序的先后次序，每道工序的紧前工序和后续工序，哪些工序可以平行作业，哪些工序可以交叉作业，以及完成每道工序所需要的时间等等。在上述分析的基础上，列出工序关系明细表。,10.2.2,例：某厂要维修一台机器，已知各工序关系明细表如表10-1所示：,10.2.2,(3).绘制网络图。在列出工序关系明细表以后，就可以按明细表所列的工序清单着手画图。画图可以采用顺推法，即从第一道工序开始，以一条箭线代表一道工序，依照先后顺序和绘制原则，由左向右一箭接着一箭画下去，直到最后一道工序为止。在箭与箭的分界处接上圆圈，再在第一道工序的箭尾处和最后一道工序的箭头处画上圆圈。画图也可以采用逆推法，即从最后一道工序开始，由右向左沿着紧前工序一箭一箭退着画，直到第一道工序为止。同一项任务，用上述两种方法画出的网络图是相同的。一般机器制造企业习惯于按反工艺顺序安排计划，采用逆推法较为方便；而建筑安装等企业则大多采用顺推法。,10.2.2,绘制网络图除了要求把工序之间的逻辑关系正确表达以外，还要注意一些技术性要求。如画面应该清晰、简单，箭线最好画成水平线或具有一段水平线的折线，尽量少画斜线，避免出现交叉线，以求整个画面布局合理，重点突出。,10.2.2,由表11-1绘制的网络图，可以参见图10-6所示。,10.3网络时间参数的计算,作为组织与控制工程项目进度的计划方法，在把工程项目绘制成网络图的基础上，要进行各项时间参数的计算，以便对工程项目中各项作业在时间上作出科学的安排。网络时间参数包括：各项作业的作业时间；结点的最早开始时间和最迟结束时间；作业的最早开始和最早结束时间；作业的最迟开始和最迟结束时间以及总时差等。,10.3.1作业时间的确定10.3.2结点时间参数的确定10.3.3作业时间参数的确定10.3.4作业时差的计算和关键线路的确定10.3.5指定工期的完工概率,10.3网络时间参数的计算,10.3.1作业时间的确定,在实际作业中，有些工程项目往往是一次性的，无法事先测定时间标准，没有详细的定额资料作参考。因此，确定作业时间的方法主要靠经验估计，大致有两种方法：(1).单一时间估计法(2).三点估计法,10.3.1,1单一时间估计法这种方法是对各项作业的作业时间只确定一个时间值。估计时应参照过去从事同类活动的统计资料，进行对比、分析和类推，力求确定的作业时间既符合实际情况，又具有先进性。它适用于有同类作业或类似产品的时间做参考，不可知因素较少的重复性作业，一般不考虑偶然因素对完成作业内容的影响，如零件装配、管道安装、土木建筑等。,10.3.1,2三点估计法这种方法是对各项作业的作业时间，预先估计三个时间值：最乐观的完工时间、最保守的完工时间和最可能的完工时间，然后求出作业时间平均值。,10.3.1,三点估计法计算公式：,式中：T作业时间平均值a最乐观的完工时间b最保守的完工时间m最可能的完工时间,10.3.1,例：有一个工序在条件顺利时，最快可能6小时完工；在条件困难的情况下要14小时才能完工；估计最可能的是7小时完工，则该工序的作业时间平均值为：,结点本身不占用时间，只是表示某项作业应在某一时刻开始或结束。结点时间参数有两个：结点的最早开始时间和结点的最迟结束时间。,10.3.2结点时间参数的确定,10.3.2,1结点的最早开始时间结点的最早开始时间是指从该结点开始的各项活动最早可能开始作业的时刻，在此时刻之前，各项活动不具备开始作业的条件。它的计算是从网络图的始点事项起算，通常将始点事项的最早开始时间规定为零，然后顺着结点编号顺序计算其它各结点的最早开始时间。,若结点只有一条箭线进入时，则箭头结点的最早开始时间等于该箭尾结点的最早开始时间加上该箭线的作业时间；若同时有很多箭线进入时，则对每条箭线作上述计算之后，取其中最大数值为该结点的最早开始时间。,10.3.2,10.3.2,10.3.2,例：试计算图10-7中各结点的最早开始时间。,图10-7,10.3.2,10.3.2,2.结点的最迟结束时间结点的最迟结束时间是指以该结点为结束的各项活动最迟必须完成的时刻。若在此时刻不能完成，势必影响后续作业的按时完成。结点的最迟结束时间的计算是从终点事项开始算起，终点事项的最迟结束时间是工程项目的总工期，其实也就是终点事项的最早开始时间。然后按结点编号的反顺序计算其它结点的最迟结束时间。,若结点只有一条箭线流出时，则箭尾结点的最迟结束时间等于箭头结点的最迟结束时间减去该箭线的作业时间。若结点有多条箭线流出时，则每一条箭线都作上述计算后，取其中最小值为该结点的最迟结束时间。,10.3.2,10.3.2,10.3.2,例：试计算图10-7中各结点的最迟结束时间,10.3.2,10.3.2,在计算各结点的最早开始时间和结点的最迟结束时间以后，应将计算好的结果分别标明在网络图的各个事项的旁边，我们给最早开始时间加上方框“”的记号，给最迟结束时间加上三角“”的记号，以示区别。如图10-8所示：,10.3.2,10.3.3作业时间参数的确定,每项作业的时间参数有四个：作业的最早开始时间作业的最早结束时间作业的最迟结束时间作业的最迟开始时间,10.3.3,作业的最早开始时间作业的最早开始时间用表示，它等于该作业的箭尾结点的最早开始时间。即：,10.3.3,2作业的最早结束时间作业的最早结束时间用表示，它等于该作业的最早开始时间与该作业的作业时间之和。即：,10.3.3,3作业的最迟结束时间作业的最迟结束时间用表示，它等于该作业的箭头结点的最迟结束时间。即：,10.3.3,4作业的最迟开始时间作业的最迟开始时间用表示，它等于该作业最迟结束时间与该作业的作业时间之差。即：,10.3.4作业时差的计算和关键线路的确定,1作业时差及其计算2关键线路的确定,10.3.4,1作业时差及其计算作业时差是指在不影响整个任务完工时间的条件下，某项作业或工序在执行中间可以推迟的最大延迟时间。它是非关键作业所具有的，即非关键作业在完成期限上都有一定的宽裕程度和机动范围。作业时差一般分为单时差和总时差两种。,10.3.4,作业的单时差是指在不影响下道工序最早开始条件下，完成该工序所宽裕的时间。计算公式如下：S单（ij）=TES（jk）-TEF（ij）,10.3.4,S单（ij）=TES（jk）-TEF（ij）式中：S单（ij）作业I-j的单时差TES（jk）紧后作业的最早开始时间TEF（ij）作业I-j的最早结束时间,10.3.4,作业的总时差是指在不影响下道作业最迟开始条件下完成该作业所宽裕的时间。也就是说，若某一作业有总时差，该作业的开工时间不一定要在该作业的“最早开工时间”开工，它可以向后推迟，只要推迟时间不超过作业的总时差，整个计划任务仍然可以按时完工。,10.3.4,作业的总时差等于作业的最迟开始时间减去最早开始时间或者等于作业的最迟结束时间减去最早结束时间。计算公式如下：S总（ij）=TLS（ij）-TES（ij）=TLF（ij）-TEF（ij）,10.3.4,S总（ij）=TLS（ij）-TES（ij）=TLF（ij）-TEF（ij）式中：S总（ij）作业I-j的总时差TLS（ij）作业I-j的最迟开始时间TES（ij）作业I-j的最早开始时间TLF（ij）作业I-j的最迟完成时间TEF（ij）作业I-j的最早完成时间,10.3.4,2关键线路的确定作业总时差计算的目的是确定关键作业和关键线路。总时差为零的作业称为关键作业，将关键作业连起来就构成某一项计划任务的关键线路，它是网络图上时间最长的线路。关键线路上各项关键作业的作业时间之和即为整个计划任务的总工期。因此，整个计划任务的完工期取决于关键线路的时间。网络计划技术通过时间参数的计算，可以确定影响整个计划任务的关键线路。,10.3.4,例：试根据图10-8的资料列表计算各工序的总时差，并在网络图上用粗双线画出关键线路。如表10-2和图10-9所示。,10.3.4,10.3.4,图10-9,10.3.4,在图10-9中可以看出：作业A、C、F、G是关键作业关键线路是A-C-F-G该工程项目的总工期为23天,10.3.5指定工期的完工概率,在非确定型网络中，各项作业或工序的作业时间一般采用三点时间估计法来求得平均值，整个工程项目或计划任务的总工期具有随机性质如果我们对整个工程项目的完工期是指定的，即规定期限，那么通过一定的方法计算，可以求得在指定完工期的条件下，计划任务按规定日期完工的可能性有多大？这就是指定工期的完工概率问题。,10.3.5,在一个网络图中，关键线路是由各项关键作业组成的。由于关键作业的作业时间是一个概率分布，因而关键线路完工期也是一个概率分布。假设网络计划中所有作业或工序都是相互独立的，而关键线路包括了许许多多作业，这些活动的数量足够大，以致每个活动的作业时间对于关键线路完工期来说影响很小，我们就可以应用中心极限原理去分析关键线路的长度，即关键线路完工期的概率分布接近一个正态分布。,10.3.5,关键线路的长度，即整个工程项目或计划任务的完工期的均值与方差，可以按以下公式计算：,10.3.5,10.3.5,于是，我们就可以利用上述原理进行指定工期完工概率的计算。公式如下：,式中：P指定工期的完工概率TD指定工期TCP关键线路长度的均值CP关键线路长度的方差（）表示标准正态分布随机变量的函数,10.3.5,10.3.5,例：某工程项目的网络图如图10-10所示，试计算该项目在20天内完工的概率是多少？如果完工的概率要求达到95%，则指定完工期应该规定为多少天？,10.3.5,根据以上网络图的资料，计算出有关各项数据，如表10-3所示,10.3.5,10.3.5,根据标准正态分布表，可以非常容易地求得该值。参见表10-4所示：,10.3.5,查标准正态分布表，得P=70%。于是得出该项目在20天内完工的可能性为70%。若要求完工概率达到95%，则查表也可得：,因此，如果要求完工概率达到95%，则指定工期应该规定为22天。,10.3.5,为了比较工程完工的难易程度，对所求得的概率还可以进行评价，参见表10-5所示的相对比较值予以评价。,10.4网络计划的优化与调整,10.4.1网络计划优化的内容和原则10.4.2网络计划优化的方法,所谓优化就是根据预定目标，在满足约束条件的要求下，按某一衡量指标寻求最优方案。网络计划优化就是利用作业的总时差不断改善网络计划的最初方案，使之获得最佳工期、最低费用和对资源的最有效利用。,10.4.1网络计划优化的内容和原则,网络计划优化的内容网络计划优化的原则网络计划优化的判别标准,10.4.1,1网络计划优化的内容网络计划的平衡与优化的主要内容有以下几方面：在规定的日期内，对工程项目的每一项作业所需要的资源计算出合理的用量，并做出在日程上的进度安排。当资源有限制时，应全面统筹规划各个作业，以保证总工期的完成。及时适当调整总工期，使资源得到合理的利用。,10.4.1,2网络计划优化的原则要优先保证关键线路上关键作业对资源的需求量。充分利用时差，来错开各项作业的开始时间，平衡并协调各项作业的人力和物力。具有时差值较大的作业可推迟开工时间，以减少每日所需的资源数量。,10.4.1,3.网络计划优化的判别标准从时间进度方面考虑，应使网络图的各条可行线路中关键线路长度接近非关键线路长度，使松散的网络结构趋于紧凑。判别标准有：工程预计完成时间是否趋于最短。工程预计完成时间是否符合或接近任务规定日期。当预计完成日期不满足规定日期要求时，要判别任务在规定日期完成的可能性，也就是判别实现任务规定日期的难易程度。,10.4.1,从费用方面考虑，要在时间流的有向矢量图中寻求一个工程费用最少的进度周期，或在缩短工程周期中使追加费用最少。从资源利用方面考虑，要充分利用统筹网络提供的信息，均衡地分配和使用资源，使资源利用最大化。,10.4.2网络计划优化的方法,网络计划的优化，根据具体目标的不同，常用的方法有：时间优化、时间费用优化、时间资源优化等。,10.4.2,1时间优化时间优化，是指在人力、材料、设备、资金等资源基本有保证的情况下，应尽量缩短工程周期，提高系统的经济效益。特别是经过判别，计划的预计周期大于上级的规定周期，且有时差可用时，应立即着手调整网络、缩短工程进度。,10.4.2,缩短进度的方法有三种：调整工序之间的衔接关系，将关键工序进一步分解，采取平行作业或交叉作业，通过改变网络结构以缩短生产周期；对网络结构不作丝毫改变，设法缩短关键作业的作业时间；利用时差，从非关键路线上抽调部分人力、物力和财力资源集中于关键路线，以缩短关键工序的作业时间。,10.4.2,无论采取哪一种方法都要根据具体的情况采取对策。通常可供选择的技术、组织措施有：最积极的措施是采用新工艺、新技术，以缩短活动的、特别关键活动的作业时间。利用非关键作业上的时差，适当调配人力、设备和其他资源，支援关键作业。尽量采用标准件、通用件、预制件等，以缩短设计周期和制造周期。组织平行作业以缩短工期。在人力资源有保证时，增加工作班次，改一班制为多班制，以缩短工程周期。,现举例说明时间优化的步骤和方法。例：已知某工程项目网络图如图10-11所示，试进行网络计划的时间优化，要求把总完工期压缩为22天。,10.4.2,10.4.2,从网络图中可以看出，该工程的关键线路是：B-D-F-H，总完工时间是23.7天。进行时间优化的步骤如下：步骤1：将要求完工期22天作为网络终点事项的最迟完成时间，并以此为基础重新计算各项作业或工序的最迟结束和最迟开始时间及时差。计算的数据如表10-