CC BY
33
Вестник ДГТУ. Технические науки. № 15, 2009. -\-
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
УДК 658.152
М.А.Ильягуева, Э.З.Коридзе
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТОПОЛОГИИ СЕТЕВЫХ МОДЕЛЕЙ
Рассматриваются вопросы использования сетевых моделей в управлении проектами. Сформулирован принцип формирования топологии сетей. Показана необходимость адекватности модели организационно-технологическим требованиям. Обоснована необходимость создания автоматизированной системы построения сетевых моделей (САПР СМ). Приведена блок схема САПР СМ.
Ключевые слова: проект, топология, граф, модель, адекватность, сеть, планирование
Постановка задачи. В основе управления инвестиционными, финансовыми, научно-техническими проектами и различными антикризисными программами лежат информационные технологии. Современный менеджмент разработал и успешно применяет на практике целый ряд методов автоматизации управления проектами. Один из них - система сетевого планирования и управления (СПУ). В ее основе сетевая модель проекта, которая позволяет решать задачи оптимизации по времени и стоимости, распределения ограниченных ресурсов проекта и т.д. Результатом решения задачи является календарный план выполнения работ. Очевидно, что от степени адекватности сетевой модели зависит качество управления проектом. Чем точнее сетевая модель, чем в большей степени в ней соблюдается принцип максимальной независимости работ, изложенный ниже, тем надежней и качественней будет система управления проектом, и тем больше будет степеней свободы при принятии управленческих решений.
Вместе с тем, построение сетевой модели достаточно трудоемкий процесс, фактически не имеющий формализованных правил синтеза топологии сети. При традиционном ручном построении сетевой модели к этой работе привлекаются высококвалифицированные специалисты в своей предметной области, которые имеют четкое представление как о проекте в целом, так и об его узкоспециализированных частях. Но и в этом случае не исключаются ошибки. Это, в первую очередь, недостаточно адекватное соответствие модели реальному проекту, неполное соблюдение принципа максимальной независимости работ, наличие в модели циклов и т.д. В то же время для программных систем, ориентированных на управление проектами, таких как корпоративная система «Галактика», модуль «Инвестиционный план» моделирующей системы Project Expert, Microsoft Offict Project и др., исходными данными должна быть сетевая модель. На ее основе могут решаться все вышеуказанные задачи. Но если в исходной сети есть топологические ошибки, то это, безусловно, ставит под сомнение все последующие расчеты и точность календарных планов.
Известны и другие методы и механизмы, обеспечивающие качественное планирование и контроль выполнения проекта [1]. Вместе с тем их критический анализ показывает, что качество принятия решений для систем высокого порядка, использующих эти методы, часто оказывается недостаточным.
Можно согласиться с профессором В.А.Москвиным [2], что наиболее адекватным средством представления процессов реализации проектов являются сетевые модели и построенные на их основе календарные планы. Главным достоинством этих моделей
-\-
является то, что они формируют всю совокупность работ, увязывая их между собой как
технологически, так и организационно.
В нашей стране сетевые модели нашли применение при проектировании крупных строительных объектов и при реализации некоторых приоритетных проектов военного и космического назначения. Для менее сложных объектов применяются графики Ганта и другие формы представления планов.
Несмотря на то, что волна массового интереса к методам сетевого планирования и управления (СПУ) давно прошла (конец 60-х - начало 70-х годов), многие компании и государственные организации как у нас в стране, так и за рубежом успешно используют их до настоящего времени с достаточно высокой эффективностью.
К сожалению, следует отметить, что сегодня слабо рекламируют достоинства этих методов, на данную тему публикуется мало научных статей и популярных книг для управленцев. Такое положение имеет свое объяснение. Сумевшие хорошо освоить и развить для себя данную методологию, имеют за счет этого практическую пользу, выражающуюся в конкретных конкурентных преимуществах. И нет никакой необходимости этим компаниям и специалистам обучать своих конкурентов. Можно считать, что на современном этапе применение методов СПУ превратилось в методологию управления для узкого круга высококвалифицированных специалистов.
Наряду с вышесказанным, можно отметить три основные особенности, сдерживающие применение сетевых методов. Во-первых, их практическое использование требует глубокого понимания сути отражаемых работ и операций, а также взаимосвязи между ними. Сетевой график и календарный план выполнения работ это средство для постоянной ежедневной работы. Руководителям и менеджерам проектов, глубоко не освоившим данную методологию, сложно работать с такими системами и принимать правильные управленческие решения.
Во-вторых, сетевые модели позволяют распределять ответственность за принятие решений и выполнение работ среди руководителей. Система управления с точки зрения ответственности становится прозрачной и в этом не всегда заинтересованы руководители проектов самого высокого ранга, особенно это было характерно для доперестроичного периода.
В-третьих, топология сетевых моделей в большинстве случаев формируется вручную. Размерность моделей для проектов сложных систем достаточно велика. Практика показывает, что сети проектов сложных систем имеют не менее 500^1000 работ. Поэтому формирование вручную топологии модели, адекватно отражающей реальные организационно-технологические связи, весьма затруднительно.
Известны отдельные теоретические и практические работы по автоматизации построения сетевых моделей, но все они предполагают, в конечном счете, определение основных связей между работами. Такой подход практически не снижает трудоемкости построения сетей и не обеспечивает необходимой степени адекватности модели.
Сегодня в России налаживается рыночная экономика. В этом плане разработка и реализация различных проектов является благодатным полем для применения сетевых моделей. В процессе реализации инвестиционного проекта от возникновения бизнес-идеи и до завершения внедрения системы имеет смысл создания системы планов и графиков в сетевой форме. Естественно, что каждый из них должен быть специализированным и должен помогать специалисту решать конкретную задачу.
В частности, построенный на основе перечисленных выше оптимизационных и распределительных задач основной календарный план является базой для формирования целого ряда календарных планов, определяющих время поставки и использования материально-технических и трудовых ресурсов, машин и механизмов и т.д. Подобный подход реализован практически во всех современных корпоративных автоматизированных системах управления производством.
В тоже время следует отметить, что ряд систем планирования, например моделирующая система Project Expert, использует только график Ганта. В этом случае календарный план формируется путем сдвига работ друг относительно друга. Такой план хотя и дает приближенное значение искомого критерия, например минимум стоимости или времени выполнения проекта, но в целом ряде случаев нарушает технологическую последовательность выполнения работ. Это связано с тем, что календарный план формируется без учета топологии сетевой модели.
Рассматривая в целом особенности управления проектом, следует отметить, что эффективное управление им требует четкого планирования, составления календарных планов, оценки трудозатрат, формирования бюджета, мониторинга проекта, применения методов и процедур контроля и т.д. Все перечисленные функции образуют систему интегрированного управления. Важным элементом является адекватность планирования. Причинами неадекватности, кроме указанных выше, могут быть недостаточная квалификация исполнителя, чрезмерная сложность принятой методики и средств планирования и т.д. Без адекватного плана нельзя вовремя обеспечить использование необходимых ресурсов, в том числе и трудовых. Мониторинг и управление могут оказаться неэффективными, а результат будет зависеть от случайных факторов.
В связи с практической актуальностью проблемы нами в данной работе рассматриваются вопросы автоматизации построения сетевых моделей (САПР СМ). Обоснованные методы и основные алгоритмы изложены в [3]. Критерием метода является построение моделей, которые удовлетворяют упомянутому выше принципу максимальной независимости работ.
Принцип максимальной независимости работ. В его основе лежат правила построения сетевых моделей с учетом отношения порядка выполнения комплекса работ. Он обеспечивает адекватность сети моделируемому технологическому процессу, его соблюдение повышает устойчивость и надежность календарных планов, разработанных на основе сетевой модели, в условиях действия на производственную систему внешних возмущений. В качестве последних можно рассматривать отклонения от плановых сроков поставок материально-технических и трудовых ресурсов, машин и механизмов.
Практическая значимость принципа максимальной независимости работ может быть показана на следующем условном примере.
Пусть для некоторого проекта построены две сетевые модели, при этом модель на рисунке 1 адекватно отражает моделируемый технологический процесс, модель на рисунке 2 является некоторой допустимой моделью с дополнительной связью между работами 4 и 5. Здесь и ниже будем рассматривать сетевые модели в терминах работ и в целях упрощения последующих рассуждений их номера будем проставлять так, как это показано на рисунке 1, без нумерации событий.
Анализ топологии модели на рисунке 2 показывает, что на ее основе может быть разработано три вида календарных планов со следующими последовательностями выполнения работ: 1-2-4-3-5-6; 1-2-3-4-5-6; 1-3-2-4-5-6. Для модели на рисунке 1 - шесть видов календарных планов: 1-2-4-3-5-6; 1-2-3-4-5-6; 1-3-2-4-5-6; 1-3-2-5-4-6; 1-3-5-2-4-6; 12-3-5-4-6.
О
Рис. 1
Рис. 2
-\-
В случае действия внешних возмущений, например не обеспечения в сроки,
определенные календарным планом, работы 4 материально-техническими ресурсами, дальнейшее выполнение работ по модели на рисунке 2 ни по одному из допустимых планов невозможно, в действительности же может выполняться работа 5 (рис. 1). Это связано с тем, что в модели на рисунке 2 дополнительно введена связь между работами 4 и 5. Сравнительный анализ топологий сетевых моделей на рисунке 1 и рисунке 2 показывает, что увеличение связей между работами там, где это не имеет места, повышает чувствительность модели к внешним воздействиям за счет уменьшения количества допустимых календарных планов.
Не приводя в данной работе аналитического обоснования рассматриваемого принципа, можно показать, что для каждого проекта существует некоторый предельный вариант топологии сетевой модели, имеющий максимальную технологически допустимую независимость работ [4]. На основании этого варианта можно построить и другие варианты сетевой модели, количество которых будет зависеть от количества работ проекта и характера связей между ними. Очевидно, что, наряду с правилами построения сетевых моделей, принцип максимальной независимости работ должен быть положен в основу формирования топологии сетей.
В большинстве случаев принцип максимальной независимости работ в силу трудностей его реализации не соблюдается. Это приводит к нарушению объективности топологии сети, введению связей между работами там, где технологически это не имеет места. При подобном подходе модель становится чувствительной к внешним воздействиям, и в большинстве случаев она в процессе ее практического использования требует постоянной корректировки и обновления. Это обстоятельство не только приводит к дополнительным затратам инженерного труда, но и в ряде случаев создает элементы психологического недоверия к СПУ со стороны ее пользователей.
В целом построение сетевых моделей с учетом указанного принципа позволяет увеличить количество альтернативных вариантов порядка выполнения работ, тем самым увеличивая количество степеней свободы при принятии управленческих решений. Практика сетевого планирования показывает, что формирование топологии сетей с учетом принципа максимальной независимости работ встречает значительные трудности, особенно при построении моделей больших размерностей. Это связано с много вариантностью технологии, большим количеством работ и связей между ними, квалификацией исполнителя и т.д. Реализация указанного принципа возможна в рамках решения общей задачи автоматизации проектирования топологии сетевых моделей.
Структура программного комплекса САПР СМ. Укрупненная блок-схема комплекса представлена на рисунке 3. Она включает в себя программные модули, обеспечивающие ввод и редактирование данных, построение сети и ее корректировку, а также модуль сшивки сетей различных проектов в единую сеть.
Исходными данными служат список работ проекта и экспертная оценка связей между работами, которая определяется в диалоговом режиме.
Непосредственно работа над новым проектом, начинается с редактирования списка работ. В случае необходимости в проект можно включать ранее разработанные сетевые модели. Работы включаемого проекта будут занесены в конец списка с сохранением связей между ними, что значительно экономит время разработки и повышает качество проекта.
После завершения редактирования списка работ, можно перейти непосредственно к построению сети. Процесс идет в интерактивном режиме. Необходимым и достаточным условием построения адекватной сетевой модели является определение экспертом основных связей. Данный этап является самым ответственным при работе с программой, а качество сети будет определяться квалификацией эксперта.
После завершения оценки связей для текущей работы, программа вводит дополнительные связи между работами, используя условия транзитивности. Это
-\-
значительно уменьшает время подготовки исходных данных.
Рис. 3 Упрощенная блок-схема построения сетевых моделей
Случайные ошибки эксперта могут привести к образованию циклов. Поэтому предусмотрена проверка сети на наличие циклов и петель и их автоматическое разрушение. Эксперту выдается сообщение о возникновении цикла и список работ, образовавших его.
Когда все связи между работами установлены, выдается соответствующее сообщение и формируется сетевой график. Сетевая модель представляется в виде графа -«работы-дуги», при необходимости вводятся фиктивные работы. Сетевой график формируется автоматически. Случайную ошибку можно оперативно исправить в режиме редактирования.
Полученную сетевую модель можно распечатать, сохранить и в дальнейшем использовать в качестве основы для других проектов, или сшивать с другими проектами.
Программа написана на языке «Visual C++». Она отвечает современным требованиям пользовательского интерфейса, имеет подробную справку по всем этапам работы. Количество работ в проекте, поддерживаемых программой, зависит от размера оперативной памяти компьютера. На современном компьютере программа позволяет создавать проекты, включающие более 2000 работ.
Программа апробирована в строительстве, при разработке бытовых и научно-технических проектов. Временная оценка показала, что автоматизация построения сетевого графика позволяет сократить время построения сети, по сравнению с ручным методом, более чем на 80%. При этом сетевая модель более полно удовлетворяет
-\-
принципу максимальной независимости работ.
Библиографический список:
1. Гери М., Джонсон Д. Вычислительные машины и труднорешаемые задачи. - М.: Мир, 1982, 356 с.
2. Москвин В.А. Управление рисками при реализации инвестиционных проектов. -М.: Финансы и статистика, 2004. - 352 с.: ил.
3. Ильягуева М.А. Математические и инструментальные методы моделирования операций в управлении развитием промышленного предприятия. СПБ.: Политехника, 2005. - 216 с.
4. Ильягуев П.М., Мусаев А.А., Канаев М.М. К вопросу обоснования алгоритмов автоматизированного проектирования топологии сетевых моделей."Сборник "Интеллектуальные САПР." выпуск 3, Таганрог, 1990г.
Вестник ДГТУ. Технические науки. № 15, 2009.
-\-
M. A. Ilyagueva E. Z. Koridze
Automatization of topology net models construction
In this article studies on use net models in management of project. Principle which creation topology of nets. Adequacy of model to organizational and technology requirements is necessity. Prove to need making computer-based system for net model construction (CADS NM ). There is a flow block of computer-aided design system net models here.
Ильягуева Марина Алексеевна (р. 1963) Заведующий кафедрой МиММвЭ, доцент кафедры. Доктор экономических наук (2007). Окончила Дагестанский государственный технический университет (1985)
Основные направления научной деятельности: Разработка системы моделей принятия решений производственного бизнеспланирования Автор 45 публикаций
Коридзе Эсме Зурабовна, (р. 1985) ассистент кафедры «Эконометрики и информационных технологий в инвестиционной деятельности», аспирантка ДГТУ окончила Дагестанский государственный технический университет по специальности «Прикладная информатика в экономике». (2007) Автор 7 публикаций.
