Проекты, ограниченные по количеству ресурсов

Когда количество людей и/или оборудования не соответствует удовлетворению пика потребностей и их невозможно получить в большем количестве, руководители проектов сталкиваются с проблемой ограниченных ресурсов.

Искусство заключается в том, что необходимо определить приоритеты и распределить ресурсы таким образом, чтобы свести к минимуму задержку проекта, не превышая при этом лимит ресурсов и не изменяя технические отношения сети.

Проблема составления календарного графика ресурсов представляет большую комбинаторную проблему.

Огромное количество данных, которое требуются для решения крупных проблем, сделало практически нецелесообразными чисто математические решения (например, линейное программирование).

Альтернативным подходом к проблеме было использование эвристического (приближенного метода) для решения больших комплексных проблем.

Эвристика не всегда дает оптимальный календарный график, но весьма подходит для составления "хороших" графиков для очень сложных сетей с разными типами ресурсов.

Ниже приводится простой пример эвристического подхода.

Ресурсы для выполнения операций распределены так, чтобы уменьшить риск отставания проекта от заданного срока; то есть, определен приоритет выделения ресурсов на операции, а также то, какие операции задерживаются, если количество ресурсов недостаточно.

Были выявлены следующие эвристические критерии, которые всегда сводят к минимуму задержку самых разнообразных проектов:

1. Минимум резерва времени начала выполнения операции.

2. Наименьшая продолжительность выполнения операции.

3. Наименьший порядковый номер операции.

Наиболее часто применяется метод распараллеливания операций.

Этот метод представляет собой итерационный процесс, который начинается в исходной точке проекта, и затем исследует сетевой график период за периодом с целью определения операций, которые должны начаться в данном периоде.

Если для выполнения двух или нескольких установленных таким образом операций требуются одни и те же ресурсы, то применяется правило приоритетности выделения ресурсов.

Если в пятом периоде должны начаться 3 операции (т.е. они имеют тот же ES ) и требуют таких же ресурсов, то первой операцией на графике будет операция с наименьшим резервом времени (применяем правило 1).

Если у всех операций резерв времени одинаков, нужно обратиться к следующему правилу (правило 2), тогда операция с наименьшей продолжительностью будет на графике первой.

В очень редких случаях, когда операции имеют одинаковые резервы времени и продолжительности, связь нарушается операцией с самым низким идентификационным номером (правило 3).

Когда лимит ресурсов достигнут, ранний старт (ES) последующих операций, которые еще не внесены в график, будет задержан (все последующие операции, не имеющие свободного резерва времени) и их резерв времени сократится.

В последующие периоды процедуpa повторяется до тех пор, пока не будет составлен график всего проекта.

Обратимся к рис. 3.4.

Период	Действие
0-1	Приемлема только операция A. Она потребует 2 ресурса. Внесите операцию A в график
1-2	Нет приемлемых операций для внесения в график
2-3	Операции В, С, D приемлемы для внесения в график. Операция С имеет наименьший резерв времени (0) - примените правило 1. Внесите операцию С в график. Следующей операцией является операция B с резервом 2; но для ее выполнения требуется 2 ресурса и только 1 имеется в наличии. Отложите операцию B. Скорректируйте ES =3, резерв =1. Следующая приемлемая операция D, для ее выполнения требуется 1 ресурс. Внесите операцию D в график ----------------------------------см.рис. 3.5-----------------------------------------------
3-4	Операция B приемлема, но превышает лимит 3 ресурсов общего фонда. Задержите операцию B. Скорректируйте ES = 4, резерв =0
4-5	Операция B приемлема, но превышает лимит 3 ресурсов общего фонда. Задержите операцию B. Скорректируйте ES = 5, резерв = -1. Задержите операцию G. Скорректируйте ES = 11, резерв = -1
5-6	Операция B приемлема, но превышает лимит 3 ресурсов общего фонда. Задержите операцию B. Скорректируйте ES = 6, резерв = -2. Задержите операцию G. Скорректируйте ES = 12, резерв = -2
6-7	Операции B,E,F приемлемы с резервами времени выполнения -2, 2, 0 соответственно. Внесите операцию B в график (правило 1). Так как операция F имеет резерв 0, она следующая приемлемая операция. Внесите операцию F в график (правило 1). Лимит ресурсов 3 достигнут. Задержите операцию E. Скорректируйте ES = 7, резерв = 1
7-8	Лимит достигнут. Ресурсов в наличии нет. Задержите операцию E. Скорректируйте ES = 8, резерв = 0
8-9	Лимит достигнут. Ресурсов в наличии нет. Задержите операцию E. Скорректируйте ES = 9, резерв = -1
9-10	Лимит достигнут. Ресурсов в наличии нет. Задержите операцию E. Скорректируйте ES = 10, резерв = -2
10-11	Операция E приемлема. Внесите операцию E в график. (Заметьте, операция F не имеет простоя, так как нет ресурсов в наличии - 3 максимум)
11-12	Нет приемлемых операций
12-13	Операция G приемлема. Внесите операцию G в график

увеличить изображение
Рис. 3.4. График ресурсов, подчиненных ограничению в периоды 2-3

Важно корректировать каждый период, чтобы отражать изменения в самом начале резерва времени выполнения операции, чтобы действительность могла отражать изменения приоритетов.

В сети на рис. 3.5 на графике календарного планирования указана новая дата в 14 единиц времени против продолжительности в 12 единиц времени проекта, подчиненного ограничениям по времени.

Сеть была скорректирована и отражает новое время начала, окончания и резервы времени для каждой операции.

Сравните резервы времени для каждой операции на рис. 3.4 и рис. 3.5; резервы времени значительно сократились.

увеличить изображение
Рис. 3.5. График ресурсов, подчиненных ограничению в периоды 5-6

На рис. 3.6 показана другая сеть проекта, когда используются три различных типа ресурсов (A, B и С); общий фонд каждого типа состоит из 2 ресурсов.

Рис. 3.6. Первоначальный план сети

Первоначальный критический путь показан в сети пунктирной линией.

Ниже сетевого графика приводится график потребности в ресурсах. Время ("план") и ресурсы показаны внизу на графике 3.6.

Время, которое ограничивает критический путь, составляет 3, 5, 8 и 11, продолжительность проекта составляет 27 единиц времени.

Ресурсы, которые ограничивают выполнение критических операций, составляют 1, 4, 5, 7, 8 и 10 при продолжительности проекта 20 единиц времени.

Операции 3 и 11 уже не являются критическими и имеют резервы времени. Операции 4, 5, 7 и 8 уже являются не параллельными, а последовательными. Резервы времени сократились. Ресурсы A, B, и С в какой-то точке проекта являются критическими.

Влияние календарного планирования ресурсов, подлежащих ограничениям

Как и при выравнивании ресурсов, календарное планирование ограниченных ресурсов обычно приводит к сокращению времени простоев, снижению эластичности в результате использования времени простоев для минимизации задержек и увеличению количества критических и почти критических операций.

Традиционная концепция последовательного выполнения операций критического пути с начала до конца проекта уже не имеет значения.

Ограничения на ресурсы могут нарушить последовательность, и в сети могут оказаться несвязанные критические операции.

И, наоборот, параллельные операции могут стать последовательными.

Распараллеливание

Плановик разбивает непрерывный ход выполнения операции, прерывая на какое-то время работу и направляя ресурсы на другую операцию, и затем возвращает их для продолжения работы на первой операции.

Разбивка может быть весьма полезным инструментом, если издержки, связанные с началом и приостановкой работ, не будут большими - например, перемещение оборудования с места выполнения одной операции на другую.

Наиболее распространенной ошибкой является прерывание "работы людей", что связано с высокими издержками начала и приостановки работ.

Например, если работа конструктора моста будет прервана для решения проблемы другого проекта, то это может привести к тому, что он потеряет 4 дня на то, чтобы переключиться с одной задачи на другую и снова вернуться к первоначальной задаче. Затраты могут быть скрытыми, но они реально существуют.

На рис. 3.7 можно видеть характер проблемы дробления. Первоначальная операция разбита на три отдельных операции: A, B и С.

Рис. 3.7. Структура задач

Следует избегать дробления операций, за исключением тех случаев, когда издержки, связанные с дроблением, незначительны или когда нет альтернативы решения проблем с ресурсами.

Метод критической цепи

На практике руководители проектов скрупулезно управляют резервами времени в чувствительных проектах с ограничениями по ресурсам.

Некоторые руководители используют сетевой график с ранними началами выполнения операций и запрещают использование резерва времени любой операции без разрешения руководителя проекта.

Ход выполнения проекта в процентах с учетом оставшегося времени тщательно контролируется для того, чтобы выявить любую операцию, которая опережает установленное время завершения, и позволяет начать выполнение как критических, так и некритических последующих операций досрочно.

Контролирование и поощрение раннего завершения операций обеспечивает возможность не терять время, а начать выполнение последующих операций раньше за счет сэкономленного при досрочном завершении времени.

Смысл в том, чтобы сэкономить резерв времени, как буфер для завершения проекта досрочно, или решить проблему с отставанием, которая может возникнуть при выполнении критических операций в дальнейшем.

Элиаху Голдрэт выступает за альтернативный подход управления простоями.

Он считает, что к своим оценкам люди вполне естественно добавляют время (на всякий случай).

Считается, что время оценки выполнения операции в срок или раньше оправдывается лишь в 80-90% случаев.

Следовательно, среднее время (50/50) преувеличено примерно на 30-40%. Например, по оценке программиста существует шанс 50/50, что он сможет завершить операцию за 5 дней. Однако, чтобы обеспечить успех и застраховаться от потенциальных проблем, он добавляет два дня для страховки и сообщает, что потребуется 7 дней для завершения задачи. В этом случае среднее(50/50) время преувеличено на 40%.

Эта ситуация создает интересный парадокс. Почему при наличии тенденции к преувеличению времени продолжительности операции многие проекты отстают от графика? Голдрэт предлагает несколько объяснений этому явлению.

Первое - вся работа распределена во времени. Зачем спешить и стараться выполнить работу сегодня, если она должна быть выполнена завтра?

Второе - в организации могут отсутствовать стимулы для досрочного завершения работ: качество работ ставится под сомнение, или считают, что рабочие всегда должны выполнять работу раньше установленного срока.

Третье - раннее завершение операции не обязательно приведет к началу следующей операции, так как люди, выделенные на ее выполнение, не готовы начать работу раньше. Выигранное время тратится напрасно. И, наконец, чрезмерное количество задач увеличивает время выполнения отдельных задач.

Голдрэт предлагает решить проблему превышения времени проекта, используя "истинную 50/50" оценку времени выполнения операции (а не оценку, когда шанс выполнения досрочно составляет 80-90%). Он предлагает ввести "временные буферы" или время подстраховки только в случаях возникновения потенциальных проблем.

Буферы времени вводятся в сеть для соблюдения трех условий:

1. Поскольку при выполнении операций всегда существует фактор неопределенности, который трудно предсказать, время продолжительности проекта неопределенно. Поэтому буферы времени добавляются к предполагаемой продолжительности - скажем, 40% от совокупной скрытой продолжительности операции на непредвиденные обстоятельства на критическом пути.

2. Буфер времени слияния вводится в сеть там, где некритические пути сливаются с критическим путем. Эти буферы помогают предотвратить отставание операций на критическом пути.

3. Буфер ресурса времени вводится, когда для выполнения операции требуются дефицитные ресурсы. Отсутствие ресурсов может вызвать появление критического пути, отличающегося от первоначального, и привести к задержке проекта.

Элиах Голдрэт создал фразу "критическая цепочка" (C-C), чтобы показать, что сетевой график проекта может быть ограничен как ресурсами, так и логическими зависимостями. Все эти буферы сокращают риск отставания выполнения проекта и повышают шанс его раннего завершения.

Сторонников у метода С-С в планировании проекта сегодня немного, но у него есть перспективы. Например, Harris Semiconductor сумел построить новые автоматизированные установки по производству тонких кристаллических пластин за 13 месяцев, используя метод С-С, тогда как обычные сроки составляют от 26 до 36 месяцев. Авиационная промышленность в Израиле использовала метод С-С для сокращения времени технического обслуживания самолета с двух месяцев до двух недель.

Успешное выполнение проекта требует, чтобы его участники сократили свою оценку времени, которое выделено "на всякий случай", и использовать время "50/50".

Выгода от календарного планирования ресурсов

Польза от создания календарного плана до начала осуществления проекта состоит в том, что остается время для рассмотрения приемлемых альтернатив.

Если запланированное отставание неприемлемо или задержка слишком рискованна, то предположение относительно ограничений по ресурсам требуется пересмотреть.

Альтернативы стоимости времени также могут быть пересмотрены.

Графики потребности и использования ресурсов предоставляют информацию, необходимую для подготовки бюджетов поэтапной работы с определенными датами.

Будучи однажды установлены, они дают возможность руководителю проекта быстро установить влияние непредвиденных событий, таких, как товарооборот, поломки оборудования или перевод персонала проекта.

Календарное планирование ресурсов также позволяет руководителям проекта оценить эластичность определенных ресурсов.