理论教育 项目总工期与资源管理分析

项目总工期与资源管理分析

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:我们不准备对总工期-资源的优化问题作全面的介绍与深入的讨论,而仅仅探讨一下当资源有限制时,如何合理地安排资源.例7-13某工程的网络图由图7-34给出.图中有向边旁第一个参数为工序的工序时间wij(单位:天),第二个参数为该工序每天所需要的作业人数.现在假设该项工程由一个工程队承包,全队共有人员12名,且设每个人员都可以胜任各工序的工作.试问,该队对各工序的进度如何安排及如何合理地调配人员,以使

项目总工期与资源管理分析

我们不准备对总工期-资源的优化问题作全面的介绍与深入的讨论,而仅仅探讨一下当资源有限制时,如何合理地安排资源.

例7-13 某工程的网络图由图7-34给出.图中有向边旁第一个参数为工序的工序时间wij(单位:天),第二个参数为该工序每天所需要的作业人数.现在假设该项工程由一个工程队承包,全队共有人员12名,且设每个人员都可以胜任各工序的工作.试问,该队对各工序的进度如何安排及如何合理地调配人员,以使工程尽早地完工.

图7-34

该网络图的关键路径为(1,3)(3,5)(5,6)(6,7),其长度TE=16(天).各事项的最早时间和最迟时间经计算由表7-11给出,各工序的总时差由表7-12给出.

表7-11

表7-12

将各工序所需的工作日(每天需要的人员乘以该工序的工序时间)相加,可知该工程共需173个工作日,因此如用16天完成(承包这项工程所需的时间不能小于总工期16天),则平均每天需要投入的人员数为173/16≈11<12.所以,适当安排各道工序的进程,整个工程有可能在16天内完成(反之,要是平均每天需要投入的人员数超过12,则不论如何安排整个工程各工序的进度,均无可能在16天内完成该项工程).

如果将每道工序(i,j)都安排在第tE(i)+1天开始执行,可得一张表示工程进度的横道图,如表7-13所示.表中“”表示关键工序的进度;“——”表示非关键工序的进度;横道线上的数字表示执行该工序时每天所需的人员数;“……”表示在不误总工期的条件下,非关键工序的执行时间所允许的变动范围(例如,工序(3,4)所需的两天时间可安排在第6天初至第14天末这个时间区间内任何持续的两天).

表7-13

从表7-13可以看出,由于各工序均按其最早开工时间安排进度,因此工程的前期人员的需求较多,而工程后期人员的需求较少,整个工程进行期间人员的需求很不均匀.图7-35为按照横道图表7-13所得的人员资源需求曲线,这是一条阶梯形曲线.图7-35告诉我们,有5天超出了目前人员资源的限制条件.

图7-35

于是,我们就要在保证总工期16天不变的条件下(对有些问题,可能要适当地调整原定的总工期,以保证资源的合理使用),调整各工序的进度,使人员需求尽可能地平衡,且不超过每天可配备的人员数.对每天人员使用量(或资源)调整的基本原则是:

首先,将人力(或资源)优先分配给关键工序和总时差较小的工序;

然后,利用非关键工序的总时差,调整各道非关键工序的开工时间.对能够推迟开工的工序,适当地向后推迟.

下面我们对这类资源附有限制的网络计划问题作一般的讨论.

假若网络计划问题所需要的某种资源在单位时间内的最大供应量为λmax,那么,在此资源限制条件下,可以按以下步骤求总工期最短的计划方案.

①当网络图给定后,先求出有关的时间参数及总工期TE.将每道工序(i,j)都先安排在tE(i)+1天开始执行,由此绘制横道图,得到一条阶梯形的资源需求曲线.该曲线任何一个梯段的开始或结束,均意味着有某些工序开工或完工.

②对资源需求曲线自左至右按梯段进行检查,如资源需求超过资源最大供应量λmax,就要加以调整.利用非关键工序的总时差,错开它们的开工时间,分散对资源需求的压力,力争在总工期TE内完工.

例如某网络计划经过多次网络分析后,有资源需求曲线如图7-36所示,λ为资源需求量.此时,假设每道工序(i,j)的开工日期为第sij+1天,(tA,tB]为该曲线首先超出λmax的阶梯所在的时间区间,λAB为此阶梯的高度.

显然,时间区间(tA,tB]内的若干工序(i,j)必满足下面两个条件:

图7-36

(tA,tB]内的工序(i,j)如图7-37所示,这些工序有

在图7-37所示的这些工序中,我们若能利用工序(i,j)的总时差,把工序(i,j)的开工日期后移到第tB+1天(即取sij=tB),则将减少(tA,tB]时间区间内对资源的需求量.但是,这样做时应尽可能不影响总工期(或使总工期延长时间最少),故要求

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图7-37

现令

由图7-38可知:当μij<0时,取sij=tB将会影响整个工程按原定总工期完工,这时|μij|表示新的完工期比总工期延长的天数.当μij≥0时,说明取sij=tB将不影响总工期,这时|μij|表示取sij=tB后,工序(i,j)的开工日期还剩余的机动天数.我们对式(7-12)进行变换:

图7-38

那么,在满足式(7-10)的各道工序(i,j)中,应挑选哪些工序,使其开工日期后移到第tB+1天呢?

一般来说遵循如下3条原则:

①优先挑选μij大的工序(i,j),使它的开工时间sij=tB.因为当μij≥0时,μij越大说明工序(i,j)的开工时间后移后仍有较多的开工剩余机动时间;当μij<0时,μij越大,则|μij|越小,说明工序(i,j)的开工时间后移后使总工期拖延的天数越小.

②为了减轻工程后期施工对资源需求的压力,一般不宜把过多的资源需求量推迟.最好是在满足资源限额的条件下,使资源的利用尽量均衡些.

③当sij的数值改变后,对于以事项j为开工事项的工序(j,k)来说,若sjk<sij+wij,则(j,k)工序已不能按原订的日期第sjk+1天开工,这时,应取sjk=sij+wij.同样地,对于以事项k为开工事项的工序,其开工日期也应作相应改变,其余工序依此类推.

有时,我们可将某些满足式(7-10)的工序(i,j)在时间区间(tA,tB]内中断工作,或延长其工序时间,以达到使资源需求量减少的目的.

我们根据上述原则来改变一些工序的开工日期,并修改原来的进度表,得到新的资源需求曲线.再重复上述步骤,直到资源需求曲线的所有阶梯的高度都不超过λmax为止.

本方法的计算工作量十分繁重.对于大中型网络,只能依靠电子计算机来进行.

下面我们来求解例7-13.

我们用表7-13所示的进度表,用上述方法逐步调整一些工序的进度.在调整过程中,进度表的修改可以在原来的基础上进行.资源需求曲线的引入,是为了直观地分析超出资源限额的情况.在实际调整过程中,不一定要画出资源需求曲线.事实上,时间区间(tA,tB]和λmax都可以直接从横道图相应的进度表中得到.利用表7-13,我们对调整过程中时间区间(tA,tB]中满足式(7-10)的工序(i,j)相应的μij进行计算,并把有关计算过程列成表7-14,其中λij为工序(i,j)每天所需人员数.例如表7-14的第二行(tA,tB]=(2,5],此时满足式(7-10)的工序有(1,3),(1,4),(2,5),因此:

表7-14

由表7-14可知,应取s14=8,s34=6,s57=9,s47=11,其他sij=tE(i).对表7-13进行修改,可得新的横道图,如表7-15所示.由这张进度表可知,总工期仍为16天.

表7-15

那么,如何评价一个工程进度表对资源利用的均衡性呢?下面我们来讨论此问题.

若工程进度计划表确定后,用λ表示第t天对资源的需求量,T为进度表相应的总工期,则日资源利用量的均值为

我们的问题就成为在计划工期T固定的条件下,找到一种进度计划使S2取极小值.一般可采用如下的试探法:

先求出网络图的时间参数,把每道工序(i,j)的开工日期都安排在第tE(i)+1天.于是得到一张初始进度计划表,计算相应的S2.然后利用非关键工序的总时差,依次对每道非关键工序的执行时间作试探性调整,若调整后的S2值减少,则接受这个调整措施,从而获得一张新的进度计划表.重复上述过程,直到求得某一进度计划时,对每道非关键工序的试探性调整已无法使S2减小,此时,即终止调整工作.

对于图7-34网络所示工程来说,表7-13所给的进度计划表相应的S2=11.40,可见该进度计划的资源利用是很不均衡的.表7-15所给的进度计划表相应的S2=2.15,可见,该进度计划的资源利用就比较均衡了.

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