Metody sieciowego planowania

Metody sieciowego planowania

W ostatnich latach funkcjonowanie organizacji stało się coraz bardziej złożone i kosztowne. Wzrosła zatem trudność, a jednocześnie znaczenie przygotowania przez kierowników skutecznych planów i decyzji. Opracowano wiele metod i narzędzi ułatwiających kierownikom planowanie i rozwiązywanie problemów.

· Projekt

Projekt (produkcja jednostkowa) jest unikatowym zadaniem, którego efektem jest zawsze pojedynczy produkt. Projekt charakteryzuje się określonym momentem rozpoczęcia i zakończenia, a wszystkie prace w tym przedziale muszą być koordynowane.

Zarządzanie projektami zajmuje się wszystkimi aspektami planowania, organizowania, zatrudniania przy pracach i kontroli wykonania zadania. Kierownik operacyjny zajmujący się projektem jest nazywany menedżerem projektu

· Fazy projektu

Każdy dobrze przeprowadzony projekt powinien składać się z dwóch faz:
· Fazy planowania – podczas której projekt jest definiowany, testuje się jego wykonalność, ustanawia cele, opracowuje szczegóły prac, przypisuje zasoby, ustala czas wykonania, zarządza i organizuje prace;
· Fazy wykonania – podczas której zakupuje się i dostarcza materiały, wykonuje prace, rozwiązuje powstałe problemy i na koniec przekazuje gotowy produkt klientowi.

· Co to jest i do czego służy?

Z przedsięwzięciami mamy do czynienia na co dzień. Przedsięwzięciem będzie pieczenie chleba, rozwiązywanie zadania, budowa domu, budowa drogi i wiele innych. Przedsięwzięcie, może być niezwykle skomplikowane i rozciągnięte w czasie, z zaangażowaniem olbrzymich środków materialnych i finansowych oraz zasobów ludzkich, jak chociażby badania naukowe, programy kosmiczne (Apollo). Właśnie coraz większe komplikowanie się ludzkich przedsięwzięć dało bodziec, do opracowania metod optymalnego ich planowania - aby minimalizować bądź koszty, bądź czas realizacji tzw. metod sieciowego planowania.

· Historia powstania

Najważniejszymi metodami sieciowymi są PERT (Program Evolution and Review Technique – technika oceny i kontroli programu) oraz CPM (Critical Path Metod – metoda ściezki krytycznej). Obie metody powstały niezależnie od siebie w latach 1957 – 1958. PERT został opracowany przez Biuro Projektów Specjalnych Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych, we współpracy z koncernem Lockheed i firmą doradztwa Booz, Allen i Hamilton, do sprawniejszej koordynacji działalności ponad 3 tys. poddostawców i jednostek współpracujących przy realizacji programu rakiety podwodnej Polaris. Wobec problemu ustalenia z odpowiednią pewnością terminów zakończenia wielu współzależnych zadań, których nigdy poprzednio nie wykonywano, planiści ci opracowali PERT jako metodę szacowania i kontroli czasów na potrzeby planowania. Zastosowaniu metody PERT przypisuje się skrócenie czasu realizacji programu Polaris o dwa lata. Metodę CPM opracowano w koncernie DuPont dla ułatwienia kontroli wielkich, złożonych projektów przemysłowych.
PERT i CPM są powszechnie stosowane i wywierają znaczny wpływ na planowanie oraz kontrolę projektów i programów. Pierwotnie PERT i CPM było tak pracochłonne i kosztowne, że używano je jedynie od najbardziej złożonych projektów, w których czas odgrywał role krytyczną jak np.: budowa autostrad, statków czy wprowadzanie wielkich systemów przetwarzania danych. Obecnie programy analizy sieci do komputerów osobistych udostępniły metody PERT i CPM kierownikom, którzy poprzednio nie mieli niezbędnej wiedzy ani środków potrzebnych do ich stosowania. Takie oprogramowanie pomaga pozwala im na zastosowanie tych metod do znacznie mniejszych zamierzeń. Kierownicy mogą teraz szybko opracować i aktualizować programy oraz pospiesznie sprawdzać na nie hipotetycznych czynników, np.: możliwych opóźnień dostawy ważnego elementu przez podwykonawcę na postępy realizacji projektu

· Różnice między CPM a PERT

Obydwie metody są w zasadzie podobne, lecz lepiej je wykorzystywać w nieco odmiennych sytuacjach. CPM jest odpowiedniejsza do powtarzalnych procesów, w których zadania mają stały czas trwania i znane terminy realizacji. PERT natomiast nadaje się zwłaszcza do procesów niepowtarzalnych, w których można jedynie w przybliżeniu oszacować okres realizacji i terminy zakończenia zadań.

· Opracowanie sieci. Jak to się robi?

Istnieje wiele metod PERT i CPM pod innymi nazwami i o znacznie zmodyfikowanej technice. Jednakże wszystkie są w istocie metodami planowania zamierzeń (czynności – działań) i ich realizacji (zdarzeń – wydarzeń). Polegają one na podziale zamierzenia (przedsięwzięcia) na odrębne operacje a następnie wykreśleniu ich wykonania, terminów rozpoczęcia i zakończenia oraz ukończenia całości. Techniki PERT i CPM są w istocie podobne, omówimy je, zatem łącznie, wykazując w odrębnych miejscach występujące między nimi różnice.
Przekształcenie programu w sieć PERT i CPM wymaga spełnienia następujących warunków:
1. Całe przedsięwzięcie musi być podzielone na poszczególne zadania. Zadania te z kolei umieszcza się w sieci w postaci czynności (działań) i zdarzeń. Przykładem czynności, które na wykresie przedstawia się za pomocą strzałek są m.in. planowanie, produkcja, transport, kontrola itd. Czynności oznaczają czas lub zasoby potrzebne na przejście od jednego do drugiego zdarzenia. Z kolei zdarzenia, które zwykle przedstawia się za pomocą kółka, oznacza charakterystyczny etap przedsięwzięcia związany z momentem zakończenia czynności poprzedniej lub czynności poprzednich (oczywiście za wyjątkiem pierwszego zdarzenia, którego nie poprzedzają żadne czynności) i początkiem czynności następnej lub czynności następnych (żadne czynności nie następują oczywiście po zdarzeniu końcowym – ostatnim)
2. Zdarzenia i czynności umieszcza się na wykresie w sposób logiczny, sekwencyjny i zintegrowany. Np. każda czynność rozpoczyna się i kończy odpowiednim zdarzeniem; żadna czynność nie może się rozpocząć przed wystąpieniem poprzedzającego je zdarzenia (lub zdarzeń)
3. Do sieci wpisuje się oszacowany czas potrzebny na każde działanie. W metodzie CPM ustala się jeden szacunek czasu trwania każdej czynności. W metodzie PERT w przypadku czynności, które jeszcze nigdy nie były wykonywane, można posłużyć się trzema ocenami czasu: optymistyczną (określa, ile trwać musi dana czynność w warunkach idealnych), pesymistyczną (zakładająca, że właściwie wszystko będzie przebiegać źle) i najbardziej prawdopodobną (odpowiadające temu ile dana czynność powinna trwać w warunkach normalnych). Oczekiwany czas trwania czynności (te) wynika wtedy z uwzględnienia czasu optymistycznego (a), czasu pesymistycznego (b) oraz czasu najbardziej prawdopodobnego (m). Ten ostatni można przy tym wyeksponować poprzez skorzystanie z wzoru (tzw. metoda szóstkowa):


4. Ustalenie terminów zdarzeń oraz terminów czynności. Istnieją dwa rodzaje terminów zdarzeń (najwcześniejszy możliwy termin wystąpienia zdarzenia i najpóźniejszy dopuszczalny termin wystąpienia zdarzenia) oraz cztery rodzaje terminów czynności (najwcześniejszy możliwy termin rozpoczęcia czynności, najpóźniejszy dopuszczalny termin rozpoczęcia czynności, najwcześniejszy możliwy termin zakończenia czynności, najpóźniejszy dopuszczalny termin zakończenia czynności). Ponieważ w przypadku terminów czynności chodzi w istocie o różnicę między terminami rozpoczęcia lub terminami zakończenia, która w każdym przypadku jest taka sama, można ograniczyć się tylko do pierwszych lub drugich. W poniższym katalogu algorytmów obliczania terminów zdarzeń i czynności my uwzględnimy jedynie terminy zakończenia czynności.
· Aby ustalić najwcześniejsze możliwe terminy wystąpienia zdarzeń, dokonujemy obliczeń idąc w przód wykresu (sieci). Wychodzi się przy tym od zdarzenia początkowego (pierwszego z lewej), dla którego przyjmuje się najwcześniejszy możliwy termin jego wystąpienia równy 0. Dla dowolnego (każdego pozostałego) zdarzenia najwcześniejszy możliwy termin jego wystąpienia określamy w ten sposób, że dla każdej czynności, dla której to zdarzenie jest zdarzeniem końcowym, obliczamy sumę, której składnikami są: najwcześniejszy możliwy termin wystąpienia zdarzenia rozpoczynającego tę czynność i czas trwania tej czynności. Z uzyskanych sum wybieramy wartość największą. Najwcześniejsze możliwe terminy wystąpienia zdarzeń można zapisać w lewej dolnej części kółek symbolizujących odpowiednie zdarzenie.
· Aby ustalić najpóźniejsze dopuszczalne terminy wystąpienia zdarzeń, dokonujemy obliczeń idąc wstecz wykresu (sieci). Wychodzi się przy tym od zdarzenia końcowego, dla którego przyjmuje się najpóźniejszy dopuszczalny termin jego wystąpienia równy (lub różny: krótszy, ale i czasami – dłuższy) najwcześniejszemu możliwemu terminowi wystąpienia tego zdarzenia. Dla każdego pozostałego zdarzenia najpóźniejszy dopuszczalny termin jego wystąpienia określamy w ten sposób, że dla każdej czynności, dla której to zdarzenie jest zdarzeniem początkowym (rozpoczynającym), obliczamy różnicę, której składnikami są: najpóźniejszy dopuszczalny termin wystąpienia zdarzenia kończącego daną czynność i czas trwania tej czynności. Z uzyskanych różnic wybieramy wartość najmniejszą. Najpóźniejsze dopuszczalne terminy wystąpienia zdarzeń można zapisać w prawej dolnej części kółek symbolizujących odpowiednie zdarzenia.
· Aby ustalić najwcześniejszy możliwy termin zakończenia czynności, należy do najwcześniejszego możliwego terminu jej rozpoczęcia, (którym jest najwcześniejszy możliwy termin wystąpienia zdarzenia rozpoczynającego daną czynność) dodać czas trwania czynności.
· Najpóźniejszy dopuszczalny termin zakończenia czynności jest równy najpóźniejszemu dopuszczalnemu terminowi wystąpienia zdarzenia, które ona poprzedza, czyli zdarzenia, które ona warunkuje.
Wyznaczanie ścieżki krytycznej. Ścieżka krytyczna jest najdłuższą ścieżką od rozpoczęcia do zakończenia przedsięwzięcia i – tym samym – wyznacza całkowity czas jego trwania. Można ją zdefiniować jako ścieżkę czynności z najmniejszymi dodatnimi lub największymi ujemnymi zapasami czasu (zapas czasu oblicza się jako różnicę między najpóźniejszym dopuszczalnym terminem zakończenia czynności i najwcześniejszym możliwym terminem zakończenia tej czynności; mówiąc językiem potocznym, zapas czasu jest to dopuszczalny poślizg dla czynności). Ponieważ ścieżka krytyczna określa całkowity czas trwania przedsięwzięcia, każde skrócenie tego czasu może być osiągnięte jedynie przez skrócenie czasu trwania czynności leżących na ścieżce krytycznej. Z drugiej strony, każde nie dotrzymanie zaplanowanego czasu trwania czynności leżących na ścieżce krytycznej stawia pod znakiem zapytania dotrzymanie terminu zakończenia całego przedsięwzięcia. Wyznaczanie ścieżki krytycznej wymaga, jak już wiemy obliczania wielkości zapasów czasu dla każdej czynności.

· O czym należy pamiętać przy rysowaniu wykresu!

Rysowanie najlepiej zacząć od lewej strony arkusza – od czynności nie mających poprzedników. Potem dodajemy czynności zależnie od początkowych, osuwając się w prawą stronę. Rysujemy systematycznie od lewej do prawej, aż do wyczerpania wszystkich czynności i zakończenia projektu. Podstawowe reguły rysowania sieci:
a) Zanim zaczniemy czynność, wszystkie jej poprzedniki muszą zostać zakończone,
b) Strzałki pokazują czynności (działania) i ich kolejność; ani długość, ani kierunek nie mają znaczenia
c) Sieć ma tylko jedno zdarzenie początkowe i końcowe
d) Dowolne dwa zdarzenia mogą być połączone tylko jednym działaniem
Pozorne działania (czynności)
Istnieją dwie sytuacje komplikujące sieci, zostały one zilustrowane w powyższych tabelach:

Może wystąpić pokusa narysowania schematu jak na rysunku 16.5a), lecz w ten sposób łamalibyśmy jedną z zasad Ad d) „dwa zdarzenia mogą być połączone tylko jedną strzałką”. Sposobem obejścia tego problemu jest wprowadzenia działania (czynności) pozornego, nie będącego częścią projektu, mający zerowy czas trwania i nie zużywającego zasobów – jest wprowadzane tylko dla poprawnej konstrukcji sieci. Działanie pozorne pozwalające na pojedyncze łączenie wydarzeń nazywa się pojedynczym.

Podsumowanie

Najważniejszym zadaniem metod PERT i CPM jest określenie i kontrola czasu potrzebnego na realizację zamierzenia. Główną korzyścią płynącą z ich stosowania jest oszczędność czasu uzyskana zarówno przy planowaniu zadań, jak i w trakcie realizacji projektu. Czas i koszty są zazwyczaj ściśle związane. Oszczędność czasu zatem prowadzi również do oszczędności kosztów w myśl powiedzenia „czas to pieniądz” J
Ponadto metody PERT i PCM przystosowano bezpośrednio do kosztów. Np. można je wykorzystać do opracowania optymalnego programu efektywności kosztów. To może pomóc kierownikom w ustaleniu oszczędności i kosztów związanych z opracowaniem przyspieszonego programu produkcji.

· Zalety PERT i CPM

Coraz częstsze zastosowanie metod PERT i CPM wskazują, że kierownicy mogą z nich osiągnąć znaczne korzyści. Należą do nich:
I. Demonstrowanie zależności między zadaniami. Ze względu na graficzne przedstawienie zależności wykonania każdego zadania od innych, sieci mają znaczną przewagę nad prostszymi wykresami, np. słupkowymi
II. Zachęcanie do skutecznego planowania. Wykreślenie sieci wymaga od kierownika projektu dość szczegółowego planowania całego zamierzenia od początku do końca.
III. Zwracanie uwagi na obszary problemowe. Wykrywa się wąskie gardło i ewentualne ogniska kłopotów na tyle wcześnie, że możliwe jest podjęcie działań zapobiegawczych lub korygujących.
IV. Ułatwienie komunikowania się. Wykres sieciowy stanowi wspólną ramę odniesienia dla wszystkich zainteresowanych projektem, w tym projektów, kierowników, podwykonawców i innych pracowników.
V. Porównanie wariantów działań. Kierownicy uzyskują możność porównania, pod względem czasu i kosztów, różnych sposobów osiągnięcia celów projektu.
VI. Umożliwianie koncentracji na najważniejszych pracach. Identyfikacja krytycznych zadań pozwala kierownikom skierować uwagę tam, gdzie jest potrzebniejsza. Jednocześnie sieć wskazuje na zadania opóźniające się w stosunku do programu. To ułatwia kierownikom podjęcie bezzwłocznych działań..
VII. Zapewnienie elastyczności. W złożonym projekcie ścieżka krytyczna może się kilkakrotnie zmienić, gdy okaże się, że szacunki czasu były niedokładnie. PERT i CPM umożliwiają kierownikom stałe aktualizowanie ścieżki krytycznej.

· Ograniczenia PERT i CPM

PERT i CPM mają również ograniczenia. Oczywiście, przed zastosowaniem tych metod w dłużej skali zwłaszcza z wykorzystaniem czasu komputera, należy rozważać koszty. Co ważniejsze, PERT i CPM na pewno nie pomogą kierownikowi w rozwiązaniu wszystkich jego problemów. Nie służą również pomocą w takich sprawach jak, jak poprawa stosunków między przełożonymi i podwładnymi, współpraca z dostawcami, trudności z jakością produkcji – wszystkich tych codziennych bolączek, składających się na pracę kierownika. Ponadto dokładność programowania za pomocą PERT i CPM zależy od umiejętności pracowników dokonujących szacunków i od poprawności stosowanych przez nich metod.
Systemy te nie stanowią też namiastki planowania i kontroli przez kierownika. W istocie prawdą jest coś przeciwnego. Aby systemy te były skuteczne, muszą być dokładnie planowane i ściśle kontrolowane przez cały czas realizacji projektu. Gdy – jak się często zdarza – wystąpią nieprzewidziane wydarzenia, kierownicy muszą reagować. Terminy sieci powinny być zawsze uważane za prowizoryczne. Nigdy nie mogą zastąpić skutecznego kierowania. Jednakże przy prawidłowej konstrukcji i właściwym zastosowaniu PERT i CPM mogą być cenną pomocą w panowaniu i kontroli.