Lokalizacja buforów czasu w metodzie łańcucha krytycznego w harmonogramach robót budowlanych (cz. I) podstawy teoretyczne

Transkrypt

1 ZARZĄDZAIE I ORGAIZACJA Lokalzaca buforów czasu w metodze łańcucha krytycznego w harmonogramach robót budowlanych (cz. I) podstawy teoretyczne Dr hab. nż. Meczysław Połońsk, mgr nż. Kaml Pruszyńsk, Szkoła Główna Gospodarstwa Weskego, Warszawa 1. Wprowadzene W celu lepszego zarządzana przedsęwzęcam powstało wele metod, wśród których są metody analz sec zależnośc. Za początek tego nurtu uważa sę metodę CPM (Crtcal Path Method), która powstała w 1957 roku na potrzeby arm USA. Oparta ona była na sec defnowane krawędzowo dotyczyła tylko analzy czasu w uęcu determnstycznym. W 1958 roku powstała kolena metoda PER (Program Evaluaton and Revew echnque), która na podstawe tych samych założeń defnowanych krawędzowo umożlwała przeprowadzene analzy czasu uż w uęcu probablstycznym [5]. Był to początek podeśca stochastycznego do realzac przedsęwzęć. Rozwnęcem tych podstawowych metod są metody m.n.: GER (Graphcal Evaluaton and Revew echnque), GERS (Graphcal Evaluaton and Revew echnque Smulaton) czy CYCLOE (CYCLc Operatons Etwork) [2]. Wraz rozwoem nformatycznych technk oblczenowych zaczęło powstawać wele modyfkac ww. metod w postac gotowych programów komputerowych [5]. Upraszczały one w znaczny sposób, a neednokrotne w ogóle umożlwały przeprowadzene welu skomplkowanych oblczeń. Są to np. programy: Prmavera, PowerProect eamplan, ILOS oraz Surerak, Pertmaster Proect Rsk czy nabardze dzsa rozpowszechnony MS Proect. Wększość dzsa stosowanego oprogramowana do zarządzana przedsęwzęcam, poza oblczenam czasu ch trwana, została poszerzona o analzę środków, ale także o wybrane elementy analzy ryzyka [7]. Poza dość złożonym oblczenowo metodam, powstaą nne bardze praktyczne sposoby radzena sobe z ryzykem, podnosząc tym samym warygodność prognozowana różnego rodzau przedsęwzęć. Przykładem może być metoda łańcucha krytycznego (Crtcal Chan) [6]. Metoda łańcucha krytycznego, które autorem est dr E. M. Goldratt została zaprezentowana w 1997 roku. Autor przedstawł w ne ogólne wytyczne do lepszego zarządzana zasobam w proekce [1]. Ze względu na e nterdyscyplnarny charakter znalazła ona powszechne uznane wśród kadry zarządzaące, zarówno w przedsęwzęcach ekonomcznych, ak nformatycznych [3]. Jak do te pory brak est szerszych, praktycznych opracowań nnesze metody dla przedsęwzęć nżynerskch. Wynkać to może ze skomplkowanych w swoe strukturze harmonogramów budowlanych, gdze neednokrotne klka czy klkanaśce cągów podkrytycznych w różny sposób est powązanych z cągem głównym proektu. W artykule zaprezentowana została zmodyfkowana me toda dostosowana łańcucha krytycznego do takch właśne harmonogramów, opracowana przez autorów artykułu. W pracy skupono sę na koncepc lokalzac buforów, ne zaś nad ch welkoścam. Analza welkośc buforów będze tematem osobne publkac. Ponadto rozpatrzony został warant budowy sec zależnośc składaący sę tylko z ednego zadana początkowego końcowego oraz standardowych relac mędzy zadanam typu zakończ rozpoczn (ZR). 2. Ogólne zasady stosowana buforów czasu Łańcuch krytyczny to cąg nadłuższych, zależnych od sebe zadań (w artykule nazywanych też zamenne czynnoścam) konecznych do zrealzowana ostatecznego celu przedsęwzęca przy optymalnych zasobach. W przypadku, kedy zasoby są neogranczone defnca ta pokrywa sę z defncą śceżk krytyczne metody CPM. Zgodne z wytycznym Goldratta, ake zawarł w swoe ksążce [1], naperw należy zredukować długośc trwana poszczególnych zadań. Zakłada sę bowem, że początkowe prawdopodobeństwo dotrzymana 45

2 Z A R Z Ą D Z A I E I O R G A I Z A C J A 46 termnu poedynczego zadana wynos ok. 90%. ak wysok pozom prawdopodobeństwa dotrzymana czasu trwana kolenych zadań prowadz do znacznego wydłużena całego przedsęwzęca ne zawsze zasadnego. e ma to ednak zazwycza odzwercedlena w rzeczywstym czase trwana prac przy dane czynnośc. Dlatego też zgodne z koncepcą łańcucha krytycznego, należy skrócć termny realzac zadań do pewne wartośc. Goldratt szacue to skrócene na pozome 30 50% długośc czasu wyścowego (przy początkowym prawdopodobeństwe ego dotrzymana na pozome 90%). W ten sposób pozbywaąc sę m.n. tzw. syndromu studenta ( aperw wywalcz sobe rezerwę czasową. Kedy ą uzyskasz, masz uż sporo czasu, węc po co sę speszyć? Kedy w końcu zaczynace pracę? Odkładace na ostatną chwlę. aka est natura ludzka. [1]). Skrócene czasów wykonana czynnośc może ednak prowadzć do zmany przebegu łańcucha krytycznego oraz obnżena prawdopodobeństwa dotrzymana termnu końcowego przedsęwzęca. Zapobegać temu maą wprowadzone przez Goldratta następuące bufory czasu [3]: bufor proektu () umeszczany na końcu harmonogramu (śceżk krytyczne) element maący na celu zapewnene bezpeczeństwa dotrzymana końcowego termnu przedsęwzęca oraz umożlwene ego kontrolowana (rysunek 1), bufor zaslaący () element harmonogramu maący na celu utrzymane nezmennośc łańcucha krytycznego oraz umożlwene kontrolowana ego stablnośc (rysunek 2). Rysunek 1a przedstawa przykładowy cąg zadań. Czasy ch trwana znaduą odzwercedlene w proporconalne długośc prostokątów. Połączena pomędzy zadanam w postac strzałek obrazuą tylko relace pomędzy elementam cągu. Czasy trwana realzac zadań są podane z pewnoścą 90% ego dotrzymana. a kolenym rysunku (rysunek 1 zobrazowano ten sam przykładowy cąg zadań, który uległ w myśl metody łańcucha krytycznego skrócenu, tak by szansa dotrzymana termnu każdego poedynczego zadana była na pozome 50% pewnośc. Powstały bufor proektu swoą długość uzyskał dzęk przenesenu zredukowanego czasu trwana zadań krytycznych do tego elementu. Jego welkość w tym momence stanow suma skróceń ze wszystkch zadań akch on dotyczy, tzn. śceżk krytyczne. Ostateczny ter mn całego przedsęwzęca, zarówno w tym, ak w poprzednm przypadku ne uległ zmane. atomast w ostatne częśc tego ZAD. 5 ZAD. 5 c) Rys. 1. Schemat lokalzac bufora proektu () Źródło: Mlan Z. [4] perwotny czas realzac proektu skrócony czas realzac proektu 50% 100% rysunku (rysunek 1c) dokonano zmany długośc czasu bufora proektu. Metoda, ak uż wspomnano, ne określa dokładne o aką wartość należy go redukować. Zależne est to od specyfk każdego proektowanego przedsęwzęca. Jak wdać na rysunku, w tym przypadku bufor proektu został skrócony o 50% [3]. Bufor zaslaący (rysunek 2) znadue sę na końcu śceżk nekrytyczne dochodzące do cągu głównego proektu (śceżk krytyczne). Ma on na celu ochronę termnu rozpoczęca zadana w cągu krytycznym, z którym połączony est bufor zaslaący (rysunek 2 oraz całego cągu krytycznego przed zmaną ego położena [4]. W przypadku, kedy cąg zaslaący łączy sę z secą na samym końcu przedsęwzęca, przed wprowadzonym buforem proektu (rysunek 2 należy na końcu śceżk nekrytyczne równeż umeścć bufor zaslaący, gdyż chron on wówczas termn zakończena całego przedsęwzęca. Zatem do oblczena końcowego termnu proektu wg metody łańcucha krytycznego Goldratta należy uwzględnć skrócony harmonogram całego przedsęwzęca oraz wszystke zastosowane bufory w proekce ( ). Rys. 2. Schemat lokalzac bufora zaslaącego ()

3 ZARZĄDZAIE I ORGAIZACJA ZAD. 5 Autorzy zdaą sobe sprawę, że tak przedstawony zarys metody Goldratta ne wyczerpue wszystkch ego aspektów, które zawarte są w lteraturze [1], [3], [4]. Zostały one ednak w tym artykule tak dobrane, aby móc przedstawć problematykę lokalzac buforów czasu w realzac przedsęwzęć budowlanych. 3. Zmodyfkowana koncepca lokalzac buforów czasu Jak wynka z dotychczasowych badań autorów, stosowane buforów czasu bez żadnych modyfkac założeń metody Goldratta do złożonych sec zależnośc ne spełna podstawowych e wymagań, gdyż prowadz do zmany położena śceżk krytyczne. Ponże zameszczono propozycę dostosowana metody łańcucha krytycznego do przedsęwzęć nżynerskch. Praktyczne e zastosowane z wynkam oblczeń czytelnk znadze w druge częśc artykułu. W toku analz, ake przeprowadzl autorzy, dokonano modyfkac koncepc lokalzac buforów czasu wraz ze sposobem wylczena ch długośc. Do sec zależnośc wprowadzono dodatkowe typy buforów: Bufor wspomagaący proekt (BWP), który pozwol zachować zapas czasu dla cągu zaslaącego, tak ZAD. 2 BWP ZAD. 3 Rys. 3. Schemat lokalzac bufora wspomagaącego proekt (BWP) ZAD. 2 BRK ZAD. 3 ZAD. 7 BR ZAD. 8 ZAD ZAD. 5 Rys. 4. Schemat lokalzac bufora reaguącego na śceżce krytyczne (BRK) nekrytyczne (BR) 2 by ten ne stał sę nowym cągem krytycznym (rysunek 3). Jego lokalzacę ustalono na śceżce krytyczne przed zadanem, do którego dochodz rozpatrywany cąg nekrytyczny. Wylczene ego welkośc ustala sę na take same zasadze ak welkość bufora proektu, ale borąc pod uwagę czasy trwana czynnośc leżących na śceżce krytyczne chrononych danym buforem BWP tzn. leżącym pomędzy danym a poprzednm buforem wspomagaącym (lub początkem sec). Welkośc kolenych BWP zmneszaą czas bufora końcowego sec, czyl nowy bufor proektu ( ), stae sę faktyczne ednym z BWP. Mus ednak pozostać zachowana zasada: n 1 BWP BWP -ty bufor wspomagaący proekt, nowy bufor proektu, bufor proektu wg założeń łańcucha krytycznego, n lość buforów wspomagaących proekt. Bufor reaguący na śceżce krytyczne (BRK) bufor reaguący na śceżce nekrytyczne (BR) stosowane w przypadku, kedy występuą w harmonograme cąg, które maą ze sobą wspólny pewen fragment (rysunek 4). a rysunku 4a przedstawono położene bufora reaguącego na śceżce krytyczne, natomast na rysunku 4b pokazano lokalzacę bufora reaguącego na śceżce nekrytyczne. ależy e stosować na końcu wspólne śceżk na e rozwdlenu. Brak tych buforów powodue błędny wynk wyznaczana welkośc pozostałych buforów na danych cągach, spowodowany welokrotnym uwzględnanem w oblczenach tych samych czynnośc. Bufor kończący (BK) położony na końcu śceżk ne zakończone nnym buforem (rysunek 5), tak by edynym końcem sec był nowy bufor proektu. Jego zadanem est ochrona czasowa tych fragmentów cągów zarówno znaduących sę na śceżce krytyczne, ak poza ną które ne podlegaą nnemu zabezpeczenu. Jego welkość wyznacza sę analogczne ak dla nnych buforów. W przypadku, kedy poszczególne bufory znadą sę w bezpośrednm sąsedztwe na ednym cągu, można e ze sobą połączyć. Przy tak zastosowane lokalzac odpowedno wyznaczonych rozmarach buforów uzyskue sę efekt skró- 47

4 Z A R Z Ą D Z A I E I O R G A I Z A C J A 48 cena całego przedsęwzęca zgodne z założenam metody łańcucha krytycznego wg Goldratta, przy nezmenonym położenu śceżk krytyczne. Czas trwana każdego bufora wyznacza sę na podstawe czasu trwana cągu, na końcu którego est on zlokalzowany. I tak welkość bufora proektu wyznacza sę na podstawe długośc trwana przebegu śceżk krytyczne w rozpatrywane sec. W tym celu początkową końcową datę trwana tego cągu należy zamenć na kolene dn przebegu przedsęwzęca. Uzyska sę w ten sposób wartośc numeryczne rozpoczęca zakończena cągu krytycznego. Potem należy oblczyć długość ego czasu trwana wyznaczyć różncę pomędzy końcem a początkem tego cągu. W kolenym kroku oblczeń skraca sę czasy trwana czynnośc leżących na redukowane śceżce krytyczne. astępne należy oblczyć różncę pomędzy długoścą trwana perwotnego zredukowanego cągu krytycznego. a zakończene trzeba dokonać procentowego skrócena wylczonego w ten sposób czasu trwana przedsęwzęca obętego rozpatrywaną secą. Oblczona w ten sposób welkość stanow wartość bufora proektu. W analogczny sposób należy postąpć przy wyznaczanu welkośc pozostałych buforów. Można to zapsać: w sec ednopunktowe (rysunek 6) używane np. w programe MS Proect, w którym zostały przeprowadzone eksperymenty w druge częśc artykułu na rzeczywstym harmonograme, w postac następuącego wzoru: WB ZAD. 2 BRK ZAD. 3 Rys. 5. Schemat lokalzac bufora kończącego (BK) pp pk sp sk Rys. 6. Schemat oblczenowy długośc trwana cągu dla sec ednopunktowe P [( pk pp ) ( sk sp )], WB - welkość bufora czasu chronącego cąg pomę- dzy zadanam -, numer zadana rozpoczynaącego cąg, numer zadana kończącego cąg, P - procentowa redukca czasu trwana cągu, pp termn napóźneszego początku zadana przed skrócenem, BK WB P [( P pk k termn napóźneszego końca zadana przed skrócenem, sp termn napóźneszego początku zadana po skrócenu, sk k termn napóźneszego końca zadana po skrócenu. w sec dwupunktowe (rysunek 7) powyższy ops można przedstawć w postac wzoru: P ) ( P ' P WB - welkość bufora czasu chronącego cąg pomędzy zdarzenam -, numer zdarzena, w którym rozpoczyna sę rozpatrywany cąg, numer zdarzena, w którym kończy sę rozpatrywany cąg, t 1,..., t n czasy trwana czynnośc przed skrócenem, t 1,..., t n czasy trwana czynnośc po skrócenu, P procentowa redukca czasu trwana cągu, P napóźneszy termn zastnena -tego zdarzena przed skrócenem, P napóźneszy termn zastnena -tego zdarzena przed skrócenem, P napóźneszy termn zastnena -tego zdarzena po skrócenu, P napóźneszy termn zastnena -tego zdarzena po skrócenu. W oblczenach welkośc buforów nawygodne est zamast dat posługwać sę numerycznym wartoścam początku końca analzowanych zadań. Ponże przedstawono schemat blokowy metodyk stosowana metody łańcucha krytycznego po modyfkac autorów (rysunek 8). W P t 1 t t n Postępuąc zgodne z powyższym schematem dokonano oblczeń, a następne analzy metody łańcucha krytycznego na przykładze harmonogramu edne ze stac metra w Warszawe. Wynk tych oblczeń zameszczono w druge częśc artykułu. 4. Podsumowane Przedstawone teoretyczne założena przystosowana metody łańcucha krytycznego do przedsęwzęć budowlanych są zgodne z ogólnym zasadam, ake przedstawł Goldratt. Zastosowane w te modyfkac bufory proektu: )], ' W P Rys. 7. Schemat oblczenowy długośc trwana cągu dla sec dwupunktowe

5 ZARZĄDZAIE I ORGAIZACJA OBLICZ HARMOOGRAM I WYZACZ ERMIY UMERYCZE WSZYSKICH ZADAŃ OKREŚL PRZEBIEG ŚCIEŻKI KRYYCZEJ ORAZ JEJ SKRAJE ERMIY OKREŚL PRZEBIEG ŚCIEŻEK IEKRYYCZYCH ORAZ ICH SKRAJE ERMIY CZY PEWE FRAGMEY CIĄGÓW SĄ WSPÓLE DLA WIĘCEJ IŻ JEDEGO CIĄGU WPROWAD Ź BUFORY:, BK, BWP I WSAW JAKO CZAS WSZYSKICH BUFORÓW 0 CZY ZMIEIŁO SIĘ POŁOŻEIE ŚCIEŻKI KRYYCZEJ OBLICZ CZASY RWAIA CIĄGÓW ZAKOŃCZOYCH BUFORAMI SKRÓĆ HARMOOGRAM (CZASY RWAIA ZADAŃ I ICH OPÓŹIEŃ / PRZYSPIESZE Ń) OBLICZ CZASY SKRÓCOYCH CI ĄGÓW ZAKOŃCZOYCH BUFORAMI OBLICZ WIELKOŚĆ OBLICZ WAROŚCI CZASÓW BRK, BR, I BK OBLICZ WAROŚCI RWAIA BWP I OBLICZ POOWIE HARMOOGRAM I WYZACZ PRZEBIEG ŚCIEŻKI KRYYCZEJ CZY PRZEBIEG ŚCIEŻKI KRYYCZEJ ZMIEIŁ SWOJE POŁOŻEIE IERPREACJA WYIKÓW OBLICZEŃ WPROWADŹ BUFORY BRK I BR SPRAWDŹ POPRAWOŚĆ LOKALIZACJI WPROWADZOYCH BUFORÓW SPRAWDŹ POPRAWOŚĆ DOKOAYCH OBLICZEŃ WIELKO ŚCI BUFORÓW zależne od welkośc złożonośc struktury sec zależnośc (rysunek 9). a rysunku 9a przedstawono przykładowy schemat sec zależnośc realzac przedsęwzęca nżynerskego. Rysunek 9b zawera proponowaną przez autorów lokalzacę wszystkch opsanych buforów czasu. Zaproponowane bufory wyczerpuą wszystke możlwe do zastnena sytuace w secowych harmonogramach budowlanych, które mogą być spowodowane przez technologczne aspekty przedsęwzęca dla przyętych początkowych założeń. Praktyczne zastosowane takego rozwązana zostane zaprezentowane w druge częśc artykułu. BIBLIOGRAFIA 1. Goldratt E. M., Łańcuch krytyczny, Wyd. WERBEL, Warszawa Jaworsk K. M., Metodologa proektowana realzac budowy, PW, Warszawa Mlan Z., Łańcuch krytyczny w budownctwe, Czasopsmo echnczne z. 11-B/ Mlan Z., Szacowane buforów czasu w metodze CCPM. Konferenca naukowa Zarządzane procesam nwestycynym w budownctwe. Poltechnka Krakowska Połońsk M., Harmonogramy secowe w robotach nżynerskch, Wyd. SGGW, Warszawa Połońsk M., Pruszyńsk K., Probablstyczne aspekty procesu budowlanego (cz. 2), Przegląd budowlany 12/2006, s Pruszyńsk K., Bogusz W., Informatyczne systemy zarządzana ryzykem w procese budowlanym, konferenca Młodz naukowcy wobec wyzwań współczesne technk, Poltechnka Warszawska, Warszawa 2006 ZAKOŃCZ OBLICZEIA ZAD. 7 ZAD. 8 ZAD. 9 Rys. 8. Schemat blokowy postępowana przy stosowanu zmodyfkowane metody łańcucha krytycznego wg propozyc autorów BK nowy bufor proektu ( ), bufor zaslaący (), bufor kończący (BK), bufor wspomagaący proekt (BWP), bufor reaguący na śceżce krytyczne (BRK), bufor reaguący na śceżce nekrytyczne (BR) zabezpeczaą łańcuch krytyczny przed zmaną ego lokalzac ne- ZAD. 2 BRK ZAD. 3 ZAD. 7 ZAD. 8 BR ZAD. 9 1 BWP Rys. 9. Schemat perwotny sec zależnośc oraz lokalzac buforów czasu wg zmodyfkowane metody łańcucha krytycznego 2 49