系統(tǒng)工程-第五章

1、第五章 網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)w 5.1 5.1 特點(diǎn)特點(diǎn)w 5.2 5.2 網(wǎng)絡(luò)模型的建立網(wǎng)絡(luò)模型的建立w 5.3 5.3 網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的時(shí)間參數(shù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的時(shí)間參數(shù) w 5.4 5.4 搭接網(wǎng)絡(luò)搭接網(wǎng)絡(luò)w 5.5 5.5 網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的優(yōu)化與調(diào)整網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的優(yōu)化與調(diào)整 w 5.6 5.6 采掘作業(yè)網(wǎng)絡(luò)分析模擬系統(tǒng)采掘作業(yè)網(wǎng)絡(luò)分析模擬系統(tǒng)w 5.7 5.7 以網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)為基礎(chǔ)的項(xiàng)目管理軟件以網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)為基礎(chǔ)的項(xiàng)目管理軟件5.1 5.1 特點(diǎn)特點(diǎn) 應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)圖形式來(lái)表達(dá)一項(xiàng)計(jì)劃中的各個(gè)工序之間的邏輯關(guān)系； 通過(guò)計(jì)算可以找出計(jì)劃中關(guān)鍵工序和關(guān)鍵線路； 可以綜合地反映進(jìn)度、費(fèi)用和資源的關(guān)系，進(jìn)行統(tǒng)籌的計(jì)劃與管理； 適

2、合應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)劃的優(yōu)化，并在計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程中迅速地調(diào)整和控制。返回5.2 5.2 網(wǎng)絡(luò)模型的建立網(wǎng)絡(luò)模型的建立 根據(jù)擬定的技術(shù)方案，按需要的詳細(xì)程度劃分工作項(xiàng)目； 確定工作之間的邏輯關(guān)系、估計(jì)各工作的持續(xù)時(shí)間及資源占有量等參數(shù)，通常用一個(gè)工序關(guān)系表來(lái)統(tǒng)一記錄工序的邏輯關(guān)； 用網(wǎng)絡(luò)圖表示工作之間的邏輯關(guān)系，建立項(xiàng)目各項(xiàng)工作之間的聯(lián)系，作為計(jì)劃編制及優(yōu)化的基礎(chǔ)。 5.2.1 雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖 箭線表示一項(xiàng)工作,需要占用一定的時(shí)間和人力物力等資源。 虛箭線表示一項(xiàng)虛擬的工作，用來(lái)表達(dá)有關(guān)工作的邏輯關(guān)系。節(jié)點(diǎn)表示一項(xiàng)工作的開始和結(jié)束，節(jié)點(diǎn)也稱為事項(xiàng) ,可分為最初開始節(jié)點(diǎn)、最終結(jié)束節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)

3、點(diǎn)。 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須編號(hào)，號(hào)碼標(biāo)注在節(jié)點(diǎn)內(nèi)。號(hào)碼可間斷，但不能重復(fù)。箭線的箭尾節(jié)點(diǎn)編號(hào)宜小于箭頭節(jié)點(diǎn)編號(hào)。 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)圖只能有一個(gè)始點(diǎn)和一個(gè)終點(diǎn). 125634AFBDEC圖 5-1 雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖5.2.2 5.2.2 單代號(hào)網(wǎng)絡(luò)單代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖圖 箭線僅表示緊鄰工作之間的邏輯關(guān)系。節(jié)點(diǎn)在表示一項(xiàng)工作，可用圓圈或矩形方框表示。 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須編號(hào)，號(hào)碼可間斷，但不能重復(fù)。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)圖只能有一個(gè)始點(diǎn)和一個(gè)終點(diǎn). 1A2B3C5E4D6F圖5-2 單代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖5.2.3 5.2.3 工序的邏輯關(guān)系工序的邏輯關(guān)系 對(duì)于相鄰工序活動(dòng)來(lái)說(shuō)，前面的稱緊前工序活動(dòng)，后面的稱緊后工序活動(dòng)。 可以同時(shí)進(jìn)行的工作互稱平行

4、工作。5.2.4 5.2.4 線路與關(guān)鍵線路線路與關(guān)鍵線路 線路是指從網(wǎng)絡(luò)圖的起點(diǎn)開始，順著箭頭所指的方向，連續(xù)不斷地到達(dá)終點(diǎn)的通道。 網(wǎng)絡(luò)圖中往往包括有多條線路，其中所需時(shí)間最長(zhǎng)的線路稱為關(guān)鍵線路。關(guān)鍵路線上的工序稱為關(guān)鍵工序。 5.2.5 5.2.5 網(wǎng)絡(luò)圖的繪制原則網(wǎng)絡(luò)圖的繪制原則 繪制網(wǎng)絡(luò)圖時(shí)，按照工藝流程順序及邏輯關(guān)系，工序從左向右排列。 不能出現(xiàn)以下錯(cuò)誤: 圖5-5 有循環(huán)回路的錯(cuò)誤網(wǎng)絡(luò)圖12347658ABCDEGHI圖5-6 錯(cuò)誤的箭線畫法a雙向箭頭的連線；b無(wú)箭頭的連線abijij j圖5-7 沒(méi)有箭尾和箭頭節(jié)點(diǎn)的箭線a 沒(méi)有箭尾節(jié)點(diǎn)的箭線 a 沒(méi)有箭頭節(jié)點(diǎn)的箭線ikijka

5、b圖5-8 兩節(jié)點(diǎn)之間的錯(cuò)誤連接12AB圖5-9 母線法繪圖1A157891070727476788090BCDEFFHKLMNab幾種邏輯關(guān)系表示法 雙代號(hào) 單代號(hào) 1. A完成后進(jìn)行B, B完成后進(jìn)行C 2. A完成后同時(shí) 進(jìn)行B和C 3.A和B都完成后 進(jìn)行C 4.A和B都完成后 同時(shí)進(jìn)行C和D 5.A完成后進(jìn)行C A和B都完成后進(jìn)行D 6.A、B均完成后進(jìn)行D A、B、C均完成后進(jìn)行E D、E均完成后進(jìn)行F CBAABCABCABCABCABCABCDABCDABCDABCDABCDEFABCFDE7.A、B均完成后進(jìn)行C B、D均完成后進(jìn)行E 網(wǎng)絡(luò)圖只能有一個(gè)起點(diǎn)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)終點(diǎn)節(jié)點(diǎn)

6、ABDCEABDCE13610122471113859圖5-11 錯(cuò)誤的網(wǎng)絡(luò)圖48圖5-12 正確的網(wǎng)絡(luò)圖3610711113單代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖中有多項(xiàng)開始工作或多項(xiàng)結(jié)束工作時(shí)，應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)圖的兩端分別設(shè)置一項(xiàng)虛擬的工作，作為該網(wǎng)絡(luò)圖的起點(diǎn)節(jié)點(diǎn)和終點(diǎn)節(jié)點(diǎn)，如圖5-13所示。 圖5-13 具有虛擬的起點(diǎn)節(jié)點(diǎn)和終點(diǎn)節(jié)點(diǎn)出的單代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖1起點(diǎn)02A3B5D4C6終點(diǎn)0返回 5.3 5.3 網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的時(shí)間參數(shù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的時(shí)間參數(shù) 5.3.15.3.1工序最早開始時(shí)間和最早完成時(shí)間工序最早開始時(shí)間和最早完成時(shí)間 最早開始時(shí)間是在緊前工序的約束下，本工序有可能開始的最早時(shí)刻。最早完成時(shí)間是在緊前工序的約束下，本工序有

7、可能完成的最早時(shí)刻.記工序（i，j）的最早可能開工時(shí)間為tES（i，j），最早可能完工時(shí)間為tEF（i，j），顯然有： tEF（i，j）= tES（i，j）+ t（i，j）5.3.2 5.3.2 工程最早完工時(shí)間工程最早完工時(shí)間 在網(wǎng)絡(luò)圖中的各道關(guān)鍵工序，都按照最早可能開工時(shí)間開工，這時(shí)的工程完工時(shí)間稱為工程最早完工時(shí)間，記為TE。 5.3.35.3.3工序最遲完成時(shí)間和最遲開始時(shí)間工序最遲完成時(shí)間和最遲開始時(shí)間 工序最遲開始時(shí)間tLS（i，j）是在不影響任務(wù)按期完成的條件下，工序最遲必須開始的時(shí)刻。 最遲完成時(shí)間tLF（i，j）是在不影響任務(wù)按期完成的條件下，工序最遲必須完成的時(shí)刻。它等于工

8、序最遲必須開工時(shí)間加上工序時(shí)間，即： tLF（i，j）= tLS（i，j）+ t（i，j）5.3.45.3.4事項(xiàng)最早時(shí)間和最遲時(shí)間事項(xiàng)最早時(shí)間和最遲時(shí)間 事項(xiàng)最早時(shí)間tE（j）是一個(gè)事項(xiàng)最早可能開始的時(shí)間，等于從始點(diǎn)起到本事項(xiàng)的最長(zhǎng)路線上各道工序的時(shí)間之和。顯然，始點(diǎn)事項(xiàng)的最早時(shí)間為零，即 tE（1）=0。 一個(gè)事項(xiàng)若晚于某一時(shí)間，就會(huì)推遲工程最早完工時(shí)間，這樣的時(shí)間稱為事項(xiàng)的最遲時(shí)間，記為tL（j）。終點(diǎn)事項(xiàng)的最遲時(shí)間等于工程最早完工時(shí)間，即 tL（n）=TE 。 5.3.55.3.5總時(shí)差和自由時(shí)差總時(shí)差和自由時(shí)差 總時(shí)差是在不影響項(xiàng)目總工期的前提下，一項(xiàng)工序可以利用的機(jī)動(dòng)時(shí)間。工作的總

9、時(shí)差用R（i，j）表示。根據(jù)定義有： R（i，j）=tLS（i，j）-tES（i，j） （5-3）或 R（i，j）= tLF（i，j）- tEF（i，j） = tL（j）- tE（i）- t（i，j） （5-4） 關(guān)鍵路線上的各道關(guān)鍵工序，它們的總時(shí)差均為零。自由時(shí)差是在不影響緊后工作最早開始的前提下，一項(xiàng)工作可以利用的機(jī)動(dòng)時(shí)間。工作的自由時(shí)差用r（i，j）表示。 r（i，j）= tES（j，k）- tEF（i，j） = tE（j）- tE（i）- t（i，j） （5-5） 5.3.6 5.3.6 時(shí)間參數(shù)的計(jì)算時(shí)間參數(shù)的計(jì)算 圖5-14 計(jì)算時(shí)間參數(shù)12579346822222334446

10、計(jì)算事項(xiàng)的最早時(shí)間 tE（1）= 0 tE（2）= 0+2= 2 tE（3）= 2+2= 4 tE（4）= 2+3= 5 tE（5）= max（2+4，5+0）= 6 tE（6）= max（4+2，6+2）= 8 tE（7）= 6+6 = 12 tE（8）= max（5+2，12+0）= 12 tE（9）= max （8+4，12+4，12+3）= 16 ),3 ,2(),()(max)(0)1(njjititjttEiEE 計(jì)算事項(xiàng)的最遲時(shí)間 tE（1）= 0 tE（2）= 0+2= 2 tE（3）= 2+2= 4 tE（4）= 2+3= 5 tE（5）= max（2+4，5+0）= 6 t

11、E（6）= max（4+2，6+2）= 8 tE（7）= 6+6 = 12 tE（8）= max（5+2，12+0）= 12 tE（9）= max （8+4，12+4，12+3）= 16), 3 , 2(),()(max)(0) 1 (njjititjttEiEE 計(jì)算事項(xiàng)的最遲時(shí)間 tL（9）= tE（9） = 16 tL（8）= 16-3 = 13 tL（7）= min（16-4，13-0）= 12 tL（6）= 16-4 = 12 tL（5）= min（12-2，12-6）= 6 tL（4）= min（5-0，13-2）= 6 tL（3）= 6-2 =4 tL（2）= min（5-2，6

12、-4，6-3）= 2 tL（1）= 2-2 = 0 )1 , 2, 1(),()(min)()()(nnjjitjtjtTntntLjLEEL 計(jì)算工序最早可能發(fā)生開工時(shí)間 箭尾事項(xiàng)的最早時(shí)間就是工序的最早可能開工時(shí)間。 tES（1，2）=0， tES（2，3）= 2 tES（2，4）=2 tES（2，5）=2 tES（3，6）=4 tES（4，8）=5 tES（5，6）=6， tES（5，7）=6 tES（6，9）=8 tES（7，9）=12 tES（8，9）=12 計(jì)算工序最遲必須開工時(shí)間 某工序的最遲必須開工時(shí)間等于箭頭事項(xiàng)的最遲時(shí)間減去本工序的持續(xù)時(shí)間。 tLS（1，2）=2-2=0，

13、 tLS（2，3）=10-2=8 tLS（2，4）=6-3=3， tLS（2，5）=6-4=2 tLS（3，6）=12-2=10， tLS（4，8）=13-2=11 tLS（5，7）=12-6=6， tLS（6，9）=16-4=12 tLS（7，9）=16-4=12， tLS（8，9）=16-3=13 計(jì)算工序的單時(shí)差和總時(shí)差 r（i，j）= tE（j）- tE（i）- t（i，j） R（i，j）= tL（j）- tE（i）- t（i，j） r（1，2）= 2-0-2=0， R（1，2）=2-0-2=0 r（2，3）= 4-2-2=0， R（2，3）=4-2-2=0 r（2，4）= 5-2-3

14、=0， R（2，4）=6-2-3=1 r（2，5）= 6-2-4=0， R（2，5）=6-2-4=0 r（3，6）= 8-4-2=2， R（3，6）=12-4-2=6 r（4，8）= 12-5-2=5， R（4，8）=13-5-2=6 r（5，6）= 8-6-2=0， R（5，6）=12-6-2=4 r（5，7）= 12-6-6=0， R（5，7）=12-6-6=0 r（6，9）= 16-8-4=4， R（6，9）=16-8-4=4 r（7，9）= 16-12-4=0， R（7，9）=16-12-4=0 r（8，9）= 16-12-3=1， R（8，9）=16-12-3=1返回5.4 5.4

15、搭接網(wǎng)絡(luò)搭接網(wǎng)絡(luò) 圖5-15 工作的搭接關(guān)系開挖澆混凝土081234567d總工期8d圖5-16 搭接網(wǎng)絡(luò)表示工作搭接關(guān)系總工期8d開 挖6d澆混凝土6dSS=2dFF=2d通常的搭接關(guān)系有以下4種 開始到開始 SS 結(jié)束到結(jié)束 FF 結(jié)束到開始FS 開始到結(jié)束 SF圖5-17 工作之間的4種搭接關(guān)系FFFSSSSF返回5.5 5.5 網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的優(yōu)化與調(diào)整網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的優(yōu)化與調(diào)整 5.5.1 5.5.1 工期工期結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化 改變某些工序活動(dòng)之間的先后順序 圖5-18 改變工作的先后順序a順序改變前；b順序改變后12534G2H3K10M2N512534G2H3K10M2N5ab 改變工序間的

16、銜接關(guān)系 圖5-19 改變工作的銜接關(guān)系a銜接關(guān)系改變前；b銜接關(guān)系改變后13524A5D5E2B4C413524A5D5E2B4C4ab 將串聯(lián)改為并聯(lián) 圖5-20 將串聯(lián)改為并聯(lián)關(guān)系a串聯(lián)工作；b并聯(lián)工作A5B3aA5Bb3將串聯(lián)關(guān)系改為平行交叉作業(yè)關(guān)系 圖5-21 將串聯(lián)改為并聯(lián)關(guān)系a串聯(lián)工作；b交叉工作1243A4B6C41243A12B13ab65C12A22B23C22 5.5.2 5.5.2 工期工期資源優(yōu)化資源優(yōu)化 如果根據(jù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的結(jié)果，各工序活動(dòng)都按最早開始時(shí)間開工，在某些時(shí)間段內(nèi)，各工序活動(dòng)對(duì)資源的累計(jì)需求量可能超過(guò)供給的限額。為了使任務(wù)總工期不拖延，一條解決問(wèn)題的途徑是

17、合理利用非關(guān)鍵工序的時(shí)差，有選擇地推遲一些工序的開工時(shí)間，削減資源需求的峰值，達(dá)到資源的均衡使用。因此，工期資源優(yōu)化的實(shí)質(zhì)是，對(duì)于處于超資源時(shí)間區(qū)段內(nèi)的各項(xiàng)工序活動(dòng)，根據(jù)其重要程度，把一部分推遲到該時(shí)段以后進(jìn)行，從而逐段解決各個(gè)時(shí)間區(qū)段內(nèi)的資源共需平衡問(wèn)題。5.5.3 5.5.3 工期工期成本優(yōu)化成本優(yōu)化 工期成本優(yōu)化是求工程任務(wù)總成本最低時(shí)的合理工期。任何工程任務(wù)的成本都可以劃分為直接費(fèi)用和間接費(fèi)用兩大部分，它們與工期之間的關(guān)系通常如圖5-22所示。 為找出成本最低的合理工期，可以初始網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃確定的工期為基準(zhǔn)，通過(guò)不斷壓縮關(guān)鍵路線的時(shí)間，并計(jì)算不同工期條件下的總成本，通過(guò)比較，選出最優(yōu)方案。

18、 圖5-22 工期與成本的關(guān)系總成本費(fèi)用直接費(fèi)用間接費(fèi)用時(shí)間成本費(fèi)用作業(yè)作業(yè): （1）根據(jù)下表所示的作業(yè)明細(xì)表繪制網(wǎng)絡(luò)圖，計(jì)算各工序的單時(shí)差和總時(shí)差，并找出關(guān)鍵路線。 工序緊后工序緊前工序持續(xù)時(shí)間（天）ab,c,d-5bea7cea5de,fa8e-d,b,c6f-d3 （2）根據(jù)下表所示的作業(yè)明細(xì)表繪制網(wǎng)絡(luò)圖，計(jì)算各工序的單時(shí)差和總時(shí)差，并找出關(guān)鍵路線。 工序緊前工序持續(xù)時(shí)間（天）a-4ba6ca5da7ed,b,c5fd3 （3）根據(jù)下表給出的作業(yè)明細(xì)表繪制網(wǎng)絡(luò)圖 工序緊前工序工序緊前工序a-hbb-ih, ec-jh, eda, bkd, j, c, feblkfbml, i, ggf,

19、c 返回5.6 5.6 采掘作業(yè)網(wǎng)絡(luò)分析模擬系統(tǒng)采掘作業(yè)網(wǎng)絡(luò)分析模擬系統(tǒng) 某礦是一個(gè)年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為180萬(wàn)噸的大型地下礦，采采礦方法共有無(wú)底柱分段崩落法、有底柱分段崩落法和房柱法3種。由于多種采礦方法并存，要求按嚴(yán)格順序多分段水平組織采掘生產(chǎn)作業(yè)。5.6.1 5.6.1 系統(tǒng)模擬方法系統(tǒng)模擬方法 把一定時(shí)期的采掘生產(chǎn)任務(wù)分解為相互獨(dú)立的工序，然后按工序的邏輯順序構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)分析模型； 以此模型為模擬基本事件表，模擬采掘作業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)，事件(工序)發(fā)生的時(shí)間由網(wǎng)絡(luò)制約關(guān)系確定； 隨著模擬時(shí)間步長(zhǎng)的增加，掃描事件的活動(dòng)狀態(tài)； 根據(jù)一定的計(jì)劃原則和指標(biāo)，調(diào)整工序的生產(chǎn)時(shí)間和順序，修改事件表中未發(fā)生事件

20、的時(shí)間參數(shù)； 從模擬結(jié)果中優(yōu)選采掘進(jìn)度計(jì)劃方案。 5.6.2 5.6.2 采掘作業(yè)網(wǎng)絡(luò)分析模型采掘作業(yè)網(wǎng)絡(luò)分析模型 1）工序集合 :掘進(jìn)、中孔(鑿巖)和回采 ,回采類工序是一類特殊的工序，不僅占用資源，而且還輸出一種資源礦石。2）工序模擬參數(shù): 地址參數(shù)，包括工程編號(hào)、工程名稱、所屬水平編號(hào)和礦塊 編號(hào)。 工程類型，共分掘進(jìn)類、中孔類和回采類3種類型。 施工時(shí)間，即工序可能持續(xù)時(shí)間。 帶礦，即掘進(jìn)類工序的帶礦量。 礦石儲(chǔ)量，即回采類工序的礦石儲(chǔ)量。 礦石品位，即帶礦或儲(chǔ)量礦石的品位。 損失率和貧化率，即回采工序的礦石損失率和貧化率。 單位時(shí)間出礦量，即回采工序單位時(shí)間的出礦能力。 作業(yè)量，包括

21、掘進(jìn)和中孔作業(yè)量。 占用資源量，其中掘進(jìn)和中孔類工序占用的資源分別為掘進(jìn) 隊(duì)和中深孔鑿巖機(jī)，回采類工序占用的資源為鏟運(yùn)機(jī)和電耙。5.6.3 5.6.3 模擬規(guī)則模擬規(guī)則 回采類工序。要優(yōu)先安排備用時(shí)間較長(zhǎng)的回采工序投入生產(chǎn)，同時(shí)盡量按礦石生產(chǎn)優(yōu)化目標(biāo)選擇回采工序投入生產(chǎn)。前者的意義是盡可能的減少回采工序的備用時(shí)間，后者則是在前者的基礎(chǔ)上根據(jù)回采生產(chǎn)的優(yōu)化目標(biāo)，選擇投入生產(chǎn)的回采工序。 掘進(jìn)類和中孔類工序。掘進(jìn)類工序由掘進(jìn)隊(duì)統(tǒng)一負(fù)責(zé)施工，即掘進(jìn)類工序占有的有限資源為掘進(jìn)隊(duì)；中孔類工序占有的有限資源為中深孔鑿巖機(jī)；一般情況下，正在某一礦塊內(nèi)作業(yè)的掘進(jìn)隊(duì)(中深孔鑿巖機(jī))，在該礦塊的全部掘進(jìn)作業(yè)（中孔作業(yè)）完成以前不能轉(zhuǎn)向其他礦塊；限制同一礦塊內(nèi)同時(shí)作業(yè)的掘進(jìn)隊(duì)數(shù)（鑿巖機(jī)數(shù)）；當(dāng)工序發(fā)生資源沖突時(shí)，優(yōu)先安排對(duì)工期影響最大的工序施工。 5.6.4 5.6.4 作業(yè)計(jì)劃優(yōu)化作業(yè)計(jì)劃優(yōu)化 回采作業(yè)的優(yōu)化模型 掘進(jìn)和中孔作業(yè)計(jì)劃優(yōu)化 采用RSM法優(yōu)化掘進(jìn)及中孔作業(yè)的施工計(jì)劃。RSM法是一種解決有限資源沖突問(wèn)題的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃調(diào)整方法，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)工序的最早完成時(shí)間和最遲開始時(shí)間計(jì)算出工序的緊急度，優(yōu)先安排對(duì)整個(gè)工期影響最大的工序施工。5.6.5 5.6.5 模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 0101102