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)劃的時間參數(shù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的時間參數(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)圖形式來表達(dá)一項(xiàng)計(jì)劃中的各個工序之間的邏輯關(guān)系； 通過計(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)時間及資源占有量等參數(shù)，通常用一個工序關(guān)系表來統(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 雙代號網(wǎng)絡(luò)圖雙代號網(wǎng)絡(luò)圖 箭線表示一項(xiàng)工作,需要占用一定的時間和人力物力等資源。 虛箭線表示一項(xiàng)虛擬的工作，用來表達(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)。 每個節(jié)點(diǎn)都必須編號，號碼標(biāo)注在節(jié)點(diǎn)內(nèi)。號碼可間斷，但不能重復(fù)。箭線的箭尾節(jié)點(diǎn)編號宜小于箭頭節(jié)點(diǎn)編號。 每個網(wǎng)絡(luò)圖只能有一個始點(diǎn)和一個終點(diǎn). 125634AFBDEC圖 5-1 雙代號網(wǎng)絡(luò)圖5.2.2 5.2.2 單代號網(wǎng)絡(luò)單代號網(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。 每個節(jié)點(diǎn)都必須編號，號碼可間斷，但不能重復(fù)。每個網(wǎng)絡(luò)圖只能有一個始點(diǎn)和一個終點(diǎn). 1A2B3C5E4D6F圖5-2 單代號網(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 對于相鄰工序活動來說，前面的稱緊前工序活動，后面的稱緊后工序活動。 可以同時進(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，其中所需時間最長的線路稱為關(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，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)以下錯誤: 圖5-5 有循環(huán)回路的錯誤網(wǎng)絡(luò)圖12347658ABCDEGHI圖5-6 錯誤的箭線畫法a雙向箭頭的連線；b無箭頭的連線abijij j圖5-7 沒有箭尾和箭頭節(jié)點(diǎn)的箭線a 沒有箭尾節(jié)點(diǎn)的箭線 a 沒有箭頭節(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 單代號 1. A完成后進(jìn)行B, B完成后進(jìn)行C 2. A完成后同時 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)圖只能有一個起點(diǎn)節(jié)點(diǎn)和一個終點(diǎn)節(jié)點(diǎn)

6、ABDCEABDCE13610122471113859圖5-11 錯誤的網(wǎng)絡(luò)圖48圖5-12 正確的網(wǎng)絡(luò)圖3610711113單代號網(wǎng)絡(luò)圖中有多項(xiàng)開始工作或多項(xiàng)結(jié)束工作時，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)劃的時間參數(shù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的時間參數(shù) 5.3.15.3.1工序最早開始時間和最早完成時間工序最早開始時間和最早完成時間 最早開始時間是在緊前工序的約束下，本工序有可能開始的最早時刻。最早完成時間是在緊前工序的約束下，本工序有

7、可能完成的最早時刻.記工序（i，j）的最早可能開工時間為tES（i，j），最早可能完工時間為tEF（i，j），顯然有： tEF（i，j）= tES（i，j）+ t（i，j）5.3.2 5.3.2 工程最早完工時間工程最早完工時間 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間開工，這時的工程完工時間稱為工程最早完工時間，記為TE。 5.3.35.3.3工序最遲完成時間和最遲開始時間工序最遲完成時間和最遲開始時間 工序最遲開始時間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刻。 最遲完成時間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刻。它等于工

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

9、時差用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，它們的總時差均為零。自由時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)動時間。工作的自由時差用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 時間參數(shù)的計(jì)算時間參數(shù)的計(jì)算 圖5-14 計(jì)算時間參數(shù)12579346822222334446

10、計(jì)算事項(xiàng)的最早時間 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)生開工時間 箭尾事項(xiàng)的最早時間就是工序的最早可能開工時間。 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間 某工序的最遲必須開工時間等于箭頭事項(xiàng)的最遲時間減去本工序的持續(xù)時間。 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)算工序的單時差和總時差 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，各工序活動都按最早開始時間開工，在某些時間段內(nèi)，各工序活動對資源的累計(jì)需求量可能超過供給的限額。為了使任務(wù)總工期不拖延，一條解決問題的途徑是

17、合理利用非關(guān)鍵工序的時差，有選擇地推遲一些工序的開工時間，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，對于處于超資源時間區(qū)段內(nèi)的各項(xiàng)工序活動，根據(jù)其重要程度，把一部分推遲到該時段以后進(jìn)行，從而逐段解決各個時間區(qū)段內(nèi)的資源共需平衡問題。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)，通過不斷壓縮關(guān)鍵路線的時間，并計(jì)算不同工期條件下的總成本，通過比較，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)算各工序的單時差和總時差，并找出關(guān)鍵路線。 工序緊后工序緊前工序持續(xù)時間（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)算各工序的單時差和總時差，并找出關(guān)鍵路線。 工序緊前工序持續(xù)時間（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) 某礦是一個年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為180萬噸的大型地下礦，采采礦方法共有無底柱分段崩落法、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，事件(工序)發(fā)生的時間由網(wǎng)絡(luò)制約關(guān)系確定； 隨著模擬時間步長的增加，掃描事件的活動狀態(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)時間和順序，修改事件表中未發(fā)生事件

20、的時間參數(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、工程名稱、所屬水平編號和礦塊 編號。 工程類型，共分掘進(jìn)類、中孔類和回采類3種類型。 施工時間，即工序可能持續(xù)時間。 帶礦，即掘進(jìn)類工序的帶礦量。 礦石儲量，即回采類工序的礦石儲量。 礦石品位，即帶礦或儲量礦石的品位。 損失率和貧化率，即回采工序的礦石損失率和貧化率。 單位時間出礦量，即回采工序單位時間的出礦能力。 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)先安排備用時間較長的回采工序投入生產(chǎn)，同時盡量按礦石生產(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，優(yōu)先安排對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題的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃調(diào)整方法，其實(shí)質(zhì)是通過工序的最早完成時間和最遲開始時間計(jì)算出工序的緊急度，優(yōu)先安排對整個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