РГР2. Совершенствование и оптимизация операционных систем с параллельными работами и ограниченными ресурсами

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ХАРЬКОВСКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА

 

КАФЕДРА МЕНЕДЖМЕНТА И МАРКЕТИНГА В ГОРОДСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению расчётно-графических работ по предмету

«ОПЕРАЦИОННЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ»

для студентов 4 курса заочной формы обучения специальности 6.050 200 МО

 

 

Харьков - 2005

Введение

Предназначение производственного/операционного менеджмента – способствовать созданию товаров: изделий или услуг, которые организация может с выгодой для себя реализовать на рынке.

Таким образом, налицо наличие целей производственного/операционного менеджмента двух типов: максимизация выхода оперирующей системы и минимизация входа. Причем, первая цель в большей степени лежит на поверхности, а вторая – в большей степени касается менеджмента; первая – определяет необходимое условие существования бизнес-организации, вторая – достаточное условие. Двойственность целей порождает конфликт между ними, и часто улучшение достижения одной из них приводит к ухудшению достижения другой. Все решения производственного/операционного менеджмента должны приниматься исходя из наличия двух конфликтующих целей и необходимости достижения баланса между ними. Задача усложняется еще и тем, что внутри каждой из целей существует своя конфликтная ситуация противоборства между путями ее достижения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

РГР1 Совершенствование процессов с последовательными операциями

 

РГР2 Совершенствование и оптимизация операционных систем с параллельными работами и ограниченными ресурсами

 

Планирование процесса с учетом ограничения по ресурсу

2.2 Улучшение и реинжиниринг процессов

2.3 Технико-экономическое обоснование вариантов

 

РГР 1. Совершенствование процессов с последовательными операциями

 

Цель и задачи: Освоение студентом методологии анализа, улучшения и оптимизации процессов на уровне бригад, т.е. на организационном уровне. Студент должен приобрести понимание, знания и умения, необходимые для:

-анализа целей процесса, его функций и методов их реализации;
-моделирования процесса с помощью диаграммы Гантта;
-постановки и решения задачи улучшения и оптимизации процесса;

-анализа влияния принятых решений на характеристики процесса;
- выбора, обоснования и применения методов выработки решений.

Исходные условия: Исходныеварианты продолжительностей выполнения двух последовательных работ для пяти запланированных заказов представлены в таблице 1. Номер своего варианта студент должен определить соответственно последней цифре своей зачетной книжки. Операционная схема процесса показана на рис. 1. При ее реализации должны соблюдаться следующие организационно-технологические требования:

Т1. Работа 1 выполняется бригадой 1, а работа 2, после этого, - бригадой 2.

Т2. Не допускается одновременное выполнение двух работ для одного заказа.
Т 3. Бригада одновременно может работать только по одному заказу.

Таблица 1. Исходные данные для решения задачи

Вариант
Работа	1 2	1 2	1 2	1 2	1 2	1 2	1 2	1 2	1 2	1 2
Заказ 1	5 3	2 1	1 2	3 5	5 3	4 2	2 1	3 5	1 2	4 2
Заказ 2	4 2	3 5	2 1	4 2	2 1	5 3	4 2	5 3	3 5	2 1
Заказ 3	3 5	4 2	3 5	5 3	3 2	2 1	1 2	1 2	4 2	1 2
Заказ 4	2 1	1 2	4 2	1 2	4 3	3 5	5 3	4 2	2 1	3 5
Заказ 5	1 2	5 3	5 3	2 1	1 4	1 2	3 5	2 1	5 3	5 3

Задания: 1.Для исходного варианта процесса построить диаграмму Гантта, учтя заданные требования, определить общую продолжительность Т выполнения всех заказов, а также продолжительность ТП простоев бригады, производящей работу 2.   2.Изменить очередность выполнения заказов таким образом, чтобы уменьшилась общая продолжительность их выполнения, используя эвристическое правило. Построить диаграмму Гантта, определить Т и ТП. 3.Сформулировать и решить задачу оптимизации плана выполнения заказов методом Джонсона. Построить диаграмму Гантта, определить Т и ТП.

	Рис.1. Операционная схема процесса выполнения заказов.

Методические указания

Особенностями рассматриваемого процесса, на которые должен обратить свое внимание студент при выполнении заданий являются:

 

-влияние очередности заказов на характеристики процесса;
-из-за запрета перехода бригады 2 на следующий заказ до тех пор, пока не закончит свои работы бригада 1, могут возникнуть простои бригады 2;

- простои бригады 2 не влияют на общую продолжительность процесса, которая может быть даже меньше, чем у варианта процесса без такого простоя.

 

Подобную задачу моделирования последовательных работ решил в 1906 году Генри Гантт. Он предложил определять продолжительность с помощью построения диаграммы, которую впоследствии и назвали диаграммой Гантта.

Пример построения диаграммы Гантта и определения заданных величин.

 

Таблица 2 - Исходные данные

Заказы	Длительность выполнения работы 1, мес	Длительность выполнения работы 2, мес
Заказ 1
Заказ 2
Заказ 3
Заказ 4
Заказ 5

Определим продолжительность Т выполнения всех заказов и количество простоев бригады, выполняющей работу 2 с помощью диаграммы Гантта.

Месяц

Заказ 1

Заказ 2

Заказ 3

Заказ 4

Заказ 5

	Работа 1
	Работа 2

Как видим из диаграммы, общая продолжительность выполнения всех работ Т составит 18 месяцев, а продолжительность простоев бригад Т_П - 2 месяца.
Далее необходимо изменить очерёдность выполнения заказов, используя эвристическое правило. Т.е. правило, которое человек вывел сам, основываясь на собственных наблюдениях. Не всегда эвристическое правило даёт нам оптимальный вариант решения.

С помощью алгоритма Джонсона можно определить гарантированно оптимальную очерёдность по критерию minТ.

Алгоритм Джонсона:

1. Необходимо найти в таблице (матрице) Т min.

2. Если Т min находится в первом столбце, то номер строки необходимо поместить в начало очереди, если во втором – то в конец.

3. Строку с Т min из таблицы исключить.

4. Перейти к пункту 1.

Используя алгоритм Джонсона для данной задачи, получим следующую очерёдность выполнения заказов:

 

При построении диаграммы Гантта с использованием данной очерёдности, мы гарантированно получим оптимальный вариант по критерию minТ. Однако и метод Джонсона имеет недостатки, т.к. он работает только с двумя последовательными процессами и лишь в том случае, когда операции выполняются одной бригадой.

 

Контрольные вопросы

1. Как влияют организационно-технологические требования на процесс, а также на длительность выполнения заказов и ожидаемые простои?
2. Как связаны критерии выбора операционных решений с интересами субъектов, причастных к операционной системе (заказчиков, исполнителей и других)?

3. Каковы отличия и ограниченности эвристических и оптимизационных методов выбора операционных решений, в частности, метода Джонсона?

4. Как влияет очередность выполнения заказов на интегральные характеристики процесса?

5. Как сформировать различные варианты операционных схем процесса и определить возможное их количество?

6. Что означают требования к процессу с операционной точки зрения?
7. На что можно и нужно воздействовать, чтобы уменьшить общую длительность работ по всем заказам или, иначе, что является при этом управляемым параметром?
8. Указать и проанализировать возможные критерии выбора оптимальной очередности у Заказчика и у Исполнителя заказов? Чем они отличаются?

 

Тесты

Т1.1. Количество вариантов очередности выполнения заказов равно:

1. Количеству заказов.

2. Факториалу количества заказов.

3. Квадрату числа заказов.

4. Сумме арифметической прогрессии для числа заказов.
Т1 .2. Метод Джонсона предназначен для изменения:

1. Количества ожидаемых простоев.

2. Технологии операций.

3. Скорости выполнения каждой работы.

4. Очередности выполнения заказов.
Т 1.3. Применение метода Джонсона ограничено тем, что необходимо:

1. Использовать компьютер.

2. Учитывать очередность заказов.

3. Выполнять заказы только с двумя последовательными работами.

4. Выполнять заданное число заказов.
Т 1.4. Какое из требований удовлетворяет метод Джонсона?
1. Для заказа необходимо выполнять более двух последовательных работ.
2. Минимизировать затраты на выполнение работ.

3. Потребность в ресурсе не должна превышать заданной величины.

4. Минимизировать время выполнения процесса.
Т1 .5. Метод Джонсона не позволяет оптимизировать процесс:

1. С более чем пятью заказами.

2. По критерию минимума его продолжительности.

3. С двумя работами по каждому заказу.

4. С параллельной работой бригады на двух заказах.
Т 1.6. Заказчик непосредственно заинтересован:
1. В увеличении прибыли у Подрядчика.

2. В уменьшении длительности выполнения всех работ по заказам.

3. В уменьшении простоев бригад.

4. В увеличении запаса ресурсов.
Т 1.7. Подрядчик в первую очередь заинтересован:

1. Минимизировать длительность выполнения всех работ по заказам.

2. Максимизировать запас ресурсов.

3. Минимизировать стоимость работ по контракту.

4. Максимизировать свою возможную прибыль.
Т 1.8. Эвристический метод позволяет найти вариант процесса:

1. Наилучший из возможных.

2. С минимальными общими затратами.
3. С минимальной длительностью процесса.

4. Лучший, чем исходный вариант.

РГР2. Совершенствование и оптимизация операционных систем с параллельными работами и ограниченными ресурсами

2.1. Планирование процесса с учетом ограничения по ресурсу

 

Цель и задачи: О своение студентом методологии анализа и совершенствования процесса с параллельным выполнением работ по заказам при ограниченном ресурсе. С тудент должен приобрести понимание, знания и умения, необходимые для:

-анализа процесса с параллельными работами и ресурсным ограничением;
-моделирования этих процессов с помощью диаграмм Гантта;
-анализа производственных последствий учета ограничения по ресурсу;

-выбора вариантов изменения процесса, удовлетворяющих ограничениям.

Исходные условия: В таблице 2 заданы варианты очередности параллельного выполнения работы вида 1 для заказов 1-3 бригадой 1 и заказов 4-7 бригадой 2. Плановые длительности выполнения этих работ по
заказам в месяцах, учитывающие производительность бригад и требования к срокам завершения работ по заказам, и необходимые для этого месячные объемы ресурса в тысячах единиц указаны в таблице 3. Эти величины используются при планировании и учете месячных объемов работ. Операционная схема процесса показана на рис. 2.

 

Таблица 2. Варианты очередности выполнения заказов

Исполнитель

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

Вариант 5

Бригада 1

Бригада 2

Исполнитель

Вариант 6

Вариант 7

Вариант 8

Вариант 9

Вариант 0

Бригада 1

Бригада 2

Таблица 3. Характеристики заказов и их распределение по бригадам

Бригады	Бригада 1	Бригада 2
Номера заказов
Длительность работ (месяцев)
Потребность в ресурсе (тыс.ед.)

Задания: 1. Для своего варианта процесса в таблице 2 студент должен построить диаграмму Гантта, где следует указать величины месячных планов. 2. Скорректировать построенную диаграмму Гантта, учтя имеющееся ограничение на поставку ресурса в объеме VП = 15 тыс. единиц, и определить ожидаемые производственные потери.

Заказ 1

Работа 1

Рис.2. Операционная схема процесса с параллельными работами

 

 

Методические указания

Если для производства работы требуется больше ресурса, чем можно его поставить, то возникает вынужденный простой бригады и оборудования по соответствующему заказу. Следствием этого является срыв намеченного срока окончания работ и задержка начала последующих работ, где выделены заказы и работы вида 1 и 2, выполняемые, соответственно, бригадами 1,2 и 3,4. Планирование работ для бригад 3,4 в данной теме не рассматриваются. Для них определяются только задержки сроков их начала, необходимые для оценки ущерба из-за нехватки ресурсов и технико-экономического обоснования предложений по совершенствованию процесса.

В те месяцы, когда суммарные объемы требуемого ресурса по двум бригадам будут превышать заданный месячный объем его поставки, необходимо уменьшить месячные планы работ и отметить на диаграмме Гантта ожидаемые простои и задержки начала выполнения следующих работ, а затем определить суммарные их продолжительности для всех бригад и по всем месяцам.

Надо знать, что на величину этих потерь влияет способ корректировки исходных планов. Например, уменьшение плановых объемов работ у заказа с большей потребностью в ресурсе приводит к меньшей величине простоев, чем у заказа, требующего меньший объем ресурса. А при уменьшении месячного плана для работы, которая еще не заканчивается в данном месяце, имеется потенциальная возможность ликвидации отставания в оставшийся период времени.

Для выбора приемлемого варианта изменения операционной схемы процесса надо определить критерий выбора. Им может быть, в частности, минимум общих производственных потерь, например, минимум суммарной продолжительности простоев и задержек окончания работ.

Длительность T_пj ^мt простоев бригад при выполнении j-го заказа в t –м месяце, измеряемая в месяцах, определяется следующим образом:

T_пj ^мt =DV_j^t / V_J,

где V_j^t - плановый месячный объем работ для j-го заказа в t –м месяце,

DV_j^t - недостающий объем ресурса для работ j-го заказа в t –м месяце:

DV_j^t = V_j^t - V_пj ^t,

где V_пj ^t – возможный объем поставки ресурса для j-го заказа t –м месяце. В данном задании этот объем определяется в результате вычитания из заданного объема поставки V_П той его части, которая была выделена в t –м месяце другой бригаде.

Для перехода к измерению длительности простоя в рабочих днях следует величину T_пj ^мt умножить на количество рабочих дней в месяце.

 

Пример построения диаграммы Гантта и определения вынужденных простоев и задержек.

 

 

Месяца
Бригада 1		3 заказ			2 заказ		1 заказ
Длит-ность работ (месяцев)
Бригада 2	5 заказ		7 заказ		4 заказ		6 заказ
Длит-ность работ (месяцев)
Объём месячной поставки ресурсов, тыс.ед.
+/- ресурса				-1	-2	+1
Простои				1/9	2/10
Задержки					1/9	1/9+2/10		1/9+1/9+2/10

 

Суммарная величина простоев составит: 1/9+2/10*24дня= 8 дней

Суммарная величина задержек составит:(1/9*3+2/10*2)*24 дня=18 дней

 

 

Контрольные вопросы

1.Обеспечит ли минимизацию экономического ущерба принятие в качестве критерия выбора решений минимума простоев?

2.Как сравнивать варианты процессов с разными комбинациями величинами длительностей простоев и задержек?

3.Каким образом способ корректировки предварительных планов может влиять на производственные потери?

4.Как уменьшить ожидаемые производственные потери при улучшении процесса?

5.Указать возможные производственные последствия учета ресурсного ограничения. 6. Какие ограничения еще должны быть учтены при планировании работ, кроме ресурсного ограничения?

Тесты

Т.2.1. Ожидаемые простои бригад выявляются при учете ограничения:

1. По производительности бригады.

2. По продолжительности выполнения заказов.

3. По возможности поставки ресурса.

4. По численности работников в бригаде.
Т .2.2. В исходном варианте процесса не было учтено ограничение:

1. По объему поставки ресурса.

2. По годовому объему работ.

3. По фонду зарплаты.

4. По продолжительности выполнения каждого заказа.