[12-2023] Сетевой график ремонта локомотива. разбираемся в теории

[Admin]

Сетевой график ремонта локомотива. разбираемся в теории

А.Г. ЛАМКИН, Проектно-конструкторское бюро локомотивного хозяйства — филиал ОАО «РЖД»

При организации обслуживания и ремонта локомотивов применяется целый ряд экономико-математических методов, позволяющих решать многие оптимизационные задачи и принимать правильные управленческие решения. Они используются в случаях, когда из многих возможных вариантов плана или производственных решений необходимо выбрать наиболее приемлемый по какому-либо показателю, например, по объему выполняемых операций при обслуживании и ремонте локомотивов или времени их простоя на ремонтных позициях.
В настоящее время локомотивы, как правило, эксплуатируются на длинных плечах обслуживания в пределах двух и более железных дорог, что затрудняет учет обычным способом их пробега, своевременного прохождения ими технического обслуживания и ремонта. Кроме того, при эксплуатации локомотивов (особенно новых серий) возникает необходимость в сборе и обработке большого количества информации об их техническом состоянии, отказах в работе, причинах отказов и др. В ремонтном производстве также необходимо решать ряд взаимоувязанных задач — планирование программы ремонта, организация процесса самого ремонта, материально-техническое обеспечение ремонтных позиций, достаточность людских ресурсов необходимой квалификации и др.
Для решения и оптимизации таких производственных задач широко используются методы математической статистики, линейного и динамического программирования, имитационного моделирования, теория массового обслуживания, теория графов и др. Подробное изложение сущности каждого из них приводится в специальной литературе. С помощью методов математической статистики обрабатывается большой фактический материал и составляются вероятностные математические модели различных процессов износа узлов, деталей, агрегатов и оборудования локомотивов, исследуются отказы в работе, выводятся определенные закономерности надежности работы локомотивов, рассчитываются предлагаемые объемы, трудоемкость, сроки постановки локомотивов в ремонт и техническое обслуживание.

Для изучения связей между величинами, не находящимися в непосредственной функциональной зависимости, применяется корреляционный анализ. С его помощью можно установить, например, зависимость между производительностью труда и производительностью локомотива, объемом тонно-километровой работы брутто и количеством неплановых ремонтов и др.
Методы линейного и динамического программирования позволяют решить целый ряд оптимизационных задач — увязка поставщиков с потребителями, рациональное использование оборудования, отличающегося определенными характеристиками, распределение ресурсов.
Методы теории графов дают возможность в наглядной форме решать большое количество задач, одной из которых является сетевое планирование и управление.

Все виды технического обслуживания и ремонта локомотивов и моторвагонного подвижного состава представляют собой сложный комплекс работ, для выполнения которых требуется четкое взаимодействие различных подразделений локомотиворемонтного предприятия. При этом, как правило, в цехах одновременно выполняются различные виды текущего ремонта и технического обслуживания нескольким локомотивам. В связи с этим возникает потребность в обеспечении каждого из них соответствующими трудовыми ресурсами, комплектами материалов и запасных частей. Естественно, это вызывает необходимость в системном подходе к планированию и управлению всем производственным процессом.
Решить эти проблемы в значительной степени позволяют методы сетевого планирования и управления. Они дают возможность учитывать все многообразие производственных связей между выполняемыми работами и исполнителями, оценивать влияние различных отклонений от плана на дальнейший ход работ. Кроме того, эти методы помогают совершенствовать управление производством — заранее планировать последовательность и взаимозависимость отдельных работ, входящих в сложные системы, контролировать ход выполнения каждой работы в отдельности, выявлять и устранять все возникающие в производственном процессе задержки, улучшать показатели работы путем изыскания резервов времени, материальных и трудовых ресурсов.
Иными словами, сетевое планирование представляет собой логическую взаимосвязь всего того, что необходимо выполнить для достижения намеченной цели. Можно привести и более простую формулировку: сетевое планирование — это планирование от обратного, от конечной цели.

Основой сетевого планирования служит сетевая модель или сетевой график.
Итак, разберемся, что же это такое. Немного теории.
Сетевой график — это графическое представление логических связей между работами (операциями), предусмотренными календарным/временнйм графиком всего технологического процесса (например, «выполнение текущего ремонта ТР-3 электровоза» и др.).
Сетевые графики (рис. 1) применяются для демонстрации последовательности выполнения отдельных задач или операций. После того как последовательность установлена, добавляется расчетная продолжительность выполнения той или иной операции, после чего может быть рассчитана общая продолжительность всего технологического процесса. Такие графики предоставляют два типа важнейших сведений:

• критический путь (самый продолжительный путь сетевого графика). Любая задержка в выполнении хотя бы одной операции, лежащей на критическом пути, отодвинет время/дату окончания всей работы. Поэтому временной контроль этих операций является приоритетной задачей. Тщательный анализ критического пути позволяет оптимизировать планы, выявлять и устранять «узкие места» в работах по обслуживанию и ремонту локомотивов, сокращать их простои на ремонтных позициях;
• резерв (запас времени). Для выполнения любой некритичной задачи имеется резерв или запас времени, т.е. время и продолжительность такой операции могут быть изменены без риска сорвать срок выполнения всей работы.

Операция — любая часть производственного процесса, требующая затрат времени, материальных и трудовых ресурсов (например, «снять аккумуляторную батарею», «произвести замер характеристики токоприемника», «отремонтировать реле» и др.). Иногда «операцией» может быть и пассивный процесс, не сопровождающийся затратой ресурсов, но требующий определенного времени. Например, ожидание нагрева деталей, сушка изоляции, ожидание высыхания краски после окраски кузова локомотива и др.
Для того чтобы создать сетевой график, необходимо ответить на ряд вопросов, касающихся каждой операции и общего календарного или временного плана работы:

• в какой логической последовательности следует выполнять единичные операции;
• что необходимо сделать до начала каждой операции и после ее выполнения;
• какова зависимость между операциями;
• какие операции могут выполняться одновременно (параллельно).

Иными словами, необходимо определить, какие операции условно независимы друг от друга, даже если все они зависят от завершения общей предыдущей задачи.
На данном этапе нет необходимости анализировать достаточность ресурсов для параллельного выполнения нескольких операций. Проработка этих вопросов и полученные на них ответы помогают разработать общую сетевую модель операций от начала работы до ее завершения.
Существует несколько основных методов составления сетевых графиков. Наиболее распространен так называемый узловой метод (сетевой график с работами в узлах) — метод составления модели графика, в которой операции представлены узлами и графически объединены одной или несколькими логическими связями для демонстрации последовательности их выполнения.

Каждая узловая точка в сетевом графике с работами в узлах отображает единичную операцию и может быть представлена в виде, отображенном на рис. 2
Детальная информация по операции размещается внутри узловой точки или модуля. Средняя часть узла, как правило, используется для описательной информации и сведений о ресурсах, необходимых для выполнения данной операции. В верхних углах указаны дата, время раннего начала (PH) и окончания (РО). Они устанавливаются методом прямого прохода, о котором будет сказано далее. В нижнем ряду представлены дата, время позднего начала (ПН) и окончания (ПО), а также общий временной резерв (Р).
Дата и время позднего окончания могут быть установлены с учетом внешних факторов или приравнены к дате/времени позднего окончания, в случае если работа должна быть выполнена точно в фиксированные сроки.
Обозначив узловые точки, которые соответствуют единичным операциям, можно начинать составление сетевого графика, определяя зависимость между узлами.

ВИДЫ ЛОГИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ

Между операциями могут использоваться различные логические связи. К примеру:

• > зависимость типа «окончание — начало» (рис. 3).
• Начало операции Б зависит от окончания предшествующей операции А. Либо она начнется сразу, либо с некоторой задержкой;
• > зависимость типа «начало — начало» (рис. 4).
• Начало операции Б зависит от начала предшествующей операции А. Либо она начнется сразу, либо с некоторой задержкой;
• > зависимость типа «окончание — окончание» (рис. 5).
• Окончание операции Б зависит от окончания предшествующей операции А. Либо она закончится сразу, либо с некоторой задержкой;
• > зависимость типа «начало — окончание» (рис. 6).

Окончание операции Б зависит от начала предшествующей операции А. Либо она закончится сразу, либо с некоторой задержкой.

ПЛАНИРОВАНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ (СЕТЕВОЙ ГРАФИК)

После построения соответствующего сетевого графика, в котором указана продолжительность каждой операции, необходимо определить, где в сетевом графике проходит самый длинный путь и совпадает ли дата/время его завершения с директивной датой завершения всей работы. Самый длинный путь, проходящий через всю работу, определяет ее минимальную продолжительность, поэтому, если выполнение любой лежащей на нем операции займет больше времени, чем было изначально запланировано, то дата/время окончания всей работы также сдвинется. В связи с высокой значимостью этого пути его называют критическим (об этом сказано выше).
Одними из самых важных этапов в расчете сетевого графика являются определение критического пути в календарном плане, а также степени свободы, предоставляемой при выполнении некритичных операций в идеальных условиях. Идеальной ситуацией считается та, при которой доступные ресурсы не ограничиваются, поэтому первые вычисления сетевого графика производятся без учета требуемых ресурсов. Именно этот метод и будет описан далее.
Теперь можно перейти к этапу «временного анализа» сетевого графика. Временной анализ также называют календарным планированием. Он состоит из трех методов.

Первый из них называется «Прямой проход».
Прямой проход — это метод расчета критического пути, начиная с даты/времени раннего начала и окончания исходного события, продолжая до тех пор, пока не будут достигнуты дата/время раннего начала и окончания завершающего события.
Прямой проход (расчет расписания вперед) осуществляется через весь сетевой график путем вычисления даты/ времени раннего начала и раннего окончания для каждой операции (при реализации наиболее благоприятного сценария).

Процесс начинается с определения для первой операции даты/времени начала, прибавляя к ней продолжительность выполнения операции и получая дату/время раннего окончания этой операции, т.е. наиболее раннюю дату ее выполнения.

Затем, по очереди, необходимо пройти через все операции и для каждой из них вычислить дату/время раннего начала и окончания. Самой ранней датой/време-нем начала новой операции считается наиболее ранее окончание всех предыдущих операций. При этом необходимо проанализировать все предыдущие операции и найти, какая из них была выполнена последней.
В таком порядке необходимо проанализировать все операции и дойти до конца сетевого графика, вычисляя потенциальную дату/время наиболее раннего окончания последней операции.
Дата/время, определенные для полного окончания работы или завершения ее последнего события, являются датой/ временем раннего окончания работы в отведенный для ее выполнения временной отрезок. Раннее окончание одной операции всегда является ранним началом последующей. Когда все эти действия будут выполнены, то, основываясь на логической последовательности выполнения операций, можно рассчитать продолжительность всей работы.


Если одной операции предшествуют две или более, то датой/временем самого раннего начала считается дата/время завершения более длительной из предыдущих (рис. 7).
Обратный проход — это метод расчета критического пути, начиная с вычисления даты/времени позднего начала и окончания завершающего события, двигаясь в обратном порядке до даты/времени позднего начала и окончания исходного события.
Обратный проход (расчет расписания назад) по сетевому графику производится для вычисления даты/времени позднего начала и окончания для каждой операции в сетевом графике (при реализации наиболее неблагоприятного сценария).
Если одна операция следует за двумя или тремя другими, то датой/временем ее позднего окончания считается ближайшая дата/время позднего начала одной из предшествующих операций.
При расчете обратного прохода датой/ временем позднего окончания предыдущей операции всегда являются ближайшие дата/время позднего начала предыдущих операций.

РАСЧЕТ ОБЩЕГО РЕЗЕРВА

Общий резерв — это количество времени, на которое запланированная операция может быть отложена или продлена относительно даты/времени ее раннего начала без задержки окончания работы. Для его расчета необходимо определить все операции, имеющие различные дату/ время раннего или позднего окончания, т.е. обладающие резервом времени.
Общий резерв вычисляется для каждой такой операции по формуле Р = ПО -РО (рис. 8).
Общим резервом обладают операции Б и В.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКОГО ПУТИ

Критический путь — это последовательность операций, представляющая собой максимально длительный путь, проходящий через всю работу и определяющий максимально возможную ее продолжительность.

Рассчитанный критический путь используется для прогнозирования общей продолжительности работы путем анализа того, какие последовательности операций должны выполняться строго по расписанию.
Рассмотрим операции, представленные на сетевом графике на рис. 9 и обратим особое внимание на те операции, задачи которых имеют одинаковые дату/ время раннего и позднего окончания, а также дату/время раннего и позднего начала, т.е. обладают нулевым резервом времени. Эти задачи лежат на критическом пути.
Критический путь в данном примере — операции А-Г-Д-Е.
Операции, имеющие нулевой резерв времени, принято называть критическими. Если одна из них выполняется с опозданием, то, соответственно, сдвигается и окончание всей работы. Возможны ситуации, когда в сложных работах существует более одного критического пути.

Вывод

Определение критического пути применяется для:

• концентрации внимания на тех операциях, задержка которых влияет на общую продолжительность работы;
• выявления операций, имеющих наибольший резерв времени. Позволяет рационализировать использование ресурсов;
• обнаружения докритичных операций, т.е. операций, имеющих минимальный резерв времени;
• грамотного, рационального и наиболее полного использования имеющихся ресурсов между критическими операциями для обеспечения выполнения работы в заданный срок.

Библиография

1. Локомотивное хозяйство / С.Я. Айзинбуд, В.А. Гутковский, П.И. Кельприс и др. М.: Транспорт, 1986 г., 263 с.
2. Экономика, организация и планирование локомотивного хозяйства / С.С. Маслакова, И.Г. Бойко, А.Н. Бычков и др. М.: Транспорт, 1991 г., 210 с.
3. Институт управления проектами (Project Management Institute, Inc). Руководство к своду знаний по управлению проектами (Руководство PMI РМВОК Guid, 5th edition), 2013.