АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Генеалогическое дерево

На рисунке 2.17 показано библейское генеалогическое дерево.

Рис. 2.17

Граф без цикла называется лесом. Вершины степени 1 в дереве называются листьями.
Деревья - очень удобный инструмент представления информации самого разного вида.
Деревья отличаются от простых графов тем, что при обходе дерева невозможны циклы. Это делает графы очень удобной формой организации данных для различных алгоритмов. Таким образом, понятия дерева активно используется в информатике и программировании.

Очевидно, что графический способ представления графов непригоден для ПК. Поэтому существуют другие способы представления графов.

В теории графов применяются

1. Матрица инцинденций. Это матрица А с n строками, соответствующими вершинам, и m столбцами, соответствующнго рёбрам. Для ориентированного графа столбец, соответствующий дуге (х,y) содержит - 1 в строке, соответствующей вершине х и 1, в строке, соответствующей вершине у. Во всех остальных 0. Петлю, т.е. дугу (х,х) можно представлять иным значением в строке х, например, 2. Если граф неориентированный, то столбец, соответствуюший ребру (х,у) содержит 1, соответствующие х и у и нули во всех остальных строках.

2. Матрица смежности. Это матрица n×n где n - число вершин, где b ij = 1, если существует ребро, идещее из вершины х в вершину у и b ij = 0 в противном случае.

Составим матрицы инциндентности и смежности для следующего непрерывного графа (рис. 2.18)

Рис. 2.18

Матрица инцидентности

Матрица смежности

!!!

Всякий намеченный комплекс работ, необходимых для достижения некоторой цели, называют проектом. Проект (или комплекс работ) подразделяется на отдельные работы. Каждая отдельная работа, входящая в комплекс (проект), требует затрат времени. Некоторые работы могут выполняться только в определенном порядке. При выполнении комплекса работ всегда можно выделить ряд событий, то есть итогов какой-то деятельности, позволяющих приступить к выполнению следующих работ. Если каждому событию поставить в соответствие вершину графа, а каждой работе — ориентированное ребро, то получится некоторый граф. Он будет отражать последовательность выполнения отдельных работ и наступление событий в едином комплексе. Если над ребрами проставить время, необходимое для завершения соответствующей работы, то получится сеть. Изображение такой сети называют сетевым графиком. Сетевой график состоит из двух типов основных элементов: работ и событий. Работа представляет собой выполнение некоторого мероприятия (например, погрузка боезапаса или переход корабля в пункт базирования). Этот элемент сетевого графика связан с затратой времен и расходом ресурсов. Поэтому работа всегда имеет начало и конец. Кроме того, каждая работа должна иметь определение, раскрывающее ее содержание

На сетевом графике работа изображается стрелкой, над которой проставляется ее продолжительность или затрачиваемые ресурсы, или то и другое одновременно. Работа, отражающая только зависимость одного мероприятия от другого, называется фиктивной работой. Такая работа имеет нулевую продолжительность (или нулевой расход ресурсов) и обозначается пунктирной стрелкой.

Начальная и конечная точки работы, то есть начало и окончание некоторого мероприятия (например, окончание приготовления корабля к бою), называются событиями. Следовательно, событие, в отличие от работы, не является процессом и не сопровождается никакими затратами времени или ресурсов.

Событие, следующее непосредственно за данной работой, называется последующим событием по отношению к рассматриваемой работе. Событие, непосредственно предшествующее рассматриваемой работе, называется предшествующим.

Наименования "предшествующий" и "последующий" относятся также и к работам. Каждая входящая в данное событие работа считается предшествующей каждой выходящей работе, и наоборот, каждая выходящая работа считается последующей для каждой входящей.

Из определения отношения "предшествующий—последующий" вытекают свойства сетевого графика.

Во-первых, ни одно событие не может произойти до тех пор, пока не будут закончены все входящие в него работы. Во-вторых, ни одна работа, выходящая из данного события, не может начаться до тех пор, пока не произойдет данное событие. И, наконец, ни одна последующая работа не может начаться раньше, чем будут закончены все предшествующие ей.

Событие обозначается кружком с цифрой внутри, определяющей его номер.

Обычно сетевой график строится от исходного события к завершающему, слева направо, то есть каждое последующее событие изображается несколько правее предыдущего.

В планируемых процессах часто встречаются сложные комплексные связи, когда две или более работ выполняются параллельно, но имеют общее конечное событие, или когда для выполнения одной из работ необходимо предварительно выполнить несколько работ, а для другой, выходящей из общего для них события, предварительным условием является выполнение только одной из предшествующих работ и т.д. Изображение в сетевой модели подобных параллельных или дифференцированно зависимых работ выполняется следующим образом.

В случае, когда наступление события (например, 3 на рис. 14.2) возможно в результате завершения двух работ и , но в то же время существует событие 4 (рис. 14.2), зависящее от завершения только одной из этих работ (например, ), вводится фиктивная работа (см. рис. 14.2).

Рис. 14.2.

Если одно событие (например, 1 на рис. 14.3) служит началом двух (например, и или нескольких работ, заканчивающихся в другом событии (3 на рис. 14.3)), то для их различия также вводится фиктивная работа (см. рис. 14.3). С помощью фиктивной работы в сетевом графике могут быть отражены и двусторонние связи (зависимости).

Рис. 14.3.

Пусть, например, имеются три процесса . При этом окончание процесса зависит от результатов процессов и . В этом случае возникают двусторонние зависимости, которые можно изобразить так, как показано на (рис. 14.4).

Рис. 14.4.

Другое правило построения сетевого графика заключается в том, что если несколько работ может начаться не после полного, а после частичного выполнения определенной работы, то последнюю работу целесообразно представить как сумму ее частей, расчлененных событиями (, , , и на рис. 14.5). И в то же время, группу работ целесообразно представить одной работой, если в этой группе имеется по одному начальному и конечному событию ( и на рис. 14.6).

Рис. 14.5.

Рис. 14.6.

Для отображения времени и места поступления дополнительных ресурсов (например, пополнение личного состава, топлива и т.д.) и другой информации на сетевом графике закрашенным кружком изображаются так называемые подставки (рис. 14.7). При наличии двух и более работ, выходящих из события, с которым необходимо связать подставку, последняя соединяется с дополнительно введенным событием через фиктивную работу (рис. 14.7).

После построения сетевого графика проверяется отсутствие работ, имеющих одинаковые коды. При наличии таких работ вводятся дополнительные события и фиктивные работы. Кроме того, сетевой график должен содержать только одно исходное событие и только одно завершающее событие.

Рис. 14.7.

Если эти условия не выполнены, то необходимо добавить еще одно исходное событие и соединить его стрелками с имеющимися несколькими начальными событиями или добавить еще одно конечное событие, к которому ведут стрелки от нескольких имеющихся конечных событий.

Сетевой график не должен иметь циклов, то есть таких путей, в которых конец последней работы совпадает с началом первой работы. Сетевой график, имеющий хотя бы один цикл, не может быть реализован, так как ни одна из работ, входящих в такой цикл, никогда не может начаться.

2. АНАЛИЗ СЕТЕВОГО ГРАФИКА

Одно из важнейших понятий СПУ – понятие пути (маршрута). Путь (маршрут) – любая последовательность работ, в которой конечное событие каждой работы совпадает с начальным событием следующей за ней работы. Наибольший интерес представляет полный путь – любой путь, начало которого совпадает с начальным событием сети, а конец – с завершающим. Наиболее продолжительный полный путь называют критическим. Критическими называют также работы и события, расположенные на этом пути.

Проведем анализ сетевого графика:

Полными путями при нормальном режиме будут:

путь 1-2-5-6 (продолжительностью 4 + 6 +9=19 суток)

путь 1-3-6 (продолжительностью 10 +12 = 22 суток)

путь 1-2-4-5-6 (продолжительностью 4 + 5+11 +9=29 суток)

Полными путями при ускоренном режиме будут:

путь 1-2-5-6 (продолжительностью 3 + 4 +6=13 суток)

путь 1-3-6 (продолжительностью 5 + 6=11 суток)

путь 1-2-4-5-6 (продолжительностью 3 + 2+6 +6=17 суток)

Критическим путем будет путь 1-2-4-5-6, продолжительность которого при нормальном режиме составит 29 суток, а при ускоренном режиме – 17 суток.

Максимальный срок завершения всей совокупности работ составит 29 суток, а минимальный – 17 суток. Требуется довести продолжительность работ при нормальном режиме с 29 до 19 суток, а при ускоренном режиме с 17 суток до 19 суток.

3. ОПТИМИЗАЦИЯ СЕТЕВОГО ГРАФИКА

С каждой работой, имеющей определенный неизменный объем, связаны затраты на ее выполнение. Как правило, затраты на выполнение работы возрастают с уменьшением ее продолжительности и снижаются при увеличении ее продолжительности.

В связи с этим возможны варианты организации работ, отличающиеся продолжительностью его выполнения и затратами на его выполнение.

Оптимизация сетевого графика представляет собой процесс улучшения организации выполнения комплекса работ с учетом срока его выполнения. Она проводится с целью сокращения длины критического пути, рационализации использования ресурсов.

Оптимизация сетевого графика может осуществляться по следующим двум критериям:

минимизация времени выполнения комплекса работ при заданных затратах на это выполнение;

минимизация затрат на выполнение комплекса работ при заданном времени этого выполнения.

Целью оптимизации по критерию является сокращение времени выполнения проекта в целом. Эта оптимизация имеет смысл только в том случае, когда длительность выполнения работ может быть уменьшена за счет дополнительных ресурсов, что влечет к повышению затрат на выполнение работ. Для оценки величины дополнительных затрат, связанных с ускорением выполнения той или иной работы, используются либо нормативы, либо данные о выполнении аналогичных работ в прошлом.

Таким образом, нельзя добиться выполнения комплекса работ одновременно в минимальные сроки и с наименьшими затратами.

Оптимизацию можно провести двумя способами:

способ заключается в уменьшении продолжительности выполнения работ, осуществляемых в нормальном режиме, начиная с тех, которые дают наименьший прирост затрат;

способ заключается в увеличении продолжительности выполнения работ, осуществляемых в ускоренном режиме, начиная с тех, которые дают наибольший прирост затрат.

Обязательное условие – оптимальные затраты, определяемые любым из указанных способов, должны иметь одинаковую величину.

Требуется оптимизировать по критерию минимизации затрат сетевой график при заданно продолжительности всего комплекса работ за 19 суток.

Представим решение поставленной задачи первым способом в таблице:

В этой таблице работы расположены в порядке возрастания суточного прироста затрат на снижение их продолжительности. Наименования полных путей и их продолжительность взяты из результатов предыдущего анализа сетевого графика для рассматриваемого нормального варианта. Максимально возможное количество сокращаемых суток для каждой работы указано в скобках.

На первом шаге рассматривается работа 2-4, которая входит в третий полный путь и ее продолжительность может быть сокращена на все 3 суток, т.к. продолжительность третьего полного пути, а следовательно и всего комплекса работ, все равно будет выше требуемой. Такое снижение продолжительности рассматриваемой работы на 3 суток приведет к увеличению затрат на выполнение этой работы, а следовательно и всего комплекса работ в размере: 3*10=30 у.е.

На втором шаге рассматриваемая работа 1-3, которая входит во второй полный путь и ее продолжительность может быть сокращена на 3 суток, (из 5 возможных), т.к. при этом продолжительность второго пути, в который она входит становится равной заданной: 22-3=19.Аналогично рассчитываем затраты на такое сокращение: 3*15=45

На третьем шаге рассматриваемая работа 1-2 входит в первый и третий полный путь. Она может быть сокращена на максимально возможную величину (указанную в скобках) на 1, т.к при этом продолжительность третьего полного пути все равно будет выше требуемого. Аналогично рассчитываем затраты на такое сокращение: 1*20=20

На четвертом шаге рассматриваемая работа 2-5 входит в первый полный путь и ее продолжительность сокращать не нужно, т.к.продолжительность первого полного пути меньше требуемого.

На пятом шаге рассматриваемая работа 3-6 входит во второй полный путь и ее продолжительность сокращать не нужно, т.к.продолжительность второго полного пути меньше требуемого.

На шестом шаге рассматриваемая работа 4-5 входит в третий полный путь. Она может быть сокращена на максимально возможную величину (указанную в скобках) на 5, т.к при этом продолжительность третьего полного пути все равно будет выше требуемого. Аналогично рассчитываем затраты на такое сокращение: 5*35=175

На седьмом шаге рассматриваемая работа 5-6, которая входит в первый и третий полный путь и ее продолжительность может быть сокращена на 1 сутки, (из 3 возможных), т.к. при этом продолжительность третьего полного пути, в который она входит становится равной заданной: 20-1=19, а продолжительность первого полного пути меньше требуемого. Аналогично рассчитываем затраты на такое сокращение: 1*40=40

Подсчитав суммарные дополнительные затраты на произведенное сокращение продолжительностей работ (310 у.е.) и зная первоначальную стоимость (1060 у.е.) всего комплекса работ в рассматриваемом нормальном варианте его выполнения, получим, что при снижении продолжительности выполнения всего комплекса работ с 29 суток до 19 суток оптимальные затраты составят 1060+310=1370 (у.е.).

Представим решение поставленной задачи вторым способом в таблице:

Отличие этой таблицы от предыдущей состоит в том, что в ней работы располагаются в порядке убывания их суточного прироста затрат на изменение (увеличение) их продолжительности. Продолжительность полных путей здесь соответствует другому варианту и взята из результатов предыдущего анализа сетевого графика для рассматриваемого ускоренного варианта выполнения всего комплекса работ. В последней колонке теперь будет рассчитываться уже снижение затрат.

На первом шаге продолжительность работы 5-6 может быть увеличена только на 2 суток из возможных (3), т.к. при этом продолжительность третьего полного пути станет как требуемая в задании. Тогда затраты на эту работу, с более поздним сроком выполнения, снизятся на 2·40=80 (у.е.), т.е. -80 у.е.

Второй шаг 4-5придется не использовать, т.к. увеличение продолжительности соответствующей ему работы 43-5 приведет к недопустимому увеличению продолжительности третьего полного пути, а следовательно, и всего комплекса работ.

Рассматривая работу 3-6 на третьем шаге, увеличиваем продолжительность второго пути на 6 суток, т.к. продолжительность второго полного пути станет как требуемая в задании.

На четвертом шаге продолжительность работы 2-5 в первом полном пути можно увеличить на максимально возможное число суток.

Пятый шаг 1-2 мы не используем.

Шестой шаг 1-3 увеличиваем на 2 из 5 возможных, т.к. при этом продолжительность второго полного пути станет как требуемая в задании -19

Седьмой шаг 2-4 мы не используем.

Подсчитав суммарное снижение затрат из-за произведенного увеличения продолжительностей работ (-340 у.е.) и зная первоначальную стоимость (1710 у.е.) всего комплекса работ в рассматриваемом ускоренном варианте его выполнения, получим, что при увеличении продолжительности выполнения всего комплекса работ с 17 суток до 19 суток оптимальные затраты составят 1710-340=1370 (у.е.).

Итоговые результаты, полученные обоими способами оптимизации, должны совпадать. Проверим это:

продолжительности соответствующих полных путей после оптимизации совпадают – 19,19,17;

стоимости выполнения всего комплекса работ после оптимизации совпадают – 1370

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 543 | Нарушение авторских прав