Transcript
Kosztyán Zsolt Tbor Optmáls erőforrás-tervezés DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS Témavezető: Dr. Bencsk Andrea... Gazdálkodás- és Szervezéstudományok Doktor Iskola Veszprém 2005 OPTIMÁLIS ERŐFORRÁS-TERVEZÉS Értekezés doktor (PhD) fokozat elnyerése érdekében *a Veszprém Egyetem... Doktor Iskolájához tartozóan*. Írta: Kosztyán Zsolt Tbor **Készült a Veszprém Egyetem Gazdálkodás és Szervezéstudományok Doktor skolája keretében Témavezető: Dr.Bencsk Andrea Elfogadásra javaslom (gen / nem) (aláírás)** A jelölt a doktor szgorlaton... % -ot ért el, Az értekezést bírálóként elfogadásra javaslom: Bíráló neve: gen /nem Bíráló neve: gen /nem ***Bíráló neve: gen /nem. (aláírás). (aláírás). (aláírás) A jelölt az értekezés nylvános vtáján...% - ot ért el Veszprém/Keszthely,. a Bíráló Bzottság elnöke A doktor (PhD) oklevél mnősítése... Az EDT elnöke Megjegyzés: a * között részt az egyén felkészülők, a ** között részt a szervezett képzésben résztvevők használják, *** esetleges Tartalm kvonat Optmáls erőforrás-tervezés A hálótervezés és erőforrástervezés technkák különböző területeken és sokféle formában jelenhetnek meg. Széles körben alkalmazzák a termelés, tervezés, elosztás, telepítés, erőforrás-gazdálkodás, pénzügy tervezés, projekt-menedzsment stb. területén különböző problémák megoldására. A szerző a doktor értekezésében olyan algortmusokat mutat be, melyeket széles körben lehet majd alkalmazn a projektmenedzsmentben, erőforrás-tervezésben, logsztkában egyed és kssorozatgyártás termelésrányítására. Olyan módszereket fejlesztett k, amely: - garantáltan véges lépésben megadja az adott célfüggvényre optmáls megoldást; - használható olyan esetekben, amkor az erőforráskorlát dőben nem állandó; - alkalmazható a már elkezdett projektekben lévő megváltozott lefutás dejű, erőforrásszükségletű tevékenységek újraütemezésére; - használható ott s, ahol az dő-, költség- és erőforrásgény együttes optmálása a cél; - képes többfajta erőforrás egydejű, lletve párhuzamosan működő projektek között erőforrás-megosztás kezelésére; - a fel nem használt erőforrások kezelését s bztosítja; - használhatók bzonytalan átfutás dejű projektek lletve termelés programok tervezésére s. Summary of contents on Optmal Resource Allocaton Network plannng and resource allocatng technques can be used n a varety of dfferent felds of logstcs and project management. These technques are wdely used n producton, plannng, dstrbuton, nstallaton, resource management, fnancal plannng and project management to solve dfferent knds of problems. In ths dssertaton some new algorthms are ntroduced whch could hopefully be wdely used n project management, resource plannng and n methodology of small-scale seres producton management. Some new algorthms have been developed whch - result the optmal soluton n fnte steps, where target functon s gven; - can be used wth when the avalablty(s) of resource(s) s/are constant by sectons; - can be used when the project n progress and the duraton tmes and/or resources of actvtes are changng; - can be used to determne a resource allocaton wth mnmal total project tme (TPT) and mnmal total project cost; - are capable of usng dfferent resources and can be appled n parallel projects; - ensure the management of the resources not n use; - can also be used n stochastc resource allocaton. Zusammenfassung über Optmal Ressourcen-Vertelung De Netz-Plantechnken und de Technken der Ressourcenplanung erschenen auf verschedenen Gebeten und n verschedenen Formen. Dese Technken werden wetverbretet angewendet, Probleme be der Produkton, Planung, Zutelung, Installerung, Ressourcenwrtschaft, fnanzellen Planung, be dem Projekt-Management usw. zu lösen. Im Artkel werden solche Algorthmen vorgestellt, de be dem Projekt- Management, der Ressourcenplanung und Steuerung von Enzelherstellung oder von klenen Seren n der Logstk hoffentlch wetverbretet angewendet werden könnten. Neue Algorthmen wurden entwckelt, de - de optmale Lösung von ener angegebenen Zelfunkton nach endlcher Schrttzahl ergeben; - auch n Fällen, wobe de grenzen der Ressourcen kene Festwerte snd, angewendet werden können; - auch für de Neutakterung von Tätgketen, be denen de Ressourcenanforderungen oder de Ablaufszet während des Prozesses geändert werden, geegnet snd; - für solche Probleme angewendet werden können, wo das Zel de Gesamtoptmerung von Zet-, Kosten- und Mttelanforderungen st; - glechzetge Behandlung von verschedenen Ressourcen bzw. Ressourcenvertelung zwschen parallelen Prozessen ermöglchen; - de Behandlung von den ncht verwendeten Ressourcen verschern; - für Projekte mt unscher durchlaufene Zet und für Konstrukton der Produktonsprogramme benutzbar snd. A témaválasztás ndoklása Az erőforrás-elosztás problémájával először egyetemstaként Szervezéstechnka című órán találkoztam. Az tt tanult módszerrel egy projekt tevékenységet úgy kellett beütemezn, hogy a tevékenységek erőforrásgénye ne lépjék túl a rendelkezésre álló erőforráskorlátot. Már az órán felfgyeltem, hogy ez a módszer csak egy megengedett megoldást szolgáltat. Ennek a módszernek a kegészítését, mellyel a tevékenységek lehető legkorább kezdését lehetett meghatározn (a rendelkezésre álló tevékenységek erőforráskorlátanak fgyelembevételével) egyetemstaként készítettem el egy hétoldalas beadandó feladat formájában. Az eljárást továbbfejlesztettem; több haza és nemzetköz konferencán s bemutattam, és még 2001-ben szabadalmaztattam. Többször ndultam ntézmény és országos Tudományos Dákkör versenyen, melyeken valamennyszer díjazásban részesültem ben pedg dolgozatommal megnyertem a Magyar Logsztka Beszerzés és Készletezés Társaság éves dákpályázatát. Ekkor döntöttem el, hogy ezzel a témával szeretnék tovább foglalkozn doktoranduszként s. Témavezetőm egykor szervezéstechnka-tanárom lett, aknek ezúton s köszönetet szeretnék mondan azért a sok segítségért, amvel egyetem, doktorandusz munkámat segítette. Köszönetnylvánítás Ezúton s szeretnék köszönetet mondan szülemnek, hogy segítettek az egyetem évem alatt és ösztöndíjas PhD hallgatóként abban, hogy munkámat a lehető legjobb tudásom szernt végezhessem el. Köszönetet szeretnék mondan témavezetőmnek, Dr. Bencsk Andreának, ak mndenfajta (tárgy és szellem) segítséget bztosított munkám elvégzéséhez. Külön szeretnék köszönetet mondan feleségemnek, Mátra Rtának, ak munkámban mndvégg segítségemre volt, valamnt Póta Szabolcsnak és Hogyor Andrásnak, akk az elmélet nformatka mplementálásában segédkeztek. A módszer gyakorlat vzsgálatát valós projekteken tesztelhettem, mely lehetőségért köszönettel tartozom Perjés Zoltánnak, az INTEGRÁL-HEXA Rt ügyvezető gazgatójának. Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék 1. Irodalm áttekntés, alapfogalmak Bevezetés Projekt, projektmenedzsment A projektek közös eleme A projekttervezés eleme A munkalebontás szerkezet Hálótervezés A hálótervezés módszerek csoportosítása Alapfogalmak Gráfelmélet alapfogalmak Tevékenységdő- és eseménydő-adatok Tartalékdők Az MPM-háló Véletlen dőtartamú tevékenységek Költségoptmalzálás Determnsztkus költségoptmálás tevékenység-nyíl típusú hálók esetén Determnsztkus költségoptmálás tevékenység-csomópontú hálók esetén Determnsztkus költségoptmálás tovább módszerek Bzonytalanság kezelése hálótervezés technkák segítségével különböző logsztka feladatok esetén Bzonytalanság Standard bzonytalanság Összetett bzonytalanság Kterjesztett bzonytalanság Erőforrás-tervezés Algortmusok csoportosítása Ütemezés, erőforrás-allokácó Allokálás A soros allokálás eljárás A párhuzamos allokálás eljárások Erőforrás-allokácó (ERALL-módszer) Optmumkeresés eljárások Kegyenlítés Heursztkus és algortmkus eljárások összehasonlítása A Branch and Bound algortmus Dnamkus programozás Az ütemezés, erőforrásallokácó alkalmazás területe A módszerek alkalmazás feltétele, lehetősége Számítógépes projekttervező szoftverek Módszerek, szoftveres alkalmazások értékelése Hpotézsek AZ OPTIMÁLIS ERŐFORRÁS-ALLOKÁCIÓ KERESÉSÉNEK MÓDSZERTANI BEMUTATÁSA Erőforrás-allokácó, megengedett megoldásból optmáls megoldás keresése (ERALL-OPT, OPT-RALL) A feladat megfogalmazása Az algortmus leírása Példák Erőforrás-allokácó szakaszonként konstans erőforráskorlátozás esetén (ERALL-OPT/SZK, OPT-RALL/VRA) A feladat és a megoldás leírása Példa Tovább alkalmazások (tevékenységek, erőforrásgények követése, megszakítható tevékenységek kezelése)... 79 Tartalomjegyzék Erőforráskorlát változása (ERALL-OPT/ON-LINE/VK, OPT-RALL/ON- LINE/VRA) Példa Tevékenységek erőforrás-szükségletének változása (ERALL-OPT/ON- LINE/EV, OPT-RALL/ON-LINE/VR) Példa Tevékenységekhez szükséges dő változása (on-lne módon) (ERALL-OPT/ON- LINE/TLV, OPT-RALL/ON-LINE/VRT) Példa Tevékenységek megszakíthatósága (ERALL-OPT/MSZT, OPT-RALL/IA) Költség-, dő-, erőforrás-optmálás egydejű megvalósítása (ERALL- OPT/KLTG, OPT-RALL/COST) A feladat megfogalmazása Az algortmus leírása Példa Költségcsökkentés alternatív megoldások segítségével Alternatív megoldások Alternatív megoldások keresése Példa Többféle erőforrás egydejű kezelése, párhuzamos projektek között erőforrás-elosztás Párhuzamos projektek között erőforrás-elosztás (ERALL-OPT/PP, OPT- RALL/PP) Példa Többfajta erőforrás egydejű kezelése (ERALL-OPT/TE, OPT-RALL/MR) Példa Erőforráscsoport csoportos erőforrás-tervezés Erőforráscsoportok Csoportos erőforrás-tervezés Kompetenca alapú kválasztás nformatka támogatása Tökéletes helyettesítéstől a tökéletes kegészítésg Bzonytalan átfutás dejű projektek optmáls erőforrás-elosztása Sztochasztkus dőtervezés Példa Költségtervezés bzonytalan átfutás dő esetén Determnsztkus költségtervezés sztochasztkus dőtervezés esetén Sztochasztkus költségtervezés sztochasztkus dőtervezés esetén Bzonytalanság kezelése kssorozatgyártás termelésrányításában Paraméterek becslése Példa az dőtartamok becslésére Változó költség és az dőtartam kapcsolatának meghatározása Példa a bzonytalan átfutás dejű projektek erőforrás-tervezésére Összefoglalás A MÓDSZER EGY GYAKORLATI ALKALMAZÁSA AZ INTEGRAL-HEXA RT- NÉL Meglévő adatok feldolgozása Alkalmazott nformatka technológák bemutatása Eredmények TÉZISEK FÜGGELÉK... I 5.1 Felhasznált rodalom: A dolgozatban használt jelölések... xl 5.3 Az algortmusok szerkezete, tulajdonságok öröklődése... xl 1. Irodalm áttekntés, alapfogalmak 1. Irodalm áttekntés, alapfogalmak 1.1 Bevezetés Egy szervezet, legyen az proftorentált vállalkozás vagy közszolgáltatást megvalósító kormányzat szerv, mnden esetben valamlyen - többé-kevésbé jól körülhatárolható - feladat ellátása érdekében működk. Ilyen közvetlenül teljesítendő cél lehet bzonyos termékek előállítása és értékesítése, szolgáltatások teljesítése stb. [126, 158, 159] Egy működő szervezet nap feladatat, valamnt a feladatok teljesítésének körülményet és feltételet hosszabb-rövdebb távon a szervezet belső adottsága és az azokon keresztül érvényesülő külső környezet alakítja k, lletve határozza meg. A belső és a külső körülmények változásával szükségszerűen együtt jár egy szervezet nap feladatanak változása s, mert szükségszerűvé, és gyakran ezzel együtt lehetővé s válk például a korábban gyártott termékek módosítása, esetleg új, korábban nem gyártott termékek vagy szolgáltatások bevezetése. Az esetek többségében azonban nemcsak a teljesítendő nap feladatok módosulnak, hanem ezek teljesítésének szervezeten belül körülménye s megváltoznak, így például új technológák kerülnek alkalmazásra, új gyártókapactások jönnek létre, új pacok kerülnek megszerzésre, új szervezet struktúra és új tulajdonos összetétel, lletve tulajdonforma alakul k stb. Az lyen változások közben természetesen az adott szervezet folyamatosan teljesít és megvalósítja egy adott dőszak nap feladatat és közvetlen céljat. [158, 159] Ez a szervezetek működésében megnylvánuló kettősség - rövd távon a nap feladatok folyamatos teljesítése vszonylag azonos belső körülmények között, hosszú távon pedg a nap sznten ellátandó tevékenységek változása vagy azok teljesítés körülményenek az átalakulása - nylvánvalóvá tesz, hogy egy szervezet vezetése többdmenzós feladat. A vezetés egyk dmenzója a szervezetben, hogy bztosítsa az éppen aktuáls közvetlen célok és nap feladatok folyamatos és eredményes teljesítését, így például egy szératermékeket előállító vállalatnál a beszerzést és készletezést; a gyártást, összeszerelést és mnőségellenőrzést; a raktározást és értékesítést; valamnt a reálfolyamatokkal összefüggő pénzügy, számvtel és egyéb admnsztratív tevékenységeket. A vezetés ebben a dmenzójában ún. operatív menedzsment. [158, 159] 1 1. Irodalm áttekntés, alapfogalmak Az éppen aktuáls közvetlen célok és nap feladatok folyamatos teljesítése mellett egy szervezet vezetőségének szembe kell nézne a változásokkal s. A vezetésnek ebben a mnőségében a külső körülmények várható változásaból, valamnt a belső adottságok sajátosságaból meg kell határozna a szervezet jövőben változás pályáját, k kell jelölne azt az állapotot, amelyet fennmaradása érdekében a jövőben el kell érne. Természetesen ahogy maga a környezet és a szervezet belső adottsága s változnak, annak megfelelően válk többékevésbé folyamatossá a szervezet változás pályájának alakítása s, és így újabb és újabb - egymást dőben követő, de egymásnak nem szükségszerűen ellentmondó - célállapotok jelennek meg a szervezet jövőképében. A vezetés ebben a dmenzójában stratéga menedzsment. [158, 159] Reáls jövőkép kalakítása esetén - és az annak megfelelő reáls stratéga célok megfogalmazását s feltételezve - a szervezet jövőben működőképessége nagymértékben a stratéga célok realzálásának mkéntjén múlk, ugyans a stratéga célok megvalósításának eredménye egy bzonyos dőszakra a nap operatív tevékenységek részévé válnak, és jelentősen befolyásolják a szervezet működésének eredményességét. Egy szervezetben a jövőkép elérése érdekében egydejűleg több stratéga cél és részcél s megfogalmazásra kerül, és ezek megvalósítása sokszor párhuzamosan, lletve egymással bzonyos átfedésben vagy egymásutánságban történk. A stratéga célok és részcélok realzálásának folyamata nemcsak dőben különülhetnek el egymástól, hanem a szakma tartalom tekntetében s (pl. új termék kfejlesztése, a gyártókapactás létrehozása, a termék pac bevezetése), így e vonatkozásban a stratéga realzálásának egy-egy jól körülhatárolható, komplex és egyszer feladatat s képezk. Ezek a feladatok mnd az operatív menedzsmenttől, mnd pedg a stratéga menedzsmenttől eltérő vezetés szemléletet, továbbá eltérő módszereket és technkákat hoztak magukkal a szervezetek vezetésében. Ezért ebben a dmenzójában a vezetés elsősorban projektmenedzsment. [158, 159] A szervezetek vezetésének ez a hármas megnylvánulás módja gyakorlatlag mnden szervezetben tetten érhető, noha sok esetben mndez nem tükröződk a szervezet struktúrában. Természetes, hogy ksméretű vállalkozásban ezek a funkcók nem különülnek el, és ugyanígy természetes, hogy nagyméretű szervezetekben a stratégaalkotás, a projektrányítás és az operatív vezetés funkcó mntegy látható módon vsszatükröződnek a szervezet struktúrában s. [158, 159] A projektmenedzsment tehát egyfajta köztes kategóra a vezetés stratéga és operatív szntje között, és mnt lyen, a stratéga célok realzálását valósítja meg, amelynek 2 1. Irodalm áttekntés, alapfogalmak következtében a stratéga célok a nap operatív működés szntjére transzformálódnak, vagys az elkészült projekteredmény ntegrálódk a szervezet nap operatív folyamataba. Gyakorlatlag ezzel valósul meg a stratégában megfogalmazott változás. Ebben az értelemben a projektmenedzsment a stratéga megvalósításának eszköze, maga a projekt pedg egy-egy konkrét stratéga program vagy részprogram, lletve stratéga akcó vagy annak egy jól körülhatárolható része. [158, 159] A hálótervezés technkák különböző területeken és sokféle formában jelenhetnek meg. A termelés, tervezés, elosztás, telepítés, erőforrás-gazdálkodás, pénzügy tervezés, projektmenedzsment stb. területén különböző problémák megoldására alkalmazzák. [25, 77, 84, 137, 191, 197] Egy beruházás, vagy egy nnovácós projekt megvalósításánál három fontos szempontot kell szem előtt tartanunk: a lehető legrövdebb dő alatt, a lehető legksebb költséggel kell a projektet megvalósítanunk úgy, hogy a rendelkezésre álló erőforrásankat (munkaerő, anyagok, gépek stb.) ne lépjük túl. [4, 158, 159, ] Mért s fontos, hogy a lehető legrövdebb dő alatt és a lehető legksebb költséggel valósítsuk meg a projektet? Ha egy beruházás megvalósítására több cég vagy szervezet pályázk, akkor általában annak a pályázónak van nagyobb esélye a kírt tender elnyerésére, ak hamarabb és kevesebb költséggel tudja a beruházást megvalósítan. Ezt a problémát már az ötvenes-hatvanas években hálótervezés (pl. CPM, MPM, PERT), ütemezés [ , 389] (pl. Gantt-dagramok, LOB) és ezekhez tartozó költség-optmalzácós eljárásokkal (pl. CPM/COST-, MPM/COST-, PERT/COST-módszerek) kezeln tudták. A legnagyobb problémát az erőforrások kezelése jelentette. A megvalósítás során az erőforrások kezelésétől nem teknthetünk el, hszen egy projekt esetén a rendelkezésre álló erőforrásank szűkösek. Meghatározott létszámú munkaerővel, géppel stb. dolgozhatunk. [25, 134, 158, 159] Ha azt szeretnénk, hogy a lehető legrövdebb dő alatt, a lehető legksebb költséggel valósítsuk meg a projektet vagy a beruházást úgy, hogy a rendelkezésre álló erőforrásokat (munkaerő, anyagok, gépek stb.) ne lépjük túl, és az erőforrásokat a lehető legjobban használjuk fel, akkor könnyen (akár már elvégzendő tevékenység esetén s) olyan komplex problémához juthatunk, amelyet a ma számítástechnka programok csak nagyon hosszú számítás dővel tudnak megoldan. [202, 298] A megoldandó feladatot tovább bonyolítja, hogy pl. egy beruházás megvalósítása során az elvégzendő tevékenységek megvalósítás dejét, (változó)költség-gényét, erőforrásszükségletét csak becsüln tudjuk. [182, 189, 241, 275, 298] 3 1. Irodalm áttekntés, alapfogalmak Értekezésemben olyan módszereket mutatok be, melyek kváló lehetőségként állnak rendelkezése a menedzserek számára. Az eljárással tetszőleges projekt erőforráskorlátos (költség-, erőforrásgény-, dő)optmáls erőforrás-allokácóját lehet meghatározn, fgyelembe véve az egyes paraméterek becslésének bzonytalanságát s. A bemutatandó módszereket a menedzsment területén mnden olyan esetben lehet alkalmazn, ahol a lehető legrövdebb megoldás dő, a lehető legksebb költség és optmáls erőforrásfelhasználás a cél. Ezen belül s a módszert legnkább a projektmenedzsmentben, erőforrás-tervezésben, logsztkában, egyed termékek gyártásában lehet alkalmazn. 1.2 Projekt, projektmenedzsment Az átalam használt módszereket elsősorban a projektek tervezésénél, szervezésénél lehet alkalmazn, ezért szükséges néhány fogalmat defnáln, melőtt a hálótervezés és erőforrásallokácós módszereket átteknteném. Aggteleky Béla: A projektek dőben lehatárolt, gyakorlat vonatkozású vagy absztrakt tervek, amelyek méretük, bonyolultságuk, jelentőségük és egyedségük matt a menedzsment rutnszerű terv- és vezető feladatanak kerete között általában nem oldhatók meg kelégítően. [4] Bajna Mklós: A projektek egyed, egyszer előforduló, nagyobb, gényes és komplex problémák, amelyek nagyobb tervezés ráfordítást, specáls szaksmereteket és esetenként különleges tervezés eljárást tesznek szükségessé, ezenkívül pontosan meghatározható kezdés és befejezés dőponttal, terjedelemmel rendelkeznek. [4] Görög Mhály: Projektnek teknthetünk mnden olyan feladatot, lletve annak végrehajtását, amely eltér egy szervezet szokásos, s így rutnjellegűnek nevezhető nap tevékenységétől, és valamlyen egyszer, komplex feladatot jelent a szervezet számára. [ ] Robert J. Graham: A projekt konkrét, általában egy meghatározott költségvetés és dőkereten belül elérendő cél megvalósítására deglenes jelleggel összeválogatott emberek és egyéb erőforrások csoportja. [159] 4 1. Irodalm áttekntés, alapfogalmak A projekt egyetlen defnícója sem felel meg mnden projekthelyzetnek, de az ISO szabványokban leírt defnícót a felhasználók elfogadhatónak tartják. Az ISO 8402 (1994) a következőket állapítja meg: Projekt: egyed folyamatrendszer, amely kezdés és befejezés dátumokkal megjelölt, specfkus követelményeknek - beleértve az dő-, kö
