Zasady stosowania TCM.pdf

ZARZĄDZANIE–ORGANIZACJA

Zasady stosowania TCM

Dr hab. inż. Zdzisław Hejducki, Instytut Budownictwa, Politechnika Wrocławska

Dr inż. Magdalena Rogalska, Politechnika Lubelska

Metoda Sprzężeń Czasowych TCM posiada w literatu-

rze rosyjskiej i polskiej silną podbudowę teoretyczną,

skoncentrowaną na obliczeniach zależności czaso-

wych przy użyciu rachunku macierzowego [1, 2, 3, 4].

Nie ma jednak publikacji wyjaśniających w sposób

prosty możliwości zastosowań poszczególnych sze-

ściu metod TCM. Bardzo skomplikowane oznaczenia

i nazewnictwo uniemożliwiają szeroki odbiór prac

naukowych związanych z TCM. Prawdziwym wyzwa-

niem dla autorów było opisanie TCM z podziałem na

metody w sposób możliwy do szerokiego odbioru.

W artykule przedstawiono założenia priorytetowe

w poszczególnych metodach oraz dla celów porów-

nawczych przy wykorzystaniu tej samej bazy danych,

wykonano harmonogramy dla każdej z metod.

Opisano ograniczenia ich zastosowań oraz podano

przykłady praktycznych zastosowań. Wprowadzono

nowe nazewnictwo w znacznym stopniu uogólniające,

celem dostosowania do nazewnictwa w literaturze

światowej.

czasów rozpoczęcia i zakończenia poszczególnych

procesów w wydzielonych sektorach.

Wartości w tabeli powiązań reprezentowane są w harmo-

nogramie przy użyciu oznaczeń LT (jeśli w harmonogra-

mie przed określoną linią przedstawiającą czas wykona-

nia procesu Px w sektorze Sy znajduje się oznaczenie

LT w danej jednostce czasu, oznacza to, że proces ten

może rozpocząć się w tejże właśnie jednostce czasu).

Zatem LT oznacza przerwę w wykonaniu procesu, ale

z możliwością wcześniejszego rozpoczęcia procesu Px

już w jednostce czasu, w której pojawia się LT – czas

wykonania samego procesu Px jest stały, pierwotnie

deterministycznie ustalony. LD w harmonogramie ozna-

cza sytuację, kiedy w danym sektorze nie są prowadzone

żadne prace. Daną wyjściową jest również TT – całkowi-

Wstęp

Jak opisano w pracy [1], aby rozpocząć harmonogra-

mowanie metodą TCM, należy (rys. 1) posiadać:

 dane wejściowe określające podział przedsięwzię-

cia na sektory S1. . . . . Sn oraz ich wielkość,

 ustalone rodzaje procesów i kolejność technolo-

giczną ich wykonania,

 deterministycznie ustalone czasy wykonywania pro-

cesów w poszczególnych sektorach.

Rys. 2. Schemat powiązań priorytetowych w TCM

Rys. 1. Schemat przebiegu obliczeń i warunki wejściowe

i wyjściowe TCM

ty czas realizacji przedsięwzięcia, którego minimalizacja

może być założeniem priorytetowym. Analizując dane

wyjściowe LT, LD i TT, które chcemy uzyskać, dobieramy

jedną z sześciu metod harmonogramowania TCM, co

opisano w sposób szczegółowy poniżej. Na rysunku 2

przedstawiono powiązania priorytetowe w odniesieniu

do każdej z sześciu metod. Uszczegółowienie problemu

również opisano w dalszej części artykułu.

Po dokonaniu obliczeń TCM uzyskujemy:

 harmonogram prac,

 sieci zależności,

 tabelę przedstawiającą powiązania wewnętrzne

PRZEGLĄD BUDOWLANY 3/2005

ZARZĄDZANIE–ORGANIZACJA

Opis TCM I

Zwykle najkorzystniejsze wyniki obliczeń uzyskuje

się, gdy czas trwania procesów w ostatnim sektorze

jest najkrótszy w odniesieniu do pozostałych. Jako

efekt obliczeń TCM I otrzymamy całkowity czas wyko-

nania przedsięwzięcia TT, który będzie dłuższy lub

równy minimalnemu czasowi trwania przedsięwzięcia

TT min w odniesieniu do zastosowania wszystkich

pięciu pozostałych metod obliczeniowych progra-

mem ORGANIZATOR. Natomiast dystanse czasowe

LT1.1...LTn.m pomiędzy procesami w toku a kolejnymi

występującymi po nich zawsze są równe zeru – czyli

zagwarantowana została ciągłość procesów P1...Pm.

Jednocześnie prawdopodobnie nie uzyskamy ciągło-

ści pracy w sektorach, jakkolwiek czasem może się to

zdarzyć, nie jest to jednak założenie priorytetowe.

Na rysunku 4 przedstawiono powiązania priorytetowe,

czyli takie, dla których LT zawsze muszą być równe zero,

i stanowić będą bazę w tworzeniu harmonogramu.

Metodę TCM I stosuje się w przypadku kiedy zało-

żeniem priorytetowym jest zapewnienie ciągłości

wykonywania procesów P1...Pm w sektorach S1...Sn.

Zwykle wiąże się to z zapewnieniem ciągłości proce-

su, pracy wykonawcom lub pracy sprzętu. Ze wzglę-

du na przyjętą technologię zapewnienie ciągłości

procesu może stać się założeniem priorytetowym np.

w przypadku konieczności betonowania bez szwów

technologicznych. Ta sama sytuacja ma miejsce

w odniesieniu do procesów wiodących, czyli umożli-

wiających rozpoczęcie wszystkich zależnych od niego

prac. Zdarza się, że ze względów ekonomicznych

zatrudnienie określonego wykonawcy lub sprzętu po

uwzględnieniu postojów staje się nieopłacalne. Nie

przynosi również zysku wielokrotne podejmowanie

pracy przez tego samego wykonawcę ze względu na

transport i montaż sprzętu oraz urządzeń. Niektóre

firmy wykonawcze szczególnie wysoko wyspecjalizo-

wane, stawiają jako warunek podjęcia zadania zapew-

nienie ciągłości ich prac. Nadwyżka popytu nad poda-

żą niektórych usług powoduje, że zapewnienie ciągło-

ści pracy pewnym wykonawcom staje się założeniem

priorytetowym. Wtedy rozwiązaniem umożliwiającym

prawidłowe harmonogramowanie prac jest TCM I.

Na rysunku 3 określono dane wyjściowe, które zosta-

ną wygenerowane przez program komputerowy

ORGANIZATOR TCM I.

Rys. 4. Powiązania priorytetowe w metodzie TCM I

Celem zobrazowania różnic harmonogramów TCM I,

TCM 2...TCM 6 dokonamy obliczeń na bazie tych

samych danych, zestawionych w tabeli 1, dla wszyst-

kich metod, przy czym różnić się będą założenia

i powiązania priorytetowe przynależne do poszczegól-

nych metod.

Rys. 3. Schemat przebiegu obliczeń i warunki wyjściowe

TCM I

Tab.1. Tabela ogólna czasów trwania procesów

PROCES

Numer sektora P1 P2 P3 P4

Do obliczeń przyjmujemy z góry założone i obli-

czone w sposób deterministyczny sektory S1...Sn,

procesy P1...Pm uszeregowane w kolejności tech-

nologicznej oraz czasy ich wykonania T1.1...Tn.m.

Zakłada się, że nie jest na tym etapie ostatecznie

ustalona kolejność wykonywania prac w poszcze-

gólnych sektorach. Będzie ona ostatecznie ustalona

na etapie optymalizacji pierwszej, która następuje po

dokonaniu podstawowych obliczeń. Zatem należy

przyjąć pewną kolejność sektorów, jednak nie będzie

problemem zmiana ich kolejności. Wystarczy jedynie

wywołać opcję „optymalizacja” i zostanie to wykonane

w ciągu kilku sekund bez konieczności ponownego

wpisywania danych czy też wnikliwej analizy danych.

2 3 1 4

5 2 4 1

2 2 1 3

1 3 4 2

Po wprowadzeniu danych z tabeli 1 i dokonaniu obli-

czeń TCM I uzyskano TT = 20 jednostek czasu. Celem

sprawdzenia możliwości skrócenia czasu TT wykona-

no optymalizację (zmianę kolejności wykonania prac

w poszczególnych sektorach) i okazało się, że przy

zmianie kolejności sektorów na S3, S4, S1, S2 uzyska-

no TT = 18 jednostek. Harmonogram uwzględniający

LD dla tego przypadku przedstawiono na rysunku 5.

PRZEGLĄD BUDOWLANY 3/2005

ZARZĄDZANIE–ORGANIZACJA

DANE CZAS [jednostka czasu]

Sn Pm T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

P1 2

P2 2

P3 1

LD LD

P4 3

P1 1

P2 3

P3 4

P4 2

P1 2

P2 3

LD LD

P3 1

P4 4

P1 5

P2 2

P3 4

P4 1

Rys. 5. Harmonogram TCM I, TT = 18 jednostek

Jak przedstawiono na rysunku 5 w przypadku obli-

czeń TCM I nie występują przestoje procesów, zatem

nie ma przestojów żadnego z wykonawców. Natomiast

pojawiają się przestoje w sektorach (w danym sekto-

rze w tym czasie nikt nie pracuje) w: S1 – 4j. cz., S2

– 1j. cz., S3 – 3j. cz., S4 – 1j. cz. Spełnione zatem są

warunki określone na rysunku 4.

niem procesu produkcyjnego. Często nie jest możli-

we wtedy wydzielenie kilku sektorów równocześnie.

Np. w czasie remontu hali, w której składowane

były elementy gazobetonowe, transportowane suw-

nicami z autoklawów znajdujących się w tej samej

hali, można było wydzielić sektory stanowiące 25%

powierzchni składowiska. W ten sposób zapewniano

ciągłość produkcji i pozostałe trzy suwnice mogły

pracować bez przestojów. W praktyce metoda TCM II,

jakkolwiek często nienazwana, stosowana jest celem

pozornego przyspieszenia prac. Często wydaje się, że

skoro dany sektor jest już wolny, to natychmiastowe

wprowadzenie następnego wykonawcy spowoduje

przyspieszenie budowy bez względu na to jak długie

będą okresy oczekiwania tego wykonawcy na wejście

na kolejne sektory i jak duże koszty będą związane

z późniejszym okresem oczekiwania bądź ponownym

transportem i instalacją sprzętu i urządzeń niezbęd-

nych do wykonania danego zadania. Metoda TCM II

aby była zastosowana, musi mieć silne uzasadnienie

w postaci ograniczeń organizacyjnych, produkcyjnych

lub ekonomicznych (określone terminy możliwości

płatności faktur), ponieważ harmonogram sporządzo-

ny tą metodą generuje zwykle całkowity czas wykona-

nia przedsięwzięcia TT dłuższy niż policzony innymi

metodami.

Na rysunku 6 określono dane wyjściowe, które zosta-

ną wygenerowane przez program komputerowy

ORGANIZATOR TCM II.

Do obliczeń przyjmujemy, tak jak w metodzie TCM I,

OPIS TCM II

Metodę TCM II stosuje się w przypadku kiedy założe-

niem priorytetowym jest zapewnienie ciągłości pracy

w poszczególnych sektorach S1...Sn wykonywanych

procesów P1...Pm. Zakłada się, że nie może być

przestojów w żadnym sektorze w ciągu trwania całe-

go przedsięwzięcia, czyli LD w każdym przypadku

musi wynosić zero. Natomiast dopuszcza się prze-

rwy w pracy poszczególnych wykonawców, czyli nie

zostaje zachowana ciągłość wykonywania poszcze-

gólnych procesów. Oznacza to, że dany wykonawca

może być proszony o wykonanie swojej pracy nawet

kilkakrotnie w czasie realizacji przedsięwzięcia. Wiąże

się to z czasem oczekiwania LT różnym od zera dane-

go wykonawcy lub też z koniecznością tymczasowej

likwidacji zasobów i przeniesienia ich na inną budowę.

Przyjęcie jako priorytetu zapewnienia ciągłości pracy

w poszczególnych sektorach może mieć miejsce, gdy

prowadzone są prace remontowe w obiekcie, gdzie

musi być zachowana produkcja w toku i wydzielenie

sektora do prac remontowych wiąże się z wstrzyma-

PRZEGLĄD BUDOWLANY 3/2005

ZARZĄDZANIE–ORGANIZACJA

Rys. 6. Schemat przebiegu obliczeń i warunki wyjściowe

TCM II

„optymalizacja II” programu ORGANIZATOR. Założenie

priorytetowe zachowania ciągłości pracy w poszcze-

gólnych sektorach powodować będzie, że czas ocze-

kiwania na podjęcie pracy w kolejnym sektorze przez

danego wykonawcę będzie większy, bądź w niektó-

rych przypadkach równy zero LTn.m ≥ 0, natomiast

LD1.1...LDn.m zawsze będzie równe zero.

Powiązania priorytetowe przedstawione na rysunku 7

stanowią kanwę pozostałych obliczeń.

Jak poprzednio, przy opisie metody TCM I, korzysta-

jąc z danych zestawionych w tabeli 1, sporządzono

harmonogram metodą TCM II (rys. 8) przyjmując jako

priorytetowe założenie zachowanie ciągłości pracy

w poszczególnych sektorach.

Jak przedstawiono na rysunku 8 w przypadku obli-

czeń TCM II nie występują przestoje w sektorach (nie

ma LD), natomiast notuje się przerwy podczas wyko-

nywania procesów i tak LT4.1 = 2, LT4.3 = 2, LT 4.4

= 2, LT2.2 = 2, LT2.4 = 2, LT3.1 = 2, LT3.2 = 2 co

w sumie, już po optymalizacji określa czas trwania

całego przedsięwzięcia TT = 20 jednostek czasu i jest

to wartość większa o 2 jednostki czasu niż w metodzie

TCM I. Zatem jak już wspomniano wyżej użycie meto-

dy TCM II musi mieć solidne uzasadnienie.

Rys. 7. Powiązania priorytetowe w metodzie TCM II

z góry założone i obliczone w sposób deterministycz-

ny sektory S1...Sn, procesy P1...Pm uszeregowane

w kolejności technologicznej oraz czasy ich wykonania

T1.1...Tn.m. Zakłada się, podobnie jak poprzednio,

że nie jest na tym etapie ważna kolejność sektorów

– będzie ona zmodyfikowana poprzez użycie opcji

DANE CZAS [jednostka czasu]

Sn Pm T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

P1 2

P2 3

P3 1

P4 4

P1 1

LT LT

P2 3

P3 4

LT LT

P4 2

LT LT

P1 5

P2 2

LT LT

P3 4

P4 1

LT LT

P1 2

LT LT

P2 2

LT LT

P3 1

P4 3

Rys. 8. Harmonogram TCM II, TT = 20 jednostek

PRZEGLĄD BUDOWLANY 3/2005

ZARZĄDZANIE–ORGANIZACJA

OPIS TCM III

zowane jest poprzez przyjęcie takich priorytetowych

powiązań wewnętrznych, że zarówno LD jak i LT

w każdym przypadku dążą do zera (rys. 9).

Przy wykorzystaniu TCM III może zdarzyć się, że

wystąpią przerwy w pracy w poszczególnych sekto-

rach oraz że nie zostanie zachowana ciągłość pro-

cesów, a tym samym ciągłość pracy wykonawców.

Metoda w programie komputerowym ORGANIZATOR

generuje minimalną ilość przestojów w sektorach oraz

minimalną ilość przerw w wykonywaniu procesów.

Idealnym rozwiązaniem jest harmonogram, w którym

zarówno LT jak i LD są równe zero. Jest to rzadki przy-

padek, jednak możliwy. Występuje zawsze w odniesie-

niu do metody Budnikowa, czyli wtedy, gdy sektory są

jednakowe oraz czasy trwania wszystkich procesów

są takie same. Celem zmniejszenia LD i LT wykonuje

się obliczenia optymalizacyjne poprzez opcję „opty-

malizacja III”. W ten sposób zmieniana jest kolejność

sektorów tak aby uzyskać jak najlepszy wynik, czyli

TT = TT min. W metodzie TCM III wszystkie powiąza-

nia wewnętrzne uznawane są za priorytetowe (rys. 10)

i nie występuje, jak w poprzednich metodach, TCM I

i TCM II jeden rodzaj powiązań priorytetowych.

Metoda TCM III jest obecnie najczęściej stosowana.

Bardzo wiele przedsięwzięć realizowanych jest przy

założeniu minimalnego czasu wykonania. Dawniej

minimalizacja czasu dotyczyła tylko niektórych, bar-

dzo istotnych przedsięwzięć, jednak obecnie przy

szerokiej możliwości dostępu do zasobów oraz bar-

dzo wysokich kosztach prowadzenia budowy metoda

Metodę TCM III stosuje się, w przypadku kiedy zało-

żeniem priorytetowym jest zapewnienie minimalnego

czasu wykonania przedsięwzięcia. Założenie to reali-

Rys. 9. Schemat przebiegu obliczeń i warunki wyjściowe

TCM III

Rys. 10. Powiązania priorytetowe w metodzie TCM III

DANE CZAS [jednostka czasu]

Sn Pm T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

P1 2

P2 2

P3 1

LD LD

P4 3

P1 1 LT

P2 3

P3 4

P4 2

P1 2

P2 3

LD LDT

P3 1

LDT

P4 4

P1 5

P2 2

P3 4

P4 1

Rys. 11. Harmonogram TCM III, TT = 18 jednostek czasu = TT min

PRZEGLĄD BUDOWLANY 3/2005

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: