پروپوزال دکتری رشته مدیریت ساخت در مورد زمان‌بندی چند پروژه‌ای با منابع محدود تحت شرایط عدم قطعیت

فهرست مطالب

فصل 1 : کلیات    1

1-1- بیان مسئله- 2

1-2- ضرورت انجام پژوهش-- 6

1-3- اهداف پژوهش-- 7

1-4- فرضیه‌های پژوهش-- 8

1-5- سؤالات پژوهش-- 8

1-6- نوآوری پژوهش-- 9

فصل 2 : پیشینه تحقیقاتی   10

2-1- مقدمه- 11

2-2- مبانی نظری تحقیق- 11

2-2-1- مفاهیم کلی پروژه- 11

2-2-2- مسئله زمان‌بندی پروژه- 15

2-2-3- زمان‌بندی پروژه با محدودیت منابع- 16

2-2-4- سیر تكاملی مسائل زمان‌بندی پروژه با محدودیت منابع (RCPSP) 19

2-2-5- زمان‌بندی پروژه با محدودیت منابع در حالت‌های اجرایی گوناگون- 22

2-2-6- زمان‌بندی چند پروژه‌ای-- 22

2-2-7- سیر تكاملی مسئله زمان‌بندی چند پروژه‌ای-- 23

2-2-8- حالت پایه مسئله RCMPSP- 25

2-2-9- رویكردهای زمان‌بندی چند پروژه‌ای-- 26

2-2-10- شبكه برای مسئله زمان‌بندی چند پروژه‌ای-- 27

2-2-11- توابع هدف برای مسئله چند پروژه‌ای و مشخصات دیگر- 27

2-2-12- زمان‌بندی پروژه با در نظر گرفتن نیروی کار ماهر- 28

2-2-13- پایداری-- 34

2-2-13-1- تعریف توسعه پایدار- 36

2-2-13-2- ابعاد پایداری-- 38

2-3- پیشینه تحقیقاتی- 40

2-3-1- پیشینه زمان‌بندی تک پروژه‌ای-- 40

2-3-2- پیشینه زمان‌بندی چند پروژه‌ای-- 47

2-3-3- پیشینه زمان‌بندی پروژه با در نظر گرفتن نیروی کار- 55

2-3-4- پیشینه زمان‌بندی پروژه پایدار- 63

2-4- بررسی اجمالی پژوهش‌های پیشین- 69

فصل 3 : روش تحقیق   73

3-1- مقدمه- 74

3-2- روش تحقیق- 74

3-3- تشریح مسئله تحقیق- 76

3-4- جایگاه موضوع- 79

3-5- روش حل- 81

3-6- اطلاعات تکمیلی روش تحقیق- 82

3-6-1- پیش‌بینی زمان لازم برای اجرای طرح-- 82

3-6-2- اطلاعات مربوط به امكانات و هزینه‌ها 83

مراجع  87

فهرست اشکال و نمودارها

شکل (2-1 ) دسته‌بندی مسائل RCPSP- 18

شکل (2-2 ) مراحل برنامه‌ریزی تخصیص نیروی كار در مسئله زمان‌بندی پروژه- 28

شکل (2-3 ) گراف روابط پیش‌نیازی فعالیت‌های پروژه- 32

شکل (2-4 ) نمودار گانت یك جواب بهینه- 33

شکل (2-5 ) حوزه‌های مرتبط با توسعه پایدار- 38

شکل (2-6 ) ابعاد اصلی و فرعی پایداری-- 39

شکل (3-1 ) نمودار شماتیک روش تحقیق-- 75

شکل (3-2 ) جایگاه موضوع پژوهش در مسئله زمان‌بندی پروژه- 80

فهرست جداول

جدول (2-1 ) سیر تكاملی تحقیقات صورت گرفته در زمینه زمان‌بندی پروژه- 20

جدول (2-2 ) دسته‌بندی RCPSP با توجه به فرضیات مختلف-- 21

جدول (2-3 ) توصیف مهارت‌ها 31

جدول (2-4 ) لیست مهارت‌های هر كارگر- 31

جدول (2-5 ) میزان مهارت‌های موردنیاز برای هر فعالیت-- 31

جدول (2-6 ) بررسی اجمالی پژوهش‌های شاخص پیشین-- 69

جدول (2-7 ) ادامه بررسی اجمالی پژوهش‌های شاخص پیشین-- 70

جدول (2-8 ) ادامه بررسی اجمالی پژوهش‌های شاخص پیشین-- 71

جدول (2-9 ) ادامه بررسی اجمالی پژوهش‌های شاخص پیشین-- 72

جدول (3-1 ) جدول زمانی مراحل اجرا و پیشرفت كار- 82

جدول (3-2 ) مقاطع و تاریخ ارائه گزارش پیشرفت كار- 83

1. 1. بیان مسئله

در این پژوهش به مسئله زمان‌بندی در حالت چند پروژه‌ای با محدودیت در منابع و رویکردی پایدار به‌ویژه در حوزه صنعت ساخت[1] و پروژه‌های عمرانی با در نظر گرفتن مواردی نظیر عدم قطعیت به‌خصوص در تأمین مواد و مصالح، تخصیص منابع انسانی بر اساس سطوح مختلف مهارتی و ... پرداخته می‌شود.
در این راستا و با توجه به موارد مذکور در رساله حاضر، مدلی چند هدفه در حالت چند مُد ارائه می‌گردد که تا حد امکان به صورتی یکپارچه موارد ذکرشده را با توجه به شرایط و اولویت‌ها در نظر بگیرد و سپس با توجه به مدل حاصل‌شده، به حل و بهینه‌سازی آن با استفاده از روش‌های متناسب پرداخته می‌شود.

به‌صورت کلی، مسئله رساله حاضر شامل L پروژه است که پروژه L ام دارای N_L فعالیت می‌باشد و فعالیت‌ها جهت تکمیل نیازمند منابع هستند. در این راستا در مدل پیشنهادی، منابع پروژه از دو نوع
تجدید پذیر (نیروی کار، ماشین‌آلات، تجهیزات و ...) و تجدید ناپذیر (مواد، مصالح و ...) فرض شده­اند. در این مدل، پروژه‌ای که از N فعالیت تشکیل‌شده است، توسط یک شبکه گره­ای AON و به‌صورت گراف G=(V,E) ارائه می‌شود که در این گراف، گره­ها نشان‌دهنده فعالیت‌ها و یال­ها روابط پیش‌نیازی را بیان می‌کنند. همچنین در این مدل، برای فعالیت‌ها، چندین مُد اجرایی در نظر گرفته شده است که درنهایت هر فعالیت، فقط در یک مُد اجرایی انجام و تکمیل خواهد شد. شایان ذکر است که فعالیت‌ها در هر پروژه به تعدادی نفر‌ساعت از هر مهارت منابع انسانی به‌صورت قطعی با وجود محدودیت‌ها نیاز دارند.

مدل پیشنهادی ارائه شده در این رساله با توجه به کاستی‌های مدل‌های پژوهش‌های پیشین، طراحی و توسعه داده شده است و سعی شده است که رویکردی یکپارچه و تکاملی در این زمینه داشته باشد و
در کنار زمان‌بندی فعالیت‌های چندین پروژه‌ به صورت همزمان با رویکرد توسعه پایدار در صنعت ساخت به موارد مختلفی نظیر استفاده بهینه از مهارت‌های انسانی، عدم قطعیت در تأمین مواد و مصالح و سیاست‌های سفارش‌دهی، قابلیت انقطاع و ... نیز پرداخته شود؛ تا درنهایت به مدلی یکپارچه در جهت نیل به اهداف مطلوب در هریک از موارد مذکور با رویکردی بهینه با توجه به اولویت‌های موجود منتج شود.

همان‌طور که ذکر شد، در مسئله مورد بررسی رساله حاضر، برای تأمین مواد و مصالح، عدم قطعیت
در نظر گرفته شده که به دلیل احتمال اختلال در تأمین‌کننده ایجاد می­شود، در این راستا، دو نوع تأمین‌کننده در نظر گرفته شده است که شامل تأمین‌کننده اصلی و تأمین‌کننده اضطراری است.
درواقع احتمال اختلال برای تأمین‌کننده اصلی در نظر گرفته شده که در صورت رخ دادن اختلال، از تأمین‌کننده اضطراری (هزینه خرید و تهیه بالاتر و یا مسافت و زمان تدارکات بیشتر) بهره گرفته می­شود.

توجه و در نظر گرفتن عدم قطعیت و اختلال در تأمین‌کننده‌ها، از این حیث که در بسیاری از پروژه‌ها از عوامل تأخیر و یا حتی ناکامی پروژه‌ها و زمان‌بندی‌های مربوطه به شمار می‌آیند، ضروری به نظر می‌رسد؛
به‌ویژه در سال‌های اخیر در کشور عزیزمان ایران که با تحریم‌های شدید و گوناگون، تأمین بسیاری از مواد و اقلام مختلف دچار مشکل و اختلال شده است، نیاز به این توجه به عدم قطعیت در تأمین مواد در برنامه‌ریزی‌ها و زمان‌بندی‌ها در پروژه‌ها برای کاهش هزینه‌ها و تأخیرهای احتمالی بیشتر محسوس است؛ زیرا تحریم ممکن است سبب شود تا امکان خرید از تأمین‌کننده اصلی، دیگر به‌صورت مستقیم میسر نباشد و به همین دلیل جهت رفع و دور زدن تحریم و یا جایگزینی تأمین‌کننده، زمان تدارکات و همچنین هزینه‌ها به‌طور قابل‌توجهی افزایش یابد که در صورت عدم آمادگی، برنامه‌ریزی‌های پروژه دچار مشکل می‌شود.

جهت تعیین میزان مواد و مصالح موردنیاز خرید از تأمین‌کنندگان، از فرآیندهای تصمیم‌گیری مناسب نظیر فرآیند تصمیم­گیری مارکف[2] (MDP) که متناسب با حالات زمان گسسته نیز می‌باشد؛ می‌توان
بهره گرفت تا برنامه‌ریزی و تخصیص مواد و مصالح خریداری شده در حالتی بهینه صورت بپذیرد.

به‌طورکلی در خصوص مسئله عدم قطعیت در تأمین و بروز اختلال، این نکته را می‌بایست در نظر داشت که اختلال پدید آمده ممکن است منجر به از دست دادن کل ظرفیت تأمین، بخشی از آن یا افزایش زمان تحویل شود و درصورتی‌که از تأمین‌کنندگان اضطراری بهره گرفته شود می‌بایست هزینه و زمان بیشتری در نظر گرفته شود؛ بنابراین علاوه بر هزینه‌های خرید و سفارش دهی معمول، هزینه‌های خرید اضطراری نیز می‌بایست با توجه به اینکه مواد و مصالح از موارد بحرانی مدل زمان‌بندی محسوب می‌شوند و به عبارتی در دسترس نبودن آن‌ها سبب ازکارافتادگی و توقف پروژه می‌گردد، در برنامه‌ریزی لحاظ شوند.

به‌طورکلی مفروضات مسئله (فرضیات مسئله) مورد بررسی را می‌توان به‌صورت زیر بیان كرد:

• مسئله اصلی دارای چندین پروژه است.
• پروژه­ها از یكدیگر مستقل هستند.
• مسئله دارای چندین هدف است.
• احتمال اختلال در تأمین‌کننده اصلی امکان‌پذیر است و در این حالت می‌توان از تأمین‌کننده اضطراری بهره گرفت.
• تأمین مصالح و مواد اولیه از مواردی بحرانی هستند و در دسترس نبودن آن‌ها سبب از کارافتادگی و توقف فعالیت‌های پروژه می‌شود.
• استفاده از تأمین‌کننده اضطراری ممکن است موجب افزایش قابل‌توجهی در هزینه و زمان گردد.
• شاخص‌های پایداری مدل در نظر گرفته‌شده شامل معیارهای اقتصادی، اجتماعی و محیط زیستی است.
• منابع در پروژه‌ها محدود بوده و به دو دسته تجدید پذیر وتجدید ناپذیر تقسیم‌بندی می‌گردند.
• نیروی كار موردنیاز برای هر مهارت جهت تكمیل هر فعالیت به‌صورت قطعی در نظر گرفته شده است.
• نیروهای كاری فقط در سطح مهارت خود و یا سطوح پایین‌تری از مهارت واقعی خود می‌توانند در فعالیت‌های پروژه تخصیص یابند.

به‌طور اجمالی اهم موارد مطرح شده در مسئله این رساله به شرح زیر می‌باشند:

• در مدل پیشنهادی، با هدف کلی زمان‌بندی و برنامه‌ریزی بهینه فعالیت‌های چندین پروژه به‌طور هم‌زمان با بهره‌مندی از منابع محدود، تأمین مواد و مصالح نیز تحت شرایط عدم قطعیت بوده و به‌طورکلی دو تأمین‌کننده اصلی و اضطراری برای تأمین مواد در نظر گرفته می­شود و با این فرض که امکان اختلال در تأمین‌کننده اصلی وجود دارد، در این صورت می‌توان از تأمین‌کننده اضطراری بهره گرفت. همچنین قابلیت انقطاع برای منابع در مدل پیشنهادی نیز در نظر گرفته شده است؛ بدین معنا که با توجه به موارد ذکر شده، در زمان‌هایی از پروژه ممکن است منابع دچار انقطاع شده (نظیر حالت اختلال در تأمین‌کننده اصلی) و نیاز به احیاء یا ترمیم در مدت‌زمان معین برای ادامه فعالیت‌ها داشته باشند.
• مدل‌سازی ریاضی این پژوهش با رویکرد توسعه پایدار بوده و ابعاد پایداری شامل معیارهای اقتصادی، اجتماعی و محیط زیستی به‌عنوان اهداف مدل در نظر گرفته می­شوند. به‌طور اجمالی در بعد اقتصادی، هدف، بیشینه‌سازی ارزش فعلی خالص (NPV) و کاهش هزینه­ها (هزینه تأمین مواد، نیروی کار و ...) است؛
  در بعد اجتماعی، هدف، بیشینه‌سازی اشتغال و رضایت اجتماعی و کمینه‌سازی آسیب نیروی کار و ساکنین (به دلیل فعالیت‌ها و استفاده از مواد آلاینده در پروژه ممکن است دچار آسیب گردند) می­باشد. در بعد محیط زیستی، هدف، کمینه­سازی اثرات مخرب بر محیط‌زیست (کاهش تخریب گونه‌های گیاهی و جانوری، کاهش استفاده از مواد آلاینده و سمی و افزایش استفاده از مصالح سبز و ...) است.
• با توجه به اینکه در دنیای واقعی، منابع انسانی و نیروهای کاری به‌خصوص در صنعت ساخت دارای مهارت‌ها و تخصص‌های متفاوتی هستند و در بیشتر مواقع تخصیص نامناسب افراد به مهارت‌ها، سبب عدم رضایت شغلی و پایین آمدن بهره‌وری نیروی کاری می­شود، در پژوهش حاضر به این مهم نیز پرداخته می­شود. در این پژوهش، فرض بر آن است كه هر نیروی كار یك سطح مهارت واقعی دارد كه فقط قادر است در سطح مهارت واقعی خود یا فعالیت‌هایی با مهارت‌های مورد‌نیاز در سطحی پایین­تر تخصیص داده شود؛ همچنین هر فعالیت در هر پروژه به تعدادی نفر‌ساعت از هر مهارت نیاز دارد و از هر مهارت میزان محدودی نفر ساعت موجود است كه این پارامتر به‌صورت قطعی مشخص است و در صورت تخصیص نیروی کار به مهارت‌های پایین‌تر، به سیستم جریمه اعمال می­گردد.