Ottimizzazione nella gestione dei progetti

Ottimizzazione nella gestione dei progetti
Capitolo I: Introduzione
CARLO MANNINO
Università di Roma“La Sapienza”
Dipartimento di Informatica e Sistemistica
Scopo del corso
• Introduzione generale alla gestione dei progetti (Project Management).
• Illustrazione dettagliata di alcune tecniche quantitative per la gestione
efficiente di progetti complessi (Resource Constrained Project Scheduling)
Testi consigliati:
1.
Metodi Quantitativi per il Project Management, L. Bianco, M. Caramia,
HOEPLI
2.
Project scheduling, with time windows and scarse resources, K. Neumann,
C. Schwindt, J. Zimmermann, Springer (2003).
3.
Project scheduling, a research handbook, E.L. Demeulemeester e W.S.
Herroelen, Kluwer Academic Publishers (2001).
4.
Scheduling of resources constrained projects, Robert Klein, Kluwer
Academic Publishers (1999).
5.
Project Management, pianificazione, scheduling e controllo dei progetti,
Harold Krezner, HOEPLI (2005)
Caratteristiche principali di un progetto
Obiettivo: un prodotto finale, un risultato o un output, tipicamente definibili in
termini di tempo, costo e qualità.
Unicità: un progetto (anche quelli ripetibili) è unico per risorse disponibili e
ambiente di sviluppo
Temporaneità: i progetti hanno date di inizio e termine prestabilite e le
organizzazioni vengono create appositamente per la durata del progetto
Multidisciplinarità: i progetti richiedono molteplici competenze che devono essere
coordinate. Le relazioni fra i vari task del progetto possono essere molto complicate.
Incertezza: i progetti sono pianificati prima della loro realizzazione
Risorse Limitate: un progetto utilizza risorse spesso disponibili in quantità limitata,
o costose.
Esempi di progetti
Esempi storici
Piramidi egizie
Muraglia cinese
Ponte sul Reno
Manhattan Project (bomba atomica)
Progetto Apollo Moon
Esempi moderni
Tunnel sotto la Manica
Progettazione e costruzione airbus
Ricostruzione Pentagono dopo l’attacco terroristico
Riconversione IBM a fornitore di servizi software
Olimpiadi di Pechino
Progetti Tipici
Rinnovo di aeroporti
Costruzione degli impianti destinati ai giochi olimpici
Progetto di un nuovo aeromobile
Sviluppo di sistemi informativi
Costruzione di impianti produttivi
Introduzione di un nuovo prodotto sul mercato
Reingegnerizzazione di un’azienda
Sviluppo un nuovo prodotto software
Costruzione di una diga, un ponte, un’autostrada
Ricerche Scientifiche
Campagne Pubblicitarie
Project Management (PM): processo di gestione, allocazione e temporizzazione
delle risorse per ottenere obiettivi predefiniti in modo efficiente (Badiru 1991)
Nascita del Project Management
Iniziale, vago riconoscimento del progetto come
processo unitario che coinvolge più funzioni aziendali
1945-1960
Ogni responsabile di linea o funzione si preoccupava
solo del suo specifico compito e obiettivo
Tecnica dell’over the fence. Esaurito il compito, il
line manager butta la palla al di là dello steccato.
Aumento delle dimensioni e della complessità dei progetti,
guerra fredda: riconoscimento definitivo della necessità
del Project Management
1960-1985
Tuttavia: la gestione dei progetti resta “informale”
Cominciano ristrutturazioni delle organizzazioni e
riconoscimento formale del ruolo
1985 -
Le organizzazioni mature si dotato di strutture di project
management.
Organizzazione aziendale
• Un numero crescente di attività aziendali è organizzato “per
progetto” – tutte quelle per cui è determinato un inizio e una fine.
• Le attività di tipo continuativo sono dette operazioni
• Principali applicazioni aziendali:
Innovazione di prodotto/processo
(Sviluppo di nuovi prodotti o servizi)
Project
Management
Commesse engineering-to-order
(di produzione/costruzione/servizi)
Cambiamento Strategico e organizzativo
(innovation management)
Ciclo di Vita
1. Disegno concettuale: l’organizzazione concepisce la necessità di un progetto
o riceve richieste da un cliente, tipicamente in forma scritta (request for
proposal – (RFP)) . Selezione del progetto.
2. Definizione: in questa fase vengono stabiliti gli obiettivi e la strategia.
a.
Obiettivi: contenuti del progetto e dei suoi prodotti finali
b.
Strategia: definizione di massima di come il progetto realizzerà gli
obiettivi e soddisferà le misure di qualità
3. Pianificazione: il progetto viene decomposto in unità controllabili (work
packages) formati da specifiche attività (Work Breakdown Structure).
Per ogni attività si stabilisce la richiesta di risorse e la loro disponibilità, la
durata e i rapporti di precedenza con le altre attività. Si stimano i costi. Si
costruisce così la rete del progetto (project network).
Ciclo di Vita
4. Sequenziamento (Scheduling): definizione del project base plan. Vengono
determinati i tempi di inizio e fine delle singole attività in base alla disponibilità
di risorse, alle durate, ai rapporti di precedenza, alla funzione obiettivo.
5. Esecuzione e controllo: implementazione del project base plan. Se si rivelano
ritardi o sforamenti nel budget bisogna apportare delle correzioni. In genere è
difficile trovare dei corretti indicatori dello stato di un progetto.
6. Terminazione: consegna del prodotto o del servizio
Ciclo di Vita
Disegno Concettuale
Ciclo di vita
Definizione
Pianificazione
Sequenziamento
Esecuzione
Terminazione
Ciclo di Vita / Disegno Concettuale
• Analisi preliminare che può terminare con la cassazione del progetto
• La conoscenza delle grandezze d’interesse del progetto è incompleta
• Perciò: necessità di utilizzare tecniche di previsione
• Diversi progetti alternativi vengono confrontati
PASSI FONDAMENTALI
Individuazione di esigenze (richiesta interna o cliente)
2.
Studio di fattibilità
3.
Analisi economica
4.
Valutazione dei rischi (Risk Analysis)
5.
Selezione del progetto
Definizione
Pianificazione
Sequenziamento
Esecuzione
Terminazione
Ciclo di vita
1.
Disegno Concettuale
Ciclo di vita / Definizione
Dopo la selezione del progetto, vengono specificati ulteriormente gli obiettivi;
vengono definite inoltre l’organizzazione del progetto e del processo.
PASSI FONDAMENTALI
Disegno Concettuale
Definizione
Specifica del progetto
2.
Organizzazione del processo
3.
Budgeting
Pianificazione
Sequenziamento
Esecuzione
Terminazione
Ciclo di vita
1.
Definizione progetto / Specifica
• Normalmente si segue un approccio top - down
• Inizialmente, col cliente (o la parte dell’organizzazione interessata), si
prepara una descrizione qualitativa degli obiettivi: il mission statement
• Quindi, le specifiche di progetto dovranno definire accuratamente
¾ le funzioni che il progetto intende realizzare (caratteristiche del
prodotto o del sistema)
¾ le interfacce con gli altri sistemi
¾ le proprietà e le caratteristiche desiderate.
• In molte organizzazioni esistono delle guide precise alla definizione delle
specifiche.
• L’output di questa fase comprende due alberi che descrivono le funzioni e
gli elementi costitutivi del prodotto.
Definizione progetto / Specifica
Nuovo modello auto
Funzione
Climatizz.
Alimentazione
Funzione
Motrice
combustione
Funzione
Frenante
espulsione
Pfs
• La Product Function Structure (Pfs) è un
albero che descrive le funzioni principali
che il progetto deve realizzare.
Nuovo modello auto
Climatizzatore
Motore
Camera
Scoppio
Freni
testata
valvole
Pdbs
candele
• La Product Breakdown Structure (Pdbs)
è un albero che descrive gli output
principali che il progetto deve sviluppare
per realizzare le funzioni
Definizione progetto / Organizzazione Processo
• L’esecuzione di un progetto viene divisa temporalemente in fasi.
• Alla fine di ciascuna fase corrisponde un evento specifico, detto milestone.
• Le fasi possono essere determinate a partire da modelli standard (phase model):
esistono modelli diversi per classi di progetti diverse.
• In alcuni modelli (sequenziali) le fasi non possono sovrapporsi, in altri (a spirale)
una stessa fase può essere eseguita più volte.
• Per raggiungere un milestone si eseguono diverse attività, organizzate in network
(reti).
Ciclo di vita / Pianificazione e Sequenziamento
• In questa fase l’esecuzione del progetto è descritta nel dettaglio.
• Vengono definite risorse umane, tempi e risorse finanziarie
• La pianificazione dettagliata in genere riguarda poche settimane o mesi, a
causa dell’incertezza sulla disponibilità futura delle risorse necessarie: questa
fase deve essere rivista continuamente.
PASSI
FONDAMENTALI
1.
Sequenziamento: la definizione del piano temporale, ovvero
gli istanti in cui le attività cominciano e terminano;
contestualmente viene definita l’allocazione delle risorse: le
risorse (limitate) devono essere assegnate alle singole attività
e i conflitti devono essere risolti.
Definizione
Pianificazione
Sequenziamento
Esecuzione
Terminazione
Ciclo di vita
2.
Strutturazione: definizione delle attività e delle relazioni di
precedenza; definizione dell’organigramma aziendale e del
budget di progetto.
Disegno Concettuale
Pianificazione: Work Breakdown Structure
Rappresentazione del Work Breakdown: la Work Breakdown Structure (WBS)
• La WBS è una decomposizione gerarchica delle operazioni del progetto.
• La WBS viene rappresentata attraverso un albero.
• La distanza di un nodo dalla radice viene detta livello.
• I nodi a uno stesso livello rappresentano uno stesso grado di decomposizione
delle operazioni.
• A ogni nodo è associata univocamente un’etichetta che identifica il livello e la
posizione nel livello
Pianificazione: Work Breakdown Structure
Progetto di costruzione di un centro di stoccaggio.
Livello 0
Livello 1
Livello 2
Fondamenta
(2110)
codifica
Progetto Centro
(0000)
Uffici
(1000)
Magazzini
(2000)
Edifici
(2100)
Muri e tetti
(2120)
Piloni
(2111)
Prefabbricati
Cemento
(2112)
Muri portanti
Tetto
Pavimento
Riparazioni
(3000)
Costrizione
Strade d’accesso
Infrastrutture
Interni
Infrastrutture
Rete fognaria
Serbatoi
Fognature
interne
Sistemi di
carico/scarico
porte
Sistemi
antincendio
Parcheggi
Livello 3
Work packages
Strade
Ultimo livello: attività
Pianificazione: allocazione responsabilità
• Una volta pianificate le attività si devono assegnare le responsabilità
(organigramma del progetto)
• Si definisce quindi la Project Organizational Breakdown Structure (Pobs): albero
simile alla WBS, ove i nodi rappresentano questa volta personale responsabile o
addetto all’attività.
• Per sua natura, un progetto coinvolge diverse funzioni aziendali; le persone
assegnate a un dato progetto appartengono a diverse unità funzionali dell’azienda.
Una stessa persona può essere assegnata a più progetti.
• La relazione d’incidenza fra progetti e unità funzionali può essere visualizzata
attraveso una matrice a due dimensioni.
• E’ molto importante stabilire chi ha l’autorità (di premiare o punire le persone) e
chi la responsabilità.
• Si individuano due forme di attribuzione di autorità: a matrice debole e forte.
Organigramma: matrici deboli e forti
Dir.
generale
Dir.
R&D
Dir.
Progettaz.
…
Dir.
Produz.
Dir.
Market..
Manager
Progetto 1
…
Multi Project
Manager
Manager
Progetto 2
Manager
Progetto n
Matrice debole: l’autorità è attribuita al manager funzionale; il project
manager ha ruolo di coordinamento e controllo.
Matrice forte: l’autorità è attribuita al project manager; i manager funzionali hanno il
compito di fornire risorse ai progetti, garantendo perfomance minime di funzione
Task force: per certi progetti strategici, il personale viene totalmente dedicato,
creando una sorta di nuova unità funzionale per la durata del progetto
Ciclo di vita / Esecuzione
• Durante l’esecuzione del progetto, i fattori stimati (tempi, disponibilità di
risorse, liquidità, tasso d’interesse, etc.) possono scostarsi dai valori reali.
• Si richiede quindi un controllo costante dei progressi del progetto e, se
necessario, l’adattamento del piano originale alle condizioni correnti.
PASSI
FONDAMENTALI
2.
3.
Reporting, Monitoraggio e Controllo: alcune grandezze
vengono costantemente monitorate e confrontate per operare
eventuali variazioni al piano. Difficoltà nella valutazione: un
progetto in ritardo può risultare in accordo col budget.
Modifica di specifiche: le specifiche iniziali possono essere
emendate mediante un processo che coinvolge molte unità e
team di esperti.
Controllo di qualità: vengono definite misure per valutare la
qualità e per controllare a determinati checkpoints che il
progetto è in accordo con le previsioni.
Definizione
Pianificazione
Sequenziamento
Esecuzione
Terminazione
Ciclo di vita
1.
Disegno Concettuale
L’ottimizzazione nella gestione dei progetti
Le aziende che sviluppano metodologie per il PM hanno necessità di strumenti
software di supporto alle decisioni.
Una delle ragioni dello sviluppo del PM negli ultimi dieci anni è la disponibilità
di hardware potente e a basso costo e di software efficiente.
Gli algoritmi per il sequenziamento delle attività e l’assegnamento ottimale di
risorse sono centrali in quanto:
• sono la base per la pianificazione e la predizione dell’utilizzo di tempo e di
risorse da parte del progetto
• aiutano il management a controlare l’incertezza insita in un progetto
rispondendo a domande quali “qual è l’effetto di ritardare alcune attività”,
“quali attività sono critiche per il completamento puntuale dell’intero
progetto”, …
• forniscono uno strumento per stabilire le quantità di risorse da utilizzare e
per controllare lo stato di avanzamento del progetto
L’ottimizzazione non basta
Secondo Harold Kerzner (in Applied Project Management, ed. John Wiley &
Sons, 2000) il mero utilizzo degli strumenti di ottimizzazione presenta
alcuni inconvenienti:
1.
richiede maggiore expertise da parte degli utenti (il management) con
conseguente incremento di tempi, lavoro e sforzo
2.
il controllo da parte del management può risultare ridotto
3.
talvolta i modelli di ottimizzazione non danno risposte sempre realistiche a
causa dei dati di input; quindi: l’ottimizzazione non basta.
Struttura del corso
Il corso si occupa sostanzialmente delle fasi del ciclo di vita corrispondente
alla pianificazione, scheduling e gestione delle risorse.
Il corso si articola in tre parti
• Nella prima parte si considera il problema di trovare piani delle
attività (schedule) ammissibili che minimizzino il tempo di
completamento del progetto, senza vincoli di budget o su altre risorse
scarse.
• Nella seconda parte si considera il problema di minimizzare i costi
per il soddisfacimento di deadline. A ogni attività è associato un costo
che può dipendere dalla durata o dal periodo temporale in cui
l’attività viene eseguita.
• Nella terza parte si introduce infine il problema dell’allocazione
efficiente di risorse scarse alle attività dei progetti (finanziare o altro).