Ottimizzazione nella gestione dei progetti

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1 Ottimizzazione nella gestione dei progetti Capitolo I: Introduzione CARLO MANNINO Università di Roma La Sapienza Dipartimento di Informatica e Sistemistica

2 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)

3 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.

4 Esempi di progetti Esempi storici Piramidi egizie Muraglia cinese Ponte sul Reno Esempi moderni Manhattan Project (bomba atomica) Progetto Apollo Moon Tunnel sotto la Manica Progettazione e costruzione airbus Ricostruzione Pentagono dopo l attacco terroristico Riconversione IBM a fornitore di servizi software Olimpiadi di Pechino

5 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)

6 Nascita del Project Management Iniziale, vago riconoscimento del progetto come processo unitario che coinvolge più funzioni aziendali 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 Tuttavia: la gestione dei progetti resta informale Cominciano ristrutturazioni delle organizzazioni e riconoscimento formale del ruolo Le organizzazioni mature si dotato di strutture di project management.

7 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)

8 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).

9 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

10 Ciclo di Vita Disegno Concettuale Definizione Ciclo di vita Pianificazione Sequenziamento Esecuzione Terminazione

11 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 1. Individuazione di esigenze (richiesta interna o cliente) 2. Studio di fattibilità 3. Analisi economica 4. Valutazione dei rischi (Risk Analysis) 5. Selezione del progetto Disegno Concettuale Definizione Pianificazione Sequenziamento Esecuzione Terminazione Ciclo di vita

12 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 1. Specifica del progetto 2. Organizzazione del processo 3. Budgeting Definizione Pianificazione Sequenziamento Esecuzione Ciclo di vita Terminazione

13 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 le funzioni che il progetto intende realizzare (caratteristiche del prodotto o del sistema) le interfacce con gli altri sistemi 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.

14 Definizione progetto / Specifica Nuovo modello auto Funzione Climatizz. Funzione Motrice Funzione Frenante Nuovo modello auto Alimentazione combustione espulsione Climatizzatore Motore Freni Pfs Camera Scoppio testata Pdbs La Product Function Structure (Pfs) è un albero che descrive le funzioni principali che il progetto deve realizzare. valvole candele La Product Breakdown Structure (Pdbs) è un albero che descrive gli output principali che il progetto deve sviluppare per realizzare le funzioni

15 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).

16 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. Strutturazione: definizione delle attività e delle relazioni di precedenza; definizione dell organigramma aziendale e del budget di progetto. 2. 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. Disegno Concettuale Definizione Pianificazione Sequenziamento Esecuzione Terminazione Ciclo di vita

17 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

18 Pianificazione: Work Breakdown Structure Progetto di costruzione di un centro di stoccaggio. Livello 0 Progetto Centro (0000) codifica Livello 1 Uffici (1000) Magazzini (2000) Riparazioni (3000) Livello 2 Edifici (2100) Costrizione Strade d accesso Interni Infrastrutture Fondamenta (2110) Muri e tetti (2120) Infrastrutture Rete fognaria Piloni (2111) Prefabbricati Serbatoi Sistemi antincendio Livello 3 Cemento (2112) Muri portanti Fognature interne Parcheggi Work packages Tetto Sistemi di carico/scarico Strade Pavimento porte Ultimo livello: attività

19 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.

20 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

21 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 1. 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. 2. Modifica di specifiche: le specifiche iniziali possono essere emendate mediante un processo che coinvolge molte unità e team di esperti. 3. 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. Disegno Concettuale Definizione Pianificazione Sequenziamento Esecuzione Terminazione Ciclo di vita

22 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

23 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.

24 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).