Project management under uncertainty: a mixed approach using flexible resource management to exploit schedule flexibility

Abstract

Project management involves onetime endeavours which demand for getting it right the first time. Also, project scheduling, being one of the most modelled project management process stages, still faces a wide gap separating theory from practice. Demanding computational models, and their consequent call for simplification, divert the implementation of such models in project management tools from the actual day to day project management process. Special focus is being made to the robustness of the generated project schedules facing the omnipresence of uncertainty. An "easy" way out is to add, more or less cleverly calculated, time buffers that always result in project duration increase and correspondingly, in increased costs. A better approach to deal with uncertainty can be to explore slack that might exist in a given project schedule, even more when a non-optimal schedule is used, which is what usually happens in practice. The combination of such approach with recent advances in modelling resource allocation and scheduling techniques, to cope with the increasing flexibility in resources, is a promising line of research, in order to generate more adequate project management tools. "Flexible resource profiles Resource Constraint Project Scheduling Problem" (FRCPSP) formulations are a step in this direction but a distinct approach can be followed, considering that, apart from being flexibly allocated or not, resources are themselves flexible by nature. More specifically, when renewable resources are considered, their capacity to perform work in a time unit (e.g. a day), which is considered to be one unit for each resource in traditional models, can be increased so that they can perform additional work in a time unit, or it can be decreased with the consequent reduction on the performed work. In reality, this flexibility is frequently considered by project managers. The objective here is to use this possibility so that, when combined with the slack that some activities have in a specific schedule, deviations that might occur during a project's execution can be absorbed. In the most critical case, in which a critical activity (activity without slack) will have its duration increased, the strategy is basically to slow down non-critical activities (activities with slack), by putting their resources in a decreased work mode, so that the critical activity, which is about to have an increase in its duration delaying the whole project, can still be executed within time by using resources in an increased working mode. This thesis analyses this combination, its consequences and limitations and proposes models to generate and enhance starting (baseline) schedules that can take a greater advantage of this approach.

A Gestão de Projetos consiste num esforço único que exige que se acerte logo à primeira tentativa. Além disso, o escalonamento de projetos, apesar de ser uma das etapas com mais modelação no processo de gestão de projetos, ainda apresenta uma grande divergência entre a teoria e a prática. Os modelos computacionais exigentes, e o consequente apelo para a sua simplificação, desviam a sua implementação dos processos de gestão de projetos reais. Especial atenção tem sido dada para a robustez dos cronogramas produzidos que enfrentam a omnipresença da incerteza. Uma forma "fácil" de resolver o problema é adicionar buffers temporais, mais ou menos habilmente calculados, que resultam sempre num aumento da duração do projeto e, por consequência, do seu custo. Uma abordagem melhor para lidar com a incerteza pode passar por explorar a folga que possa existir num determinado cronograma, especialmente quando é usado um cronograma não-ótimo, o que geralmente acontece na prática. A combinação de tal abordagem com os recentes avanços na modelação da alocação de recursos e das técnicas de escalonamento, para lidar com o aumento da flexibilidade dos recursos, são uma linha de investigação promissora para se obterem ferramentas de escalonamento de projetos mais adequadas. As formulações FRCPSP ( Flexible resource profile Resource Constraint Project Scheduling Problem) são um passo nessa direção, mas uma abordagem distinta pode ser seguida considerando que, apesar de poderem ou não ser alocados de forma flexível, os recursos são, eles próprios, flexíveis. Mais especificamente, considerando recursos renováveis, a sua capacidade para executar trabalho numa unidade de tempo, considerada unitária nos modelos tradicionais, pode ser aumentada, de forma a executarem trabalho adicional numa unidade de tempo, ou diminuída, com a consequente redução do trabalho realizado. Na realidade, esta flexibilidade é muitas vezes considerada pelos gestores de projeto. O objetivo aqui é usar esta possibilidade para que, quando combinada com a folga existente em algumas atividades num cronograma, os desvios que ocorram durante a execução do projeto possam ser absorvidos. No caso mais crítico, em que uma atividade crítica (atividade sem folga) tenha a sua duração aumentada, a estratégia consiste em desacelerar atividades não críticas (atividades com folga), colocando os seus recursos num modo de trabalho diminuído, para que a atividade crítica, que está prestes a aumentar a sua duração, ainda possa ser executada dentro do tempo, usando os seus recursos num modo de trabalho aumentado. Esta tese analisa esta combinação, as suas consequências e limitações e propõe alguns modelos para gerar e melhorar o cronograma inicial ( baseline) de modo a melhor aproveitar esta abordagem.