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Was ist ein Netzplan?

Wie wird er erstellt, berechnet und visualisiert, und welche Vorteile bietet die Netzplantechnik?

Netzplan – Definition

Die DIN 69 900, die Methoden zur Termin- und Ablaufplanung im Projektmanagement beschreibt, definiert Netzpläne als „grafische oder tabellarische Darstellung einer Ablaufstruktur, die aus Vorgängen bzw. Ereignissen und Anordnungsbeziehungen besteht“. Ein Netzplan stellt also einzelne Vorgänge, deren Dauer und zeitliche Anordnung sowie logische Abhängigkeiten dar.

Mit einem Netzplan ist es möglich, gesamte Projekte oder auch „nur“ Teilprojekte als Gesamtnetzplan oder Teilnetzplan zu beschreiben. Teilnetzpläne werden dabei mit anderen Teilnetzplänen verbunden; je nach Betrachtungsrichtung wird von Netzplanzerlegung oder Netzplanverdichtung gesprochen. Der Vorteil und auch die Herausforderung liegen in der bedarfsgerechten Detailtiefe der Visualisierung. Beispiel: Das Management interessiert sich für die Meilensteine eines Projekts, die Mitarbeiter für die Details der Vorgänge.

Die beiden bekanntesten Netzplantechniken – im englischen auch Network Analysis oder Network Planning Technique genannt – heißen CPM – Critical Path Method – und PERT – Program Evaluation and Review Technique. Ursprünglich wurden sie als Methoden der Terminplanung konzipiert. Da zusätzlich zu Terminen auch andere Faktoren wie Kosten, Ressourcen oder Qualität zur Steuerung von Projekten genutzt werden, gibt es auch verschiedene Varianten von Netzplänen.

Hauptfunktionen des Netzplans

Ein Netzplan bildet die Grundlage für die Terminplanung und hat folgende Funktionen:

  • er hilft bei der Ermittlung der Gesamtdauer eines Projekts.
  • er legt die zeitliche und logische Abfolge der Vorgänge in einem Projekt fest.
  • er visualisiert den kritischen Pfad und somit die Vorgänge, die das geplante Projektende gefährden können.
  • er stellt mögliche Puffer bzw. Reserven in der Terminplanung dar.
Netzplan
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Die Netzplantechnik

Die Netzplantechnik hilft bei der Modellierung und Visualisierung von logischen und zeitlichen Abhängigkeiten von Vorgängen. Sie ermöglicht die Berechnung von Anfangs- und Endzeitpunkten sowie die Kalkulation von Pufferzeiten.

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Der Vorgangsknoten

In einem Vorgangsknoten - hier als Rechteck dargestellt - werden Informationen immer identisch zur Verfügung gestellt. Neben einem Index und einem Vorgangsnamen können Sie sowohl die frühsten als auch die spätesten Anfangs- und Endzeitpunkte, die Dauer, den Gesamtpuffer und den Freien Puffer erkennen.

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Der konkrete Vorgang

Der Vorgang B mit dem Index-Wert 3, hat eine Dauer von Tagen und kann somit frühstens am 4. Tag fertiggestellt werden. Er hat einen Gesamtpuffer und einen freien Puffer von 2 Tagen, so dass er spätestens am 2. Tag starten und am 6. Tage beendet sein soll.

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Der kritische Pfad

Der kritische Pfad - hier in rot dargestellt - zeigt alle Aktivitäten an, bei denen eine Verzögerung der Aktivität zu einer Verzögerung der Gesamtdauer des Projekts führt.

Vorteile der Netzplantechnik

Netzpläne eignen sich gut zur Projektplanung, denn

  • sie helfen, Aktivitäten zu identifizieren, die zur Erfüllung von Aufgaben und somit zur Erreichung der Projektziele notwendig sind.
  • sie fordern die Festlegung von logischen und zeitlichen Anordnungen der Vorgänge und helfen so, möglicherweise kritische Aspekte frühzeitig zu erkennen.
  • sie visualisieren die Vorgänge, die auf dem kritischen Pfad liegen und wesentlich für die Erreichung der Terminvorgaben bzw. Projektziele sind.

Netzpläne eignen sich auch zur Projektsteuerung, denn

  • frühzeitig erkannte Ressourcenengpässe auf dem kritischen Pfad können gegebenenfalls vermieden werden. 
  • Puffer lassen sich aktiv in die Terminplanung einbauen, so dass Mitarbeiter flexibel eingesetzt werden können.
  • sie fördern das Verständnis der Beteiligten, die Kommunikation und die Kontrolle.
  • sie ermöglichen die Prognose von Meilensteinen, der Projektdauer und des Projektendes.
  • durch eine fortlaufende Aktualisierung sind sie ein kontinuierliches und nicht nur ein initiales Hilfsmittel im Projektmanagement.

Netzplantechnik im Detail

Die Elemente eines Netzplans

Netzpläne sind ein Mittel aus der Graphentheorie, die aus Knoten und Pfeilen bestehen. Ein Netzplan kennt drei wesentliche Elemente:

Ein Vorgang ist eine Aktivität mit einem frühesten und spätesten Anfangs- und Endzeitpunkt.

Ein Ereignis ist ein festgelegter, beschreibbarer Zustand im Projektablauf.

Mit einer Anordnungsbeziehung wird die logische – also fachliche, technische und auch personelle – und die zeitliche Abhängigkeit zwischen einzelnen Vorgängen festgelegt; sie besteht immer zwischen genau zwei Knoten.

Je nach Ausprägung eines Netzplans können Knoten Vorgänge oder Ereignisse und Pfeile Vorgänge oder Anordnungsbeziehungen repräsentieren. Die Bedeutung ergibt sich aus dem gewählten Netzplanverfahren. Im Projektmanagement kommt meist der Vorgangsknoten-Netzplan und nicht der Vorgangspfeil-Netzplan zum Einsatz. Er stellt Aktivitäten des Projekts – also Vorgänge – mittels Knoten dar und verbindet diese mit Pfeilen als Anordnungsbeziehung.

Der Vorgangsknoten

Der Vorgangsknoten wird im Netzplan meist als Rechteck und manchmal als Kreis dargestellt. Er hat einen Vorgangsnamen und eine Vorgangsnummer bzw. einen Index. Weitere Informationen sind die Dauer der Aktivität, jeweils zwei Zeitpunkte für den Start und das Ende der Aktivität, sowie zwei Werte für Puffer.

Vorgangsknoten - Wissen kompakt - t2informatik

 

Der Puffer

Der Puffer einer Aktivität ist die Dauer, um den sich die Aktivität verzögern könnte, ohne sich auf die Dauer des Gesamtprojekts auszuwirken. Ein Puffer ist damit eine Reserve bzw. ein Zeitpolster. Er entsteht durch parallel zu bearbeitende Aktivitäten, die unterschiedliche Bearbeitungszeiten haben. Sofern eine Verschiebung kleiner als ein definierter Puffer ist, hat dies keine Auswirkung auf das angestrebte Projektende.

Die Netzplantechnik kennt zwei verschiedene Puffer: Der Gesamtpuffer gibt an, um wie viel Tage eine Aktivität verschoben werden kann, ohne den spätmöglichsten Anfangszeitpunkt der nachfolgenden Aktivität zu verschieben. Der Freie Puffer gibt an, wie viel Tage eine Aktivität dauern kann, ohne die frühestmögliche Anfangszeit der nachfolgenden Aktivität zu tangieren. Der Freie Puffer eines Vorgangs kann nie größer als der Gesamtpuffer des Vorgangs sein.

Die Dauer der Aktivitäten

In der Netzplantechnik PERT entsprechen die Pfeile zwischen zwei Knoten den Aktivitäten. Die Knoten selbst sind Ereignisse, wobei das Anfangs- und Endereignis besonders hervorgehobene Arten von Ereignissen darstellen. Die Zeit zur Durchführung einer Aktivität wird mithilfe der sogenannten Dreizeitschätzung ermittelt. PERT kennt also drei verschiedene Zeitschätzungen: die minimale bzw. optimistische ( t), die häufigste bzw. wahrscheinliche ( t) und die maximale bzw. pessimistische ( t) Zeitschätzung. Aus diesen drei Werten lässt sich die erwartete Zeit ( t) mit folgender Formel – auch als Beta-Verteilung bezeichnet – berechnen:

Netzplan nach PERT berechnen - Wissen kompakt - t2informatik

Diese Herangehensweise führt auch zu einer veränderten Darstellung, bei der Zeitschätzungen an den Pfeilen und nicht in oder an den Knoten dargestellt werden:

Darstellung PERT - Wissen kompakt - t2informatik

Der kritische Pfad

Im Laufe eines Projekts wird es immer eine Reihe von Aktivitäten geben, deren Pufferzeit null ist. Puffer ergeben sich durch parallele Aktivitäten, die beide Vorgänger einer bestimmten Aufgabe sind. Die kürzeste der parallelen Aktivitäten hat die längste Pufferzeit, die längste der parallelen Aktivitäten hat keinen Puffer. Tritt bei dieser Aktivität eine Verzögerung auf, verzögert sich das ganze Projekt. In der Netzplantechnik CPM werden diese Aktivitäten als kritische Aktivitäten, kritische Aufgaben oder kritische Vorgänge bezeichnet. Der Pfad durch den alle kritischen Aktivitäten in einem Projekt miteinander verbunden sind, ist der kritische Pfad. Er bestimmt die Mindestprojektdauer. In einem Netzplan wird dieser kritische Pfad häufig farblich oder durch eine gestrichelte Linie hervorgehoben. Auch die Nennung der Indexwerte in der Reihenfolge der Vorgänge ist üblich.

In Projekten kann es durchaus vorkommen, dass sich der kritische Pfad gabelt und so nebenläufige Wege nimmt; dabei hat er aber immer nur eine einzige Anfangszeit und eine einzige Endzeit. Bei mehreren parallelen, kritischen Pfaden steigt das Risiko, denn schon eine kleine Verzögerung einer Aktivität führt zur Verzögerung des gesamten Projekts. Dennoch ist ein kritischer Pfad wichtig, denn durch ihn lassen sich einerseits alle zeitkritischen Aktivitäten identifizieren und andererseits durch Zeiteinsparungen die Gesamtprojektlaufzeit verkürzen. Grundsätzlich gibt es verschiedene Möglichkeiten eine Gesamtprojektlaufzeit zu verkürzen:

  • Aktivitäten parallel und nicht sequentiell durchführen
  • Kritischen Aktivitäten zusätzliche Ressourcen zuordnen
  • Kritische Aktivitäten durch Automatisierung beschleunigen

Die Vorwärtsrechnung

Mit der Vorwärtsrechnung werden die frühestmögliche Anfangszeit und Endzeit der Aktivitäten kalkuliert. Dabei gelten folgende Regeln:

  • Bei der 1. Aktivität eines Netzplans ist die FAZ (Früheste Anfangszeit) = 0.
  • Die FEZ (Früheste Endzeit) ergibt sich aus der Summe von FAZ + D (Dauer), also FEZ=FAZ+D.
  • Hat eine Aktivität (Nachfolge-Aktivität bzw. Nachfolger) mehrere Vorgänger, so entspricht seine FAZ(n) dem spätesten FEZ(v) der Vorgänger.

Besondere Aufmerksamkeit muss bei der Vorwärtsrechnung auf die Anordnungsbeziehung zwischen Vorgängen gelegt werden:

  • Ein Nachfolger kann beginnen sobald der Vorgänger fertig ist (Ende-Start- bzw. Ende-Anfang-Beziehung oder Normalfolge) gilt:
    FAZ(n)=FEZ(v)+Verzögerung(v).
  • Enden beide Aktivitäten gleichzeitig (Ende-Ende-Beziehung) gilt: FAZ(n)=FEZ(v)+Verzögerung(v)-Dauer(n).
  • Beginnen Vorgänger und Nachfolger gleichzeitig (Start-Start- bzw. Anfang-Anfang-Beziehung oder Anfangsfolge) gilt:
    FAZ(n)=FAZ(v)+Verzögerung(v).

Die Puffer berechnen sich wie folgt:

  • Gesamtpuffer (GP)=SEZ-FEZ oder GP=SAZ-FAZ.
  • Feier Puffer (FP)=FAZ(n)-FEZ(v).

Die Rückwärtsrechnung

Bei der Rückwärtsrechnung werden die spätmöglichste Anfangszeit und Endzeit der Aktivitäten kalkuliert. Dabei gelten folgende Regeln:

  • Bei der letzten Aktivität eines Netzplans ist FEZ (Früheste Endzeit) = SEZ (Späteste Endzeit).
  • Die SAZ (Späteste Anfangszeit) ergibt sich aus SEZ – Dauer, also SAZ=SEZ-D.
  • Hat eine Aktivität (Nachfolge-Aktivität bzw. Nachfolger) mehrere Vorgänger, so entspricht seine SAZ(n) der spätesten Endzeit der Vorgänger SEZ(v). Gibt es nur einen Vorgänger dann ist SAZ(n)=SEZ(v).

Auch bei der Rückwärtsrechnung müssen die Anordnungsbeziehungen wie folgt berücksichtigt werden:

  • Bei einer Ende-Start- bzw. Ende-Anfang-Beziehung oder Normalfolge gilt:
    SEZ(n)=SAZ(v)-Verzögerung(v).
  • Bei der Ende-Ende-Beziehung gilt:
    SEZ(n)=SEZ(v)-Verzögerung(n).
  • Bei einer Start-Start- bzw. Anfang-Anfang-Beziehung oder Anfangsfolge gilt:
    SEZ(n)=SAZ(v)-Verzögerung(v)+Dauer(n).
  • Ein Vorgang kann enden, sobald sein Vorgänger anfängt (bspw. kann eine alte Webseite erst abgeschaltet werden, wenn die neue Webseite läuft). Bei der sogenannten Sprungfolge oder Start-Ende- bzw. Anfang-Ende-Beziehung gilt:
    SAZ(n)=FAZ(v)-Verzögerung(v)-Dauer(n).
    SEZ(n)=SEZ(v)+Verzögerung(v)+Dauer(n).

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Herausforderungen für Unternehmen

Die Verwendung von Netzplänen in der Praxis

Mit der Netzplantechnik lassen sich logische und zeitliche Abhängigkeiten von Aktivitäten und Vorgängen in Projekten beschreiben und visualisieren. Doch werden Netzpläne in der heutigen Zeit überhaupt noch verwendet? Diese Frage ist sicherlich berechtigt. In den meisten Projekten hat sich das Balkendiagramm – es ist praktisch ein zeitskalierter Netzplan – etabliert. Da sich Netzpläne aber sehr gut eignen, um Auswirkungen paralleler Aktivitäten zu erkennen, kommen sie häufig dort zum Einsatz, wo große Planungsschritte – bspw. bei Bauvorhaben – in ihrer Gesamtheit erfasst werden müssen. Dies kann zu einer Minimierung der Projektdauer führen, denn durch die Beschäftigung mit kritischen Aktivitäten und der Bereitstellung entsprechender Ressourcen (Mitarbeiter, aber auch Maschinen) lassen sich Durchlaufzeiten verringern. Zusätzlich lassen sich Netzpläne skalieren, so dass verschiedene Anwendergruppen mit unterschiedlichen Teilnetzplänen und Detaillierung arbeiten können.

Der Aufwand zur Erstellung von Netzplänen ist relativ hoch, zumal für die Durchführung eines Projekts alle notwendigen Arbeitspakete bekannt und vollständig definiert sein müssen. Gleichzeitig hängt die Vorhersagekraft von der Qualität der Schätzungen für Aufwand und Dauer ab. Praktische Erfahrungen bei der Planung von Projekten sind daher eine wichtige Voraussetzung. Sind diese praktischen Erfahrungen aber vorhanden, dann lässt sich ein Netzplan schnell erstellen, sehr leicht lesen und gut für die Projektsteuerung verwenden.

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