Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ процессов эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования в строительном производстве 12
1.1. Эксплуатация и обслуживание средств механизации транспор-тирования в строительстве 12
1.2. Современные предприятия строительной механизации и функ-циональное моделирование характеристик их деятельности 16
1.3. Обоснование выбора СМИТ в качестве объекта-представителя в функциональном моделировании ПСМ 22
1.4. Анализ методов планирования использования СМИТ 27
1.5. Выводы по главе 1 35
Глава 2. Методы и модели совершенствования процессов эксплуа тации и обслуживания СМИТ в ПСМ 37
2.1. Методы условной оптимизации взаимосвязи между вкладывае-мыми в ЭИО СМИТ ресурсами и достигаемыми результатами 37
2.2. Применение метода Парето в процедурах выбора процесса ЭИО СМИТ и оценки этого выбора 42
2.3. Резервирование как один из методов функционального модели-рования в ЭИО СМИТ 48
2.4. Выводы по главе 2 56
Глава 3. Системное функциональное моделирование в САПР орга низационно-технологической подготовки эксплуатации и обслуживания строительных СМИТ 60
3.1. Факторный анализ в САПР организационно-технологической подготовки ЭИО СМИТ строительного производства 60
3.2. Базовая инфографическая модель взаимосвязи предприятия строительной механизации и общестроительной организации в процес-се ЭИО СМИТ 66
3.3. Проектирование показателей ЭИО средств механизации и транспортирования в САПР 71
3.4. Выводы по главе 3 81
Глава 4. Внедрение результатов диссертационного исследования 85
4.1. Функциональная оптимизация срока службы СМИТ при мак-симизации прибыли от его эксплуатации в строительном производстве 85
4.2. Введение граничных условий задачи функциональной опти-мизации срока службы СМИТ при его эксплуатации в строительном производстве 95
4.3. Внедрение результатов диссертационного исследования в организациях Москвы и Ростова-на Дону 100
4.4. Выводы по главе 4 118
Заключение 121
Использованая литература
- Современные предприятия строительной механизации и функ-циональное моделирование характеристик их деятельности
- Применение метода Парето в процедурах выбора процесса ЭИО СМИТ и оценки этого выбора
- Базовая инфографическая модель взаимосвязи предприятия строительной механизации и общестроительной организации в процес-се ЭИО СМИТ
- Введение граничных условий задачи функциональной опти-мизации срока службы СМИТ при его эксплуатации в строительном производстве
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Технологические процессы и организационные процедуры эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования - одна из фундаментальных основ сложной многофункциональной системы строительного производства. Динамичность процессов строительства, их протяженность во времени и пространстве, существенное влияние характерных для рыночной экономики случайных факторов реорганизации существенно осложняют функционирование строительного комплекса.
Инвестиционная составляющая системы управления строительной производственной деятельностью требует постоянного совершенствования отраслевых принципов функционального моделирования эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования в процессах строительства. Нужно целенаправленно совершенствовать теоретическую базу изучения, развивать организационные формы эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования, использовать возможности информационных технологий в функциональном моделировании систем автоматизации проектирования в строительстве.
Воздействия несистемных изменений кредитно-финансовых условий материально - технического обеспечения и нормативно-правовой базы процессов строительства приводят к ситуации, когда эксплуатация и обслуживание средств механизации и транспортирования в процессах строительства далеко не всегда удовлетворяют возникающим целям и функциям развивающейся конкурентной среды.
В строительстве парк используемых средств механизации и транспортирования в современных условиях смешанный: отечественная строительная техника имеет одни условия её поставки и регламенты эксплуатации и обслуживания, а импортная - совсем другие. Поэтому для предприятий строительной механизации и строительных организаций существенно дешевле выполнять эксплуатацию и обслуживание средств механизации и транспортирования своими силами. В этих условиях диагностика, мониторинг и анализ спонтанного изменения внешних и внутренних факторов, а также выбор направлений дальнейшего совершенствования эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования являются одними из важнейших задач управления в условиях рынка.
Объективная потребность в достоверных фактических и перспективных данных усиливает роль: интуитивных и рациональных технологий функционального моделирования в принятии решений; разработки стратегии инвестиций в эксплуатации и обслуживании предприятий строительной механизации; проведения исследований возможных исходов развития процедур и процессов функционирования средств механизации и транспортирования процессов строительства.
Степень достоверности таких решений, прогнозов развития и реальных результатов зависит от последовательности выполнения научно-исследовательских работ, объёма используемой статистической информации и научного обоснования технологий функционального моделирования в системах автоматизации проектирования.
Поэтому актуальна проблема разработки методологических основ функционального моделирования эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования в процессах строительства (в том числе -«горячего резервирования»), адаптированных к условиям строительного производства и обеспечивающих надёжность функционирования средств механизации и транспортирования.
Тема диссертационного исследования актуальна и предполагает выполнение научных и практических исследований надежности эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования в процессах строительства, её автоматизированного проектирования и управления ею.
Степень разработанности темы исследования. Изучением проблем организационно-технологической надежности функционирования средств механизации и транспортирования в процессах строительства занимались отечественные (Грифф М.И., Гусаков А.А., Кузнецов П.А., Лосев К.Ю., Козьяков А.В., Макаренцев А.В. и др.) и зарубежные (Bayar T., Chun B., Eaton P., Florea C., Kubiatowicz J., Nazari M., Ocheana L., Popescku D., Weatherspoon H. и др.) исследователи. В отечественных и зарубежных публикациях отражены научные основы организационно-технологической надежности строительного производства, но не учтена специфика современной рыночной экономики Российской Федерации, в частности: ресурсы ремонтных служб, включая объёмы запасных средств механизации и транспортирования; возможности обоснование схемы приоритетности эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования при ограниченных инвестиционно-технологических ресурсах; объективно существующая специфика структуры средств механизации и транспортирования (отечественная и импортная техника).
Существующие методы и модели анализа процессов эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования не во всем соответствуют современному уровню информационной обеспеченности предприятий строительной механизации, так как используют только среднюю наработку на отказ (выход средств механизации и транспортирования из штатного режима функционирования) и среднее время ремонта средств механизации и транспортирования (без выделения процесса их ремонта на базах производственного обслуживания).
Автоматизация проектирования может позволить с бльшей точностью оперативно определять эффективность эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования за счёт: диагностики и мониторинга параметров календарного планирования строительного производства, технологических процессов функционирования средств механизации и
транспортирования в строительном производстве; выявления, учёта и анализа фактической загруженности бригад и линий, обеспечивающих эксплуатацию, обслуживание и ремонт средств механизации и транспортирования; реально существующих в качестве обеспечения «горячего резервирования» готовых к функционированию средств механизации и транспортирования и текущих запасов склада сменных агрегатов, узлов и запчастей средств механизации и транспортирования.
Разрозненные локальные инициативные предложения в этой области не получили пока в отечественном строительстве теоретического обобщения. Поэтому выполненные в диссертации исследования актуальны, обладают новизной, решают задачи функционального моделирования систем эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования процессов строительства с учетом современных организационных форм процессов строительства, позволяют оперативно реагировать на проявления возмущающих факторов и обеспечивать заданный уровень организационно-технологической надежности.
Цель диссертационной работы - функциональное моделирование в системах автоматизации проектирования эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования с учетом современных организационных форм процессов строительства.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
анализ методов эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования в процессах строительства, как сложной системы «человек-техника-среда», призванных обеспечивать необходимый уровень организационно-технологической надежности процессов строительства при воздействии возмущающих факторов;
адаптация методов и технологий построения функциональных моделей в системах автоматизации проектирования эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования в процессах строительства в условиях ненадежной исходной информации или её полного отсутствия;
разработка компьютерной технологии оценки результатов функционального моделирования эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования в процессах строительства;
внедрение результатов диссертационного исследования при организационно-техноло-гическом проектировании ресурсного обеспечения строительного производства с учетом эффективного использования средств механизации и транспортирования.
Объект диссертационного исследования - методы эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования, как сложной системы «человек-техника-среда», призванные обеспечивать необходимый уровень организационно-технологической надежности процессов строительства при воздействии возмущающих факторов.
Предмет исследования - совокупность методов, моделей и технологий, способствующих участникам эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования в процессах строительства в принятии рациональных организационно-технологических проектных решений в системах автоматизации проектирования.
Методология и методы исследования. Методологической основой диссертационного исследования являются теория функциональных систем, экспертный анализ, вероятностно-статистические методы, теория и практика систем автоматизации проектирования строительного производства, системотехника строительства, инфография, технология и организация строительного производства. В работе применены интуитивные и рациональные технологии принятия решений (оценка операций по многим критериям, векторная и условная оптимизация, операция распределения ресурсов в конфликтных ситуациях, принципы обоснования оптимальных решений и др.). Диссертация выполнена с использованием теоретических методов и моделей, а также экспериментальной проверки результатов исследования. Такой выбор методологической основы исследования обеспечил обоснованность выводов и рекомендаций, а также достоверность практического внедрения результатов.
Научная новизна работы:
- созданы методика и компьютерная информационная технология
автоматизированного проектирования и анализа организационно-технологических
систем эксплуатации и обслуживания парка средств механизации и
транспортирования в процессах строительства по результатам прогноза ресурсных
характеристик функционирования исследованных средств механизации и
транспортирования;
предложены обобщенные функциональные модели систем автоматизации проектирования взаимосвязи компонентов системы «человек - техника - среда», моделирующей эксплуатацию и обслуживание средств механизации и транспортирования процессов строительства по критерию организационно-технологической надежности средств механизации и транспортирования на основе диагностики и мониторинга выхода средств механизации и транспортирования из штатного режима функционирования в строительном производстве;
разработаны функциональная модель и реализующая её компьютерная технология систем автоматизации проектирования эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования (в том числе - «горячего резервирования») в среде технологических процессов строительного производства;
- разработаны функциональные модели и рациональные компьютерные
информационные технологии их реализации, совместимые с информационной
средой действующих в строительных организациях интегральных информационных
систем строительного комплекса.
Теоретическая значимость. Получены зависимости и формулы для расчета и проектирования организационно-технологической надежности эксплуатации и
обслуживания средств механизации и транспортирования в процессах строительного производства. Эти результаты вносят вклад в совершенствование существующих методов и средств автоматизированного проектирования в строительстве.
Разработанные функциональные модели и реализующие их компьютерные технологии, в сочетании со средой эксплуатации и обслуживания предприятий строительной механизации, образуют класс «нагруженных систем» управления строительным производством.
Практика применения таких систем показала, что обслуживание и профилактические ремонты средств механизации и транспортирования необходимо проводить чаще, что увеличивает безотказное время их эксплуатации и обеспечивает поддержание организационно-технологической надежности строительного производства на заданном уровне в пределах планируемого срока.
Практическая значимость работы:
- разработаны методики и компьютерные технологии автоматизированного
проектирования и анализа организационно-технологических систем эксплуатации и
обслуживания парка средств механизации и транспортирования, совместимые с
информационной средой действующих в строительных организациях интегральных
информационных систем;
- разработаны для использования в САПР функциональные модели взаимосвязи
компонентов системы «человек - техника - среда», моделирующей эксплуатацию и
обслуживание средств механизации и транспортирования в процессах строительства
по критерию организационно-технологической надежности;
- даны практические рекомендации по расчёту организационно-
технологической надежности функциональных моделей взаимосвязи компонентов
системы «человек - техника - среда», моделирующей эксплуатацию и обслуживание
средств механизации и транспортирования в процессах строительства;
- выполнено опытно-промышленное внедрение результатов диссертационного
исследования в ООО «СТРОЙ-ЗАПАД» и ООО «Институт общественных зданий»
(Москва), ООО «СК Мегаполис» (Ростов-на Дону).
Достоверность полученных результатов обеспечивается: применением известных методов и подходов принятия решений (оценка операций по многим критериям, векторная и условная оптимизация, операция распределения ресурсов в конфликтных ситуациях, принципы обоснования оптимальных решений и др.); использованием апробированных средств вычислительного комплекса строительных САПР; проведением расчётов при автоматизированном проектировании организационно-технологической надежности эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования в процессах строительного производства ряда объектов Москвы и Ростова-на-Дону; удовлетворительной сходимостью результатов численных расчетов с экспериментальными данными.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационного исследования изложены в рекомендациях, переданных в ООО «СТРОЙ-ЗАПАД», ООО «СК
Мегаполис» и ООО «Институт общественных зданий» и использованы при проектировании организационно-технологической надежности эксплуатации и обслуживания средств механизации и транспортирования в процессах строительного производства.
На защиту выносятся:
1. Инфографическая модель системы «человек - техника - среда» как
совокупность трёх её компонентов, их взаимодействий, нагружающих воздействий и
их прогнозируемых результатов.
2. Результаты экспериментальных исследований и обобщения функциональных
моделей систем автоматизации проектирования взаимосвязи компонентов системы
«человек - техника - среда», моделирующей эксплуатацию и обслуживание средств
механизации и транспортирования процессов строительства по критерию
организационно-технологической надежности на основе диагностики и мониторинга
выхода средств механизации и транспортирования из штатного режима
функционирования в строительном производстве.
3. Разработанные функциональные модели автоматизированного
проектирования эксплуатации и обслуживания средств механизации и
транспортирования (в том числе - «горячего резервирования») в среде
технологических процессов строительного производства.
4. Методические рекомендации по расчёту организационно-технологической
надежности функциональных моделей взаимосвязи компонентов системы «человек -
техника - среда», моделирующей эксплуатацию и обслуживание средств
механизации и транспортирования в процессах строительства.
Личный вклад автора диссертации заключается:
- в разработке использованных в процессе диссертационного исследования
инфографических и функциональных моделей взаимосвязи компонентов системы
«человек - техника - среда», моделирующей эксплуатацию и обслуживание средств
механизации и транспортирования в процессах строительства;
- в формулировании рекомендаций и заключений, определяющих практическую
значимость и научную новизну диссертационной работы;
- в анализе и оценке экспериментального внедрения и его результатов.
Апробация работы. Результаты диссертационного исследования доложены на
научном семинаре и заседаниях секции «Строительство» Российской инженерной академии (г.Москва, 2008-2009); Московском городском семинаре «Системология и системотехника комплексной обработки данных и документации» (г.Москва, 2010-2014); Международных конференциях СТРОЙИНВЕСТ-2010, СТРОЙИНВЕСТ-2011 и СТРОЙИНВЕСТ-2012 по управлению инвес-тиционно-строительным и жилищно-коммунальным комплексами (г.Москва, 2010-2012); нау-чных семинарах факультета ИСТ&АС МГСУ (г.Москва, 2012-2015).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе пять - в реферируемых журналах из списка ВАК РФ. Общий объем публикаций 4,0 печатных листа.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 130 наименований (в том числе 10 публикаций соискателя, из которых 5 в журналах по списку ВАК) и 2 приложений. Объём работы: 122 страницы текста, 26 рисунков, 1 таблица.
Современные предприятия строительной механизации и функ-циональное моделирование характеристик их деятельности
Тресты были крупными производственными предприятиями механизации строительства в нашей стране до конца 80-х годов, обеспечивали машинами и механизмами многие крупнейшие стройки в нашей стране и за её рубежами. В 90-е годы тресты преобразовывали в Арендные предприятия, после окончания срока договора аренды на их базе учреждали Государственные унитарные предприятия, реорганизованные затем в первом десятилетии ХХI века в Открытые акционерные общества (ОАО).
К числу главных задач трестов (управлений) механизации в строительстве относили [38, 55, 62 и др.]: механизацию СМР в целях ввода строящихся объектов в эксплуатацию в установленные сроки; внедрение эффективных способов производства СМР, повышение технического уровня СМИТ, увеличение производительности труда, сокращение доли выполняемых вручную СМР; увеличение эффективности использования парка СМИТ, совершенствование методов их технического обслуживания и ремонта; пополнение парка СМИТ, улучшение его структуры; увеличение сменности работы СМИТ и улучшение их внутрисменного применения; подготовку и повышение квалификации операторов СМИТ, а также специалистов по обслуживанию и ремонту СМИТ.
СМИТ могли быть на балансе общестроительных организаций (образуя их «мощность»), либо сосредоточены в перечисленных выше специализированных организациях, выполняющих на договорной основе механизированные строительно-монтажные работы для общестроительных организаций.
Основная часть СМИТ была именно в специализированных организациях, где проще обеспечить эффективную эксплуатацию СМИТ: это были «тресты (управления) механизации» и «механизированные колонны», которые выполняли механизированные СМР на договорной основе как субподрядчики. Современные ПСМ реализуют широкий спектр функций и обязанностей: организация производства СМР в соответствии с проектной документацией ,СНиП, СП, ТУ и другими нормативными документами; обеспечение соблюдения технологической последовательности производства СМР на объекте; обеспечение бесперебойной и технически правильной эксплуатации и надежной работы СМИТ, содержание их в работоспособном состоянии на требуемом уровне надежности; разработка планов и графиков осмотров, испытаний и профилактических ремонтов СМИТ, утверждение этих планов и контроль их выполнения; организация учета наличия и движения СМИТ на строительной площадке, составление и оформление технической и отчетной документации; организация межремонтного обслуживания, своевременного и качественного ремонта СМИТ, работ по повышению их надежности и долговечности, технический надзор за их состоянием и обслуживанием; подготовка предложений по модернизации СМИТ, техническому перевооружению ПСМ, внедрению средств комплексной механизации и автоматизации технологических ПС, охране окружающей среды; проведение инвентаризации СМИТ с установлением морально и физически устаревших экземпляров, требующих капитального ремонта, формирование очередности производства ремонтных работ для СМИТ; приёмка новых и вышедших из ремонта СМИТ; участие в изучении причин повышенного износа и простоев СМИТ, расследовании аварий, разработке и внедрении мероприятий по их ликвидации и предупреждению; улучшение ЭИО СМИТ, совершенствование организации труда операторов и машинистов СМИТ, повышение их квалификации; участие в составлении заявок на приобретение СМИТ на условиях аренды (лизинг, аутсерсинг, аутстаффинг). В новых экономических условиях важным направлением деятельности ПСМ является оказание услуг по аренде СМИТ. Преимущества, которые получает застройщик, пользующийся арендой СМИТ очевидны: возможность полного и точного контроля расходов на аренду техники, минимальные сроки на введение в эксплуатацию, отсутствие издержек на ремонт и модернизацию арендуемых СМИТ.
В процессе делового общения ПСМ и общестроительной организации одним из ключевых моментов является определение ведущей (основной) строительной операции и выбор комплекта СМИТ для её выполнения на стройплощадке.
Наиболее трудоемкую операция по реализации СМР, от выполнения которой зависит темп строительства, называют ведущей (основной) строительной операцией, а выполняющее её СМИТ - ведущим. Остальные строительные операции называют вспомогательными, а выполняющие их СМИТ – комплектующими [55, 70, 81 и др.]. Например, ведущим СМИТ может быть экскаватор, разрабатывающий грунт и погружающий его на самосвалы. Комплектующие СМИТ: бульдозер (выравнивает дно выемки); экскаватор (выполняет планировку откосов); самосвалы (отвозят грунт от экскаватора в места назначения); бульдозер (перемещает грунт на месте назначения).
Подбор машин и их количество зависят от конкретного вида работы, её объема, условий выполнения, от технических характеристик и производительности каждого СМИТ. Сначала подбирают ведущее СМИТ и к нему подбирают комплектующие СМИТ. В выше рассмотренном примере параметры ведущего СМИТ (тип и емкость ковша экскаватора) выбирают, исходя из общего объема земляных работ, размеров и конфигурации земляной выемки. Под этот экскаватор, с учётом его производительности и дальности (плеча) перевоза грунта, подбирают количество самосвалов определенной грузоподъемности. Марку и количество бульдозеров также выбирают исходя из производительности экскаватора.
Применение метода Парето в процедурах выбора процесса ЭИО СМИТ и оценки этого выбора
Наиболее полный анализ аспектов проблемы планирования использования СМИТ был выполнен в девяностые годы прошлого века [36, 55, 81, 88 и др.]. Рассматривали действующие методические и нормативные документы по планированию использования СМИТ, монографии, диссертации, учебную и периодическую литературу. Результаты представлены в табл.1.
Многовариантность выполнения СМР по применяемым организации и технологии СП постоянно увеличивается. Многие типы и типоразмеры основных СМИТ при этом взаимозаменяемы, но границы их эффективного применения разные. Многообразие климатических условий, в которых эксплуатируют СМИТ, их значительная номенклатура в парках ПСМ, количественный состав и техническое состояние, наличие морально устаревшей и отработавшей значительный ресурс времени техники, возможность выхода её из строя, а также разное территориальное расположение и конструктивное решение объектов строительства значительно усложняют процесс планирования использования СМИТ.
Поэтому первоначально развитие получили методы планирования, направленные на решение отдельных локальных задач, среди которых: распределение СМИТ по объектам годовой программы работ ПСМ; оперативное планирование, учет и контроль хода выполнения механизированных СМР в общестроительных организациях; определение оптимальных по составу комплектов СМИТ при выполнении механизированных СМР; определение потребности в СМИТ для разных строительных организаций на текущий период и на перспективу. Среди этих задач выделяют два типа, которые отвечают проблеме оптимизации использования СМИТ в СП: 1. Известны параметры парка СМИТ в ПСМ (их количественный состав, типоразмеры, техническое состояние, возраст, особенности функционирования и др.) на определенный период времени. Нужно определить максимально возможную по объёмам годовую программу работ конкретного ПСМ при условии рационального распределения СМИТ по объектам строительства и видам работ. 2. Известны структура и объемы выполняемых СМР работ в опре деленном периоде времени. Нужно определить рациональный состав комплекта СМИТ для выполнения этих работ.
Обе задачи отвечают основному теоретическому принципу планирования использования СМИТ: соответствию типоразмерной структуры и количественного состава парка СМИТ заданным объёмам и структуре СМР по видам работ. На практике этот принцип почти не выполним, так как планирование использования СМИТ осуществляют в жёстких рамках реально складывающихся на момент планирования производственных условий.
Применение математических методов в задачах планирования использования СМИТ определяет, в первую очередь, уровень развития прикладной математики. Поэтому в хронологически первых работах (табл. 1) применяли методы линейного программирования (симплекс метод, метод дифференциальных рент, метод потенциалов, метод разрешающих множителей, модифицированный распределительный метод и др.), которые обеспечивали достаточно точное инженерное решение задачи. При этом математическую модель строили при условиях: выполнения полного объёма механизированных СМР на каждом участке каждого строительного объекта; соответствия затрат времени работы СМИТ плановому фонду рабочего времени по типам и типоразмерам СМИТ; обоснованности затрат времени работы СМИТ (при необходимости учета затрат на перебазировку СМИТ необходимо было их минимизировать). Методы линейного программирования оказались эффективными для ограниченного класса частных задач планирования использования СМИТ в детерминированной постановке. В низовых общестроительных организациях и ПСМ методы и модели линейного программирования себя не оправдали, так как недостаточно полно отражали реальные условия СП. Метод линейного программирования не учитывал: календарные сроки выполнения СМР; вероятностный характер СП; совмещение работы разных СМИТ на одном виде СМР; периодические сбои СМИТ; потребность в их перебазировании и др.
Наряду с методами линейного программирования были выполнены исследования возможности планирования использования СМИТ методами динамического программирования, позволяющими учесть ограничения по разным ресурсам и получать приближенные решения задач календарного планирования в рамках сетевого планирования и управления (СПУ). Главный дефект динамического программирования применительно к СП (недостаточный учет вероятностного характера строительного производства) обернулся тем, что эти методы и модели не получили в отрасли строительства широкого распространения.
На фоне рассмотренных выше недостатков практики использования методов математического программирования для решения задач планирования начали развивать разные комбинаторные методы, реализующие целенаправленный перебор вариантов плана использования СМИТ до выбора наилучшего по заданному критерию (например, по методике, разработанной на основе теории графов [92, 93 и др.]). В качестве критерия оптимальности принимали минимум суммарного отклонения стоимости эксплуатации СМИТ от первоначально заданного. Но эту величину можно определить только для одного СМИТ (названного в списке первым), а для остальных СМИТ количество видов работ нужно искусственно сокращать, так как закрепление СМИТ в данный момент за конкретной СМР автоматически выводит его из дальнейших расчетов. Другие исследователи предлагали планирование использования СМИТ осуществлять эффективным комбинаторным методом «ветвей и границ» (табл.1). Существенный недостаток этого метода - экспоненциальное увеличение числа вариантов при большом количестве однотипных СМИТ в парке ПСМ и одновременно выполняемых СМР одного вида.
Преимущества метода «ветвей и границ»: возможность решения конечномерных экстремальных задач с дискретной структурой; возможность широкого применения ЭВМ и сокращения объёмов вычислений.
Среди недостатков метода: отсутствие универсальных алгоритмов решения задач планирования использования СМИТ; детерминированность ограничений по времени в расчетах.
Несмотря на выигрыш в сокращении вычислений конечные результаты не всегда позволяют получить решение, отвечающее реальным условиям СП, что существенно ограничивает применение метода «ветвей и границ».
Ряд исследователей применяли для решения задач планирования использования СМИТ собственно эвристические методы или их сочетания с методами линейного и динамического программирования, а также с дифференциальным методом формирования динамических комплектов [48, 49 и др.].
Методы эвристического программирования позволяют учесть ограничения по времени, перебазировке и сбоям в работе СМИТ, приоритетности строительных объектов. Наиболее распространен метод иерархически направленного перебора: отбрасывают заведомо ненужные варианты и существенно сокращают их число. Для упрощения расчетов используют метод прямого счета (применяют сетевые модели в детерминированных параметрах). Приоритеты определяют характеристики СМР по времени (сроки начала и окончания, резервы времени).
Базовая инфографическая модель взаимосвязи предприятия строительной механизации и общестроительной организации в процес-се ЭИО СМИТ
Чтобы избежать неоднозначности и противоречий в понимании сущности эффективности необходимо выяснить взаимное соответствие и взаимосвязь понятий «качество» и «эффективность».
Качество - объективная характеристика СМИТ или процессов его ЭИО по совокупности проявляемых ими свойств; её можно относить к любому объекту (предмету или процессу) при определении степени его пригодности для использования по назначению, например: качество операции ЭИО СМИТ, качество результатов такой операции, качество реализующего эту операцию ПСМ и так далее.
Эффективность - комплексное свойство операции ЭИО СМИТ, характеризующее приспособленность этой операции к достижению цели (обеспечению работоспособности СМИТ) с необходимой интенсивностью своего проявления. Меру интенсивности проявления эффективности называют показателем эффективности ПЭ.
Любая операция ЭИО СМИТ, по сути есть обмен, в результате которого проводящая операцию сторона за полученный полезный эффект расплачивается известным количеством затраченных ресурсов (трудовых, материальных, энергетических, финансовых, информационных и др.) и затраченным временем (также рассматриваемым как ресурс). Регулирование затрат ресурсов определяют известные принципы: «быстрее, значит дороже», «дешевле, значит медленнее» и др.
При выполнении операций ЭИО СМИТ действующее рационально предприятие строительной механизации должно организовать и провести эту операцию с предельной выгодой для себя. Поэтому эффективность операции -это не просто способность получить целевой результат, а действие с результативностью, соотнесенной с ресурсоемкостью этой операции и време-нем на её реализацию («оперативность операции», термин М.И.Гриффа).
Качество результата операции чаще всего трехмерный вектор, как продукт совместного рассмотрения полезного эффекта, затрат ресурсов и времени. Так как цель первична, то этот трехмерный вектор можно окончательно сформировать только после того, как цель операции ЭИО СМИТ сформулирована, формализована и представлена вектором параметров целеполагания, задающим требуемый результат этой операции.
В свою очередь, задание вектора параметров целеполагания необходимо для введения показателя эффективности операции, соответствующего показателю цели операции. Поэтому одним из важнейших вопросов при исследовании эффективности операции ЭИО СМИТ, определяющим практическую значимость получаемых результатов, является корректная формулировка и формализация цели операции.
Содержательно цель операции ЭИО СМИТ может быть определена по-разному, но всегда её формулировка должна быть точной.
Исполнитель этой операции на предприятии строительной механизации, которому поставлена задача реализации операции ЭИО СМИТ и который несет ответственность за её выполнение, должен понимать хотя бы в принципе, какой целевой результат операции ЭИО СМИТ, за счёт каких ресурсов и к какому времени его надо получить.
При невыполнении этих требования задача исследования эффективности операции ЭИО СМИТ вырождается до уровня некорректной.
Для количественной оценки реального результата операции ЭИО СМИТ плановому результату обычно используют формально вводимую общую числовую функцию соответствия, которая в известной метрической шкале характеризует степень достижения цели операции.
В практике исследования эффективности операций ЭИО СМИТ были использованы и частные функции соответствия вектора параметров целее-полагания и вектора затрат ресурсов и времени.
Показатель эффективности операции ЭИО СМИТ вводим формально как математическое ожидание общей функции соответствия. Применяя операцию математического ожидания к частным функциям соответствия получаем част 54 ные показатели эффективности. Тогда показатель эффективности операции ЭИО СМИТ представляет собой совокупность векторных или скалярных частных показателей эффективности.
Особое внимание необходимо уделить важным показателям качества организационно-технологической подготовки ЭИО СМИТ, характеризующим: - выпуск СМИТ на выполнение СМР; - выбытие СМИТ из числа подвижного состава ПСМ. В математическом виде модель по первому из названных показателей качества организационно-технологической подготовки ЭИО СМИТ можно записать в следующем виде: \год \с,СМ -1 СМ ( -вып К СМИТ где: Огод - объем выполненных за год СМР на конкретной строительной площадке при посредстве конкретного ПСМ, т.; QCM - производительность единицы СМИТ, работающих на конкретной строительной площадке, за одну смену, т.; NCM - сменность (количество установленных смен в сутки) выполнения СМР на конк-ретной строительной площадке, шт.; о-вът - коэффициент выпуска СМИТ на выполнение СМР (выражает отношение рабочих дней к общему числу календарных дней в году), б/р; ксмит - численность пригодных к функционированию СМИТ, занятых на конкретной строительной площадке, в текущем году, шт. Производительность QCM единицы СМИТ за одну смену (в тоннах) тесно связана с такими параметрами строительной площадки как среднее расстояние («плечо») между местами погрузки и разгрузки строительных материалов и конструкций, габариты и вес предназначенных к подъёму грузов и др.
Введение граничных условий задачи функциональной опти-мизации срока службы СМИТ при его эксплуатации в строительном производстве
Такие единицы могут быть выражены в натуральных показателях (тонно-километры перевезенного САТС груза, тонны перемещенных СМИТ конструкций или материалов на стройплощадке, кубометры отрытого или перемещенного грунта при земляных работах с применением СМИТ и т.д.), либо приведены к единой единице измерения (удельные затраты определённого вида ресурса за машино/час работы СМИТ или САТС).
Переход от удельных затрат к натуральным показателям осуществляют, как известно, через показатель производительности трудового ресурса или средств механизации (СМИТ или САТС).
Стоимость машино/часа СМИТ или САТС для ПСМ есть сумма издержек владения и затрат на ЭИО СМИТ.
К издержкам владения относят: амортизационные отчисления (в современных рыночных экономических условиях сюда же относят и оплату всех видов аренды СМИТ); оплату аренды мест хранения функционирующих и резервных СМИТ и САТС; содержание и поддержание работоспособного состояния СМИТ и САТС, а также сами СМИТ и САТС; множество действующих по закону налогов и сборов (транспортный налог, налог на имущество, сборы на регистрационные действия и т.д.); страховые расходы в соответствии с действующим законодательством.
Издержки владения (условно-постоянные затраты) слабо зависят от наработки (новое или уже работавшее СМИТ) и не зависят от того, функционирует СМИТ или простаивает. Затраты на ЭИО СМИТ включают в себя плановые затраты на эксплуатацию (в том числе на топливо, электроэнергию, смазочные материалы, гидравлические и охлаждающие жидкости, заработную плату машинистов-операторов СМИТ и водителей САТС и т.д.) и обслуживание (в том числе на разные виды ТО и ремонтов, изнашиваемые детали и узлы, перебазирование СМИТ иСАТС и т.д.). Затраты на ЭИО СМИТ являются переменными.
Отдельно нужно сказать о характере наработки СМИТ (рис.18), которая с увеличением времени функционирования СМИТ снижает его техническую готовность по причине увеличения отказов (и их последствий - простоев, связанных с ремонтом СМИТ).
Модель (рис.18) демонстрирует три основных состояния СМИТ за время его функционирования: - дуга А-Б соответствует периоду штатной эксплуатации СМИТ (незначительное снижение технической готовности средства механизации СМР, замена отдельных подвергающихся износу деталей или узлов; - дуга Б-В соответствует периоду отказов основных агрегатов и узлов СМИТ, требующих существенного ремонта или замены резервированными аналогами; - дуга В-Г соответствует периоду, когда даже несущественная наработка ведёт к непрогнозируемым вариантам отказа и выхода СМИТ из строя, а сами отказы не поддаются планированию и прогнозированию.
Специалисты фирмы Caterpillar Inc. утверждают, что характер графика изменения стоимости СМИТ на вторичном российском рынке примерно соответствует дуге Б-Г на рис.18. Удельная приведенная стоимость Ус машино/часа в i-ый момент времени (в рублях) Ус [(Цбс - CpeJ +2.11 +1 3Э] :Н где первоначальная (балансовая) стоимость, включая доставку и другие затраты, связанные с приобретением СМИТ;
Сре - стоимость реализации СМИТ на вторичном российском рынке в i-ый момент с учетом затрат, связанных с реализацией; Иел - сумма издержек владения (за исключением амортизации) на i-ый момент с момента приобретения СМИТ; Z33 - сумма эксплуатационных затрат на i-ый момент с момента приобретения СМИТ; Н - наработка машины на i-ый момент с момента начала функционирования СМИТ. Удельная приведенная стоимость машиночаса СМИТ в i-ый момент времени (денежн. ед. в час) имеет вид: где: Цпр - первоначальная (балансовая) стоимость, включая доставку и прочие затраты, связанные с приобретением; ЦРІ - стоимость реализации СМИТ на вторичном рынке в i-ый момент с учетом затрат, связанных с реализацией (дилерские услуги, предпродажная подготовка и т.п.); 27Свї- - сумма издержек владения (за исключением амортизации) на i-ый момент с момента приобретения; U33i - сумма эксплуатационных затрат на i-ый момент с момента приобретения; Ni - наработка машины на i-ый момент с момента начала эксплуатации. Инфографическая модель, отражающая эту зависимость, приведена на на рис. 17.
Существенно увеличивают стоимость машиночаса простои СМИТ, обусловленные не планируемыми отказами, и связанными с ними убытами: необходимость срочной замены СМИТ на исправное в ходе выполнения работ; погашение штрафных санкций за срыв сроков производства работ; увеличение сменности выполнения работ с целью не допустить срыв сроков; не запланированные перебазировки СМИТ к месту ремонта; другие не запланированные затраты. Эти убытки перекладывают на стоимость машиночаса (кривая D на рис.19). Срок эксплуатации определяют точки пересечения кривой D и прямой E. В нашем случае он составляет от 2 до 11 лет.