Содержание к диссертации
Введение 8
1. Анализ состояния проблемы автоматизации предприятий по
строительству промышленных объектов 18
1.1. Проблема отыскания оптимальных значений основных параметров производства 18
1.2. Проблема оценки организации строительного производства
1.2.1. Применяемые методы оценки организации строительного производства 28
1.2.2. Оценка влияния организации строительного производства на производительность труда 38
1.2.3. Совершенствование методов оценки организации строительного производства
1.3. Анализ показателей для оценки организации технологического процесса строительного производства 54
1.4. Анализ модели управления строительным производством промышленных объектов 63
1.5. Анализ степени автоматизации строительных предприятий на основе единых информационных систем 65
Выводы 70
2. Разработка моделей и методов автоматизации процессов технологической подготовки строительного производства 72
2.1. Проектирование параметров организации технологического процесса производства возведения комплекса строительных объектов 72
2.1.1. Исследование влияния непрерывности и равномерности 73
2.1.2. Исследование влияния совмещения 76
2.1.3. Исследование влияния ритмичности 82
2.1.4. Исследование влияния интенсивности 84
2.1.5. Комплексная организация технологической подготовки
строительного производства 89
2.2. Разработка математических моделей задач оптимального
распределения ресурсов 93
2.2.1. Формализованная постановка задачи минимизации времени выполнения проекта 93
2.2.2. Формализованная постановка задачи минимизации среднеквадратичного отклонения ежедневно потребляемого ресурса от среднего потребления 96
2.2.3. Формализованная постановка задачи минимизации максимального потребления ресурса при заданном времени 100
2.2.4. Исследование влияния организации строительного производства на затраты труда 102
2.3. Разработка методов решения задач планирования технологической
подготовки строительного производства промышленных объектов 106
2.3.1. Эвристический метод решения задачи рационального распределения ресурсов 106
2.3.2. Решение задачи по непрерывному и равномерному распределению ресурсов по программе работ в целом 111
2.3.3. Решение задачи рационального распределения ресурсов методом целенаправленного перебора 125
2.3.4. Рациональное распределение транспортных средств и техники по объектам строительства с учетом организационных и технических факторов 127
Выводы 137
3. Имитационное моделирование строительства промышленных объектов 139
3.1. Методы моделирования строительного производства 139
3.2. Метод решения поставленной проблемы 143
3.3. Имитационное моделирование возведения промышленных объектов 148
3.3.1. Описание объекта строительства и средств его возведения 148
3.3.2. Алгоритм моделирования 155
3.3.3. Программная реализация имитационной модели 162
3.4. Алгоритм генерирования комбинаций объектов 191
3.4.1. Способ формирования комбинации 191
3.4.2. Алгоритм формирования матрицы комбинаций 194
3.4.3. Алгоритм получения уникальных комбинаций значений 196
3.5. Аналитический метод решения поставленной задачи на примере
симплекс-метода 196
3.5.1. Решение задачи методом исключения Жордана-Гаусса для систем линейных уравнений 196
3.5.2. Формализация задач сложных строительных систем для их решения симплекс-методом 198
3.5.3. Алгоритм нахождения оптимальных планов симплекс-методом. 200
3.5.4. Программная реализация решения задачи симплекс-методом... 204
3.6. Оценка вычислительной эффективности алгоритмов 213
3.6.1. Входные данные 213
3.6.2. Анализ показателя емкости ресурсов 214
3.6.3. Анализ показателя свободных ресурсов 219
3.6.4. Анализ показателя интенсивности потребления ресурсов 224
Выводы 228
4. Разработка информационной системы предприятия по строительству промышленных объектов 229
4.1. Анализ предметной области 229
4.2. Функциональные и организационные компоненты ИС 231
4.3. Сравнительный анализ инструментов организационного проектирования 235
4.4. Разработка диаграмм потоков данных 2 4.4.1. Методология IDEF0 243
4.4.2. Контекстная диаграмма деятельность строительного предприятия 247
4.4.3. Детализация деятельность строительного предприятия 248
4.4.4. Управленческая деятельность 250
4.4.5. Снабженческая деятельность 251
4.4.6. Производственно-техническая деятельность 252
4.5. Проектирование логики взаимодействия информационных потоков 253
4.5.1. Методология IDEF3 253
4.5.2. Деятельность сметного отдела 256
4.6. Разработка концептуальной схемы данных 256
4.6.1. Методология IDEF1X 256
4.6.2. Концептуальная схема автоматизации сметного отдела по методологии IDEFIX 261
4.7. Обоснование выбора ERP-системы для программной реализации
разработанной информационной системы 267
4.7.1. Галактика Business Suite 268
4.7.2. ЛАНИТ.Строительство 273
4.7.3. Решения, построенные на базе SAP R/3 for Engineering, Construction & Operations 277
4.7.4. CProject - управление строительным производством 282
4.8. Реализация пользовательского интерфейса 284
Выводы 292
5. Разработка системы поддержки принятия решений для автоматизации процесса проектирования строительства промышленных объектов 293
5.1. Разработка модели поддержки принятия решений в среде Matlab Simulink 293
5.2. Структура системы поддержки принятия решений 306
5.3. Разработка пользовательского интерфейса СППР 312
Выводы 325
Основные выводы и результаты работы 326
Список использованных источников 328
Приложение
Введение к работе
Любая деятельность, направленная на производство, предполагает достижение результата в виде продукта производства. Субъектом производства является предприятие, основной целью которого есть получение доходов от произведенного продукта. Предприятие нацелено на максимизацию прибыли. При малых размерах предприятий количество весомых параметров, влияющих на доход от произведенной единицы продукции, относительно мало и количество комбинаций значений этих параметров невелико, что определенным образом приводит к достижению оптимальных показателей.
Неизбежное повышение требований к темпам и качеству строительства, усложнение техники и технологии производства работ, а также многие другие факторы вызывают значительное увеличение объемов и усложнение задач в области автоматизации и моделирования работы предприятий по строительству промышленных объектов.
Актуальными являются проблемы совместимости (логической, методологической, информационной, математической и др.) подсистем организационно-технологического проектирования со смежными подсистемами архитектурно-строительного проектирования промышленных объектов и проектирования управленческих решений. Отличительной чертой технологического процесса строительного производства, помимо большого числа параметров, влияющих на конечную его стоимость, является использование большого количества различного вида ресурсов и возможность создания различных комбинаций этих ресурсов в виде жестких связок последовательностей. Ресурсы в строительном производстве включают в себя как материальные и финансовые ресурсы, так и одушевленные ресурсы в виде рабочей силы. Последнее предполагает наличие некоторой степени неопределенности в значении ключевых параметров, влияющих на стоимость производства строительных работ.
Не решен широкий круг вопросов, относящихся к автоматизации подготовки производства, которые возникают при обработке проектно-сметной документации (ПСД), формировании перспективных и годовых планов строительно-монтажных работ (СМР), организации материально-технического снабжения и комплектации. Далека от совершенства организация взаимосвязей бригад, механизмов, автотранспорта и служб, обеспечивающих поставку конструкций, материалов и полуфабрикатов
В строительном производстве в сфере реализации планов, представляющей собой контроль за действительными характеристиками управляемой системы, и воздействий на систему в направлении желательного изменения этих характеристик сколько-нибудь значительных результатов не получено. Это объясняется тем, что из-за высокой сложности объекта управления зачастую не удается математически корректно задать на языке уравнений модель структуры и законов функционирования объекта, а также формализовать критерий управления. В этом случае задача управления принципиально не может быть решена методами программирования.
Отличительной чертой строительного производства является помимо большого числа параметров, влияющих на конечную его стоимость, использование большого количества различного вида ресурсов и возможность создания различных комбинаций этих ресурсов в виде жестких связок последовательностей. Ресурсы в строительном производстве включают в себя как материальные, так и ресурсы в виде услуг, а также одушевленные ресурсы в виде рабочей силы. Последнее предполагает наличие некоторой степени неопределенности в значении ключевых параметров, влияющих на стоимость производства. Практика показывает, что моделирование работы строительных предприятий по использованию ресурсов является важнейшим фактором, оказывающим влияние на повышение темпов строительства, рост производительности труда, ввод промышленных объектов в установленные сроки.
При проектировании промышленных объектов необходимо учитывать, что в отличие от объектов гражданского строительства им присущи следующие особенности:
• концентрация промышленных предприятии на больших территориях;
• большая номенклатура отраслей промышленности со значительным числом разновидностей технологических процессов;
• выделение промышленными предприятиями вредных веществ, опасных для природы и человека;
• специфические виды транспорта;
• насыщенность территории инженерными сетями, наличие инженерных сооружений и открытого инженерного оборудования;
• постоянные изменения технологии, которые обусловливают необходимость в техническом переоснащении и реконструкции предприятий;
• обязательное применение на ряду со строительными нормами норм технологического проектирования;
• использование специфических средств архитектурной выразительности при формировании облика промышленной застройки. Архитектурно-строительные принципы формирования промышленных объектов, разработанные ранее, и в настоящее время являются фундаментальной основой проектирования и реконструкции промышленных зданий, сооружений и их комплексов.
После долгого периода резкого сокращения объемов капитального строительства наметилась тенденция роста промышленного строительства. Две долгосрочные программы по преобразованию автомобиле- и авиастроения получили частичное государственное инвестирование.
В основе настоящего исследования лежат результаты работ в области автоматизации и управления технологическими процессами и производствами (А.К. Шрейбер, В.А. Воробьев, А.А. Гусаков, А.Б. Николаев, А.В. Илюхин, Б.Д. Кононыхин, В.И. Марсов, О.И. Максимычев, СВ. Алексахин), теории вероятностей и случайных процессов (Ю.К. Беляев, И.И. Коваленко, В.М. Шуренков, Б.А. Севастьянов, А.Д. Соловьев, Д. Кокс, В. Смит), теории массового обслуживания (А.Д. Соловьев, Г.П. Башарин, Я.Д. Коган, А.Д. Харкевич, М.А. Шнепс, В.Г. Беляков, А.Л. Толмачев, М. Шварц), теории сетей массового обслуживания (Т.П. Башарин, А.Л. Толмачев, В.А. Жожикашвили, В.М. Вишневский, Л. Клейнрок), методов анализа многопотоковых систем массового обслуживания сложной структуры (Г.П. Башарин, П.П. Бочаров, Ю.В. Гайдамак, К.Е. Самуилов), методов управления процессами информационного обмена (Б.Я. Советов. С.А. Яковлев, О.Б. Низамутдинов. С.Л. Белковский, В.Т. Еременко. СВ. Костин).
В этих изданиях и специальных трудах имеются достаточные научные предпосылки для решения поставленной задачи. Между тем, до настоящего времени существующие подходы к решению проблемы автоматизации и моделирования работы предприятий по строительству промышленных объектов на этапе проектирования и их адаптации к изменению параметров внешней среды на этапе функционирования носят, как правило, локальный по областям применений и разрозненный по методам характер.
Указанные обстоятельства предопределяют актуальность темы настоящей диссертационной работы, ориентированной на комплексное решение рассматриваемой проблемы автоматизации и моделирования технологического процесса строительства промышленных объектов.
