Введение к работе
Актуальность. Одной из важнейших нерешенных проблем в капитальном строительстве является комплексное формирование и реализация организационно-технологических решений, обеспечивающих целенаправленное и наиболее рациональное развитие и использование производственной базы строительных организаций: воспроизводство мощностей, определявшее динамику структуры и параметров каждого производства, установление оптимальных пропорций между собственным производством и кооперацией, специализация мощностей, реализация взаимосвязей и взаимодействий с .технологией и организацией транспортных и строительно-монтажных процессов.
.Особенно остра эта проблема для территориальных строительно-монтажных организаций' типа треста, комбината, главка, работающих в условиях полной хозяйственной самостоятельности. Производственная база таких организаций является важнейшим элементом инфраструктуры и должна рассматриваться как непрерывно развивающаяся система, которая включает и производственные процессы, и процессы при» нятия решений. Решения должны быть репрезентативными и конкурентоспособными в условиях нового хозяйственного механизма.
Путь к реыению указанной- проблемы лежит в постановке и реализации взаимосвязанных динамических задач, обеспечивающих разновременность и определенность принимаемых репений - от долгосрочного планирования до регулирования производства на основных этапах инвестиционного цикла. Для этого необходимо создание теоретических основ построения комплексной автоматизированной системы, которая объединяла бп управление технологическими и организационными процессами, протекающей на оскошж стадиях управления производственной базой.
На стадии перспективного планирования предусматривается:
разработка концепции развития производственной базы;
выработка и детализация основних гарязнтсЕ внутри принятой "С!.::--л'*.'" '*. п-миелс.кие \у;но-еН'.-,х тєхн->г~о-йк<.н.сі«йч<їскйх показателей "С }':',:' var'.wira:!;
детализированная проработка и сопоставление, принятых вариан
тов.- . "--,.. .''.'-,
На стадии реализации перспективного плана:
"разработка модульных типовыхчпроек'тных решений объектов производственной база;
выбор наиболее эффективного'сочетания типовых проектных решений для реализации, '.'
На стадии краткосрочного планирования и.управления:
разработка и оперативная" корректировка календарных графиков '
выполнения строительно-монтажных.работ, увязанных-с мощностями про
изводственной базы; " - " ,
выбор методов организации транспортных процессов как. связующего звена между производственной базой и объектами строительства;
оперативное управление всеми, звеньями строительного конвейера
Условимся, что понятие "управление" в автоматизированной системе управления развитием производственной базы. (АСУПР) будет -включать в себя принятие решений на этапах, перспективного планирования проектирования, регулирования и управления'строительно-монтажными процессами. Таким образом, система должна агрегировать в. себе комплекс задач управления, обеспечивая амерджєнтность объекта"управ- . ления, сбалансированное планирование и управление'.объемами и структурой строительно-монтажных" работ в рамках самостоятельно действу-. вяей хозрасчетной строительно-монтажной организации."Это будет способствовать наиболее эффективному использовании существующих мощ- -ностей, экономии основных видов-ресурсов, в том числе при-воспроизводстве мощностей. -
В зависимости от поставленных конкретных задач область'применения АСУПР может меняться:
при определении пропорций.между собственным производством и .
кооперацией - это группа территориальных, строительно-монтажных ор
ганизаций, объединенных кооперированными связями; .. ',
при выработке" организационно-технологичзских решений, обеспечивающих наиболее рациональное развитие производственной базы,' -это строительно-монтажная организация типа траст, комбинат, главк, включая Бее основные ее подразделения;
в процессе реализации взаимосвязей и взаимодействий с технологией и организацией транспортных и монтагных процессов - это от-
цельные производственные подразделения территориальной строительно-монтажной 'организации.
'. 'В' работах 0.#.Глушкова указано, что существуют четыре основные причины роста' сложности задач управления: резкое увеличе- --ние номенклатуры выпускаемых' изделий, увеличение средней сложности-'изделия, высокие-темпы'обновления оборудования и выпускав-,' лой продукции, появление новых задач управления, которые не воз-, никали, в пропілом.- В полной мере это относится к строительной отрасли и,'к рассматриваемой системе.
Теоретические,исследования и опыт создания АСУ- в .строитель- -' ї'тве показали,' что эффективность управления значительно воэрас— . , гает при переходе от частных задач к комплексным,, от' локальных- , сритериев к общим,- от микромоделей к макроэкономическим. В рабо--^х А.А.Гусакова исследована зависимость эффективности АСУ от-фовня комплексности, погашение которого является основным на-" Гравлением. создания.таких систем. Это подтверждает, что внедрение. ;омплексной системы, управления развитием базы строительной индустрии и.мощностей строительных-организаций на этапах долгосрочного планирования, проектирования, организационно-технологичес- ., :ого управления должно принести наиболее существенный эффект.
Анализ современного состояния систем, включающих функции
юлгосрочного планирования, проектирования и организапионно-тех-
юлогичеекого управления, показал, что действующие и разработанные ;
і, этой.области системы не. охватывают в комплексе, управление функция--,
!И на'основных этапах инвестиционного цикла. В настоящее время-отс
утствует, единая концепция создания систем, где. организационно-тех-
ологическое .управление, было-бы связано со смежными .системами архи-
ектурно-строительного и технологического проектирования,.долгосроч-
ого планирования,, принятия решений. Действующие системы' не- обла-
ают достаточно высокой'Степенью .надежности и динамичностью-'В про
весе принятия решений-, Наличие таких недостатков явилось' областью
сследований, в работе. ,' '
Таким-образом, исходя из особенностей'сформулированной проб-іемн, пути.ее реализации лежат в области создания комплекса мето-
юв и моделей, включающих взаимосвязанные модели отрасли как ячейки производственно-технологической структуры и моделей предприятий
с дискретным характером производства. Оба типа моделей являются дискриптивными, где характеристики отображаются как эндогенными, так и" экзогенными параметрами. В общем случае все типы моделей . могут отражать систему произБодственно-транспортных функций, которые целесообразно половить в основу целевых установок.
Цель диссертации - создание концепции и методологии построе-, ния автоматизированной системы управления развитием производстве* ной базы региональных строительно-монтажных организаций, которая бы увязывала на основе логической, информационной и математичес^ кой совместимости функции долгосрочного планирования, технологического проектирования и организационно-технологического управления. '
Такая система должна способствовать наиболее эффективному использованию производственной базы строительной организации, . сбалансированному с программой и условиями строительства, обеспечивать своевременный ввод объектов в эксплуатацию, с заданными те: . нико-экономическими показателями и уровнем надежности.
Объектом исследования в работе являются методы создания по) систем АСУПР.
' Предмет исследования - производственная база региональных строительных организаций.
Направленность работы обусловила необходимость решения следующих задач:
' осуществление системного анализа проблемы развития и управления производственной базой строительных организаций различного уровня и с различной специализацией;
исследование и синтез информационных потоков, их вероятност ных.характеристик, влияющих на процессы управления развитием про изводственной базы;
разработка обобщенной модели АСУПР, осуществление, ее декомпозиции с целью определения функциональной нагрузки каждой подсистемы, обеспечивающей на различных этапах управления свертку локальных критериев и сопоставимость результатов;
разработка комплекса взаимосвязанных логически, информацйо но и математически проектно-технологических моделей отрасли, пре приятия, технологических процессов, которые реализовали бы функи системы на этапах перспективного планирования, технологического
роектирования, организационно-технологического управления;
исследование при помощи разработанных моделей характеристик ' роцесса управления развитием производственной базы строительных рганиэаций с целью корректного использования алгоритмов управЛе-ия, принципов внешнего дополнения и необходимого разнообразия, цаптацИи разработанных моделей к различным внешним условиям;
разработка и исследование эффективного программного обеспе-шия для реализации различных подсистем АСУПР с-учетом возможности іссредоточенной обработки информации и возможной локальной реализа-[и каждой из подсистем;
осуществление.практической реализации результатов исследо-зний и разработок.
- В основу работы положена гипотеза: предполагается, что для становления закономерных связей, а также исходя из принципов не-5ходимого разнообразия и открытости, система управления дтроизвод-гвенной базой может включать как минимум три взаимосвязанные ло-ічески, информационно и математически подсистемы, построенные на :нове интеграции функций: "Перспективное планирование развития хшзводственной базы", "Технологическое проектирование объектов юизводственной базы", "Организационно-технологическое управление шнспортными и строительно-монтажными процессами"
При этом степень глубины оптимизации с использованием разра-ітанннх целевых установок должна увеличиваться при переходе от іной подсистемы к другой.
Решение проблемы, поставленной в диссертации, базируется на ^следованиях, выполненных советскими учеными К.А.Антанавичзосом, ,А.Багриновским.А.А.Бакаевым, В.С.Балицким, Ю.С.Бруманом, Л.Г.Го-гбом, А.А.Гусаковым, ф.М.Дукареким, В.И.Калъниченко, И.П.Керошм, .А.Колтынюком, Ю.А.Куликовым, (З.Н.Ляшенко, B.C.Михайловым, В.В. >зняковым , М.М.Соловьевым, В.В.Прыкйным, В.И.Рыбальским, А.М.Чав-шым, Д.И.Черваневым, В.В.Шафранским, Н.З.Шором, А.С.Щенковым.
В процессе исследования оыли использованы работы советских зарубетшых специалистов в области планирования и прогнозирова-:я в экономике, организации и управления в промышленности и роительстве, по комплексной инженерной подготовке производства, .звити», размещению, кооперации, комбинированию и специализации з строительной индустрии, комплектации и материально-техни-
ческому обеспечению строительства, технологии и организации стро
ительных процессов, системному анализу, экономико-Математическим
методам, исследованию -операций, имитационному -моделированию, тео
рии сложных систем, теории-вероятностей и математической статис-,
тике, теории стохастической оптимизации, автоматизации управления
и программированию. ....
Поставленные задачи и цели обусловили содержание <и, построё-
ние исследования Чрис.І)."Оно определено также предлагаемой струк
турой АСУПР-(рис;.2). .
Научная новизна .диссертации, состоит в том, что в'ней.впервые .разработаны. теоретические основы и методология построения комплекі ной автоматизированной системы, обеспечивающей на основе интеграции, функций-вариантное проектирование развития производственной б; 5ы, синтез и анализ проектных решений и организацию эффективного. функционирования объектов производственной базы. При этом обеспечивается сбалансированность параметров производственной базы -с. плі нами строительства, что способствует конечному результату работы своевременному вводу объектов в эксплуатацию с заданными технико-экономическими показателями на этапах' перспективного планирования проектирования, организации строительно-монтажных работ..
Наиболее-существенные результаты'исследования, которые-отличаются новизной 'И выносятся на защиту':.'
.методология построения комплексной автоматизированной "системы управления развитием производственной базы строительных органи заций с интеграцией по функциональному признаку;
теоретические принципы и системы моделей, обеспечивающих на этапе перспективного планирования рациональную сбалансированность планов с ресурсами и условиями производства работ;
синтез и анализ системы типовых проектных решений предприятий производственной базы, обеспечивающих наиболее эффективную реализацию задач,.заложенных на этапе перспективного планирования
теоретические принципы, методы и модели проектно-технологи-ческой и организационной подготовки строительного производства и его транспортно-монтажного звена, обеспечивающие в увязке с параметрами производственной базы поточное выполнение работ на объект
специализированные программно-технические комплексы и автома газированные рабочие места для организационно-технологического щ ектирования в строительстве.
исследование СУЫЕТВУШЕЯ организационно;! ага те жі
ПЛАНИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРСИЗВОДСТЬЕННОЯ БАЗО?
OEffi ПЕЧЕНИЯ АСУПР И ИССЛЕДОВАНИЕ
разработка и исследование подсистем "плаікрозанке развития производстве-нол базы" '
і. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУР ПРОИЗВОДСТВЕН-НОЯ БАЗЫ
-
АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПЛАНИРОВАНИЯ И і ПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЕМ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ БАЗИ
-
АНАЛИЗ И B3J.OP МЕТОЛСВ ИССЛЕД'-ЛІцЙ
->
і. информационный состав асупр 2. статистическое исследование
информационного состава 3 технико-экономическая оценка
Щ50РЇА131ОНН0Г0 ОЕЕПЕЧШЯ 5. ОьОБЕЕННАЯ МОДЫЪ АСУПР И ЕЕ
->
I. МОДЕЛИ РЕАЛИЗАЦИИ ЇУНХїШ ПОДСИ-СТЕИ'."ПЛАіЖГОВАККЕ РАЗЯ1ТИ.1 ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ БАЗЫ": КООПЕРИРОВАНИЕ, 'СЇЙЩАДІЗАШЯ, РАЗЯКЗСЕ.
3. РАЗРАБОТКА И ИССГ.ЕДОВАІІНЕ МЕТОДА
', ОПТИМИЗАЦИИ ИНЯШІОНАЛІЩХ
ЯОДСМГГЬИ "
разработка и исследование подсистемы "технологическое проектирование объектов производственно;; базьі"
разработка и исследование подсистемы
"ОРГАНИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТРАНСПОРТНЫЙ И СТРШ'іЕЩІО-МОНГАійіо'.ЧИ ПРОЦЕССАМ"
ПРОГРАММЫ О-ТШИЕСКаЕ
АСУПР
-
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НОДЖЕЯ Ш ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОКЗВОДСТИШШХ riAFAKfTPCB ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЯ
-
МОДЕЛИ ОГ.РЕДЕДЕКИЯ ВРЕМЕННОГО И ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПОТЕНЦИАЛА, ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ
-
МОЩИ КОПИРОВАНИЯ БАЗЫ ТИПОВЫХ ЯРОЕШШХ РЫЕаЙ К ОЦЕНКИ СИНТЕЗИРОВАННЫХ ПРОЕКТНИХ РЕШИ
->
-
ЇАКТОРШІІ АНАЛИЗ ТРАКСПОРТНО-МОНТАДЛГО ЗВЕМ
-
ИЕТОИ И КОЛЕН У17РШЕШЯ ТРАНСПОРТНЫМ ЗВ.ІІіОМ
-
МЕТОДЫ И НОДЮ1 УПРАВЛЕНИЯ И ОЇТА-НгеАЦКК СТРСК.ТЫЩО-МОКТАШЫМИ FA-БОТАШ '
-
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ВНЕДРЕНИЯ
-
ПРЕІЛОІИШ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ДАШЕЙ31Х ИССДЕДСВАНИА И «АХОВОГО ВНЕДРЕН»!
Рисі. МЕТОДОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ИССЛЕДОВАНИЙ
Падсистт.
Автоматизированная система упоавленш произЫственнш базой (АСУПР)
баланс потребности производстве и кооперации ,,
Подсистемы
ПЛАНИРОВАНИв ОАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВ ЄННОИ 6АЗЫ
Использование принципа внешнего дополнения и алгоритмов управления
{подсистем.
ФУНКЦИІ)
Модели отрасли/
Размещение
=5
1.2
Транспортная схема
!.3
Специализация
Определение првигШстоенных возможностей и потенциала 22
Технологическое
ПРОЄКТИРОВАНИЄ
объектов производственной
БАЗЫ
V-
Синтез типовых, проектных решений 2.1
'Проектно - технологические 1 модели
Оценка и синтез проектных решений 23
Организаций и упРАвление транспортными и строительно -
МОНТАЖНЫМИ ПРОЦЄССАМИ
СтдОилизация заводского и строительною производства j/
Модели организационно - технологического управления
\
Организация и управление выполнениемСМР
Организация
транспортного
процесса
3.2
. Практическая значимость. В диссертационной работе решена науч-іая. проблема, имеющая важное народнохозяйственное значение и широ-/ суп реализацию. Результаты исследований и разработок применяются при вариантной проработке проектов развития комплексов предприятий производственной базы,строительной организации в увязке с предстоящими планами строительства; диагностировании сбалансированности производственных возможностей предприятий производственной базы с программой строительства; выявлении узких мест и резервов, формировании индивидуальных'проектов-достаточно широкого клас с а. предприятий производственной базы на основе типовых проектных решений, которые могут быть применены как-в условиях нового строительства, так і при реконструкции, и техническом перевооружении; управлении транс-юртными и монтажными процессами с учетом особенностей строящихся >бъектов и-возможностей'предприятий производственной базы.
Полученные на этой-основе выводы и рекомендации могут быть іспользованьї на различных уровнях управления, в том числе строительными организациями, их вычислительными центрами, проектно-тех-юлогичёскими институтами,'.подразделениями строительных министерств іри формировании мероприятий по развитию- производственной базы, . ранспортной схемы,- планов проектных работ, наборе адресных прогршш іепосредственно в процессе, управления' строительным производством.
Комплексная реализация разработанных, предложений на основе вакантного проектирования схемы развития производственной базы и пос-едующей ее реализации на основе-модульно-блочного проектирования и ациональной организации и управления строительно-монтажными процесами- будет способствовать более успешной работе территориальных троительных организаций в условиях полного хозрасчета,'а также беспечит дальнейшую взаимоувязку территориального и .отраслевого ланирования и управления инвестиционным процессом. ,'.
Получена удельная экономическая эффективность, которая состав-яет от 1,8 до 2,2 тыс.руб. на I млн.руб.СМР,. охваченных системой. Все исследования, изложенные в диссертации, выполнены в.соот-етствии с координационными планами важнейших работ ГКНТ СССР, Госчана СССР, Госстроя СССР и строительных министерств, а также союзах, республиканских и ведомственных комплексных целевых и научно-ехнических программ РН.55.06 "Разработка и внедрение.системы пла-ирования, производственно-технологической комплектации и учета на.
укрупненную бригаду", PH.55.01 "Индустриально-системные методы в строительстве", С.01.13 "Производственно-технологическая комплектация в строительстве". Дальнейшее развитие результатов диссертации осуществляется в рамках .союзно-республиканских программ "Материалоемкость", "Жилье-2000", "Планирование и управление в жилищно-гражданском строительстве на основе новых'информационных технологий"..
Основные выводы и .рекомендации отражены в одобренных Ученым советом НИИСП Госстроя УССР, научно-техническими советами Госстроя УССР, Госстроя СССР и Госкомархитектуры Госстроя СССР результатах завершенных в 1978-1989 гг. плановых научно-исследовательских работ.
Апробация результатов исследований осуществлялась на заседаниях кафедр АСУ Киевского инженерно-строительного института, экономической кибернетики Киевского государственного университета им.Т.Г.Шевченко, секции научного совета по проблеме "Кибернетика" Института кибернетики им.В.М.Глушкова АН УССР, кафедры технологии и организации строительства Поананьского политехнического института (ПНР).
Основные положения, разработанные в диссертации, представлялись на международных конференциях и совещаниях (ПНР - 1977, 1978, 1979 гг.; ГДР - 1980г.; НРБ - 1986, 1987, 1989 гг.), всесоюзных совещаниях (Москва - 1978, 1988 гг.; Киев - 1986 г.; Челябинск -1981, 1982 гг.), республиканских семинарах, конференциях, совещаниях (Киев - 1977-1989 гг.; Винница - 1986 г.), вузовских научно-технических конференциях (КИСЛ - 1976-1980 гг.; КАДИ - 1976 -1978 гг.); научно-технических советах Госгражданстроя СССР, Минстроя УССР, Госстроя УССР.
Внедрение результатов:
теоретические и практические результаты включены в специальные учебные курсы строительных вузов и программы повышения квалификации инженеров-строителей;
на основании теоретических результатов, полученных в диссертации под научным руководством и при участии автора, подготовлено 10 нормативно-методических документов, в том числе республиканские и ведомственные строительные нормы, руководства и пособия,программно-технические комплексы;
программно-технические'комплексы на. базе ЕС-ЭВМ и ПЭВМ, по іроектированию схем развития производственной базы внедрены в-двад-іати трестах, комбинатах, территориальных управлениях трех строи-ельных министерств: Минстроя УССР, Минстроя ТаджССР, Министерства іборонн СССР.
. Программно-технические и методические разработки, АРМы по ста
билизации .заводского производства в условиях проектно-производст-
іенньїх систем внедрены', на домостроительных комбинатах УССР с об
ей. мощностью 900 тыс.м - жилой площади в год.
За время экспериментального внедрения разработок подтвержден- . ый организациями экономический эффект составил 1,9 млн.руб., Выпол-енная работа создает экономический потенциал в размере .50-60 млн. уб. в год только в Украинской ССР..
В диссертации изложены рекомендации по организации внедрения, .
иражирования разработанных методов, моделей и программных' средств
программно-технических комплексов. Диссертация состоит из семи
лав, заключения, списка использованной литературы и приложений,
абота содержит" 287 с, основного текста, 21 с. таблиц, 56 с. рисун-
о'в и 85- с. приложений. . .
Автор выражает благодарность доктору технических наук В.С.Ба-ицкому за ценные замечания, и советы при подготовке, работы.
- ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ'РАБОТЫ ГЛАВА I. Производственная база строительной, организации строит- . я по принципу единого .конвейера - от изготовления полуфабрикатов,' онструкций и крупных,модулей до их сборки в готовые к эксплуатации бъекты. Она включает комплекс,заводов, цехов, складского и комп-ёктовочного хозяйства; Элементы базы тесно' увязаны организационны-и формами взаимодействия между ними. Главным признаком рациональной рганйзации производственной базы является наличие основных и.вспо-огательных производств, а также установление правильных соотноше-
ИЙ Между, НИМИ. '','.'.
Одно из важных направлений инвестиционной политики - выбор >рм воспроизводства мощностей при развитии производственной базы. .
При этом в процессе формирования критериев наиболее перепек-
шным представляется такой подход, когда стремятся к достижению
(Ксированных целей при ограниченных ресурсах. '
Оптимальный вариант развития и размещения объектов производственной базы можно определить, как такой вариант расширения, реконструкции, технического перевооружения, нового строительства, выпускаемых объемов-и номенклатуры продукции, способов перевозок и организации строительно-монтажных работ, при котором в течение соотг.етствующего перспективного планового периода обеспечивается выполнение строительно-монтажных работ по объемам и структуре при достижении минимума суммарных, приведенных,затрат и соблюдении ресурсных ограничений.
, Выполнена декомпозиция проблемы, развития производственной -базы, что позволило определить направление создания подсистем АСУПР. и очертить; область, входных и выходных параметров подсистем.
' Для последующего .решения задач методической совместимости подсистем в первой главе выполнен анализ методов, которые целесообразно положить в основу моделирования и исследования процессов управления производственной базой.
Анализ показывает, что указанные задачи обладают-специфической структурой, требующей разрабатывать специальные методы'их ; решения, которые обычно более эффективны, чем общие.методы-линейного, нелинейного, и дискретного программирования. Как правило, : рассматриваемые модели обладают рядом свойству что позволяет исло зовать эти свойства при построении методов решения, в частности,. при выявлении узких мест и. формулировке задач их развития-* формировании конкурирующих вариантов при несбалансированности заданий по производству продукции и объемам СМР.
Г31АВА Z. Одним из основных элементов взаимосвязи.подсистем' АСУПР является информационное обеспечение, которое состоит из но] мативно-справочной базы, исходной информации, оперативной, информ) ции, информации обратной связи, схемы документооборота и системы классификации и кодирования.
В диссертации рассматривается взаимодействие основных подеи<
тем с целью определения набора показателей, которые будут задейс
вованы в каждой из них. ,
Поскольку трудно.провести четкую грань между параметрами и ' ограничениями, рассмотрены в комплексе обе эти категории/разделенные на функциональные и дискретные, функциональные параметры
эграничения позволяют изменять их в допустимых пределах, что'со-' этветствующим образом влияет на изменение функции цели. Дискретные параметры либо сами по себе принимают определенное значение, пибо опосредственно влияют на другие функциональные параметры, которые в результате установления значений дискретных параметров гакже принимают строго определенные'значения.
В результате исследования среды установлены основные функци-энальные и дискретные параметры АСУПР. Каждая из подсистем АСУПР использует присущие ей группы параметров в качестве входных и в качестве ограничений.
;. Все множество параметров или факторов формируют информационное обеспечение системы. При этом большое число факторов, их изменчивость, уровень энтропии, присущей ряду из них, а также налитое случайных составляющих в ряде факторов оказывают существенное злияние на трудоемкость и достоверность подготовки исходной информации в подсистемах.
В связи с этим проведено исследование информационного состава, целью которого является минимизация объемов информации при эбеспечении требуемой статистической достоверности, оценки основных статистических характеристик факторов; обеспечение уровня точ-юсти входной информации, совместимого с требуемой точностью ре-іультатов; определение периода, в течение которого входную информа-irao можно считать достоверной.
С помощью разработанных методов статистического оценивания. выполнены исследования характеристик процессов управления производственной базой, получены корреляционные, соотноиения для различ-щх параметров и нормативов, которые заложены в методику вариант-ого проектирования. Установлена степень взаимной независимости, а ?акже уровень взаимовлияния случайных событий внутри выборочной ювокупности. В ряде случаев установлен стационарный пуассоновский сарактер случайных процессов, что дает основание в дальнейшем осу-іествлять их моделирование, как стационарных и ординарных. В тех :лучаях, когда корреляционная функция указывает на взаимозависи-гасть внутри выборочной совокупности, последняя моделируется с при-(енекием цепей Маркова.
АСУПР функционирует на основе большого количества исходно"! лхоруалил. Эта информация существенно меняется во времени. їізме-'.ения зо зниклі; т :-:.-jK z~ напала цикла решения, так и з процессе вы-
!5
гголнения-этого цикла. В соответствии с' принятым в работе определением цикл решения — это собственно принятие решения, его реализация, оценка результатов и.рекомендаций об изменении. Каждый этап цикла сопрововдаегся "информационной подпиткой".
Введено, понятие "информационной устойчивости. Оно. определяет такую степень изменчивости внешних условий на исходную информацию, которая должна привести к повторному -выполнению циклов- расчета.
Контролируемый параметр, на основе которого принимается решение о внесении изменений, в общем случае является случайной величиной. Флуктуации этого параметра могут иметь случайную и. периодическую составляющие. Амплитудные отклонения отражают суммарный . эффект от воздействия разных факторов. В основе метода лежит проверка статистической нулевой гипотезы о положении центра распределения этого параметра.
Исходя из общей формулы закона Пуассона
' p(t) = /-e~^{l+At) , И)
где pit)- вероятность того, что за время і ведущий параметр изменится более одного раза; 'Л - ведущая функция пуассоновского процесса. . Задаваясь малым значением р(і) и определив предварительное., согласно (I) определяем цикл планирования.
С течением времени параметр t может измениться. Поэтому с целью адаптации і необходимо следить за изменением Л и соответствующим образом корректировать цикл планирования t . Уточненное значение .Л. можно вычислять по формуле
Лы =Л . W/V , (2)
где AL - значение интенсивности изменения контролируемого параметра, определенное по 1-й выборке в результате измерений; А;,, -значение интенсивности, определенное по ( I 4 1)-й выборке в резулі тате того же количества измерений; >) - весовой коэффициент.
Таким образом, периодический контроль значений А и соответствующая адаптивная коррекция цикла планирования позволяют значительно улучшить функционирование производственной системы.
Проведенные исследования показали, что период корректировки входной информации в первой и второй подсистемах составляет 80-12( дней, а в третьей - 5-7 дней.
'- Основным результатом второй'главы -являются создание эффективной методики комплексной статистической оценки параметров, и комин-. . 'лекс'шй факторный анализ информационного состава АСУПР. Полученные-результаты дают возможность приступить к разработке подсистем АСУПР ' на основе их-информационного-единства.
. ДАБА 3. Первой задачей данной главы лвляется обеспечение.ме-.' тодического. единства.разрабатываемых подсистем АСУПР.'Особенности '. ". 'расчета компонентов целевой функции и глубина оптимизации для. раз- - нь»х подсистем-различны. Так, подсистема'."Планирование' развития про-'. . изводстэенной'.базы" дает наименьшую глубину оптимизации, как бы\ ' очерчивая-область оптимальных' решений.'Следующие подсистемы -после-, : --довательно увеличивают глубину оптимизации, используя дётализ'иро- ; ванные и. уточненные наборы-данных. Каждая из подсистем включает '. труппу свойственных; ей.специализированных моделей. Единые методические требования к' -моделям. АСУПР заключаются в том, что необходи- - .;. мообеспечить реализацию одно- и многопродуктовых задач, приемлемое время расчета при' высоких размерностях, включить элементы прог- , '. нозирования- для компенсации' энтропии исходных параметров, учитывая функциональные й технологические ограничения.
Следует также иметь в виду,- что каждая из подсистем должна
реализовывать свои функции не-только в общем комплексе, но и авто
номно. Общий-подход базируется на модификациях производственно-
транспортной модели отрасли. -
При вариантном проектировании схемы развития,производственной базы необходимо выработать критерий эффективности, адекватно-' , реагирующий на изменение вариантов, позволяющий сопоставить их технико-экономические показатели и определить степень влияния отдельных факторов на итоговый показатель.
При этом должен соблюдаться народнохозяйственный подход, что предполагает проведение расчета эффективности по всем этапам ин- -вестиционного цикла, применение б расчетах системы экономических нормативов, в том числе единого норматива эффективности капитальных вложений и других устанавливаемых ограничений путем приведения.' их к единому расчетному году.
В реальных условиях изменяются и сопоставляются варианты вос-іроизводства мощностей: новое строительство, реконструкция, расширение, техническое перевооружение, г Усматриваются варианты с раз-1ичными оСъемм.-и кооперированных поставок как внутри-, так и мея-
ведомственных. Варианты могут отличаться применением.инвентарных . и мобильных установок, их перемещением.'Кроме того, варианты могут .. отличаться друг от друга уровнем специализации технологических'ли-, ний и предприятий. Важным вариантообразующим фактором является раз-' мещенйе производств. ' '.'.'., ... ' '
Изменения и их сочетания обусловливают многочисленные вариан
ты развития производственной базы; При'этом наиболее.существенными
экономическими показателями, которые, характеризуют вариант, являют
ся уровень капитальных вложений, транспортные.и эксплуатационные
затраты, \
Пусть имеется Z_ вариантов управляющих воздействий. Каждый из вариантов Z = I, к характеризуется'присущей ему. экономичес-. кой эффективностью,интенсивностью потребления поступающих в отрасль ресурсов Q. tat, где a = ГТК - номер ресурса,. а также интенсивностью производства конечной продукции N цг .
Зная потребность узлов сосредоточенного строительства или
объектов в данной продукции Jji , где j = ГГп, > требуется опреде
лить оптимальный вариант управляющих воздействий, которые заключа
ются в выборе варианта воспроизводства мощностей, способа реализа
ции принятого варианта и алгоритма управления строительно-техноло
гическим процессом. ', ' .
Формулировка этой модели как производственно-транспортной Примет вид: найти варианты управляющих воздействий для предприятий I = 1,/п и такие объемы перевозки Хц' - ^ ~го продукта от і-го предприятия к J-му объекту, при которых минимизируются суммарные" приведенные затраты на производство, затраты на транспортирование всей продукции и затраты на воспроизводство мощности.
Если рассматривается некоторое множество вариантов развития производственной базы, то в каждом S -м варианте величина приведенных затрат формируется по модели
- С (*, аШя , Xjt )J — men . , 3)
ПРИ |%
*4 .'
г-і ',
L' Cm і J ''Сп. '; г = С*і і. -С? ,
где Сг - себестоимость производства продукции;' 3Грг -транспортные затраты; K't - капитальные вложения, связанные с развитием производственной базы; ,/sV - капитальные вложения, связаннные с развитием транспорта; Рв\т - остаточные средства, связанные с ликвидацией, мощностей, или их замораживанием; і - функция времени.
Обозначим через.2г булевую переменную, связанную с выбором для і -го предприятия г-го,управляющего воздействия. Полагаем Z;г - I, если избирается 2 -й вариант; іг=0 в противном случае. Так как для каждого предприятия оптимальным является определенное состояние вектора управляющих воздействий, то
І Z-n = і , і-Cm .- (4)
2*1
Учитывая потребность в продукции по группам и интенсивности выпуска продукции предприятием, получаем
m R( п.
^ZNUz'Zi%>J.fjC , С = С~Р . (5)
Зная интенсивность потребления ресурсов при каждом варианте развития предприятий и лимит поступающих ресурсов, запишем ресурсные ограничения:
LlaLuzzu <6и , ич.к . (6)
Полученная экономико-математическая модель относится к классу «-линейных моделей с булевыми переменными.
Исследование модели (3) показывает, что она аддитивна, нелинейна за счет нелинейности первого и второго слагаемых и булевых переменных. Декомпозиция модели (3) заключается в переопределении ее составляющих в зависимости от их функциональной нагрузки, что влечет за собой изменение степени точности достижения экстремальных значений. В работе принято, что в процессе декомпозиции
степень; точности повышается при переходе от подсистемы более высокого уровня к подсистеме более низкого уровня, а внутри подсистем .- в "соответствии'с, иерархией их функций., . . - '.. ;'.''-. Приведенное, списание отражает общий подход к созданию "моде-,' " , лей подсистем АСЛІР., Рассмотрим функциональное .наполнение подсистем, (см.рис;2).'Набор функций должен быть необходимым и достаточным для, реализации -прикладных' задач, данной подсистемы., Иерархия функций, -внутри- Подсистем определяется уровнем энтропии исходных данных и.прикладным характером'каждой-функции.
Подобное иерархическое представление подсистем и функций позволяет осуществлять процесс, оптимизации модели (3) по многомерным сечениям с разной глубиной оптимизации, имея в виду, что реализация каидой из функций позволяет достичь области экстремальных значений по соответствующему сечению целевой установки.
Практической реализацией данного подхода является возможность
приведения поэтапной оптимизации внутри подсистем по функциям, а
также реализация отдельных функций с целью поиска субоптимальных -
решений. Щункции подсистем,- приведенные на рис.2, положены в ос- ,
нову разработки соответствующих комплексов моделей. - . '
Перейдем к рассмотрению моделей, реализующих функции подсис- . темы "Планирование развития производственной базы".
Функция І.І. Материально-техническое снабжение территориальной, строительной организации является важнейшим фактором,- влияю-"ц'им на принятие решения при формировании схемы. Можно .выделить три основных источника материальных ресурсов: собственное производство, внутриведомственная кооперация и междуведомственная кооперация. Как. правило, полностью обеспечить себя всем необходимым за счёт собственного производства по отдельным' номенклатурным группам продукции территориальная организация не может. В.условиях хозрасчета "постоянно будет возникать вопрое,что выгоднее: развивать производство недостающего ресурса на собственной производственной базе кли воспбльзоваться кооперированными поставками (если есть возможность 'их,получить)?', .
, Балансовые' соотношения модели- связывают между собой объемы -внутри--и- мевдуведомственной кооперации, собственного производства и коэффициенты использования мощностей. Отличительной их особенностью является то, что каждый уровень иерархической структуры
организаций-исполнителей описан двумя балансовыми соотношениями: первое содержит категории потребления, второе - мощности (урав-нения пріведенн для одного вида продукции):
[nP(K = POTS^VHK,-NHKt ) |пр(к-РОт^-уик(-мт( (7)
при оСГ = ПР?/Щ**А, ,
где ИН( - мощность по выпуску продукции в конце периода: И" -плановая мощность (задается в исходных данных)' УЬ L - выбытие мощности в плановом периоде; WRVt - директивный ввод мощности; D; - дополнительный ввод мощности (переменная величина); [\Р^ - производство в конце периода; P0TR* - расчетная потребность в конце периода; VMKL - объем внутриведомственной кооперации; ИПК;-объем междуведомственной кооперации; х/ - коэффициент использования мощности; <} - проектный коэффициент использования мощности.
В качестве независимой переменной в первом уравнении принимается величина Dj , а во втором VMK^ . Зависимыми величинами,таким образом,будут на каждом шаге ИН" и ПР* .
Такой подход позволяет реализовать расчет для основных случаев соотноаения потребления и производства ресурсов: когда потребление меньше собственного производства, когда раино ему и когда превышает собственное'производство.
Функция I.2-. Изменение структуры строящихся объектов либо сосредоточение объемов строймонтажа в. ранее не освоенных районах требует решения вопроса о размещении дополнительных мощностей. Если в качестве дополнительных мощностей рассматриваются передвижные инвентарные установки, то часто их применение позволяет избежать потерь, возникающих при свертывании .или перепрофилировании объемов работ3 и связанного с этим уменьшения коэффициента использования мощностей стационарных производств,-
Разработана модель расчета рационального размещения вновь строящихся стационарных производств или передвижных инвентарных установок. В ее основу положена геометрическая интерпретация физической модели размещения Зебера. Введено понятие коэффициента
притяжения, с помощью которого балансируется.потребность, с объемами выпуска:' . .
, ''< '
'' к<-~ v/V' <8)
. ГДЄ f~.1,K - совокупность объектов,- возводимых в і-К) узле в период Т. . ; S/ -.потребность в расчетном ресурсе по /-му. объекту; ,'бг "- суммарная потребность по региону в j -м ресурсе.
Целью реализации данной функции является поиск подмножества координат, ХдУ, ', ..которые удовлетворяли бы. следующим условиям:
( Т* П. '
"- LI ЦХ,-Пі)*-+(!ґ. -Ht)* — min ;
. іч*і _ (9)-
Ко% є FK .
В соответствии с моделью Вебера, поиск К0 Уа заключается в опрег делении подмножества точек "равного притяжения" между зоной размещения производственной мощности по отношению к координатам источников сырья и узлов сосредоточенного строительства. Это соответствуеі минимизации объемов перевозок. Решение осуществляется пошагово.
Существенное отличие модели - наличие в ней системы ограничений, которая позволяет определять разность эффективности двух решений без ограничений и с ограничениями, которыми являются подмножество координат,"запрещенных" для размещения мощности, что связано со степенью развития инфраструктуры, наличием персонала и другими факторами, определяющимися средой.
Функция 1.3. Разработана новая математическая модель определения рационального уровня технологической специализации. Модель построена с учетом соблюдения ограничений по коэффициентам использования мощности каждой технологической линии, изменения мощности при изменении номенклатуры выпускаемой продукции. Отличительной особенностью данной имитационной модели является то, что вектор переменных - это объемы выпуска изделий в номенклатуре по технологическим линиям. Изменение компонентов этого вектора позволяет най ти оптимальное соотношение объемов в номенклатуре или уровень поде тальной специализации. Определена область рационального применения модели - многономенкяатурное подетальное производство и, в первую очередь, производство изделий сборного железобетона. ' .
Функция 1.4. Данная функция реализуется с целью решения двух-этапной задачи: прикрепление заводов к источникам сырья, прикрепление объектов строительства к заводам. В основу модели положена модифицированная транспортная задача линейного программирования. Новым е ней является построение циклов переноса в виде графа и ме-
тод. устранения вырожденности матрицы. Пусть д - количество сео-бодных клеток в 1-й строке; йр - количество свободных клеток
:в '/ -м столбце; дії" = I, если нет ограничений, и Дії = О, если они есть. Отнекивается свободная клетка ij , для которой
ді+ді' = тіл и аі?0 , где Л / ?0 - клетка с минимальным числом степеней свободы.
Базисные клетки заполняются по следующим правилам: если di6j , то Х(--=Й, &L=0iuj=0; если Q^bj , И^.»^ Щ=Щ-6; , д/=д/-7; л/"0',\ если а,- < bj , го xCj = аС) 5j = 5,-/ , л і -0) &j = л/ -/ .
Построение'опорного плана заканчивается, если все д/ = О Или 'все А] = 0.
Проведенные исследования,показали, что разработанный метод решения двухзтапной задачи отличается новизной и. позволяет в 3-5 раз повысить быстродействие алгоритма (причем относительное быстродействие тем вше, чем выше размерность) по сравнению с традиционным методом. Ускорение получено за счет построения циклов переноса "в один проход" и устранения излишних вычислений при наличии вырожденных матриц. В модель внесена также модификация, позволяющая строить опорный план в матрицах, где имеется разветвленная,система ограничений.
Оптимизационный алгоритм. Обобщенная модель (3) содержит более ста переменных и ограниченкй и существенно нелинейна, имея в качест-' ве аргументов непрерывные, дискретные и булевые переменные. В связи с этим разработан новый алгоритм формальной оптимизации, в котором . сочетаются случайные и регулярные методы поиска экстремальных точек. Поиск по разработанному алгоритму представляет собой адаптивный са-' мообучающийся процесс с динамическим изменением размерности пробного вектора, который на основании осмотра и анализа окрестности по- , верхности отклика адаптирует вектор переменных для увеличения скорости сходимости, включает или выключает регулярные методы, наиболее эффективные на данном участке поверхности отклика. В" качестве "ускорителей" используются методы параболической апроксимации.'Алгоритм содержит параметры самонастройки, которые существенно повышают ' скорость сходимости при оптимизации однотипных целевых функций. Разработан метод прохождения криволинейных оврагов. Предусмотрено за-хание наиболее эффективного сочетания начальных условий поиска: раз-
мерность и длина-пробного вектора,' вероятности, изменения-размер-. '-
ности, коэффициента, .'учитывающего предыдущий.опыт,.прохождения.по.-- ,
верхности. '.' -- ; -,-:.'! ,'.'-.-- : ;
Экспериментально проверена'сходимость' метода.на тестовых'
функциях. Проверка показ'ала.сходймость^на-в'сех- без исклюнения тес
тах. В ряде случаев.эффективность- алгоритма сказалась' выше,-.чем
специально приспособленных для -данного- вида функций методов. Раз
работанный, комплекс .взаимосвязанных .математических моделей 'положен
в основу "ядра" математического" обеспечения при создании .программно-
технических комплексов. - - ', '.,' -'-'-.' '-,,'. - -
Таким образом, -основным 'Научным -'результатом Данной главы яв- . ляется создание методически увязанного комплекса математических ' "
моделей, который.,составляет .йснову .математического обеспечения рассматриваемой подсистемы АСУПР. В процессе.формирования моделей получен ряд новых научных результатов,' имеющих самостоятельное значение.
ІЇІАВА 4. Функция 2Л., (рис.2)- Наиболее.эффективным организационно-технологическим- решением- является" .синтез -системы типовых проектных решений на базе создания, элементов типизации или типовых .производственно-технологических элементов "(ШЭл), .которые могут' служить основой, для разработки индивидуальных проектов производственных подразделений, соответствующих выполняемому или планируемому объему и, структуре СМР конкретной организации.
ПТЭЛ. организовываются по видам работ, например, ,для -приготовления отделочных состазов, раскроя стекла, складирования,, комплектации и отличаются друг от друга внутри своей группы объемом выпуска готовой продукции, составом оборудования.
Одна из основных задач синтеза - формирование параметрических рядов, определяющих количество и основные параметры типовых проектных решений. С этой целью разработан новый метод формирования параметрических рядов u'I3Ji на примере баз производственно-технологической комплектации (БПТК). Зтот метод основан на соблюдении принципа равенства приведенных затрат при изменении коэффициента использования мощности в заданных пределах, возникающих при переборе вариантов проектных реаений. Предложен табличный метод формирования типоразмеров проектных решений. Сформпровалы типоразмеры для всех видов переработки л складов БПТК, которые послужили основой (технически;»! заданием) при проектировании элементов (выход на СМР)
Функция 2.2. Разработаны математические модели для определения технологических действующих параметров производственных-ячеек, в том, числе; определения параметров складского комплекса, определения уровня и-размещения междуоперационных запасов, определения параметров производственного комплекса. В основу положены статистические
.и имитационные модели процессов поставки, хранения и реализации ма-
' териалов и полуфабрикатов. Если смоделировать процесс поступления.
' J -Й группы материалов на склад, а затем процесс реализации этой же группы материалов, то по разностной-кривой можно определить период дефицита, период наличия максимального' запаса' и его величину, среднюю- величину запаса данной группы .материалов, .отклонение этих
величин от средних-значений. '
На этом же принципе построена модель определения производст-венной мощности перерабатывающего производства. При- этом, модели -руется потребление продукции цехов перерабатывающих производств,' затем в соответствии с теорией статистического оценивания определяется модность-
/шг* ^1(^+2^ , (Ю)
где l = i,N - количество циклов моделирования; L- - оценка математического ожидания объема выпуска /-го материала за период Г в 1-й цикле; , 6j- - оценка дисперсии за тот же период.
Полученные модели позволили провести исследования и разработать инженерные методы расчета, позволяющие прогнозировать период дефицита, среднюю величину текущего запаса в зависимости от интенсивности и объемов-внешних поставок и реализации в условиях действующего производства. Исследование проведено с применением методов планирования эксперимента и регрессионного анализа.
Одной из функций подсистемы "Технологическое проектирование" является определение потенциала.производственных линий. Под потенциалом будем понимать временной резерв, в течение которого эксплуатация технологической линии рентабельна. Всякое изменение для реализации варианта воспроизводства мощности целесообразно в тот момент, когда ее эксплуатация становится нерентабельной. Б общем плане такая задача ставилась акад. А.И.Струмилиным. Поэтому данное решение ыочшо рассматривать как один из вариантов реализации этой идеи.
Разработан метод и установлены закономерности изменения технологических параметров линий на примере выпуска изделий сборного :' железобетона. Технологическая линия представлена/в виде однолинейной многофазной системы массового обслуживания. -Полученные опера- ционные характеристики позволяют планировать загрузку оборудования, определять количество обслуживающего персонала, планировать: выработку.
Функция 2.3« Типовые проектные решения могут применяться для реализации большинства вариантов воспроизводства мощностей. Необходимо вначале оценить состояние производства, выявить его узкие, места. Результаты такой оценки должны быть положены в основу син-тёэа проектного решения. На конечном этапе необходимо оценить синтезированное проектное решения, сопоставить его с действующими аналогами.' Для этого в подсистеме разработаны специальная база знаний и метод оценки деятельности существующего производства (на примере баз производственно-технологической комплектации).
.-,- .."Метод основан на сопоставлении темпов прироста показателей. : .Используя ранговую корреляцию, он позволяет оценить по интеграль-' ному показателю работу конкретней Ы1ТК в динамике и сопоставить работу группы БПТК между собой. Все это позволяет выявить и количественно оценить "узкие места", используя информацию как обратную связь для реализации функций 2.1 и 2.2.
Разработанные методы проектирования для реализации вариантов воспроизводства мощностей носят общий характер и могут быть реализованы для большинства предприятий, входящих в состав собственной производственной базы строительных организаций.
ПЛАВА 5. Рациональные организационно-технологические решения на стадиях краткосрочного планирования и управления строительно-монтажными и транспортными работами - важнейший фактор эффективной эксплуатации предприятий производственной базы. Оперативное обеспечение сбалансированности разноритмичных процессов позволяет добиться наибольшей глубины оптимизации. Рассмотрим функции этой подсистемы.
3 современных условиях наиболее массовым индустриальным процессом является полноеСссное жилкЕКо-гратщакское строительство. Со всей остротой возникает вопрос об использовании производствен-
ной базы в этой области строительного производства- Наиболее полно прослеживается взаимосвязь между заводским производством и поточной организацией строительно-монтажных работ в получивших в настоящее время развитие системах крупнопанельного домостроения, например, в адресных проекгно-производственных системах (АЛИС) крупнопанельного домостроения, где все стадии инвестиционного'цикла представляют собой единый взаимоувязанный и непрерывный.процесс. Главным объектом производственной базы является домостроительный/комбинат.
Обеспечивая.решение социальных и градостроительных проблем, АГШС требует реализации научно обоснованного методического подхода при эксплуатации системы. Разработка функций под системы выполнена для условий ДСК, работающего в условиях АППС. ''.'
Функция.3.1. С целью увязки-организации строительно-монтажных-работ и заводского производства разработан метод, формирования и корректировки графиков поточного строительства в условиях АППС. В отличие.от традиционного КПД в графике предусмотрена, увязка суммарной интенсивности монтажа по каждому типу укрупненных объёмно-планировочных элементов с тиражностыо их заводского производства. Алгоритм включает также определение способов расстановки монтажных кранов по объектам. Критерием построения графика является'
б«~ *-' ' ^тсп , ...-:(11)
/м -'.'.'.'.
где X* - объем потребления * -го объемно-планировочного элемента всеми объектами; X \ - плановая тиражность выпуска , f-го объемно-планировочного элемента; t. = .1*2,...,7М - дискретные интервалы времени построения графика.1
Разработаны методы формирования проектов;застроек на годовую программу в Условиях АППС,, С этой целью введено понятие "подсистема годовой-программы". Подсистемы формируются на годовую программу-работ на стадии проектирования, и в сочетании с правилами их применения обеспечивают стабильное потребление всех типов объемно-планировочных элементов, синхронизацию заводского и строительного -производства. Используя принцип взаимозаменяемости разработан метод определения уровня запасов в АГШС по номенклатуре изделий с. учетом их тиражности и общего норматива запаса.
Функция. 3.2. Одним из основных показателей уровня выполнения
СМР- являетсяхинтенсивйость потребления-изделий й ресурс.ов на- строи
тельных площадках. Важным элементом- управления ;здесь -выступает со- -
гласование, разноритмичных процессов производства и пбтребления из
делий на строительных площадках. Оптимизация стратегии управления -.
будет заключаться в нахождении.'такого соотношения интенсивностей ',
поступления производимых ресурсов;на объекты, которое обеспечило -
бы Минимум целевой функции'(3) при, выполнении-заданиых ограничений,
'(объемы работ на. каждом из'объектов-должны быть-не менее запланиро
ванных). Задача решена на основе потоковой модели, где осуществля-
,ется переработка входных' материальных потоков в выходные. Входными.
потоками можно считать требования на доставку ресурсов и изделий на
объекты, а выходными '-объем и количество потребленных ресурсов на -
каждом из объектов строительства. Различным алгоритмам-переработки '
потоков соответствуют различные последовательности переходов сие-'
темы и- ее подсистем из.одного состояния в другое. , .
-Факторы, воздействующие на элементы системы и перевбдя-*-щие их из.одного состояния в другое, в обшем случае зависят от. времени, и.от численности элементов в данном состоянии.'Поскольку чис.--ленности случайны, го и интенсивность.потока также будет случайной.
, Заменяя согласно-принципу квазирегулярности найденные случай-ные значения численностей состояний их математическими ожиданиями, на основе-графа состояний системы формируем систему уравнений, Лан-честера:
А N
cLNi-
Ки (І)Щ\ - Ъх '№ Н) - щу&Щ,
(12)
djis+
*УЛ:Н'ШНг-sj-) -*№«j)] ,. j Щ,А--Л-
7^ = ^% , /^
' Система решается методом Еунге-Кутта. -С целью выбора началь-,ных условий разработана модификация метода "штрафных функций". В Граф состояний вводится фиктивная1цепь, обладающая бесконечной пропускной способностью. Дальнейшее распределение интенсивностей по цепям позволяет-помимо поиска оптимального-соотношения интенсивностей ответить на вопрос о соответствии производственных возможностей системы заданным объемам переработки.
Таким-образом, целью оптимизация является нахождение такой совокупности значений интенсивности загрузки цепей графа состояний Л.д.- , которая обеспечивает минимум функционала WA; , являющегося составной частью модели (3): -
и ».'<.
mm WAj =_//% (i)dt +Lj/V2„j(i)di , . (ІЗ)
где /V, и Л/i^sj - состояния, соответствующие непроизводственным простоям.
Полученный результат используется для управления строительно-монтажным процессом в увязке с возможностями производственной базы и способствует согласованию разноритмичных процессов.
Функция 3.3. Выполнена классификация вариантов организации транспортных и монтажных процессов в условиях ДСК. Разработал компг пеке имитационных моделей доставки и потребления сборного железобетона в условиях ДСК. Построение моделей основано на представлении технологического процесса в виде блоков многолинейных и многофазных зистем массового обслуживания. Каждый блок монет быть интерпретирован в виде дискретного моделирующего автомата с определенными входами и выходами, обеспечивающими стыковку автоматов между собой. Стыковка позволяет моделировать и определять характеристики разнообразных вариантов организации транспортно-монтажных процессов при
наличии мёщпу ними функциональных и'жёстких- связей. Разработан ' принцип "формирования, основных-и-вспомогательных моделирующих 'автоматов, метод анализа числа' '.реализаций моделируемого алгоритма-'для получения статистически 'значимых- результатов.' - - -. . . '.-'."'." .; На. основе разработанной системы проведены исследования .и ус- , тановлены регрессионныевзаимосвязи между количественными пара- -метрами"тршспортно-монтажшх'процессов; Полученные результата применяются для обеспечения стабильности производства и-потребле-
' ния на,домостроительных .комбинатах путем формирования расписаний работы транспорта, определения количественного.состава, и структу-.
ры'.подвижного!состава при различных сочетаниях .стадий, строительст
ва и. дислокации объектов. ... '" ."-' .' '"-.'.-.',"
'.. - ,На основе.имитационных.моделей проведено исследование операционных характеристик.транспортно-монтажшх процессов. ', -
'. , - Основным результатом данной главы-является-, научно-методическое обеспечение единого проектно-строигельного процесса. .;'.. -'ГЛАВА.-6.- 'Разработан программно-технический комплекс на осно-. ве полученных математических моделей. Он. реализован в виде комп--
/лекса-автоматизированных рабочих мест-проектировщика по организации стррительного .производства.
При создании программного обеспечения использован метод "пласта","который позволяет осуществлять декомпозицию системы, поэтапную разработку, наращивание функций, возможность пересмотра структуры:информационных подсистем.
В качестве технической базы комплекса принята ЕС ЭВМ и персональные. ЭВМ типа Роботрон Г7І5, а также Искра 1030 и IBM-PC, что определялось их распространенностью в строительных организациях; однако разработанное программное обеспечение позволяет адаптировать его на другие типы персональных ЭВМ.
При создании комплекса ПТК выделены три "пласта": формирование и ведение нормативно-справочной базы; формирование и ведение исходной информации; функциональная часть.
' .Все-: системы объединены многообразными прямыми и обратными связями, а их состав и структура обусловлены функциями подсистем, техническими средствами, информационной начинкой.
Оценка качества программного обеспечения, выполненная методом Холстеда, псказэла достаточно высокую, эффективность разработанных программных средств.
Ьазо/ НТК {подсобная праизвод -ства)
Изделия . дере So -обработки
Асаіальтс- лхонйщц. бетан .| . ци^_ .
формирование данных для очередною Варианта
плана развития производственной Пазы
Выбор способа воспроизводства мощности
спорный
железобетон
(изделии
Товарной
Semen и раствор
Сборный железобетон и сборный (КЛОН {без ,
изделий КПД)
Вазовый Вариант (безразВи тапттпщсіаетогі ащюш/ша Фьеюопофвоок и Выбытия мощностей по изнху осноВнух дхндао
05ъспы поставок
Капитальные затрате» наразби-тие производствен- ~\ най базы
Неазарпализмгмж (ректоры,
которая нешодимоичи/т/оап
при анализе:
I. Воделлетіе с'оьемы капиталь mix вложений
Z.Bopmmacrm приобретения ски-
' " аетоносме-
пстрднаюя, come/feu.
3. Зозмсхнзгйобъем перевозок
U. Основные обьечы страит&гона -
понтажнь/х работ 5. Возможность реализации'перо ,
приртиипо'разбитиюmuwans. _ предприятии
о Возможность обеспечения'знер-еелкгіескими илкздзкиниресур -
-
доуюжностооилавкинесёхоаи „ мих оаъемсо&фъя и натериалоо.
-
Перспективаразвитиярегиона (области).
-
Степень износа оснпВнш (рондоо предприятии
Ю.Звкютаст переналадки технологических линий.
II Замена сборного железобетона более ппоговесионы-пи видами конструкций.
17-СлшиЬ\ииеср оЬъеты и номенклатура централизованных ((кооперирован-' mix поставок основных строительных конструкций изделий и матеоиалоо.
РазВитие мощности предприятия
Частичное или полное Во/бытие мощности
Деяхгрдкцш
и расширение
Тоническое 'перевооружение
строительство
ОруебазироВки apeaSynupu инвентарной сборно-рззбор нойустанооъ
Расчет и определение техника -экономических показателей варианта плана с применением ЗВИ
Расчет Потребности продукции
Затрать! на производство продукции
капитальное затраты на
гпваиспорт (aSmooemoHo ~
енкители)
Цинапитатицц-та тктзоокпрздун щит узланса-средогтчешоц! строительства
Стоимость
доставки
продукции
фненика пстхбнос-avl продукции по узлам сосредоточенного слюоц-люлъстоа
Остаточная
стой/госта
после ликвидации
мощности
Анализ
и сопоставление
показателей
ар вариантам
Суммарные приведенные
затраты по варианту
плана разбития произ -
дарственной базы
Подготовка докумсят. попритту/щимщ (юанараздиртияпшіїщ апВеннаОмзшюідшіал ma (.треста) і
Рио.З. АЛГОРИТМ РАЗРАБОТКИ ПЛАНА РАЗВИПН И РАЗМЕІфНШ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ВАШ
В состав'логико-информационной модели включена иерархическая,
структура-информационного обеспечения. Эта.структура-позволяет- уни
фицировать-метода и средства сбора и.передачи информации, сформиро
вать.'основные; информационные потоки, используя разработанные прин-
ципы минимизации,объемов информации и определения\периода ее обнов
. ления, а также закон-необходимого разнообразия. Структура информа
ционного ' обеспечения включае.т 'нормативно-справочную, базу, исходную
и оперативную информацию,.информацию/обратной связи. , '
Разработана схема документооборота, включающая- входные, и вы
ходные документы системы, а также принципы классификации и кодиро
вания, использующие сочетание позиционно-иерархичёской и натураль
ной систем кодирования. -,..,
Важнейшим элементом комплекса НТК -является разработанная методика принятия решений по результатам расчетов, формирования альтернативных вариантов. Методика базируется на логико-эвристическом анализе, с использованием принципа дополнения, который, в свою оче редь, основан на детализированных расчетах технико-экономических показателей, формальном и неформальном прогнозировании, наличии данных о региональных, структурных, организационно-технологических особенностях строительной организации (рис.3). '
В заключительной главе диссертации выполнен анализ внедрения результатов работы, намечены-перспективы дальнейшего ее развития.
основные- вывода
І. В результате проведенных исследований и разработок достигнута поставленная цель:" решены, теоретические и прикладные аспекты, создания комплексной автоматизированной/системы планирования, организационно-технологического проектирования и управления развитием производственной базы строительной организации, охватывающей этапы_ планирования, проектирования и производства строительно-монтажных работ.
.2. Проведенные исследования'и разработки подтвердили рабочую .гипотезу q том, что АСУПР должна быть открытой и в-своей основе содержать три основные подсистемы,' охватывающие основные этапы ин-- вестиционного цикла:
перспективное планирование развития производственной базы;
технологическое проектирование, объектов производственной- ба
зы с обеспечением выхода на архитектурно-строительное проектиро
вание; ' .
32 ' .' "
.' . .организационно-технологическое' управление транспортными' и
строитёльно-гмрнтажными работами'с .учетом параметров-Производствен
ной базы.' " , . ' : ' '.''.'.
Разработаны научно-методические -основы создания АСУПР и ее
подсистем. '.''-''.'..'.'
Установлено, что управление развитием производственной базы
на основных этапах инвестиционного цикла заключается *в корректном
использовании принципа необходимого .разнообразия в сочетании с
принципами дополнения, имитирующими обратную- связь в' контуре, управ
ления.. . ..''.-. ''...'. ,
Основные решения, необходимые для-использования"принципа до
полнения, формируются подсистемами АСУПР. - ' - . - - - .
3. Установлены логическая,-методическая'и информационная-
взаимосвязи между подсистемами на .основе Обобщенной логико-инфор
мационной модели АСУПР. Декомпозиция- обобщенной .модели- позволила
детализировать процесс управления на основе комплекса моделей, ко
торые можно классифицировать как модели, отрасли, предприятия и про-
ектно-технологические.
Комплекс моделей использован в качестве ядра математического обеспечения подсистем и как инструмент исследования, проведенного для выявления закономерностей', необходимых при, построении АСУПР.
Разработана новая методика, комплексного статистического исследования информационных потоков- в АСУПР;
4. Установлены основные "закономерности формирования' информа
ционных потоков в АСУПР. Исследован их вероятностный характер. Уста
новлены, минимальные объемы информации для получения статистически
значимых результатов. Проведена комплексная статистическая обработ
ка и определены вероятностные характеристики информационных пото
ков в АСУПР.
Введено понятие информационной устойчивости и на этой основе исследован и разработан метод определения периода корректировки информационного состава.
Предложен обобщенный критерий, позволяющий.объективно сопоставлять эффективность различных вариантов воспроизводства мощностей. Новизна заключается в возможности применения зтого критерия в различных подсистемах АСУПР. Основой такого применения является изменение глубины оптимизации при переходе от одной подсистемы к другой.
'' 'Разработан новый- алгоритм формальной оптимизации,'.в котором'. -сочетаются .случайные и:регулярные методы .поиска.экстремальных точек. Поиск по. разработанному алгоритм представляет собой адаптивный'самообунающийся'процесс,-который на'основании осмотра'и ана- -лиза поверхности отклика.адаптирует вектор переменных для увели- Учения скорости сходимости,, включает.. или - выключает'регулярные методы, наиболее эффективные на данном -участке -поверхности'.. Экспе- . риментально.проверена сходимость метода на- тестовых функциях., ' .' '5. На основе анализа обобщенной модели.АСУПР установлены ос- '. -. новные;функции подсистем АСУПР. Функции .выстроены по иерархическому принципу, определяющему последовательность .их реализации.' Декомпозиция-АСУПР привела-к необходимости разработки'взаимосвязанного информационно, методически и.логически комплекса моделей.
Основным научным результатом является; принципиально новый подход к" созданию интегрированной ^автоматизированной системы, основанный на функциональной интеграции', и .сочетающий перспективное планирование, организационно-технологическое проектирование, планирование и управление.
Создание комплекса моделей позволь? пг.^цять ряд новых результатов, которые можно применять при уешени;: мрокого круга задач в процессе разработки систем управления:
метод повышения быстродействия линейной задачи за счет представления матриц в виде вектора степеней свободы клеток матрицы;
принципы составления балансовых соотношений с использованием категории "продукция" и "производство" для получения рационального соотношения мезду ними;
логико-эвристический метод решения задач раэмешения на основе геометрического представления физической модели размещения Вебера;
эвристический метод определения рационального уровня подетальной специализации;
блочную систему имитационных моделей, основанную на представлении блоков в виде дискретных автомагов, описывающих многолинейные и многофазные СМО и позволяющую имитировать и сопоставлять эффективность различных вариантов организации транспортно-монтан-ных процессов:
статистический метод определения "узких мест" технологичес-
ких процессов с учетом физического износа и изменения уровня "надеж-,ности оборудования;
потоковые модели регулирования производственных процессов на
, основе уравнений Ланчестера; '.'.-.-,
рангово-корреляцйонный метод сопоставления производственных
возможностей^ -формирования рядов типових проектных решений,, их СИН-'
теза и анализа; '.
методы интерактивного формирования сбалансированных календарных, графиков и.расчета основных параметров заводского и строительного, производства,, формирования адресной программы строительно-мон-
' тажкой. организации.
6» Разработанный комплекс моделей позволяет, осуществить исследования проектно-строительного процесса, в условиях которого функционирует АСУПР. Проведенные исследования позволили выработать, построить и организовать интерактивные процедуры, включить принцип внешнего дополнения в обратную связь в процессе принятия решений в подсистемах АСУПР, который обеспечивает анализ исходной информацииі включающей расчетную потребность в основных материалах и изделиях; получение характеристик и параметров строительной организации и ее производственной базы; выявление "узких мест" в мощностях и форму-
: лировку задач их развития; сопоставление эффективности альтернативных вариантов проектов развития производственной базы на основе анализа динамики несбалансированности заданий по объему производства продукции и территориального рассредоточения потребности в ней; формирование графиков поточного строительства; реализацию диспетчерского управления транспортными и монтажными процессами, обеспечивающую балансировку заводской и строительной части строительного производства; поиск узких мест и анализ состояния оборудования с учетом-физического износа. Разработаны принципы взаимодействия лиц,
. принимающих решение, правила принятия решений.
. 7. Проведена оценка качества, архитектуры логико-информационной модели программно-технических комплексов, разработанных для реализации АСУПР. Показана их высокая степень технологичности, возможность адаптации, открытость и легкое освоение пользователями-непрограммистами. Здесь достигнута цель - устранение промежуточных звеньев между непосредственным пользователем и ЭВМ на всех этапах вычислительного цикла.
''-. -, /8..Полученные в'диссертации результаты отличаются новизной .и'-.' - эффективностью, по сравнению с' существующими-решениямиі К основным-/ .- : отличиям, от .существующих' решений.- следует отнести:' _ "'-'""'.''-' . - . ". .. концепцию. гостроения''системы', основанную на принципах функ-. -, .циональной интеграции, .что -позволяет принимать решения на основ-'.
ных: эталах-инвестиционного .цикла; " ; - ' '.
-'.,.'. .' .- логическую, '.информационную, й математическую совместимость ос- 'Новных-подсистем, tiTO-позволяет, использовать их в'комплексном и ,'- симплексном.режимах; ' ..:. -. - '. .новый комплекс методов,'моделей.и программно-технических 'KOM-.'- '.. '-плексов,- положенных в-основу АСУІІР' и. имеющих обобщенный характер, >-',' Это'позволило-выявить, новые 'закономерности, используемые в. процес-, ' у-се. управления^ и открыло'воЗмотость расширить сферу исследований,.
- включая, сюда новые объекты, и новые структуры управления.. -
- -. . .9-.. Для .дальнейшего внедрения-в практику разработанных, в-дис-
-'. сертацйи' 'результатов представляется целесообразным:
~; ,,'.' создать в проектно-технолргйческих и по мере необходимости В' -. -' строительных организациях, и объединениях' целевые группы по разра- -' '- -ботк.е и, корректировке.'проектр-в развития производственной базы'с
применением автоматизированных рабочих мест'инженера-проектиррвщи-
' ' ка по организаций строительства; /-,'.' : ; ,' .";.''
.'.*- ,.'.. . -в'вести, 'в учебный процесс -В; институтах .повышения квалификации
' ' .'строительного' профиля и инженерно-строительных вузах' специальный .
- ' .курс._ лекций "Методы и, модели-развития- производственной базы -строи-
.'/ ' ' тельных Организаций";. . ' ' - - -,-''
' '.'''"" разработать, и-издать нормативно-методический документ- по.'ав-
->'- томатазации-проектирования развития'производственной 'базы-на-эта-
'.'. пах-планирования,- проектирования-и'управления,. _ '. ;
' .'- ' .-' 10'.; Дальнейшие, исследования, должны -быть," видимо-, продолжены в
.-.-' "-следующих.'направлениях-:, ' ' ',-,,, _' ",."_.
-". -' '.разработка методов, .моделей-информационного обеспечения нор-
'.-.- мативов и проектных решений.для-различных-объектов производствен-
. .-','; -ной. базы і, 'в' том 'числе, для. мобильных й .инвентарных, установок'и' про
изводств;-. ' ' . ' '',''./;.' '' - ' .-'...'.'
. ,'. - повышение комплексности системы автоматизированных расчетов"
путём создания- программно-технических средстр- на -основе.распреде-- ленных сетей .обработки информации, включение ДСУПР в общую системі
годготовки / производства, в том числе в организаци'онно-технологи-
іеское-и рабочее проектирование; -
создание комплексной теорий проектирования производственной базы в'составе строительной'организации как .Целостной материально-производственной» кибернетической и социальной системы.
