Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние инвестиционно - строительной деятельности в РФ 10
1.1 Обзор текущего состояния строительной отрасли 10
1.2 Система управления инвестиционно-строительными проектами 22
1.2.1 Основные участники инвестиционно-строительного процесса и их взаимоотношения 22
1.2.2 Система отношений участников управления ИСП 26
1.3 Существующая система управления процессами проектирования в России (управление проектной организации) 35
Выводы по главе 1 46
Глава 2. Информационное моделирование процессов проектирования в строительстве 47
2.1 Применение и развитие BIM технологий в РФ и за рубежом 47
2.2 Процессы формирования стоимости строительства объекта на основе BIM-модели 55
2.3 Информационные технологии управления ИСП 64
Выводы по главе 2 77
Глава 3 Методика создания интеллектуальной системы управления проектированием 78
3.1 Принципы разработки интеллектуальной системы управления проектированием (ИСУ «Проектирование») 78
3.2 Информационая база ИСУ «Проектирование» 84
3.3 Формализация процессов разработки бюджета строительного проекта в ИСУ «Проектирование» 93
3.4 Управления временными параметрами процессов проектирования 105
Выводы по главе 3 117
Глава 4 Опыт разработки интеллектуальной системы управления проектной организацией 119
4.1 Система управления организационно-технологическими процессами в проектной организации ООО «ПСК ЦИТ» 119
4.2 Создание виртуального проектного офиса при децентрализованной системе проектирования 126
Выводы по главе 4 136
Заключение 138
Список литературы 140
Приложение А 157
- Обзор текущего состояния строительной отрасли
- Процессы формирования стоимости строительства объекта на основе BIM-модели
- Формализация процессов разработки бюджета строительного проекта в ИСУ «Проектирование»
- Создание виртуального проектного офиса при децентрализованной системе проектирования
Обзор текущего состояния строительной отрасли
На основе статистических данных, можно ответить что строительство по своим характеристикам является одной из наиболее капиталоемких отраслей, сохраняя при этом за собой статус самой проблемной и непредсказуемой среди всех восьми базовых отраслей экономики страны. По оценкам экспертов, индекс предпринимательской уверенности (ИПУ), в I квартале 2018 г. снизился на 1 п. п. по сравнению с IV кварталом 2018 г. и составил(-20%) [1]. Данный индекс рассчитывается как среднее арифметическое балансов оценок уровня портфеля заказов и предполагаемых изменений численности занятых. Негативное влияние на ИПУ оказали все два его компонента — однако большая отрицательная динамика наблюдалась со стороны оценок ожидаемой ситуации изменения численности, занятых в строительной сфере, продемонстрировав достаточно резкое изменение, что связано с сокращением штата в строительных компаниях [2]. Следует обратить внимание, что выявленное по результатам работы в I квартале 2018 г. значение ИПУ в строительстве лишь на 1 п. п. лучше, чем в кризисном 2009 г.
В целом, динамика показателей за 2008-2018 гг. положительная. За период 2008-2018 гг. наблюдается рост числа действующих строительных организаций с 155036 до 292073, т.е. на 56722 или 88,4% (рисунок 1.1). При этом средний ежегодный прирост небольшой, 3,7 % в год. Кроме того, количество частных строительных организаций за период 2008-2018 увеличилось на 153,66% или 1537,1 ед. Необходимо отметить, что частный строительный сектор рос более быстрыми темпами, но в последнее время наблюдается отрицательная тенденция, если среднегодовой прирост за весь период составил 5,28% в год, что за последние 3 года только 3,97% в год [1].
Несмотря на рост цен, экономические барьеры, предприятия ищут новые формы выживания. Чаще всего строительные предприятия не уходят с рынка полностью, а стараются найти свою производственную нишу, перейти на выполнение других видов работ, либо выбирают другую форму хозяйствования. Физический объем работ, выполненных в 2018г. составил 8385,7 млрд.рублей, или 105,3% (в сопоставимых ценах) к уровню 2017г., в декабре 2018г. - 1061,2 млрд.рублей, или 102,6% к соответствующему периоду предыдущего года (таблица 1.1). Темпы роста работ, выполненных по виду экономической деятельности «Строительство» в период 2015-2019 невелики. В 2018 году снижение объемов работ по сравнению с 2009 г. произошло на 11,9% Таким образом, строительный сектор показал рекордный рост. По итогам 2018 г. объем работ, выполненных по виду экономической деятельности «Строительство», 2018году увеличился на 5,3% по сравнению с 2017 г. (рисунок 1.2) [1].
По данным Росстата, объем вложений в строительный сектор в 2018 году увеличился на 5,3% по сравнению с 2017. Для строительной отрасли это рекордный темп роста за 10 лет. Значительный вклад в строительный сектор в 2018 году внесло строительство инженерных сооружений :40,4% работ в отрасли (в том числе 25% заняло строительство железных и автомобильных дорог). Второе место заняло строительство зданий -35,2% [3,4,5]. Обеспечить такие объемы строительному комплексу стало возможным за счет промышленного строительства, а также за счет построенных стадионов к чемпионату мира по футболу и Крымского моста[3,4,5].
Задолженность строительных организаций в 2018 г. уменьшилась на 5,3% по сравнению с 2017г. (до 1,2 трлн руб.,) Просроченная задолженность в 2018г. составила 18,8%общего объема задолженности (на 0,8 п. п. выше уровня IV кв. 2017г.). В 2018 г. было введено около132,7 млн кв. м зданий (на 3,35%ниже уровня 2018 г.). Примерно 77% от общего объема введенной в эксплуатацию недвижимости приходится на жилье, на коммерческое строительство -6%. Остальные сегменты занимают примерно 5% от общего объема.
В 2018 году в жилищном строительстве наметилась тенденция спада. Так, в 2018 году было введено в эксплуатации. 1070,6 тыс. квартир, общая площадь 75,3 млн.кв. метров, что составило 95,1% к предыдущему году (в 2017 году было введено 79,2 млн.кв. метров жилья, 98,7% к 2016 году) (рисунок 1.4). По итогам 2018 году, индивидуальными застройщиками было введено в эксплуатацию 232,2 тыс. жилых домов, общая площадью которых в стоимостном выражении составила32,5 млн.кв. метров (или 43,1% от общего объема жилья, введенного в 2018 году), что составило 98,4% к 2017 году.
Максимальный темп роста ввода жилых помещений наблюдался в 2007 году, почти такой же рекордный прирост был осуществлен в 2014 году, что на 19,4% выше ввода жилья предыдущего периода. Снижение темпов ввода новых объектов связано с низкой покупательской способностью населения, изменениями в законодательстве и перенасыщением рынка жилья предложением.[1]
В 2018 г. наблюдалось сокращение производства основных строительных материалов к объемам производства 2017 г: кирпич строительный – 93,9%, блоки стеновые – 93,1%, товарный бетон 98,4%, различные виды цемента 98,1%, различные строительные смеси 93,7%.
В октябре-декабре 2018 года был отмечен прирост стоимости строительного песка (4,3%), профилей незамкнутых горячекатаных (4,0%), керамического кирпича (3,9%), товарного бетона (3,7%) и пиломатериалов хвойных пород (3,2%). Арматурная сталь показала снижение на 3% с аналогичным периодом прошлого года. Стоимость щебня и цемента осталась на прежнем уровне, менее 1% к аналогичному периоду 2017г. (рисунок1.5)[6].
По данным Росстата за январь 2019 года, реальные располагаемые доходы населения уменьшились на 1,3%. По итогам 2018 года, рост составил 0,1%.
Росстат проинформировал о том, что в январе 2019 года индекс реальных располагаемых доходов населения к аналогичному месяцу предыдущего года составил 98,7%. Это означает, что доходы населения за вычетом обязательных платежей, скорректированные на индекс потребительских цен, оказались на 1,3% ниже, чем за аналогичный период годом ранее.
Данная тенденция в отрасли сложилась виду следующих факторов:
высокий уровень налогов;
высокая стоимость материалов, конструкций и изделий;
недостаток заказов на работы;
недостаток финансирования строительных организаций;
неплатежеспособность заказчиков;
недобросовестная конкуренция со стороны других строительных фирм;
высокий процент коммерческого кредита;
недостаток спроса;
недостаток квалифицированных рабочих[2].
Законодательные изменения в сфере недвижимости и строительства, принятые в 2018 году, ставят в затруднительное положение девелоперов.
Изменения гражданского законодательства требуют корректировки существующих и поиску новых подходов к процессу управления инвестиционно-строительной деятельностью. В соответствии с Федеральным законом от 03.08.2018 № 303-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации о налогах и сборах» (далее – Закон № 303-ФЗ) с 1 января 2019 года действует новая редакция пункта 3 статьи 164 Налогового Кодекса РФ (далее – НК РФ), согласно которой базовая ставка НДС увеличивается с 18 до 20%. Налоговая ставка НДС 20% применяется в отношении работ, принятых заказчиком, начиная с 1 января 2019 года.[7]
Процессы формирования стоимости строительства объекта на основе BIM-модели
В составе строительного проекта всегда имеется сметная часть, являющаяся одним из основных разделов и предваряющая начало строительно-монтажных работ. Она содержит полную информацию различной степени детализации об объемах работ и стоимости ресурсов объекта строительств [47].
Для проектировщиков давно не секрет, что с течением времени, потраченного на разработку того или иного раздела, решения становятся все более качественными и доработанными. Аналогично это происходит и со сметами. На разных этапах разработки проектно-сметной документации оценка объемов и бюджетов имеет разные погрешности. При традиционном проектировании на этапе предпроектной подготовки погрешности в расчетах могут достигать значительной величины, так как решения еще поверхностны, а проектировщику сложно рассчитать и оценить будущие объемы работ и потребности в ресурсах, при этом высока вероятность ошибок из-за человеческого фактора.
Одной из сфер применения BIM-модели является процесс разработки сметной документации на стадии проектирования. BIM-модель, вернее ее база данных, служит источником разнообразной информации о здании. Каждый конструктивный элемент проектируемого объекта хранит полное описание о себе и своем взаимоотношении со всей остальными элементами модели, что позволяет при переходе к 5D-модели не только понять, сколько будут стоить те или иные строительные работы, но и основываясь на пространственно-временной информационной модели делать прогнозный срез бюджетов проекта строительства на любой его стадии.
Использование BIM и 5D-технологии позволяет уже на ранних этапах проводить более точную оценку бюджета, так как основные действия по оценке и расчетам производятся автоматически с использованием специальных программ и ошибки из-за человеческого фактора при этом стремятся к нулю. Прежде чем рассматривать преимущества использования технологии 5D, необходимо разобраться в том, какие проблемы сопутствуют традиционному процессу расчета сметной документации.
При традиционной схеме проектирования, инженер-сметчик приступает к определению стоимости работ лишь на последних этапах проектирования, использую уже готовую проектную документацию, но, как показывает практика, представленная информация часто не содержит ведомости и спецификации с уже подсчитанными объемами работ. Поэтому сметчику, приходится определять все эти параметры самостоятельно, используя чертежи и обращаясь за разъяснениями к проектировщикам. Такой подход неизбежно ведет к ошибкам и всякого рода неточностям и недопониманиям, так как ответственность за точность расчетов между проектировщиками и сметчиками размывается.
Таким образом к проблемам, возникающим при традиционных методах расчета смет следует отнести:
- длительные сроки подготовки смет за счет применения громоздких и трудоемких расчетов;
- расчет смет требует большого количества участников;
- большие погрешности при подсчете объемов работ;
- большая трудоемкость исправления ошибок и перерасчета смет при каждом изменении в проекте и при этом сметчик может быть не уведомлен об этих изменениях;
- сметная документация составляется без привязки к производственным условиям;
- отсутствует единая система контроля и взаимосвязи смет (риск пропуска или двойного учета [47].
Основная проблема существующей системы состоит в правильном сборе, получении и обработке сметчиком данных. Данные по проекту поступают от разных организаций- субпроектировщиков в том числе и проектировщиков-надомников которые формируют данные по-своему, из-за чего сметчику приходится либо заранее озвучивать требования к разработке спецификаций, либо в дальнейшем самостоятельно их дорабатывать. При этом на разных этапах работ оценка объемов и бюджетов имеет абсолютно разные погрешности. Высока вероятность ошибок из-за человеческого фактора. Использование BIM технологий позволяет автоматизировать процессы формирование сметной документации, интегрировав сметчиков в проектный процесс на правах полноценных BIM-участников [47].
Использование BIM позволяет значительно ускорить процесс разработки сметы в основном за счет автоматизированных действий, таких как сбор, упорядочивание и анализ информации: спецификаций, ведомостей объемов работ и др. Все эти процессы при традиционной разработке смет осуществляются инженером-сметчиком вручную с использованием в большинстве случаев таблиц EXEL, не дающих достаточную точность расчетов.
При правильно заданных параметрах для всех элементов информационной модели большая часть этих процессов происходит в автоматическом режиме.
Сметчик только задает программе, какие параметры модели соотносятся с соответствующими полями в таблице. Это значительно упрощает работу сметчика и, в то же время, позволяет делать ее качественнее. К тому же, трехмерный вид модели с возможностью выделения конкретных элементов в таблице и на модели дает сметчику более глубокое понимание проекта, чем описание конструктивных элементов и работ исключительно в таблицах и плоских чертежах.
Одной из основных проблем существующего подхода к формированию проектной документации на основе CAD-проектирования является низкий уровень автоматизация процессов при разработке сметной документации. В частности, сметчику приходится самостоятельно собирать и обрабатывать разнородную информацию от проектировщиков, изучать и сопоставлять данные двумерных чертежей, назначать вручную сметные параметры. Большая доля участия человека в формировании сметы предопределяет высокую вероятность ошибок и, как следствие, погрешность в расчете бюджета строительства объекта. Основная часть работ по теме исследования направлена на изучение и сравнение конкретного программного обеспечения (ПО) [47, 49] и на обобщение преимуществ и недостатков 5D-моделирования [50, 51, 52]. Рассмотрим классификацию подходов к автоматизированному формированию сметной документации, определению цепочек передачи при ее формировании на основе информационной модели, выявлению основных проблем для перехода к полностью автоматическому формированию смет на основе данных 3DBIM-модели.
5D-модель – это «модель, разработанная посредством добавления в 4D-модель (или 3D-модель) информации о затратах» [53]. Под 4D-моделью понимается трехмерная информационная модель здания, дополненная временными характеристиками в форме календарного плана строительно-монтажных работ и логистическими данными.
Модель, основанная на BIM-технологии, включает в себя всю необходимую информацию о здании. В ней хранится полное описание каждого конструктивного элемента (КЭ) будущего объекта, а также его взаимосвязь с другими КЭ, что дает возможность, основываясь на пространственно-временной модели, понять сколько будут стоить определенные строительные работы, а также посчитать предполагаемый бюджет строительства на конкретной его стадии.
Использованный в BIM-моделировании параметрический принцип создания модели позволяет извлекать данные в удобной форме, что способствует автоматизации таких действий как сбор, упорядочивание и анализ информации (спецификаций, ведомостей объемов и др.) [49-57]. Кроме того, трехмерная модель дает более наглядное представление о структуре проекта, чем набор плоских чертежей и ведомостей к ним.
Формализация процессов разработки бюджета строительного проекта в ИСУ «Проектирование»
При проектном управлении в строительстве параллельно осуществляется разработка двух видов бюджета по проекту и по бизнесу в целом. Для целей бизнеса бюджеты проектов независимо от сроков их реализации должны разбиваться на месячные, квартальные и годовые с учетом частоты сравнения плановых и фактических данных, требуемой для целей управления. При этом на предпроектной стадии бюджет проекта формируется по схеме «сверху - вниз», в процессе дезагрегации контрактной цены в соответствии с принятой системой разузлования проекта на отдельные элементы и построении на этой основе информационной модели управления процессами проектирования. В результате разрабатывается бюджет проекта, который в будущем становится законом для проектной организации.
Операционный бюджет, необходимый для контроля реализации проекта, составляется в зависимости от условий конкретных договоров, заключенных со структурными подразделениями генпроектной организации и субпроектировщиками, по схеме «снизу — вверх». На этом этапе процесс должен быть организован так, чтобы бюджеты, утвержденные по схеме «сверху - вниз», не противоречили тем, которые будут формироваться по схеме «снизу - вверх» [89].
Для обеспечения адаптивности организационно-технологических моделей используемых в процессе управления проектированием в ИСУ «Проектирование» осуществляется применение специальных алгоритмов и моделей по дезагрегированию плановой и агрегированию фактической информации по работам проекта. На основании разработанной системы сбора и обработки информации практически в реальном режиме времени осуществляется расчет отклонений фактических характеристик работ модели от планируемых значений, а затем выработка и принятие решений по приведению модели управления к заданной организационно-технологической нормали. Управление процессами разработки проекта в рассматриваемой методике представляется в виде некоторой иерархии организационно-технологических моделей (ОТМ) [90]:
Управление процессами разработки проекта можно представить в виде некоторой иерархии организационно-технологических моделей (ОТМ):
- ОТМ-1 - сетевая модель проекта в целом, где в качестве работы рассматривается раздел или подраздел проекта;
- ОТМ-2 - сетевая модель раздела проекта, где в качестве работы рассматривается ПР;
- ОТМ-3 -сетевая модель или линейный график Ганта ПР, где работой являются действия (технологические процессы) по разработке чертежей, расчетам конструкций и т.п., оформленные в виде соответствующих документов.
Фактически ОТМ-3 является вложенной моделью ОТМ-2
Результаты расчета ОТМ-1 - сроки выполнения разделов проекта являются ограничениями при разработке и расчете ОТМ-2, а временными ограничениями при расчете ОТМ- 3 являются сроки выполнения ПР, полученные в результате расчета ОТМ-3 [92].
Рассмотрим описание ОТМ-1 проекта Р, который включает некоторое подмножество разделов проекта
Исходный вариант бюджета проекта разрабатывается в четыре этапа на стадии подготовки к проектированию с использованием информации ранее реализованных проектов и экспертных оценок.
1. Определение основных параметров проекта с учетом получения инвестиционного дохода (маржи) и обеспечения надежности реализации проекта точно в срок.
Исходными данными являются два основных параметра зафиксированных в контракте: С стоимость (цена) и Тр срок окончания разработки проекта р.
Разработка бюджета начинается с определения инвестиционной составляющей проекта, так называемой инвестиционной прибыли.
Величина инвестиционной прибыли д задается в % от контрактной цены. AGр=Cxi9/100; (3.4) где, AGр- инвестиционная прибыль в стоимостном выражении.
Плановые показатели: стоимость и срок окончания проекта, используемые проектной организацией при управлении проектом, должны быть меньше контрактных значений.
Плановая стоимость разработки проекта Ср с учетом AGр составит С=С -ДGр (3.5)
При этом должно соблюдаться условие Ср Ср, которое определяет инвестиционную эффективность проекта.
С целью обеспечения надежности выполнения проекта в срок заданный в контракте его целесообразно уменьшить на величину временного резерва АТр для компенсации возможных временных отклонений, которые могут возникнуть из-за непредвиденных обстоятельств.
Временной резерв ДТропределяется экспертным путем, а плановый срок окончания проекта в этом случае составит: Грп = Т-АТр (3.6) где, Тр и Тр сроки окончания проекта соответственно контрактный и плановый. 2. Определение плановых характеристик разделов проекта.
По разделам проекта р экспертным путем задаются плановые бюджеты и продолжительности их выполнения. При этом используется информация по ранее реализованным проектам - аналогам. Сначала определяется структура бюджетов разделов в % от плановой стоимости проекта, которая принимается за 100 %. После согласования структуры бюджета проекта в % отношении, осуществляется расчет бюджетов разделов в стоимостном выражении [94].
Формула расчета бюджета в % и стоимостном выражениях. PEGiti = l,n (3.7)
На основании результатов расчета и оптимизации укрупненного сетевого графика ОТМ-1, в котором каждой работе соответствует определенный раздел проекта, определяются временные параметры работ-разделов (рисунок 3.9).
Плановые характеристики работ- разделов можно описать следующими переменными: T ,Tg,tg,Cpg где, соответственно Tg,Tg,tg - сроки начала, окончания и продолжительность выполнения д раздела в соответствии с календарным планом, а Cg- плановый бюджет g раздела.
В процессе расчета и оптимизации сетевого графика ОТМ-1 учитываются два основных ограничения:
Сумма плановых бюджетов разделов проекта не должна превосходить плановый бюджет проекта
Создание виртуального проектного офиса при децентрализованной системе проектирования
В условиях «цифровизации» процессов разработки проектной документации путем внедрения новых информационных технологий на основе методологии BIM – моделирования и применения WEB происходит и трансформация систем управления проектными организациями.
В 2019 г. в ООО «ПСК ЦИТ» начата работа по внедрению ИСУ «Проектирование», переводу проектной деятельности в систему BIM моделирования (рисунок 4.4) и создания мобильного офиса на основе WEB с целью перевода специалистов на удаленный режим работы [60].
Фактически многие проектные организации уже достаточно давно используют фриланс и удаленную работу, но как показывает практика, у них при этом достаточно часто возникают проблемы с качеством выпускаемой ПСД и соблюдением сроков и бюджета проекта из-за отсутствия эффективных методов управления этими процессами. Использование современных специализированных информационных технологий сочетающих режимы, как offline так и online позволяют снизить издержки, сократить сроки проектирования и значительно повысить качество проектной документации изготавливаемой. К такому классу информационных технологий относится и ИСУ «Проектирование», которая ориентирована на проектно-ориентированную организационную структуру управления разработкой ПСД [114].
Учитывая те проблемы, которые присутствуют в системе проектирования, а именно: высокая степень децентрализации управления процессом проектирования; нарушение сроков и бюджета проекта, недостаточное качество проектной продукции, в ИСУ «Проектирование» управление процессами координации исполнителей при разработке ПСД может осуществляться путем создания проектных бригад и виртуальных офисов, в которые должны входить разработчики отдельных разделов проекта (рисунок 4.5)
В ИСУ «Проектирование» возможны два варианта организации работ по проектированию: с использованием информации объекта аналога и последующего уточнения состава разделов и элементов проекта или полностью ручной ввод всей информации по проекту [123].
Организация процесса проектирования, а следовательно, и настройка программного обеспечения ИСУ «Проектирование» зависит от структуры конкретной проектной организации. Настройка ПО осуществляется в процессе определения состава и функционального назначения так называемых АРМ (автоматизированных рабочих мест). АРМ это программно-технический комплекс, ориентированный на решение определенных задач управления процессами разработки ПСД Учитывая то обстоятельство, что внедрение ИСУ «Проектирование» осуществляется в ООО «ПСК ЦИТ», то структура АРМ и технология обработки информации ориентирована на организационную структуру данной проектной организации (рисунок 4.6).
АРМ «Руководителя проектной бригады» - специалиста отдела ответственного за разработку совокупности ПР, включенных в наряд-задание.
АРМ «Проектировщика – конструктора» - специалиста отдела выполняющего работы по одному или нескольким ПР.
АРМ «Сметчика –технолога» - специалиста ведущего разработку сметной документации по одному или нескольким разделам проекта [124].
Функционирование ИСУ «Проектирование» осуществляется в двух основных режимах:
- определение плановых характеристик работ ОТМ-1,2,3 и формирование бюджета проекта;
- оперативное управление процессами проектирования.
Рассмотрим распределение функциональных обязанностей между участниками процесса разработки строительного проекта.
Стадия определение плановых характеристик работ ОТМ-1,2,3 и формирование бюджета проекта.
ГИП:
Задает плановые параметры проекта: стоимость, сроки начала и окончания;
Определяет состав разделов и подразделов, последовательность и взаимосвязь их выполнения;
Уточняет состав субпроектировщиков;
Задает структура бюджета проекта по разделам и по подразделам в % [117];
Разрабатывает и согласовывает планируемый бюджет проекта;
Осуществляет определение плановых продолжительностей разделов проекта;
Выполняет расчет, и оптимизацию по времени ОТМ-1 с определением планируемых сроков выполнения разделов проекта [4.7].