Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные методы анализа организационно-технологического проектирования инженерной подготовки строительного переустройства промышленных объектов 10
1.1. Основные принципы разработки проекта организации строительства на подготовительный период 10
1.2. Адаптация математических методов оценки эффективности организации производственных процессов инженерной подготовки строительного производства 23
1.3. Анализ методологических основ совершенствования организации инженерной подготовки строительного переустройства промышленных объектов 30
1.4. Выводы по главе 1 44
Глава 2. Исследование методов организации выполнения работ подготовительного периода строительного производства 48
2.1. Разработка методов расчета продолжительности рассмотрения проектно-сметной документации 48
2.2. Разработка методов расчета технико-экономических показателей осмотра строительной площадки в натуре и выдачи замечаний по проекту 62
2.3. Вероятностно-статистический анализ и методы расчета продолжительности разработки проекта производства работ . 71
2.4. Разработка организационно-технических мероприятий для повышения качества производства строительно-монтажных работ 77
2.4. Выводы по главе 2 82
Глава 3. Разработка информационных технологий проектирования организации мобилизационного и технологического периодов инженерной подготовки строительного переустройства промышленных объектов 88
3.1. Классификация основных видов работ мобилизационного и технологического периодов инженерной подготовки строительного производства 88
3.2. Разработка методов расчета продолжительности и трудоемкости выполнения работ мобилизационного периода . 91
3.3. Разработка методов расчета продолжительности и трудоемкости выполнения работ технологического периода 112
3.4. Выводы по главе 3 125
Глава 4. Разработка информационных технологий проектирования распределения материально-технических ресурсов при инженерной подготовке строительного переустройства промышленных объектов 130
4.1. Вероятностно-статистическая постановка задачи распределения ресурсов подготовительного периода 130
4.2. Разработка математической модели распределения ресурсов с учетом ограничений на продолжительность выполнения работ 137
4.3. Выводы по главе 4 149
Общие выводы 152
Литература 155
Приложение. Акты внедрения выполненных исследований 165
- Адаптация математических методов оценки эффективности организации производственных процессов инженерной подготовки строительного производства
- Разработка методов расчета технико-экономических показателей осмотра строительной площадки в натуре и выдачи замечаний по проекту
- Разработка методов расчета продолжительности и трудоемкости выполнения работ мобилизационного периода
- Разработка математической модели распределения ресурсов с учетом ограничений на продолжительность выполнения работ
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Основы политики Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до 2010 года и дальнейшую перспективу определяют важнейшие направления государственной политики в области развития науки и технологий. Прогресс в области современных технологий строительного производства, а также объективная необходимость, обусловленная целым рядом техногенных и социальных причин, определяют актуальность решения комплекса научно-методологических и инженерно-технических задач, ориентированных на развитие и создание конкурентоспособных строительных технологий и организационно-технологических решений, обеспечивающих интенсификацию процессов переустройства промышленных объектов при одновременном снижении трудовых и материально-технических ресурсов, а также неблагоприятных воздействий на окружающую среду.
Научные основы организационно-технологического проектирования инженерной подготовки строительного переустройства промышленных объектов были заложены трудами отечественных (А.А. Афанасьев, Б.Ф. Белецкий, Н.Н. Данилов, Л.Г. Дикман, В.Д. Копылов, П.П. Олейник, О.М. Терентьев, С.Я. Луцкий, Л.А. Бабин, Ю.И. Спектор и др.), а также зарубежных (С.Л. Куперуайт, Р.Г. Маршалл и др.) ученых.
В условиях возрастающей сложности и углубления специализации строительства, непрерывного совершенствования технологии, средств механизации, методов организации и управления, особое значение приобретает своевременная и качественная инженерная подготовка (ИП) строительного переустройства промышленных объектов (СППО). В ИП СППО крупных народнохозяйственных сооружений часто участвуют десятки общестроительных и специализированных организаций и тысячи рабочих. Это
вызывает необходимость составления хорошо продуманного и взаимоувязанного плана их совместной деятельности.
Инженерная подготовка СППО, охватывая широкий круг вопросов, зависит от многих факторов: номенклатуры, сложности и объема строительства, мощности строительных организации и производственных предприятий, уровня специализации и кооперации строительных организации и других показателей. В общем объеме производства строительно-монтажных работ при СППО ИП составляет примерно 17% сметной стоимости, 19% общей трудоемкости и 20% продолжительности производства работ в целом.
Анализ выполненных исследований по ИП СППО показывает, что в тех организациях отрасли, где вопросам организации РІП СППО уделяется особое внимание, выполнение строительно-монтажных работ, как правило, осуществляется с высокими технико-экономическими показателями. Однако, несмотря на большой объем выполняемых в настоящее время работ по СППО, следует отметить заметное отставание ИП строительного производства от требуемого уровня.
Детальное исследование задач ИП строительного производства как части общего комплекса проблем организации СППО, совершенствование ее технологии, выявление факторов, приводящих к потерям времени при производстве строительно-монтажных работ, показали возможность использования их в современных условиях, как одного из основных направлений технического прогресса в строительной отрасли. Информационные технологии и системный подход к решениям этих проблем в СППО позволят обеспечить эффективное управление строительным производством и резко повысить темпы строительных процессов.
Выполненные исследования связаны с реализацией задач по повышению организационно-технологической надежности инженерной подготовки строительного производства при переустройстве промышленных объектов в
условиях реализации информационных технологий. Разработанные методики, алгоритмы и пакеты прикладных программ позволяют эффективно проектировать системы организации строительного производства и совершенствовать для этого нормативную базу. Изложенное определяет актуальность выбранной темы диссертационного исследования, которая соответствует п.п. 1, 8 и 10 паспорта специальности 05.23.08 - технология и организация строительства, представляет собой актуальную проблему, обладающую научной новизной и практической ценностью.
Цель исследования - разработка методов прогнозирования организационно-технологических показателей инженерной подготовки строительного переустройства промышленных объектов в условиях производства строительно-монтажных работ на пространственно-распределенных инженерных сооружениях.
Задачи исследования:
анализ современных методов проектирования организации и технологии выполнения ИП СППО с учетом пространственного распределения инженерных коммуникаций;
исследование и разработка организационно-технологических структур выполнения работ по ИП СППО как в период подготовки к строительству, так и в период выполнения основных строительно-монтажных работ с учетом очередности их производства;
- разработка в информационной среде методов и алгоритмов
количественного анализа технико-экономических показателей выполнения
работ по ИП СППО с учетом определенного состава материально-технических
ресурсов на основе вероятностно-статистического и факторного анализа
натурных данных;
разработка информационно-инженерного обеспечения организационно-технологического проектирования ИП СППО с учетом пространственного распределения инженерных коммуникаций;
разработка информационной структуры в среде САПР как открытой системы организационно-технологического проектирования ИП СППО и подготовка практических рекомендаций по применению результатов исследований при переустройстве промышленных объектов.
Объект исследования: организационно-технологические решения (ОТР) инженерной подготовки строительного производства при переустройстве промышленных объектов.
Предмет исследования: методы повышения эффективности и конкурентоспособности ИП СППО в условиях современного строительства.
Методологические и теоретические основы исследования базируются на работах отечественных и зарубежных ученых в области теории функциональных систем, экспертного анализа, вероятностно-статистических методов, информационно-вычислительных технологий, системотехники строительства, обобщении исследований в области организации строительного производства.
Научно-техническая гипотеза предполагает существенное повышение технико-экономических показателей использования материально-технических ресурсов (МТР) при организации и технологии проведения ИП СППО на основе использования современных информационных технологий и системного анализа показателей ИП с учетом особенностей изменения конструктивных характеристик инженерных сооружений.
Научная новизна результатов исследования:
- разработаны методы организационно-технологического проектирования
ИП СППО с учетом конструктивных характеристик пространственно-
распределенных инженерных сооружений, обеспечивающие
системотехническую увязку функциональных подсистем и информационно-аналитических задач;
- разработаны методы расчета организационно-технологических решений
для выполнения ИП СППО, позволяющие осуществлять многовариантное
моделирование технико-экономических показателей инвестиционно-
строительной деятельности организаций - участников реализации проектов
переустройства инженерных коммуникаций пространственно-распределенных
строительных объектов;
- предложена и разработана информационно-инженерная технология
организационно-технологического проектирования ИП СППО, которая
позволила повысить эффективность использования материально-технических
ресурсов при производстве строительно-монтажных работ по переустройству
промышленных объектов.
На защиту выносятся:
- научная гипотеза и методы проектирования организации выполнения
работ по ИП СППО с учетом конструктивных характеристик пространственно-
распределенных инженерных сооружений с использованием современных
информационно-инженерных технологий в среде САПР, которые позволили
проводить расчет технико-экономических показателей ИП СППО с учетом
эффективного использования материально-технических ресурсов;
- методы и критерии анализа технико-экономических показателей
инвестиционно-строительных проектов производства ИП СППО в условиях
производства строительно-монтажных работ на пространственно-
распределенных инженерных сооружениях с использованием систем
поддержки принятия решений;
структура организационно-технологического проектирования и информационно-инженерная технология анализа технико-экономических показателей производства ИП СППО.
Практическая значимость и внедрение результатов исследования.
Совокупность полученных результатов дает методику прогнозирования и
анализа организационно-технологических показателей инженерной подготовки
строительного переустройства промышленных объектов с учетом полученных
в работе подходов оценки технико-экономических показателей инвестиционно-
строительных проектов. В процессе работы было выполнено опытно-
промышленное внедрение результатов исследования проектно-
конструкторским инженерным предприятием ООО "Инжстрой-плюс"
(строительное переустройство инженерных коммуникаций
внутриплощадочных сетей теплоснабжения и водоснабжения гостиничного комплекса "Арбат" по адресу: г. Москва, Плотников пер., д. 22) и производственным предприятием 000 "Строй Тэк" (разработка проектно-сметной документации переустройства спортивно-оздоровительного комплекса площадью ЗхЮ5 м2 на стадии "Проект" и "Рабочий проект" по адресу: г. Москва, ул. Живописная, д. 21/2; производство строительно-монтажных и пусконаладочных работ при строительстве теплосети медицинского центра -административного и диагностического лечебного корпуса - городской больницы № 67 по адресу: г. Москва, ул. Саляма Адиля, д. 2), что подтверждается справками о внедрении.
Апробация работы. Результаты диссертационного исследования докладывались на научно-практических конференциях, семинарах и заседаниях секции "Строительство" Российской инженерной академии (г. Москва, 2003, 2004); Московском городском семинаре "Системология и системотехника комплексной обработки данных и документации" (г. Москва, 2003); научных семинарах секции "Организация строительства и автоматизированного проектирования" ЗАО ЦНИИОМТП и других учебных и практических проектных организаций отрасли строительства РФ.
Адаптация математических методов оценки эффективности организации производственных процессов инженерной подготовки строительного производства
Наиболее эффективное применение экономико-математических методов [76, 92, 93, 100, 101] и ПЭВМ [55, 56, 59, 60, 64] для решения задач ИП строительного производства достигается при комплексной автоматизации решения всех задач в составе автоматизированной системы управления строительством [53, 54, 58, 95]. Программное обеспечение ЭВМ (подсистема технико-экономического анализа в САПР организации подготовки строительного производства), используемое на крупных передовых стройках, позволяет автоматизировать решение следующих задач: формирование и обработка проектно-сметной документации; разработка документации по выполнению производственной программы строительной организации; формирование и расчет календарных графиков производства сварочно-монтажных работ (СМР); расчет потребности в строительных машинах и механизмах; расчет себестоимости СМР и потребности в материально-технических ресурсах; расчет нормативной базы строительной организации; формирование оперативных недельно-суточных (декадных) графиков работ; расчет графика поставки на объект строительных конструкции, материалов, деталей и оборудования; расчет графика потребности в рабочих кадрах; расчет графика потребности в основных строительных машинах и др.
Рассмотрим подсистему технико-экономического анализа в системе автоматизированного проектирования организационно-технологических процессов при сооружении инженерных коммуникаций (ИК) [79, 96]. Интерактивные методы поиска оптимальных организационных решений позволяют получить совокупность вариантов, почти не отличающихся друг от друга по значениям целевых функций и выполнению ограничений. Кроме того, даже для одного оптимального варианта (если он выбран) необходимо осуществить проверку реализуемости найденных организационных решений конкретными подразделениями. Ведь при поиске оптимальных значений используют нормативы, которые в общем случае могут отличаться от достигнутых тем или иным подразделением. Если такое расхождение будет установлено, то необходимо либо пересчитать организационные решения с новыми ограничениями, либо определить комплекс мер (в общем случае выходящих за рамки задач САПР) по "подтягиванию" определенных подразделений к планируемому нормативному уровню: изменение технологии, рационализация рабочих мест, замена техники, социальные мероприятия, переход на бригадный, коллективный подряд, изменение организационных структур и т.д. Естественно, что второй вариант решения данной проблемы предпочтительнее.
Согласно работе [61] для выбора лучшего варианта организации строительства, определения комплекса мер по повышению эффективности работы того или иного подразделения можно воспользоваться методологией функционально-стоимостного анализа (ФСА). Цель ФСА производственных систем (ПС) - выявление резервов экономии и повышения ритмичности производства путем определения необходимого количественного и качественного состава функций, реализующих их элементов и рациональных сочетаний в пространстве и времени. В нашем случае к ПС можно отнести специализированное строительное объединение (ССО) или строительно-монтажное управление (СМУ).
САПР организации нефтегазового строительства можно разделить на следующие блоки [50, 97]: организационно-технологическое проектирование (ОТП) на стадии ИП строительного производства; корректировка организационных решений в ходе строительства объекта. В соответствии с этим делением рассмотрим методологию ФСА применительно к получаемым организационным решениям.
Допустим, что с помощью САПР найдена совокупность близких к оптимальным решений (одно решение) организации строительства. Далее требуется выполнить ФСА полученной совокупности (одного решения).
Прежде всего сопоставляем для каждой анализируемой ПС и для каждого полученного варианта рассчитанные значения (средняя сменная, месячная выработки в натуральном и стоимостном выражении, прогноз фактических затрат и прибыли, механо- и энерговооруженность, производительность труда, выработка на одного рабочего и т.д.) и эти же показатели по отчетным, статистическим данным для объектов-аналогов.
Устанавливаем ПС, для которых расхождения между рассчитанными и статистическими данными значительны, т.е. превышают некое "пороговое" значение, равное, как правило, запланированным (фактическим, прогнозным) темпам изменения значения анализируемого показателя. Таким образом, отбираем ПС, которые по отчетным данным не могут обеспечить выполнение запланированных показателей.
Для отобранных ПС осуществляем сбор и анализ статистических планово-экономических и технологических данных, связанных с их функционированием, характеристик продукции, сведений о применяемых технологиях, оснащенности технологическими ресурсами, условиях размещения строителей на сооружаемом объекте, применяемых методах организации производственного процесса в различные периоды времени, применяемых формах хозрасчета, числах простоев по тем или иным причинам, загрузке техники, сменности работы, коэффициентах готовности техники и т.д.
Обработку исходных статистических данных проводим по элементам трудового процесса (оборудованию, предметам труда, рабочей силе), видам измерителей (натуральных, стоимостных), во временном разрезе (дни, недели, месяцы, кварталы, сезоны и т.д.).
Далее с помощью матрицы "входы-выходы" [61] строим внешнюю структурную модель ПС, отражающую ее внешние контакты. Такая модель должна отразить особенности функционирования данной ПС: взаимосвязь с заказчиком, генподрядчиками (субподрядчиками), проектными организациями, территориальными органами снабжения, местными органами управления, взаимоотношения с ремонтными, складскими службами и т.д. Описанные взаимосвязи должны отразить полную структуру, состоящую из информационной, материально-ресурсной, кадровой составляющих. На пересечении строк и столбцов матрицы необходимо проставить определенные идентификаторы, обозначающие: отсутствие взаимодействия, взаимосвязей функций; избыточный и недостаточный ресурс функций; сильная взаимосвязь функций; косвенная (слабая) взаимосвязь функций.
После описания взаимосвязей входа и выхода осуществляем структурное описание ПС в виде производственной и организационной структуры, описание составляющих его элементов (подразделений), их взаимосвязей, в том числе экономического взаимодействия.
В составе анализируемой ПС выделяются частные производственные системы (ЧПС), реализующие основные, вспомогательные и обслуживающие процессы. ЧПС - это совокупность подразделений ПС, объединенных однородным материальным, энергетическим или информационным потоком. Следует отметить, что некоторые подразделения могут участвовать в нескольких ЧПС.
Разработка методов расчета технико-экономических показателей осмотра строительной площадки в натуре и выдачи замечаний по проекту
В период рассмотрения ПСД обязательно необходимо произвести осмотр строительной площадки в натуре (СПН). Эта технологическая операция отличается от "приемки строительной площадки в натуре", так как последняя, согласно [65], производится за 10 дней до начала строительно-монтажных работ.
В процессе осмотра СПН сопоставляется вариант сооружения объекта, отраженный в ПСД, и конкретные условия строительства данного промышленного объекта. Определяются наиболее эффективные методы организации и технологии производства СМР и проводится необходимая корректировка отдельных инженерных решений, принятых в ПСД.
Особенно внимательно рассматриваются следующие разделы проекта организации строительства (ПОС): правильность запроектированной транспортной схемы, расстояний от железнодорожных станций до опорных баз стройки и к месту строительства объекта; соответствие запроектированных объемов работ фактически сложившимся; возможность выбора более эффективных способов строительства объекта на сложных захватках с учетом природно-климатических условий.
Организационно-технологическая операция осмотра СПН, направленная на сокращение объемов работ и улучшение условий организации строительства, осуществляется визуально. При этом особое внимание необходимо уделять наличию не учтенных проектом новых сооружений в зоне строительства промышленного объекта.
Приведенные данные позволяют определить тенденцию роста трудоемкости рассмотрения ПСД объектов в зависимости от сложности природно-климатических условий строительства. Однако, различие трудоемкости в двух соседних группах незначительное. Это связано с тем, что в каждой группе повторяются участки трубопроводов с одинаковыми диаметрами, идентичными характеристиками объектов и их элементов и т.д. Средняя величина трудоемкости с учетом условий строительства в первой группе (Ni =38) будет равна тсШ2(к = 1) = Zi=i,38 ТІШІ/NI = 0,801 чел-ч/км; во второй группе (N2 = 22) - тсіш(к = 2) = 1=1,22 пт г - 1,604 чел-ч/км.
По таблице [14] находим критическое значение rj2, соответствующее m = 2 и n = 60 для уровня значимости а = 0,05, которое равно т (а = 0,05) = 0,0663. Сравнивая фактическое значение корреляционного отношения rj = д /G = 0,993 с критическим (табличным) т (а = 0,05) = 0,0663 мы видим, что фактическое значение корреляционного отношения больше табличного, следовательно связь трудоемкости осмотра трассы в натуре и условий строительства промышленных объектов является существенной.
Таким образом, можно с вероятностью 0,95 утверждать, что если будет производиться осмотр трассы в натуре для объектов с первым типом условий строительства, то трудоемкость будет равна тП22(1) = 0,801 чел-ч/км, со вторым типом Тгш(2) = 1,604 чел-ч/км. Для расчета продолжительности осмотра трассы в натуре при различных условиях строительства можно применить повышающие коэффициенты сложности (кП22ь і = 1 2): для 1-го типа кпггі = тП22(к = 1)/ п22(к = 1)=1,0; для 2-го типа кШ22 = тт2(к = 2)/тП22(к = 1) = 2,0.
На основе выполненного анализа предлагается следующая формула для расчета продолжительности осмотра трассы в натуре для различных природно-климатических условий ТП22 = кП22іЬ-Тп22(к = 1)/К , (2.15) где кП22і - коэффициент сложности условий строительства (і = 1, 2); тП2г(к = 1) [чел-ч/км] - средняя трудоемкость 1-го типа условий строительства; К [чел] -количество инженерно-технических работников; L [км] - протяженность объекта.
Результатом изучения ПСД и осмотра трассы в натуре являются замечания по проекту строящегося объекта, в состав которых входят: соответствие ПОС условиям строительства объекта с увязкой пусковых комплексов и объемов товарной строительной продукции; достоверность и полнота объемов работ при данном варианте строительства; соответствие сметной стоимости объекта, затрат по локальным сметам и общей стоимости строительства по сводной смете фактическим затратам строительных организаций; рассмотрение и согласование проекта рекультивации земель и его соответствие положениям нормативных документов [88].
Раздел ПОС - это единственный раздел ПСД, который в обязательном порядке представляется заказчиком на согласование генеральному подрядчику. Однако, как показывает практика работ, экспертиза заказчиков зачастую утверждает проект, даже если генподрядная организация не согласовывает ПОС, что является грубейшим нарушением технологической дисциплины в строительстве. Отсутствие эталона ПОС дает возможность проектным организациям, в каждом конкретном случае, по-своему определить состав и содержание этого важнейшего для строителей документа, являющегося основой для распределения капитальных вложений и объемов СМР по срокам строительства.
Анализируя некачественные решения, заложенные в ПОС, касающиеся строительства промышленных объектов, можно отметить следующие типичные недостатки: отсутствие технико-экономического анализа различных вариантов организации строительства; несоответствие предложенной транспортной схемы в ПОС фактической сложившейся в результате строительства; отсутствие расчетов по учету затрат строителей на их перебазирование к местам производства работ; упущение объемов работ.
Разработка методов расчета продолжительности и трудоемкости выполнения работ мобилизационного периода
Мобилизационный период ИП СППО охватывает решение множества задач, которые стоят непосредственно перед строительно-монтажными организациями (в первую очередь генподрядными). Они подлежат выполнению до развертывания работ технологического периода ИП и основных СМР.
В зависимости от условий строительства, сложности и приоритетности объектов мобилизационный период ИП в каждом конкретном случае не является стабильным и имеет свою временную характеристику. При решении задач мобилизационного периода особое внимание следует обратить на работы по сооружению объектов культурно-бытового и производственного назначения. Это вызвано тем, что строительство этих сооружений охватывает период времени от 2 до 5 месяцев, требует сосредоточения значительных материальных и технических ресурсов.
Проанализируем и систематизируем сведения о трудоемкости, длительности и ресурсной оснащенности каждого из видов работ мобилизационного периода.
Создание геодезической разбивочной основы временных зданий и сооружений (MJ2). При геодезическом обеспечении строительства временных зданий и сооружений объем работ определяется в каждом конкретном случае, исходя из решения следующих задач: согласования и выбора площадок; получения исходных геодезических данных; полевой проверки исходных геодезических данных; выполнения топографо-геодезических съемок; камеральной обработки полученных данных.
Состав бригад, инструмента и оборудования в зависимости от вида выполняемых работ приведены в работах [1, 2, 7,16,17, 49, 80, 81]. Указанные в них данные получены в результате тщательного многолетнего анализа состава, ресурсной оснащенности и производительности комплексных бригад, проводящих основные виды работ мобилизационного и технологического периода ИП, и являются средними типовыми показателями (в расчетных формулах приняты следующие условные обозначения: т - трудоемкость работы; Q - производительность бригады; N - численность бригады; В - число бригад; С [см/дн] - число смен работ; to [ч/см] - продолжительность рабочей смены). Как показала практика организации ИП на реальных объектах, сведения, содержащиеся в работах [1, 2, 7, 16, 17, 49, 80, 81], могут успешно применяться для выполнения расчетов, прогнозирующих ход выполнения работ.
Для проведения расчета продолжительности создания геодезической разбивочной основы временных зданий и сооружений (Тмп) должны быть заданы следующие исходные данные: LMi2 [км] - протяженность теодолитных ходов; SMI2 [104 М2] - площадь тахеометрической съемки (1 га = 104 м2); NMHI [чел] - численность бригады прокладывания теодолитных ходов (NMi2i = 4 чел); NMI22 [чел] - численность бригады тахеометрической съемки (NM122 = 4 чел); NMI23 [чел] - численность бригады по составлению планов тахеометрической съемки (NMi23 = 2 чел); Вмш Вмш? Вмпз - соответственно, количество бригад прокладывания теодолитных ходов, тахеометрической съемки и составления планов тахеометрической съемки; Смпь Смт, Смш - соответственно, число смен работы.
При этом пренебрегаем длительностью проведения камеральной обработки геодезических работ, вычисления теодолитных и тахеометрических ходов, трудоемкость которых весьма мала.
Обустройство карьеров (Мг). При строительстве промышленных объектов для сооружения временных подъездных дорог, объектов производственного и хозяйственного назначения, отсыпки земляных дамб и т.д. используются карьеры, которые, как правило, выбираются вблизи от места производства строительных работ. Для строительства в основном используются существующие действующие карьеры и только в исключительных случаях обустраиваются новые. В данной работе учитываются материально-технические ресурсы для уже обустроенных карьеров [7].
Для проведения расчета продолжительности обустройства карьера ТМ2 должны быть заданы следующие исходные данные: VM2 [м3] - объем работ по обустройству карьера; NM3 [чел] - численность бригады (NM3 = З-г-5 чел); ВМ2 -количество бригад; Смг - число смен работы.
Для сооружения временных подъездных дорог к опорным базам строек, чаще всего используются дороги с покрытием из железобетонных плит, дерево-грунтовые (лежневые) и грунтовые. Очень редко применяются лежневые дороги. Они сооружаются в обводненных и заболоченных районах. Количество самосвалов рассчитывают, исходя из фактического объема перевозимого грунта и грузоподъемности машин. Данные о трудоемкости и ресурсной оснащенности работ по сооружению временных подъездных дорог различного типа приведены в работе [60].
Для проведения расчета продолжительности сооружения временных подъездных дорог к опорным базам стройки ТМз должны быть заданы следующие исходные данные: LM3j [м] - протяженность дороги j-oro типа 0 = 1 - из железобетонных плит; j = 2 - дерево-грунтовая; j = 3 - грунтовая); NM3J [чел] - численность бригады; BM3j - количество бригад; CM3j - число смен работы.
Разработка математической модели распределения ресурсов с учетом ограничений на продолжительность выполнения работ
Математические модели, используемые при решении задач организации, планирования и управления строительным производством, условно можно разделить на модели линейного программирования, нелинейные модели, модели динамического программирования, оптимизационные модели, модели управления запасами, целочисленные модели, цифровое моделирование, имитационные модели, вероятностно-статистические модели, модели теории игр, модели итеративного агрегирования, организационно-технологические модели, графические модели, сетевые модели [25-28, 75].
Разработка математической модели или моделирование в широком смысле слова некоторой системы и связанной с ней операции состоит из следующих главных элементов [34, 37]: определения набора параметров, характеризующих как состояние системы, так и возможное управление системой; определения зависимостей между параметрами состояния и управления; определения цели операции через параметры системы.
Имеется ряд трудностей, делающих моделирование операций весьма сложной задачей. Сюда относятся трудности определения цели, зависимостей между параметрами, значений параметров и даже определения набора параметров, достаточно полного, чтобы охватить все существенное в функционировании системы, и в то же время достаточно компактного, чтобы не сделать невозможным последующее исследование. Ко всему этому добавляется еще и неопределенность, приводящая к тому, что модель формулируется, как правило, в вероятностных терминах.
Одним из основных методов исследования операций является оптимизация, т. е. отыскание максимальных или минимальных значений функций от параметров системы, связанных определенными зависимостями (ограничениями). Во-первых, с оптимизацией связано обычно достижение цели операции. Во-вторых, с помощью оптимизации можно существенно упростить исследование модели. Выше уже отмечалось, что среди трудностей, возникающих при исследовании операций, важное место занимают большое число параметров состояния и управления, а также неопределенность. Для уменьшения числа параметров можно использовать локальную (частную) оптимизацию, дающую возможность выразить большинство параметров через остальные и тем самым существенно уменьшить их число.
Что касается решения задач в условиях неопределенности, то одним из подходов здесь, как известно, является минимаксный подход, при котором значения неопределенных факторов принимаются такими, которые в наибольшей степени затрудняют достижение цели.
В дальнейшем мы будем заниматься только оптимизацией, т.е. будем считать, что модель операции построена и достижение цели сводится к получению наибольшего значения некоторой функции (критерия) от параметров управления, связанных определенными зависимостями (ограничениями). Считая, что под ресурсом можно понимать любую функцию параметров системы, на которую наложено ограничение. При этом задача об оптимальном распределении ресурсов является достаточно полной и ясной моделью задачи оптимизации вообще.
При любом исследовании в качестве основного принимается один из принципов, наиболее существенный для данного исследования. За основной принцип изложения можно принять деление задач на детерминированные и стохастические, а при делении методов оптимизации по рассматриваемым задачам на распределение однородных и неоднородных ресурсов.
Детерминированными называются такие задачи, в которых подлежащий оптимизации критерий (функция) является детерминированной (неслучайной) функцией параметров, точнее, существует алгоритм, дающий возможность при фиксированных значениях параметров, вычислить значение критерия со сколь угодно высокой точностью. Стохастическими называются такие задачи, в которых подлежащий оптимизации критерий является какой-нибудь числовой характеристикой (например, математическим ожиданием) случайной функции параметров задачи.
Необходимо отметить, что такое разделение зачастую определяется не существом задач и даже не структурой соответствующих моделей, а методом исследования этих моделей. Если модель изучается аналитическими методами, то критерий выражается в виде детерминированной функции параметров. Эта же модель может изучаться методом статистического моделирования, тогда на выходе получаются отдельные реализации случайного процесса, а критерий является числовой характеристикой этого процесса. Конечно, для каждого набора параметров можно по большому числу реализаций найти сколь угодно точное значение критерия. Таким путем мы приходим, по существу, к детерминированной задаче. Выгоднее производить оптимизацию непосредственно по отдельным реализациям случайного процесса.
Задача может рассматриваться как детерминированная, так и стохастическая (хотя критерий и выражается аналитически через кратные интегралы, однако он проще получается непосредственным статистическим моделированием).
Очень существенным для выбора соответствующего метода оптимизации является наличие или отсутствие ограничений на значения параметров, от которых зависит оптимизируемый критерий.
Для задач без ограничений разработано больше различных методов решения. Это относится и к стохастическим задачам. В каждой конкретной задаче с ограничениями можно подобрать соответствующий частный прием решения, наилучшим образом учитывающий ограничения. Например, при оптимизации методом случайного поиска можно так организовать случайный выбор значений параметров, чтобы ограничения удовлетворялись.
Существуют и общие методы приведения задач с ограничениями к задачам без ограничений, например метод штрафных функций. В связи с этим все методы оптимизации, сформулированные в терминах задач без ограничений, могут быть использованы и для решения задач с ограничениями. Это, однако, не снимает с повестки дня необходимости разработки специальных (оптимальных) методов решения таких задач, для которых эти методы еще не разработаны.
Число параметров - это существенная характеристика задачи. Для упрощения решения задачи, особенно при наличии ограничений, очень важно свести число параметров к минимуму. Одним из методов такого сведения является локальная (частная) оптимизация. Вопрос о локальной оптимизации - очень важный вопрос исследования операций в целом. Имеется в виду выбор значений отдельных параметров или выражение их через значения отдельных параметров на основе некоторых частных критериев, подобранных так, что подобный выбор с последующей оптимизацией по основному критерию приводит к решению, достаточно близкому к решению исходной (более сложной) задачи. Упрощение зависит от умелого использования структуры задачи, выражающейся в различном влиянии отдельных параметров.
Удачную для локальной оптимизации структуру можно получать искусственно, соответствующей заменой переменных. Например, иногда можно выбрать переменные таким образом, что они разбиваются на две группы: существенные Ui, 112, . . . , um и несущественные V], v2, . . . , vn. При фиксированном наборе существенных переменных критериальная функция достигает наибольшего (наименьшего) значения при таких значениях несущественных переменных v, набор которых представляет внутреннюю точку соответствующей допустимой области. В этом случае эту точку можно найти при помощи более простых методов решения задач без ограничений (зачастую это удается сделать при помощи классических методов математического анализа), далее, выразив эту точку через существенные параметры и, сводим задачу к задаче с m переменными, где обычно m « m + п.
