Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ опыта организации комплектно-блочного строительства 10
1.1. Интенсификация возведения зданий и сооружений на основе применения блоков различных типов и назначения 10
1.2. Состояние нормативно-методической базы комплектно-блочного строительства 22
1.3. Моделирование организации строительства производственных объектов и комплексов 28
1.4. Цель, задачи и методика исследования 38
Глава 2. STRONG Исследование влияния применения блоков на параметры возведе
ния объектов STRONG 42
2.1. Организационно-технологическая систематизация исследуемых объектов по степени применения блоков 42
2.2. Количественная оценка влияния степени применения блоков на параметры работ 50
2.3. Анализ зависимостей между организационно-технологическими параметрами 60
Глава 3. Методика организационно-технологического моделирования строительства предприятий, зданий и сооружений с применением КБМ 67
3.1. Разработка организационно-технологических моделей возведения отдельных зданий и сооружений 67
3.2. Формирование и оптимизация укрупненного сетевого графика застройки комплекса агропромышленного назначения 84
3.3.Моделирование организации поточного строительства объектов с применением КБМ на основе матричных алгоритмов 101
Глава 4. Внедрение результатов исследований и оценка их эффективности ... 110
4.1. Основные направления внедрения ПО
4.2. Внедрение результатов исследований для разработки организаци онно-технологической документации и их эффективность 114
Основные выводы 125
Литература
- Состояние нормативно-методической базы комплектно-блочного строительства
- Количественная оценка влияния степени применения блоков на параметры работ
- Формирование и оптимизация укрупненного сетевого графика застройки комплекса агропромышленного назначения
- Внедрение результатов исследований для разработки организаци онно-технологической документации и их эффективность
Состояние нормативно-методической базы комплектно-блочного строительства
В последний период одним из наиболее индустриальных методов строительства производственных объектов является комплектно-блочный. Согласно определения, приведенного в [147], комплектно-блочный метод - это «система взаимоувязанных технических, экономических и организационных мероприятий по агрегированию оборудования, технологических, несущих и ограждающих конструкций в блоки различных типов и назначения высокой заводской готовности и максимальному переносу объемов строительных и монтажных работ со строительной площадки в сферу промышленного производства предприятий-поставщиков, предприятий-заказчиков или сборочно-комплектовочных предприятий строительной индустрии». Определения основных терминов, применяемых в комплектно-блочном строительстве, приведены в приложении 1.
Комплектно-блочный метод (КЕМ) начал широко применяться в системе Миннефтегазстроя СССР в 60-е годы как результат поиска путей повышения эффективности наземного строительства, которое в значительной мере отставало от сооружения линейной части нефтепроводов, особенно в отдаленных районах со сложными природно-климатическими условиями. Значительный вклад в дело создания основных принципов комплектно-блочного строительства и его дальнейшего развития внесли такие ученые и специалисты как В.А.Алютов, В.Г.Андриенко, Г.П.Антонов, В.А.Аронов, Ю.П.Баталин, С.Я.Куриц, Ю.П.Пермикин, М.Ш.Ройтер, А.Д.Хайтун, В.Д.Шапиро, Г.И.Шмаль и др. [20, 23, 25, 26, 34, 88, 102, 107, 149, 156, 180 и др.].
Известно [23, 88, 191 и др.], что благодаря применению КБМ в системе б.Миннефтегазстроя СССР в 2...3 раза сократились продолжительности строительства объектов; более чем в 3 раза возрасла производительность труда; на 18...20% снизилась себестоимость строительно-монтажных работ, в том числе за счет: сни 11 жения металлоемкости до 30%, сокращения на 15...20% общей численности работающих (на 40...50% уменьшилось количество занятых на стройплощадке); в среднем на 20% сократилась сметная стоимость нефтегазовых объектов.
За рубежом комплектно-блочный метод успешно применяют во многих странах, в том числе в сельскохозяйственном строительстве, например, при возведении животноводческих объектов. В Англии осуществляется строительство свинарников в комплектно-блочном исполнении, которые состоят из блоков на две опоросные секции каждый. Доставленные на строительную площадку блоки со смонтированным санитарно-техническим оборудованием устанавливают в проектное положение автомобильным краном. Для возведения же свинарников из блоков, поставляемых фирмой «Farmechn», кран вообще не требуется, так как блоки имеют собственные грузоподъемные средства в виде четырех монтажных стоек с винтовыми домкратами. Австрийская фирма «Agrartechnic» поставляет и монтирует комплектные сельскохозяйственные предприятия по содержанию и выращиванию крупного рогатого скота и свиней. В Финляндии используются блоки оборудования для строительства коровников [195... 198].
Используя положительный опыт Миннефтегазстроя и зарубежных предприятий в области комплектно-блочного строительства, некоторые другие министерства и ведомства нашей страны начали внедрение данного метода в различных отраслях народного хозяйства. Например, Гипротехмонтаж б.Минмонтажспецстроя СССР, с целью переноса основных затрат труда со строительной площадки в заводские условия, разработал рабочие чертежи агрегированных блоков котельных и типовые проекты производства работ. При этом конструкцию блоков, как правило, оставляли без изменения компоновки оборудования и схем обвязки трубопроводами, предусмотренных в типовых проектах котельных. В среднем на котельную приходится 18...22 блока массой от 2 до 9 тонн. По этим разработкам уже в 1978-79 гг. комплектно-блочным методом было смонтировано (только организациями Главтехмонтажа) 145 котельных. Экономический эффект составил более 1 млн. руб., а производительность труда повысилась на 6,6...14,1% [42].
Организации Минмонтажспецстроя Белоруссии, применяя разработки Ги-протехмонтажа, доработали документацию на котельные в комплектно-блочном исполнении с котлами ДКВР-2,5-13, ДКВР-4-13 (из 13-14 блоков) и ТВГ-8М (из 8 блоков). С 1977 года производственное строительно-монтажное объединение «Промтехмонтаж» Минмонтажспецстроя Белоруссии также приступило к строительству комплектно-блочных котельных. Общая трудоемкость (суммарные затраты труда на заводе при изготовлении блоков и монтажа блоков на строительной площадке) для котельной с тремя котлами ДКВР-6,5-13 из 20 блоков снижена на 10%, а трудозатраты на монтаже сокращены с 1987 до 209 чел.-дн., высвобождено около 40 рабочих. Продолжительность строительства котельных составила 8... 10 месяцев против 2...3 лет до внедрения комплектно-блочного монтажа [17].
Начиная с 1972 года к строительству котельных с использованием блоков заводского изготовления приступили специализированные организации Главмос-облстроя. С 1975 года здесь осуществляется силами Экспериментального (в н. в. -Электростальского) котельно-строительного комбината (ЭКСК) возведение полносборных котельных из блок-установок полной заводской готовности, изготовленных на Электростальском заводе монтажных конструкций (ЭЗМК). Из таблицы 1.1 видно, что затраты труда при сборке котлов в заводских условиях в 6...7 раз ниже, чем на строительной площадке [48, 104, 178].
Количественная оценка влияния степени применения блоков на параметры работ
Для формирования общего подхода к проектированию организации комплектно-блочного строительства необходимо проанализировать объемы применения данного метода на отдельных зданиях и сооружениях и на этой основе выполнить организационно-технологическую систематизацию объектов, которые в настоящее время возводятся с применением КБМ или прошли стадию экспериментального проектирования. К ним относятся здания и сооружения инженерного обеспечения, а также частично основного производства, как отдельно стоящие, так и входящие в состав комплексов агропромышленного назначения. Поскольку набор таких зданий и сооружений является массовым и применяется почти во всех производственных комплексах, то данные, полученные при исследовании указанных объектов, имеют важное значение для совершенствования организационно-технологического проектирования.
Выполненный автором сбор исходных данных и анализ проектно-сметной документации объектов, технических возможностей строительно-монтажных организаций, опыта комплектно-блочного строительства в Московской, Ленинградской, Тверской и других областях, а также и в Белоруссии позволил ограничить область дальнейших исследований совокупностью объектов-представителей, различных по типам и назначению. Их перечень и основные характеристики приведены в таблице 2Л, где показатели с целью их сопоставимости приведены как для традиционного так и для комплектно-блочного строительства. Номера типовых проектов поименованных здесь зданий и сооружений приведены в приложении 4. Такой подход тем более важен, поскольку большинство указанных в таблице 2.1 объектов может иметь межотраслевое применение.
Исследование объемно-планировочных и конструктивных решений по проектной документации данных объектов, определение по сметной документации трудоемкости и объемов строительно-монтажных работ, выполняемых традиционным методом и с применением КБМ, для каждого из них позволяют сделать вывод о том, что разные здания и сооружения, возводимые с применением КБМ, имеют различную степень применения блоков, которая приведена в таблице 2.2. В ней степень использования блоков на объекте характеризуется коэффициентом применения блоков (Кб0лб), который предлагаем определять по трем нижеприведенным формулам и выражать в процентах для удобства выполнения дальнейших исследований: где Co6 - общая сметная стоимость объекта, т. р.; ССМР стоимость СМР объекта, т. р.; ССМР " стоимость СМР по монтажу блоков, т. р.; 0б - трудоемкость возведения объекта, чел.-дн.: Q0J - трудоемкость монтажа блоков, чел.-дн.
Коэффициент применения блоков К0лб1 является трудно сопоставимой величиной, так как на разных зданиях и сооружениях применяется различное технологическое оборудование с неодинаковой стоимостью, которая входит в общую сметную стоимость объекта. Аналогичное заключение можно сделать и по Кб0лбЪ на основании того, что при увеличении объемов применения блоков значительно уменьшается трудоемкость возведения объектов при одновременном незначительном увеличении трудоемкости работ по монтажу блоков. Поэтому использование данного показателя может привести к такому результату, когда при большом количестве используемых блоков степень их применения будет низкой за счет оставшейся трудоемкости СМР, выполняемых традиционным методом (земляные работы, устройство фундаментов и т.д.), которая, как правило, превышает трудоемкость монтажа блоков.
На основании вышеизложенного можно заключить, что показателем, наиболее точно характеризующим степень применения блоков на различных объектах, может служить Кб0лб2, который определяется процентным содержанием СМР по монтажу блоков от стоимости СМР по возведению объекта. Поэтому в дальнейших исследованиях под степенью применения блоков будет подразумеваться именно этот коэффициент (далее - К%), выражаемый для удобства в процентах.
Анализ проектно-сметной документации рассматриваемых объектов с целью выявления взаимосвязей между степенью применения блоков и организационно-технологическими параметрами возведения данных объектов позволил предположить, что коэффициент применения блоков зависит от типов используемых блоков. Согласно [111, 147], существуют 4 типа блоков: блок агрегированного оборудования; строительно-технологический; строительный; блок коммуникаций. Для подтверждения выдвинутой гипотезы в таблицу 2.3 сведены все необходимые данные, сравнение которых показало, что различный коэффициент Кб0лб соответствует различным типам используемых блоков; при этом на рассматриваемых объектах блоки коммуникаций не применяются, поэтому они не включены в данную таблицу.
Обобщение опыта возведения производственных объектов как традиционным методом, так и с применением КБМ, а также выполненный автором анализ структурных особенностей строительно-монтажных организаций, принимающих участие в комплектно-блочном строительстве (некоторые результаты приведены в приложении 3), дали возможность предположить, что степень применения блоков на объектах оказывает значительное влияние на количество видов и трудоемкость работ, то есть параметры работ, выполняемых на строительной площадке. Так как при проектировании организации строительства и производства работ необходимо всю совокупность СМР каждого из рассматриваемых объектов разделить на ряд укрупненных работ, то в дальнейших исследованиях будем рассматривать именно такие работы. При формировании их номенклатуры должен быть учтен ряд факторов, подробное описание которых приведено в разделе 3.1 (этап 1).
Формирование и оптимизация укрупненного сетевого графика застройки комплекса агропромышленного назначения
Разработанные модели взаимоувязки работ при возведении различных объектов, систематизированных ранее по степени применения блоков (таблица 2.5), проанализируем с точки зрения наличия одноименных работ и связей между ними. В результате анализа выявляем, что в силу идентичности структур моделей для отдельных объектов, принадлежащих одной классификационной группе, для каждой из них можно построить общую модель (см. табл. 3.1).
Это еще раз подтверждает справедливость гипотезы о разбивке всей совокупности рассматриваемых объектов, возводимых в настоящее время с применением КБМ или прошедших стадию экспериментального проектирования, на три основные группы по степени применения блоков, как было показано в разделе 2.1, т. е. все здания и сооружения, относящиеся к различным классификационным группам, оказывают свое особое влияние на выбор организационно-технологических решений.
Модель последовательности и взаимоувязки работ для каждой классификационной группы является избыточной по структуре по отношению к моделям для отдельных объектов в ее составе, то есть включает все работы и связи между ними, встречающиеся на разных объектах данной группы. Отличия моделей для отдельных объектов от «избыточной» модели классификационной группы, заключающиеся в отсутствии некоторых работ и связей между ними, приведены в соответствующих столбцах таблицы 3.1, а некоторые отличия по типам связей, определяемым на 5-м этапе проектирования ОТМ (см. далее), приведены на сетевых моделях для отдельных объектов (см. табл. 3.1).
Известно [50, 55, 70, 74, 97, 127, 139 и др.], что совмещение работ во времени является одним из необходимых условий сокращения их общей продолжительности путем организации строительного потока, применяемого как для возведения отдельных объектов и групп однородных зданий и сооружений (объектный поток), их частей и выполнения этапов строительства (специализированный поток), так и для застройки комплексов различного назначения (комплексный поток, состоящий из нескольких объектных).
В связи с тем, что при совмещении работ в строительном потоке разноименные работы выполняются одновременно на разных частных фронтах (объектах, участках, захватках), а одноименные - последовательно по частным фронтам, то следует анализировать возможность деления полного фронта работ по каждой из них на части. С этой целью необходимо учитывать следующие данные: - объемно-планировочные решения рассматриваемого объекта (количество и размеры цехов, пролетов, температурных и осадочных блоков и т. п.); - имеющийся опыт возведения и методы организации строительства аналогичных объектов; - требования нормативно-инструктивной литературы, отражающей вопросы технологии и механизации выполнения рассматриваемых видов работ, рекомендации по размерам передаваемых фронтов работ, требования техники безопасности и др.
С учетом вышеизложенного разрабатываются организационно-технологические схемы, предусмотренные СНиП 3.01.01-85 [7] в составе ПОС, на которых, помимо прочего, должно быть показано деление рассматриваемого объекта на части (участки, захватки). Количество схем зависит от числа видов работ с различным делением; при этом, по возможности, надо стремиться к унификации размеров частных фронтов. В случае отсутствия необходимости выполнения какой-либо из работ на одном из фронтов, последний выделяется на схеме условным обозначением.
Этап 5. Определение видов связей между работами
Для последующего расчета объектных строительных потоков по возведению групп однородных зданий и сооружений, комплексов агропромышленных объектов, разработки ОКП строительства в составе ПОС на основе сетевых ОТМ, необходимо определить виды связей между работами, взаимоувязанными в промежуточных моделях.
Из всей совокупности видов связей между строительно-монтажными работами, описанных к настоящему времени рядом авторов [29, 56, 61, 62, 76, 138, 188 и др.] в данной методике используются два основных вида фронтальных связей 76 технологическая (Т) и организационная (О). Под технологической понимается такая связь, при которой взаимосвязанные работы выполняются разными (по специальности) бригадами одной строительно-монтажной организации, у которых совпадают маршруты движения по объекту, а продукция непосредственно предшествующей работы образует фронт (захватку) для рассматриваемой. Организационная - связь между работами, выполняемыми разными строительно-монтажными орга низациями, при которой продукция ряда предшествующих работ на определенной части объекта, передаваемой по акту, образует фронт (участок) для рассматривае мой работы. Частными случаями данных связей являются следующие: - последовательная (П), которая возникает при условии невозможности разделения полного объема какой-либо работы на части из-за незначительного ее объема (размеров объекта) или малой предполагаемой продолжительности; - организационная (условная) связь между концами работ (Ок), возникающая в случае, если взаимосвязанные работы выполняются на разных рабочих зонах или на одной рабочей зоне, но технологически непосредственно не связаны [188].
Внедрение результатов исследований для разработки организаци онно-технологической документации и их эффективность
Внедрение результатов диссертационной работы проводилось в период 1985...2002 г.г. по следующим основным направлениям:
1. Включение ряда положений исследований автора в нормативно-методические издания, подготовленные в ЦНИИОМТП и изданные массовым тиражом. К ним относятся «Перечень зданий вспомогательного производственного назначения в комплектно-блочном исполнении и проектов блоков, предназначенных для их возведения» [147], где приведены определения основных терминов в комплектно-блочном строительстве (КБС), перечень блоков межотраслевого назначения и типов объектов, систематизация блоков по типам и назначению, а также «Методические рекомендации по комплектно-блочному строительству объектов» [111] и др.
2. Проектирование и практическое использование организационно-технологической документации (ОТД), разработанной на основе методик, математических и организационно-технологических моделей, предложенных в диссертации. Данное направление, в основном, реализовывалось при участии автора (в качестве исполнителя или ответственного исполнителя темы) в ряде госбюджетных и договорных научно-исследовательских работ (НИР) и методических разработок, выполненных в различные периоды в ЦНИИОМТП и АЛТИ-АГТУ (г. Архангельск). Место выполненных исследований и использование их результатов для формирования документации разных стадий подготовки строительного производства в существующей системе организационно-технологического проектирования схематично показано на рисунке 4.1, где выделена область исследования и применения разработок автора в сфере совершенствования проектирования документации с учетом КБМ, показаны информационные связи как между самими документами, так и с влияющей на них системой разработанных математических и организационно-технологических моделей (ОТМ); некоторые из актов и справок о внедрении приведены в приложении 7. С целью наглядного отображения порядка и особенностей разработки данных ОТМ и их влияния на формирование и оптимизацию укрупненных сетевых графиков (УСГ) застройки комплексов зданий и сооружений агропромышленного назначения, с учетом применения разработанной автором методики расчета объектных потоков специальным матричным алгоритмом, на рисунке 4.2 приведена схема взаимосвязи этапов организационно-технологического моделирования строительства предприятий, зданий и сооружений с применением КЕМ в соответствии с методикой, изложенной в разделах 3.1... 3.3.
3. Применение ряда результатов исследований (исходные данные и материалы, обобщение отечественного и зарубежного опыта КБС, математические модели, сетевые модели возведения зданий и сооружений с применением КБМ; методика разработки УСМ отдельных объектов и УСГ застройки комплексов, включая календарные планы финансирования; форма матрицы, специальный алгоритм ее расчета и др.) в учебно-методической работе на кафедрах строительного производства и прикладной математики строительного факультета (СФ) АЛТИ-АГТУ (г. Архангельск). Названные материалы использованы автором для подготовки специального курса по КБС, который читается для студентов V курса СФ, обучающихся по специальности 290300 «Промышленное и гражданское строительство»; УСМ различных типов включены в разработанный при участии автора «Каталог типовых ОТМ для календарного планирования строительства зданий и сооружений на всех стадиях подготовки строительного производства», изданный Архангельским ЦНТИ и применяемый для изучения специальных дисциплин организационно-технологического и управленческого циклов, курсового и дипломного проектирования по специальности 290300. Часть материалов и разработок автора (исходные данные по объектам основного производственного назначения и инженерного обеспечения, специальный матричный алгоритм, УСМ и др.) служат в настоящее время основой для проведения практических занятий и курсового проектирования студентов специальности 010200 (073000) «Прикладная математика» по дисциплине «Математические модели организации и управления производством» (справки о внедрении приведены в прил. 7).
4. Издание некоторых разработок и их распространение через систему ЦНТИ РФ. В частности, в Архангельском ЦНТИ был издан упомянутый в п. 3 данного раздела «Каталог типовых ОТМ для календарного планирования строительства зданий и сооружений на всех стадиях подготовки строительного производства», являющийся приложением к информационному листку №238-90. Оба этих издания по договору между АЛТИ и ЦНТИ (см. прил. 7) распространялись по Российской Федерации. Совокупность данных направлений внедрения результатов исследований автора с указанием их состава схематично приведена на рисунке 4.3.
Как было показано в разделе 4.1, одним из основных направлений использования результатов исследований является проектирование и практическое использование организационно-технологической документации, разработанной на основе методик, математических и организационно-технологических моделей, предложенных в диссертации. Данное направление является наиболее важным и емким, так как затрагивает научно-исследовательские, проектные и методические разработки, выполненные автором в процессе исследований по теме диссертации в ЦНИИОМТП и АЛТИ-АГТУ. Краткое описание этих работ и их основных итогов, результатов внедрения приведено в таблице 4.1.
Важным практическим результатом исследований стала разработка автором в ЦНИИОМТП (в качестве ответственного исполнителя) НИР «Строительство объектов в комплектно-блочном исполнении. Методический пример проекта организации строительства агропромышленного комплекса по первичной переработке сельскохозяйственной продукции». В процессе подготовки данного примера ПОС, выполненного совместно с Проектным отделением ЦНИИОМТП под методическим руководством автора, подтверждена эффективность использования предлагаемых моделей и методик для разработки организационно-технологической документации такого масштаба.
