Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ передового опыта и методов поточной организации строительства объектов 13
1.1. Сущность моделей и методы организации работ при строительстве объектов 13
1.2. Анализ российских и зарубежных методов поточной организации строительства объектов 31
1.3. Особенности поточной организации строительства линейно-протяженных объектов, постановка задач и методическая схема исследования 47
Выводы по первой главе 58
Глава 2 Научные обоснования поточной организации строительства линейно-протяженных объектов 60
2.1. Исследование структуры строительных потоков и обоснование организационно-технологических параметров строительства линейно-протяженных объектов 60
2.2 Исследование факторов производственных рисков, влияющих на поточную организацию строительства линейно-протяженных объектов 77
2.3. Разработка имитационной модели и алгоритма поточной организации строительства линейно-протяженных объектов 90
2.4. Применение информационных технологий для формирова ния поточных графиков строительства линейно-протяженных объектов 97
Выводы по второй главе 108
Глава 3 Практическая реализация научных обоснований поточной организации строительства линейно-протяженных объектов при сооружении магистральных водопроводов 110
3.1. Внедрение разработанных инноваций поточной организации строительства линейно-протяженных объектов и оценка экономического эффекта 110
3.2. Применение результатов исследований при сооружении магист рального водопровода «Река Да» во Вьетнаме 114
Выводы по третьей главе 133
Заключение 134
Список литературы
- Особенности поточной организации строительства линейно-протяженных объектов, постановка задач и методическая схема исследования
- Исследование факторов производственных рисков, влияющих на поточную организацию строительства линейно-протяженных объектов
- Применение информационных технологий для формирова ния поточных графиков строительства линейно-протяженных объектов
- Применение результатов исследований при сооружении магист рального водопровода «Река Да» во Вьетнаме
Введение к работе
Актуальность темы. Проблема научного обоснования поточной организации строительства линейно-протяженных объектов (ЛПО) чрезвычайно актуальна, так как сооружению ЛПО отведена особая роль в современной экономике Вьетнама и России. В настоящее время в бюджеты Вьетнама и России предусмотрены значительные капитальные вложения на строительство инженерных коммуникаций. Одними из наиболее важными ЛПО, имеющим особую номенклатуру, технологию и организацию выполнения различных видов строительно-монтажных работ (СМР), являются водопроводные системы, которые в настоящее время получили особый статус во Вьетнаме в связи с нехваткой питьевой воды и воды для хозяйственно-бытовых нужд. Наиболее капиталоемкой составляющей в водопроводных системах является строительство линейной части магистральных водопроводов. Разработка и внедрение инноваций в этой важной области должна учитывать передовой российский и зарубежный опыт с учетом международной системы качества ИСО-9000. Повышение эффективности поточной организации строительства линейной части магистральных водопроводов возможно на основе развития методов организационно-технологического моделирования инвестиционно-строительных процессов, с применением методов имитационного моделирования и экспертных оценок, позволяющих запроектировать поточные графики строительства ЛПО с обеспечением своевременного ввода объектов в эксплуатацию в условиях воздействия на строительное производство многочисленных производственных рисков, определяющих вероятностный характер реализации инвестиционно-строительных процессов. При этом необходимо учитывать специфические особенности ЛПО и, магистральных водопроводов в частности, связанные с их отраслевой направленностью, крупномасштабностью, особенностями технических и технологических решений, значительной территориальной протяженностью, номенклатурой и технологией выполнения строительно-монтажных работ, организационно-технологической увязкой смежных видов СМР, производственными рисками строительства ЛПО. Кроме того, необходимо учитывать особенности строительства магистральных водопроводов во Вьетнаме, связанные с особыми природно-климатическими условиями, в частности, специфике рельефа местности, сельскохозяйственных угодий (особенно рисовых полей), климата (засуха или муссоны) и др. Кроме того, для Вьетнама необходимо учитывать недостаточно высокий уровень квалификации рабочих, организации и управления строительным производством. Данные и другие особенности Вьетнама необходимо учитывать при обосновании поточной организации строительства ЛПО и производственных рисков несвоевременного их ввода с эксплуатацию. В частности, в крупных городах Вьетнама ощущается нехватка питьевой воды для населения. К примеру, по статистике департамента водоснабжения г. Ханоя в центральных районах количество питьевой воды обеспечивается только 50-60% спроса потребителей, а в нецентральных - 10-15%. В связи с этим, правительство Вьетнама предусматривает значительные капитальные вложения на строительство магистральных водопроводов и других инженерных коммуникаций. В настоящее время во Вьетнаме осуществляется более ста таких проектов, но из-за низкого уровня организации строительства, результаты их выполнения недостаточно эффективны, большинство из них вводятся в эксплуатацию позже запланированных сроков. Поэтому вопрос повышения эффективности поточной организации строительства ЛПО во Вьетнаме, для обеспечения своевременного ввода объектов в эксплуатацию, весьма актуален.
Научная гипотеза предполагает возможность и необходимость повышения эффективности строительства ЛПО в современных условиях социально-экономического развития Вьетнама на основе разработки эффективных методов и моделей поточной организации их строительства с применением методов экспертной оценки производственных рисков и имитационного моделирования продолжительности строительства ЛПО.
Цель диссертации: научное обоснование и разработка методических основ поточной организации строительства линейно-протяженных объектов с учетом производственных рисков.
Задачи исследования:
1.Анализ существующего передового мирового опыта поточной организации строительства ЛПО и определение направлений дальнейших исследований;
2.Научные обоснования и разработка методических основ поточной организации строительства ЛПО с применением эффективных организационно-технологических решений, обеспечивающих декомпозицию и системотехническую увязку строительных потоков во времени и пространстве;
3.Исследование степени влияния производственных рисков на организационно-технологические параметры поточной организации строительства ЛПО;
4.Разработка имитационной модели для оптимизации продолжительности строительства ЛПО при моделировании поточной организации строительства ЛПО с обоснованием критериев эффективности и системы ограничений;
5.Исследование факторов, влияющих на выбор организационно-технологической модели (ОТМ) поточной организации строительства ЛПО и разработка ОТМ, отражающей специфику трассы ЛПО;
6.Экспериментальная проверка выполненных исследований при проектировании и строительстве ЛПО во Вьетнаме на примере магистрального водопровода и рекомендации по внедрению результатов исследований.
Объект исследования — строительство ЛПО.
Предмет исследования —поточная организация строительства ЛПО.
Теоретической и методологической основой исследования послужили работы российских и зарубежных ученых в области системотехники строительства, организационно-технологического моделирования в строительстве, поточной организации строительства, оценки производственных рисков в строительстве, имитационного моделирования, математической статистики и экспертных систем, а также опыт научно-исследовательских, проектных и строительных организаций в области технологии и организации строительства объектов различного назначения.
Научная новизна исследований:
-определены направления дальнейшего развития методов и организационно-технологических моделей поточной организации строительства ЛПО для Вьетнама;
-разработаны методические основы поточной организации строительства ЛПО с применением эффективных организационно-технологических решений с учетом экспертной оценки производственных рисков и имитационного моделирования продолжительности строительства ЛПО;
-разработан метод учета производственных рисков при формировании поточных графиков строительства ЛПО, направленный на обеспечение своевременного ввода объектов в эксплуатацию с необходимым уровнем организационно-технологической надежности;
-разработана имитационная модель для оптимизации продолжительности строительства ЛПО при моделировании поточной организации строительства ЛПО, позволяющая моделировать варианты организационно-технологических решений на основе обоснованных критериев эффективности и ограничений;
-разработана организационно-технологическая модель поточной организации строительства ЛПО, позволяющая сократить продолжительность их строительства за счет максимально возможного совмещения СМР с применением усовершенствованных циклограмм, которые позволяют учитывать, помимо традиционных факторов, особенности прохождения трассы ЛПО.
На защиту выносятся следующие основные результаты:
1.Методические основы поточной организации строительства ЛПО с применением методов экспертной оценки производственных рисков и имитационного моделирования продолжительности строительства ЛПО;
2.Метод расчета допустимых значений производственных рисков при формировании поточных графиков, учитывающий вероятностный характер строительства ЛПО;
3.Имитационная модель для оптимизации продолжительности строительства ЛПО при моделировании поточной организации строительства ЛПО с обоснованием критериев эффективности и системы ограничений;
4.Организационно-технологическая модель поточной организации строительства ЛПО в виде усовершенствованной циклограммы, учитывающей особенности прохождения трассы ЛПО;
5.Экспериментальная проверка результатов исследований на примере строительства магистрального водопровода «Река Да» во Вьетнаме.
Практическая значимость и внедрение результатов исследования. Разработанные научные и методические аспекты по совершенствованию поточной организации строительства ЛПО использованы при сооружении магистрального водопровода «Река Да» во Вьетнаме.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 132 наименований и приложения. Работа содержит 152 страницы машинописного текста, 26 рисунков и 7 таблиц.
Особенности поточной организации строительства линейно-протяженных объектов, постановка задач и методическая схема исследования
По степени определенности продолжительности работ и растяжения связей различаются детерминированные методы с определенной продолжительностью рабат с определенным растяжением связей и вероятностные методы с неопределенными (случайными) величинами продолжительности работ и растяжения связей.
Связи между работами являются одним из решающих факторов, определяющих формирование самых разнообразных методов организации работ. При этом в каждом из методов должна обеспечиваться непрерывность работ. Однако непрерывность производства может быть достигнута разными путями. Именно это обстоятельство и порождает разнообразие методов организации работ. Так, например, могут быть сформированы последовательные и поточные методы с нулевым растяжением только какого-либо одного основного вида связей, поточные методы с нулевым растяжением одновременно нескольких основных видов связей, поточные методы с изменяющейся от работы к работе растяженностью основных видов связей, но с обязательной нулевой растяженностью какой-либо из них.
В зависимости от наличия тех или иных связей и их характеристик различаются следующие методы организации работ:
А. При наличии критических и отсутствии некритических работ: -потоки с непрерывным использованием ресурсов, освоением фронтов и выполнением одноранговых работ, т.е. с нулевым растяжением принимаемых в качестве основных прямых конечно-начальных и обратных начально-конечных ресурсных, фронтальных и ранговых связей. К этому классу потоков относятся потоки с одинаковой продолжительностью одноранговых работ, в частности ритмичные потоки; - потоки с непрерывным использованием ресурсов, т.е. с нулевым растяжением принимаемых в качестве основных прямых конечно-начальных и обратных начально-конечных ресурсных связей и минимальным растяжением принимаемых в качестве дополнительных (только в потоках) прямых конечно-начальных и обратных начально-конечных фронтальных связей; - потоки с непрерывным освоением фронтов работ, т.е. с нулевым растяжением принимаемых в качестве основных прямых конечно-начальных и обратных начально-конечных фронтальных связей с минимальным растяжением принимаемых в качестве дополнительных (только в потоках) прямых конечно-начальных и обратных начально-конечных ресурсных связей; -потоки с непрерывным выполнением одноранговых работ, т.е. с нулевым растяжением принимаемых в качестве основных прямых конечно-начальных (первая разновидность) или обратных начально-конечных (вторая разновидность) ранговых связей и минимальным растяжением принимаемых в качестве дополнительных (только в потоках) прямых конечно-начальных и обратных начально-конечных ресурсных и фронтальных связей.
Б. При наличии критических и некритических работ: -потоки с критическими и некритическими работами, выявленными с учетом ресурсных и фронтальных связей (с гарантированным минимумом продолжительности), т. е. с критическими работами, выявленными при одновременном учете в качестве основных прямых конечно-начальных ресурсных и фронтальных связей (при определении ранних сроков работ), обратных начально-конечных ресурсных и фронтальных связей (при определении поздних сроков работ). Этот класс потоков известен как улучшенный вариант сетевого метода планирования;
-потоки с критическими и некритическими работами, выявленными с учетом ресурсных и фронтальных, прямых начальных и обратных конечных ранговых связей (с негарантированным минимумом продолжительности, в варианте Келли и Уолкера), т. е. с критическими работами, выявленными при одновременном учете в качестве основных прямых конечно-начальных ресурсных, фронтальных и начальных ранговых связей (при определении ранних сроков работ) и обратных начально-конечных ресурсных, фронтальных и конечных ранговых связей (при определении поздних сроков работ). Этот класс потоков известен как основной вариант метода сетевого планирования или как метод критического пути Келли и Уолкера; -потоки с критическими и некритическими работами, выявленными с учетом ресурсных, фронтальных обратных начальных и прямых конечных ранговых связей, т.е. с критическими работами, выявленными при одновременном учете в качестве основных прямых конечно-начальных ресурсных и фронтальных связей, а также обратных начальных ранговых связей (при определении ранних сроков работ) и обратных начально-конечных ресурсных и фронтальных связей, а также прямых конечных ранговых связей (при определении поздних сроков работ); -потоки с организацией работ па турам, т.е. с критическими и некритическими работами, выявленными при учете в качестве основных прямых и обратных начальных ранговых связей с нулевым растяжением, принимаемых в качестве дополнительных прямых конечно-начальных ресурсных и фронтальных связей с минимальным растяжением (при определении ранних сроков работ), при учете в качестве основных обратных и прямых конечных ранговых связей с нулевым растяжением и принимаемых в качестве дополнительных обратных начально-конечных связей ресурсных и фронтальных с минимальным растяжением (при определении поздних сроков работ).
Исследование факторов производственных рисков, влияющих на поточную организацию строительства линейно-протяженных объектов
Первые постановки задач поточной организации строительства [28,29,31,32,33,35,37] были связаны с определением оптимальной очередности возведения объектов в составе комплекса с целью минимизации общей продолжительности строительства объектов. Однако, в современных условиях очередность строительства объектов в составе стройки, как правило, определяется исходя из неформализуемых факторов с целью обеспечения необходимых для заказчиков капитального строительства (или установленных в контрактах подрядчикам), срок ввода объектов в эксплуатацию. Кроме того задачи определения оптимальной очередности строительства объектов были, как правило, поставлены без учета рационального использования ресурсов для достижения минимальной себестоимости (максимальной прибыли) при выполнении строительно-монтажных работ подрядной организацией. При такой постановке задачи оптимизации положение работ на календарной сетке определяется не только ее временными оценками, но и рациональным использованием собственных и привлекаемых ресурсов строительных подрядных предприятий в тот или иной момент времени. В связи с этим в условиях рыночной экономики имеется необходимость в постановке задач, решение которых обеспечит наиболее рациональное использование основных видов ресурсов при установленных сроках строительства объектов.
Все многообразие оптимизационных задач поточной организации строительства объектов можно разбить на несколько групп. Во-первых, в зависимости от применяемого математического препарата можно выделить однокритериальные и многокритериальные постановки. Во-вторых, в зависимости от применяемого математического аппарата можно выделить задачи, решаемые с помощью экспертных методов и математического программирования. В-третьих, в зависимость от учета вероятностного характера строительного производства — детерминированные и стохастические задачи. В четвертых, в зависимости от типов рассматриваемых ресурсов задачи с оптимизацией использования трудовых и (или) технических и (или) материальных ресурсов. Ниже остановимся подробнее на анализе перечисленных групп задач, встречающихся в теории и практике капитального строительства. Известно, что с точки зрения задач составления расписаний все многообразие ресурсов может быть сведено к двум основным типам [101]: 1 .Ресурсы возобновляемые (именуемые также нескладируемыми). К ним относятся: ИТР, машины и механизмы, транспортные средства; 2.Ресурсы невозобновляемые (складируемые). К ним относятся: материалы, полуфабрикаты, изделия, конструкции и оборудование. В процессе строительства объектов используются ресурсы обоих типов в их взаимодействии, в связи, с чем в задачах календарного планирования необходимо учитывать их комплексное рациональное использование. Однако, как показывает анализ, существующие постановки задач сводятся к оптимизации использования отдельных видов ресурсов, в большинстве случаев трудовых и строительной техники. Кроме того, для современных условий развития рыночных отношений в России и Вьетнаме снижается роль ограничений на складируемые ресурсы, поскольку большинство из них, в соответствии с необходимой потребностью, имеются на рынке. Существующие постановки однокритериальных задач могут быть разбиты на три больших класса [101]:
1. задачи минимизации отклонения от заданных сроков (или минимизация сроков) наступления целевых событий при соблюдении заданных ограничений по использованию ресурсов ( задачи первого класса);
2. задачи оптимизации некоторого показателя качества использования ресурсов при заданных сроках целевых событий (задачи второго класса);
3. задачи в смешанных постановках (задачи третьего класса). Перечисленные группы оптимизационных задач различные их разработчики предлагали решать на основе двух принципиальных подходов, которые характеризуются развитие и совершенствование методов поточного строительства объектов. Первый подход заключается в том, что в начале осуществляется разработка объектных отдельных поточных графиков объектов, входящих в стройку. Затем каждый из одноцелевых графиков оптимизируется по принятому критерию. В заключении производится «сшивка» оптимизированных графиков. При «сшивке» объектных и специализированных потоков, которые, как правило, относятся к неритмичным, имеет место нарушения одного из важнейших принципов поточной организации работ - принципа непрерывности и равномерности выполнения работ и использования, прежде всего, трудовых ресурсов и средств механизации.
Второй подход предполагает вначале разработку локальных графиков на каждый поток, а затем их «сшивку» в общий сводный календарный график производства работ по стройке в целом с последующей оптимизацией по принятому критерию. При «сшивке» локальных календарных графиков имеет место не соответствие как сроков начала работы отдельных бригад на одном потоке со сроками окончания работ на предыдущих потоках, так численности бригад. С целью поиска рационального решения по принятому критерию оптимальности производится перераспределение ресурсов между потоками, что приводится к нарушению принципа стабильной численности бригад.
Существующие постановки задач первого класса ставятся либо как задача последовательной оптимизации сроков завершающих событий при заданной иерархии приоритетов целевых событий, либо как задача оптимизации по критерию, зависящему от сроков свершения всех целевых событий. Различные модификации данных задач, разработанные в России и за рубежом, используют алгоритмы, получившие название «Калибровка»[43,56]. Сущность данных алгоритмов сводится к тому, что при соблюдении заданных ограничений в ресурсах требуется обеспечить завершение комплекса работ в минимальные сроки. При этом в соответствии с установленными приоритетами, каждая работа организационно-технологической модели наделяется необходимыми ресурсами. В случае, если в рассматриваемом отрезке времени ресурсов для отдельных работ не хватает, то начало выполнения сдвигается на более поздний срок времени. Для рыночных отношений использование данной группы задач имеет ограниченное применение.
Применение информационных технологий для формирова ния поточных графиков строительства линейно-протяженных объектов
Циклограмма кратноритмичного потока В специализированном потоке (рис. 2.1.4) вторая и четвертая бригада работают с ритмом, равным 11 дней, а третья бригада — с ритмом в 22 дня, т.е. кратным 2 дням. При этом случае организовываем 2 параллельных частных потока - За и 36, которых выполняют одни и те же процессы, один из которых (За) развивается на нечетных захватках, а другой (36) - на четных. Технологическая увязка таких потоков позволяет обеспечить непрерывность выполнения работ и сокращение продолжительности строительства объекта.
Рассмотренные выше циклограммы строительных потоков не учитывают особенности строительства линейных объектов, связанные с условиями прокладки различных линейных участков (захваток) трассы ЛПО. Вместе с тем по мере прохождения трассы ЛПО возникают различные природно-климатические условия строительства, а также различные препятствия, в частности прохождение трассы через существующие дороги, водные преграды, искусственные сооружения и т.д. Все это приводит к необходимости привязки циклограммы по временным и объемным параметрам к пикетам ЛІТО. Учет данной специфики линейных сооружений вызвал необходимость разработки более совершенной циклограммы, представленной нарис. 2.1.5.
Ниже рассмотрим обоснование организационно-технологических параметров приведенной выше декомпозиции строительных потоков.
В соответствии с работами авторов[29,35,37,43,59,63] основными организационно-технологическими параметрами поточной организации строительства объектов являются: непрерывность, равномерность, интенсивность, совмещение и ритмичность. Большинство исследований по количественной оценки перечисленных параметров проведены для организации поточного строительства объектов в составе проектов производства работ. Исследований указанных параметров применительно к увязке поточной организации строительства объектов в составе ППР и ПОР недостаточно [63].
Показатель непрерывности выполнения работ (Кн) определяется из отношения продолжительности непрерывного выполнения работ на объектах производственной программы (to) к суммарной продолжительности их выполнения (to):
Усовершенствованная циклограмма увязки потоков с учетом специфики ЛПО Показатель степени интенсивности выполнения работ (Ки) определяется как отношение интенсивности по рассматриваемому варианту организационного решения (JB) К максимально возможной интенсивности производства работ в заданных условиях строительства: соответственно объемы работ по рассматриваемому варианту поточной организации работ и максимально возможному при нормализованной технологии строительства. Показатель совмещения видов работ (Кс) определяется как отношение продолжительности параллельно выполняемых работ (tn) к их суммарной продолжительности (tc
Показатель ритмичности (Кр), характеризуется повторяемостью затрат времени на выпуск строительной продукции. Показатель ритмичности производства работ зависит от повторяемости работ с одинаковыми их объемами. Поиск рациональных показателей ритмичности может осуществляться на основе перебора вариантов очередности возведения объектов. При заданной очередности строительства объектов показатели ритмичности определяется прямым счетом в соответствии с поточными графиками производства работ со сроками их выполнения, установленными в договорах.
Вместе с тем известно [63], что параметры непрерывности и равномерности имеют двойственную оценку. В работах [35,59] рассматривается оценка этих параметров в составе поточных графиков проектов производства работ. Однако, как отмечалось ранее, указанные параметры имеют не менее важное значение при «сшивке» поточных графиков ППР в сводный поточный график строительства объектов производственной программы подрядной строительной организации (ПОР) с оптимизацией использования бригад рабочих, а также строительных машин и механизмов при переходе с одного объекта на другой. Опыт передовых строительно-монтажных организаций показывает, что планирование работы бригад должно производится таким образом, чтобы, во-первых, на протяжении планового периода не изменялся сложившейся численный состав бригад (т.е. принцип равномерности использования трудовых ресурсов), а, во-вторых, своевременно предоставлялся фронт работ бригаде при переходе с одного объекта (захватки) на другой (т.е. принцип непрерывности использования трудовых ресурсов). Что касается равномерной и непрерывной загрузки основных строительных машин и механизмов, то она может обеспечиваться за счет рационального соотношения между численным составом комплексных и специализированных бригад, а также типом и количеством используемых строительных машин и механизмов. Продолжительность выполнения работ при этом определяется, либо, исходя из производительности работы средств механизации с последующим подбором численного состава бригад, либо исходя из трудоемкости работы бригад с последующим подбором типа и количества строительных машин и механизмов.
Показатели равномерности и непрерывности производства работ на отдельном объекте обеспечиваются постоянной интенсивностью потребления ресурсов на каждом виде работ.
Для оценки показателя совмещения среди всех совокупностей работ выделены две, из которых одна технологически предшествует другой. Известно [44], что возможны две схемы взаимосвязи работ — последовательная и параллельная. При последовательной схеме взаимосвязи работ совмещение этих работ отсутствует. При параллельной схеме учитывается совмещение фронтов смежных видов работ. Максимально допустимое совмещение определяется требованиями технологии производства работ и техники безопасности. Количественное значение величины совмещения зависит от интенсивности выполнения работ. При планировании выполнения последующего процесса относительно предыдущего необходимо стремиться к их максимально допустимому совмещению с целью минимизации продолжительности строительства НПО. Принятие параметров совмещения и интенсивности по максимальному значению позволяет определить минимально технологически возможные продолжительности возведения объектов, которые выступают в качестве нижней границы ограничения на расчетные сроки строительства объектов.
Применение результатов исследований при сооружении магист рального водопровода «Река Да» во Вьетнаме
Современный опыт передовых мировых компаний предусматривает выполнение проекта в две стадии. На первой стадии разрабатывается базовый проект, на второй - рабочий проект «как построено». При этом хранение всего массива документации осуществляется в виде структурированных электронных бах данных, обеспечивающих как неограниченный срок хранения информации, так и быстрый выбор необходимого комплекта документации для решения текущих и перспективных вопросов.
Ниже рассмотрим опыт ОАО «Газпром» по применению ГИС-технологий при сооружении магистрального газопровода «СРТО-Торжок» на этапе подготовки исполнительной документации «как построено», которая должна храниться у заказчика на протяжении всего жизненного цикла объекта. Эта документация, являясь исходной, по мере выполнения ремонтов, замен технологического оборудования, модернизации или реконструкции газопроводов дополняется изменениями, которые обеспечивают ее соответствие текущему состоянию объектов. При этом старая информация при необходимости также остается в памяти базы данных. При создании ГИС за основу взяты проектная документация и материалы изысканий. С помощью специализированного пакета «Intergraph Site Select CAD» была построена цифровая модель рельефа с использованием таких его элементов, как горизонтали, высотные отметки, хребты, обрывы, промоины, русла рек. В состав наиболее важных первичных данных, в частности, вошли: - результаты закрепления трассы (площадок); - геодезическая разбивочная основа для строительства; 103 - исполнительный профиль по данным нивелировки дна траншеи с указанием пикетов; - параметры траншем; фактическое положение газопровода и его элементов с географической и пикетной привязкой; - параметры, маркировка и местоположение труб, соединительных деталей и узлов газопровода, сварных соединений; параметры, маркировка и местоположение запорной и распределительной арматуры; параметры, маркировка и местоположение элементов электрохимической защиты газопровода; - результаты проверок и измерений толщины изоляционного покрытия; - журнал изоляционно-укладочных работ и ремонта изоляции; - журнал сварочных работ; - журнал скрытых работ; - землеустроительная документация по представлению земель под строительство и эксплуатацию газопровода; - выписки из Государственного земельного кадастра; - технические паспорта имущественных комплексов и отдельных объектов недвижимости, входящих в состав производственно технологического комплекса газотранспортной системы.
В процессе разработки электронной версии «как построено» разрабатывается детальный перечень объектов газотранспортной системы, электронные формы исполнительной производственной документации, электронные паспорта на изготовление технологических узлов линейной части газопровода и компрессорных станций с трехмерной визуализацией объектов.
Таким образом, полученная в результате выполнения работы электронная модель магистрального газопровода «СРТО-Торжок» включает картографирование и расположение всех элементов газопровода, вдольтрассовых объектов, объектов инфраструктуры, границ земельного отвода, охранной и санитарно-защитных зон с возможностью точного определения их координат в трехмерном пространстве. Получение и комплексное использование данной информации по указанным выше направлениям дает прямой экономический эффект. Затраты только на регулярные работы по координатной привязке объектов газотранспортных систем, определение и фиксация на местности дефектов внутритрубной диагностики и поддержание в рабочем состоянии опорной геодезической сети составляют около 20 000 руб. на один километр трассы. Такого же порядка затраты на землеустроительные работы и техническую инвентаризацию объектов недвижимости. Для углов поворотов, где используется компоновка отводов холодного гнутья, может использоваться программный комплекс по оптимизации раскладки кривых. Программный комплекс позволяет выдавать различные варианты раскладки труб (уменьшение биссектрисы угла или снижение напряжений в кривых, составляющих угол) с учетом реальных длин и углов изгиба гнутых отводов. Точная разбивка кривых дает возможность сократить объем земляных работ на углах поворота, а также снизить напряжение в газопроводе, которые возникают в процессе эксплуатации.
Электронная версия документации, содержащая паспортные данные всех объектов трубопровода и их пространственные координаты, позволяет производить проверку проектных решений и анализ отступлений от проекта в процессе строительства и эксплуатации, исключает потерю данных и дает возможность иметь в хронологии последовательность проектирования, строительства и эксплуатации газопровода. С помощью этой системы можно анализировать причины возникновения дефектов газопровода, привязывая их по координатам к геологическим, экологическим, сейсмическим и другим ГИС. В процессе выполнения этой работы могут определяться отклонения фактической трассы от проекта.
Работа по созданию ГИС по сооружению магистральных газопроводов определила необходимость представления результатов всех технологических операций в электронном виде. Это связано с тем, что при создании таких объектов накапливается огромный объем разноплановой информации, большая часть которой в настоящее время заносится в банк данных вручную, а, следовательно, во многом зависит от квалификации операторов. Именно в этой области создания банка данных наблюдаются наиболее часто ошибки и неточности. И в первую очередь это относится к таким важнейшим элементам газотранспортных систем, как трубы, соединительные детали, краны и т.п. В электронный банк данных в автоматическом режиме должны вноситься параметры траншеи, паспортные (сертификатные) данные на трубы, сварочные и изоляционные материалы, рентгеновские изображения сварных соединений монтажных стыков, технологические параметры процесса сварки этих стыков, с указанием фамилии и аттестационных данных сварщиков, выполняющего сварку стыков. Это относится к сертификационным данным для соединительных деталей и крановых узлов газопроводов. Аналогичные данные формируются и для других технологических операций - изоляции, электрохимзащиты и т.д. Получение этой информации в электронном виде с помощью специальных приборов значительно сократит сроки выполнения такой работы и повысит достоверность и качество информации.
В процессе эксплуатации газопроводов очень часто происходит нарушение защитного-изоляционного слоя на поверхности труб, что может привести к ускоренной коррозии металла и в итоге к его разрушению. Определение повреждений изоляционного покрытия является трудоемкой и дорогостоящей операцией. Исключить указанные недостатки существующей в настоящее время системы сбора и хранения информации по трубам, а также осуществлять мониторинг состояния соединительных деталей возможно с применением системы электронного сертификата (СЭС) на трубы, соединительные детали и другие комплектующие изделия строящихся и эксплуатируемых объектов. Электронный сертификат представляет собой электронный чип — транспондер, хранящий информацию и имеющий интегрированную антенну для беспроволочной передачи данных. Большим преимуществом транспондеров является, во-первых, наличие информации, одна часть которой остается постоянной и неизменной, и, во-вторых, возможность бесконтактной передачи данных посредством электромагнитных волн.
Таким образом, полученные материалы убедительно свидетельствуют о необходимости скорейшего перехода к оформлению исполнительной документации «как построено» с использованием современных ГИС-технологий. Своевременное получение и накопление в нужном объеме достоверной информации позволит сэкономить финансовые и людские ресурсы в период строительства и эксплуатации газопроводов и повысить качество выполняемых работ.
Для широкого применения ГИС-технологий необходимо разработать стандарт на открытую модель данных «как построено» и методику формирования на ее основе электронной исполнительной документации. Использование системы проектирования «как построено» с применением ГИС-технологий дает возможность заказчику перейти на принятую во всем мире систему разработки только базового проекта и не тратить время и средства на выполнение рабочего проекта, который, как правило, при строительстве подвергается существенной корректировке. Это позволит сэкономить значительные финансовые средства. Решение этой задачи является предметом дальнейших исследований.
