Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ состояния жилищного фонда и существующих методов его обновления 8
1.1 Анализ состояния жилищного фонда Воронежской области и его инженерной инфраструктуры 8
1.2 Анализ существующих форм воспроизводства объектов недвижимости 29
1.3 Анализ отечественного и зарубежного опыта обновления жилищного фонда 52
1.4 Технические решения по обновлению жилищного фонда 63
1.5 Постановка задачи исследования 66
2 Исследование зависимостей формирования организационно-технологической модели обновления жилищного фонда 68
2.1 Применение матрично-сетевой модели при планировании ремонтно-строительных работ 68
2.2 Применение генетического алгоритма к проблемам оптимизации планирования ремонтно-строительных работ
2.3 Общая методика расчета оптимизированного расписания работ по санации жилищного фонда 106
2.4 Описание архитектуры программного комплекса и принципов его работы 111
2.5 Выводы по второй главе 113
3 Социально-экономическая эффективность проведения работ по санации существующего жилищного фонда 115
3.1 Определение оптимального варианта планирования работ при санации 115
3.2 Определение социально-экономической эффективности проведения санации на примере квартала жилой застройки
3.3 Выводы по третьей главе 132
Основные результаты и выводы 133
Библиографический список 135
Приложения 147
Акты о внедрении 173
- Анализ существующих форм воспроизводства объектов недвижимости
- Технические решения по обновлению жилищного фонда
- Применение генетического алгоритма к проблемам оптимизации планирования ремонтно-строительных работ
- Определение социально-экономической эффективности проведения санации на примере квартала жилой застройки
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Анализ современного состояния жилищного фонда показывает, что в России в последние годы происходит существенное увеличение объемов жилищного строительства. В тоже время наблюдается резкое увеличение объемов старения и выбытия существующего жилищного фонда, причем объем вводимого нового жилья не в состоянии покрыть объемы выбывающего жилищного фонда. Именно поэтому большое внимание уделяется поиску способов решения жилищной проблемы и проблемам эффективного использования существующего жилищного фонда и его воспроизводства.
Жилищная сфера имеет ярко выраженный социальный характер и требует к себе постоянного внимания со стороны государства, которое должно направлять и поддерживать ее развитие. В настоящее время федеральные органы власти по мере реализации рыночных реформ в жилищной сфере все больше функций передают управление жилищной политикой на региональный уровень, оставляя за собой функции макроэкономического регулирования. При этом проведение жилищной реформы на уровне конкретного региона требует более детальных проработок с учетом особенностей и специфики социально-экономической ситуации, уровня развития жилищной сферы и состояния жилищного фонда в данном территориальном образовании.
Одна из причин неудовлетворительного состояния жилищной сферы заключается в том, что многие вопросы, связанные с обеспечением условий эффективной организации работ по сохранности и воспроизводству жилой недвижимости продолжают оставаться малоизученными.
Изучение результатов регионального опыта воспроизводства жилищного фонда свидетельствует о том, что существует диспропорция в обеспеченности различных типов семей жилой площадью, а, следовательно, нерациональное использование жилищного фонда. Поэтому необходим комплексный подход к оптимизации структуры жилищного фонда в рамках его воспроизводства, с учетом влияния рыночных факторов. Нельзя забывать и о несоответствии жилищного фонда современным нормам, а также необходимостью проведения ресурсосберегающих мероприятий за счет проведения санации. Это обусловило актуальность проводимого исследования, обеспечивающего комплексный подход к процессу воспроизводства с учетом не только технико-технологических, но и социальных, правовых, экономических и финансовых факторов.
Методологическое обоснование разработки стратегии воспроизводства жилищного фонда в современных условиях, представленное в настоящей диссертационной работе, базируется на результатах исследований отечественных ученых. Среди них труды Боголюбова B.C., Бузырева В.В., Васильевой Н.В., Грабового П.Г., Костецкого Н.Ф., Мищенко В.Я., Рахман И,Л., Селютиной Н.Г., Смирнова Е.Б., Смирновой О.А., Чекалина B.C., Чернышева Л.Н., Чикишевой Н.М., Шрейбера А.К., и других.
Не отрицая значимости исследования обозначенных проблем указанными выше авторами, ряд теоретических и методических аспектов формирования стратегии воспроизводства жилищного фонда региона, например, методика моделирования ремонтно-строительных работ, нахождение рационального набора ремонтно-строительных работ, методика определения результирующей сметной стоимости, программные комплексы проработаны не в полной мере, что и обусловило выбор автором темы диссертационного исследования, определило его цель и задачи.
Целью диссертационного исследования заключается в разработке организации ремонтно-строительных работ в пределах заданного ограничения по финансированию при проведении санации жилищного фонда.
Для достижения поставленной цели исследования были сформулированы и решены следующие задачи:
- проведение анализа современного состояния жилищного фонда и инженерной инфраструктуры Воронежской области;
- исследование существующих форм воспроизводства объектов жилищной недвижимости, обеспечивающих нормативные условия проживания и сохранность объектов жилой недвижимости;
- исследование существующих моделей, применяемых для планирования работ ремонтно-строительных работ;
- применение генетического алгоритма к оптимизации набора работ при проведении санации;
- разработка математической модели оптимизации исходных данных с учетом ограничения по финансированию;
- создание и внедрение программного комплекса многовариантного планирования работ на примере квартальной застройки Северного района города Воронежа.
Предметом исследования является система организационных мероприятий при проведении санации комплексной застройки объектов жилой недвижимости.
Объектом исследования является жилищный фонд Воронежской области в условиях формирования воспроизводственных мероприятий.
Теоретической и методической базой исследования послужили труды отечественных и зарубежных ученых в области воспроизводства жилищного фонда. Использованы нормативные и законодательные акты, методические документы по вопросам ремонта, реконструкции, жилищного строительства, а также научные публикации периодической печати по проблемам воспроизводства жилищного фонда городов и регионов.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендации основывается на применении методов логического и экономико-математического анализа, использовании элементов системного подхода и математических методов обработки статистических данных, методов локальной оптимизации, ветвлений, динамического программирования, дихотомического программирования. Для решения поставленных задач в работе были произведены расчеты с помощью прикладных программ STATISTICA Neural Networks, Smeta Wizard 7.0 и табличного процессора Microsoft Excel.
Информационной базой исследования, достоверности выводов и рекомендаций явились статистические и аналитические материалы по Воронежской области, специализированные отчеты ремонтно-строительных организаций, управляющих компаний и т.д., а также информационные, аналитические, статистические материалы, опубликованные в научной литературе, периодической печати и представленные в сети Internet.
Основные научные результаты, полученные лично автором и их научная новизна:
- разработана методика моделирования планирования ремонтно-строительных работ, которая, в отличие от известных работ других авторов, основывается на применении агрегированной матрично-сетевой модели с использованием коэффициентов совмещения по началу и окончанию;
- на основе генетического алгоритма разработан алгоритм нахождения набора ремонтно-строительных работ, позволяющий оптимизировать целевую функцию в рамках выделенного объема финансирования и планировать работы по объектам и видам работ;
- разработана методика определения результирующей сметной стоимости, учитывающая рыночные колебания цен на отдельные виды материалов с применением метода нейронных сетей с целью прогнозирования цен на материалы;
- на основе разработанных методик моделирования и оптимизации исходных данных набора работ создан программный комплекс, позволяющий снизить трудоемкость и повысить эффективность планирования работ по санации объектов недвижимости.
Практическая значимость результатов. Выводы и рекомендации, полученные в результате диссертационного исследования, использованы в деятельности ООО «Инвестиционная строительная фирма «СТЭЛ», 000 «Воронежгражданпромстрой», строительных организаций Рамонского района.
Основные положения диссертации используются в учебном процессе при изучении дисциплин: «Организация строительного производства», «Основы управления проектами», «Основы управления недвижимостью», «Организационно-технологическое проектирование».
На защиту выносятся следующие положения:
- методика моделирования планирования ремонтно-строительных работ на основе агрегированной матрично-сетевой модели;
- алгоритм нахождения набора ремонтно-строительных работ;
- методика определения результирующей сметной стоимости;
- методологический подход применения разработанных методик и определение социально-экономической эффективности на примере квартала жилой застройки г. Воронежа.
Апробация результатов исследования. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 10-й международной научно-практической конференции и семинарах Воронежского государственного архитектурно-строительного университета, 4-ой международной конференции г. Прага, международной научной конференции, посвященной 25-летию Старооскольского технологического института в г. Ст.Оскол, I научно-практической педагогической конференции г. Липецка, 5-й международной конференции молодых ученых и студентов г. Самара, международного научно-практического семинара г. Ростов-на-Дону в 2003-2008 гг. Теоретические положения и практические рекомендации прошли апробацию и внедрены на предприятиях города Воронежа, что подтверждено соответствующими актами о внедрении.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных статей общим объемом 4,3 п.л., из них лично автору принадлежит 3,34 п.л. Три статьи опубликованы в изданиях, включенных в перечень ВАК (Известия ТулГУ «Строительство, архитектура и реставрация», Научный вестник ВГАСУ «Строительство и архитектура»). В статьях, опубликованных в рекомендованных ВАК изданиях, изложены основные результаты диссертации:
в работе [61] приведено обоснование проведения ремонтной политики жилищного фонда; в работе [62] изложены основные аспекты организации ремонтно-строительных работ при проведении санации; в работе [65] приведена методика определения социально-экономической эффективности санации жилой застройки.
Структура диссертационной: работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, библиографии. Общий объем работы, составляет 177 страниц машинописного текста. Диссертациясодержит 26 таблиц, 35 рисунков, библиографию из 128 источников, а также 5 приложений.
Во введении обоснована актуальность темы,, сформулирована цель и . задачи, предмет и объект исследования, научная новизна и практическая значимость.
В первой главе «Анализ современного состояния жилищного фонда и существующих методов его обновления» уточнены- понятия воспроизводства жилищного фонда и его элементов; исследованы, тенденции развития и современное состояние жилищного: фонда Воронежской области, а также проанализирован отечественный и зарубежный опыт планирования ремонтно-строительных работ.
Во второй главе «Исследование зависимостей; формирования организационно-технологической- модели обновления жилищного фонда» предложены методика моделирования планирования: ремонтно-строительных работ на основе агрегированной матрично-сетевой модели, алгоритм нахождения набора -ремонтно-строительных работ, основанные на применении методов дискретной оптимизации планирования ремонтно-строительных работ, таких как методы сетевого планирования; агрегирования, и генетического алгоритма.
В? третьей главе «Социально-экономическая. эффективность проведения работ по санации существующего жилищного фонда» представлена оценка социально-экономической эффективности процесса воспроизводства жилищного фонда при проведении энергосберегающих мероприятий санации.
В заключении подведены основные итоги работы, сформулированы выводы.
Анализ существующих форм воспроизводства объектов недвижимости
В современных условиях, условиях становления и развития рыночных отношений, жилищная проблема резко возросла, и стала носить фундаментальный характер. Жилищная сфера имеет ярко выраженный социальный характер и требует к себе постоянного внимания со стороны государства, которое должно направлять и поддерживать ее развитие. Для обеспечения постоянно растущей потребности населения в жилье и поддержания его эксплуатационных качеств, необходимо постоянное его воспроизводство.
В литературе нами не найдено однозначной трактовки понятия «воспроизводство». Так, например, Галкин И.Г. понимает под процессом воспроизводства основных фондов возмещение изношенных средств труда в денежном выражении и их замену, создание фонда накопления для расширения производства и частичное их восстановление за счет модернизации и капитального ремонта. [88]. Исходя из данного определения, новое строительство и реконструкция основных фондов в системе воспроизводства не выделяются.
М.П. Педан под процессом воспроизводства основных фондов понимает поддержание действующих основных средств в исправном состоянии, выбытие основных фондов по износу и расширение необходимых основных фондов путем ввода в эксплуатацию новых средств труда [71]. В данном понятии не исключается новое строительство, так как предусматривается ввод в эксплуатацию новых средств труда.
B.C. Чекалин понятие воспроизводство трактует следующим образом: «воспроизводство - непрерывный процесс обновления и совершенствования основных фондов» [97].
Существительное «воспроизводство» произошло от глагола «воспроизводить», который означает действие по созданию чего-либо, повторению чего-либо, восстановлению [87]. При этом можно выделить простое воспроизводство (возобновление в прежних рамках) и расширенное воспроизводство (возобновление в возрастающих рамках). Исходя из этого, в общем виде под процессом воспроизводства, на наш взгляд, следует понимать процесс постоянного повторения и возобновления, обновления.
Е.Б. Смирнов предполагает следующую трактовку термина «воспроизводство жилищного фонда». Воспроизводство жилищного фонда -это непрерывный процесс возобновления жилищного фонда и предотвращения физического износа, включающий в себя проектирование, строительство, эксплуатацию объектов жилищного фонда (сопровождающуюся техническим обслуживанием и текущим ремонтом), капитальный ремонт, реконструкцию или модернизацию до полного износа или сноса зданий [89].
По нашему мнению, процесс проектирования и эксплуатации жилищного фонда относится к этапам его воспроизводства вследствие того, что действия процесса воспроизводства направлены на поддержание эксплуатационных и потребительских свойств жилищного фонда, т.е. эксплуатация жилищного фонда является конечной целью его воспроизводства. Таким образом, под эксплуатацией жилищного фонда, понимается использование его. потребительских свойств. Но следует отметить, что на практике существует еще одна, с нашей точки зрения, трактовка понятия «эксплуатация жилищного фонда», под которой понимают, техническое обслуживание жилищного фонда и его ремонт, выполняемые жилищно-коммунальными службами. Возникает противоречие - кто эксплуатирует жилищный фонд: владельцы, арендаторы квартир или жилищно-коммунальные службы? На наш взгляд, полезные свойства жилищного фонда используют владельцы, а жилищно-коммунальные службы, осуществляют не эксплуатацию, а техническое обслуживание и текущий ремонт жилищного фонда. Что касается проектирования, то оно является неотъемлемым этапом нового строительства, поэтому, на наш взгляд, самостоятельно не входит в процесс воспроизводства жилищного фонда.
Исходя из всего вышеизложенного, можно предложить следующую уточненную трактовку понятия «воспроизводство жилищного фонда». Воспроизводство жилищного фонда - это непрерывный процесс возобновления жилищного фонда и предотвращение его преждевременного износа с целью сохранения эксплуатационных и потребительских свойств жилищного фонда.
Данный процесс включает в себя строительство объектов жилищного фонда, их техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонт (в процессе эксплуатации), реконструкцию, санацию или модернизацию до полного износа или сноса зданий.
Оперируя данным определением рассматриваемого понятия, в процессе воспроизводства жилищного фонда используются: снос ветхих зданий и строительство новых, реконструкция, санация, капитальный ремонт и модернизация жилищного фонда, отслеживание за содержанием конструкций, частей зданий, коммуникационных сооружений в заданных проектных режимах, проведение ремонтов и технического обслуживания жилых домов. Исходя из этого, можно выделить следующие основные формы воспроизводства жилищного фонда: - новое строительство; - реконструкция; - санация; - модернизация; - капитальный ремонт; - текущий ремонт и техническое облуживание.
Важно рассмотреть формы воспроизводства жилищного фонда, с помощью которых должны удовлетворяться потребности населения в новом, качественном, доступном жилье и в улучшении жилищных условий.
До начала 90-х годов преобладающей формой воспроизводства было новое строительство. В условиях переходного периода количество вводимого жилья значительно сократилось. В связи с этим особое значение приобрело поддержание в нормальном техническом состоянии уже существующих объектов. Именно здесь на первое место и вышли капитальный ремонт. модернизация и реконструкция.
В настоящее время по мере роста жилищного строительства и увеличения роста ввода нового жилья в эксплуатацию происходят количественные и качественные изменения жилищного фонда региона, улучшаются санитарно-гигиенические условия, повышается благоустройство и комфортабельность жилья. Однако значимость планомерного обновления существующего жилья старой застройки путем реконструкции, санации, модернизации и капитального ремонта нисколько не сократилась.
Прежде всего, необходимо определиться с рассматриваемыми понятиями. В литературе, посвященной данной проблеме, встречаются различные трактовки существующих форм воспроизводства.
В отношении нового строительства мнение авторов практически однозначно. Под ним понимается полное возмещение физического износа и морального снашивания ветхих и устаревших фондов, которое служит основным средством их расширения.
Технические решения по обновлению жилищного фонда
Новые стандарты энергосбережения, принятые в странах Западной Европы, а сейчас и в России, предусматривают применение строительных материалов, при помощи которых можно существенно снизить затраты на отопление зданий и способствует наилучшей сохранности несущих строительных конструкций.
Хорошим примером энергосберегающей санацией старых зданий является система комплексной теплоизоляции ispotherm WDW. Теплозащитная способность плит, изготовленных из твердого пенополистирола, на 12,5% превышает аналогичный показатель обычных пенополистирольных теплоизоляционных плит. Плиты могут использоваться в двух базовых конструктивных системах. В первом случае пенополистирольные плиты соединяются в шпунт и гребень и крепятся к стене при помощи клеящего состава и дюбелей (рис.1.14). Кроме своей основной функции, клеящий состав выполняет роль выравнивающего слоя для скрадывания дефектов поверхности стен. Этот вариант применяется в ситуациях, когда плиты крепятся к стене со старым штукатурным покрытием или другой подосновой, не допускающей контакта с клеящими составами. Плиты не препятствуют диффузии водяных паров, а следовательно, способствуют созданию благоприятного микроклимата жилища. Что касается теплопроводности, то например, пенополистерольная плита WGL 035 толщиной 8 см (толщина плита изготавливается от 5 до 10 см) удерживает столько же тепла, сколько удерживает кирпичная стена толщиной 32 см. При необходимости толщина плиты может наращиваться послойно, увеличивая при этом теплозащитную способность конструкции.
Возможность маневрирования с толщиной теплоизоляционного слоя достигается за счет самой конструкции плит. Независимо от итоговой толщины в каждой плите задается строго определенное расстояние до «гребня», равное 1,75 см. Благодаря такому приему достигается целый ряд преимуществ. Во-первых, при любых комбинациях толщины теплоизоляционного слоя возможно получение гладкой и ровной поверхности утепленного фасада. Во-вторых, плиты легко комбинируются с окантовочными профилями, также имеющими гребневые выступы. В-третьих, снижаются затраты времени на устройство теплоизоляции фасада, так как плиты легко и быстро соединяются друг с другом. И наконец, прием крепления плит в шпунт и гребень позволяет нейтрализовать влияние мостиков холода, а значит - увеличить энергоэффективность выполненной теплозащиты.
Существует и другая система санации фасадов, предназначенная для санации панельных зданий индустриальных серий домостроения. Важнейшим преимуществом этой системы является то, что она сочетает в себе оптимальные теплотехнические характеристики и привлекательное внешнее оформление. После проведения санирующих мероприятий ограждающих стен панельных зданий по этой системе объекты «приобретают» новые бесшовные фасады со сплошным штукатурным покрытием. Таким образом можно санировать здания высотой до 100 м.
Одним из наиболее часто применяемых способов утепления фасадов является применение навесных вентилируемых фасадных систем (рис. 1.15). Применение такой системы является целесообразным с технической точки зрения решением, позволяющим сохранять основные ограждающие конструкции здания в нормальном состоянии. Благодаря многослойным навесным фасадным системам достигаются оптимальные строительно-физические и конструктивно-технические показатели работы основных стеновых конструкций, более того, они сохраняются в течение многих лет. Кроме того, за счет единой бесшовной поверхности фасада можно реализовывать любые декоративно-художественные решения в оформлении зданий.
Различают несколько вариантов применения навесных вентилируемых фасадов. Первая из них основывается на использовании несгораемых теплоизоляционных элементов из минеральной ваты. Поэтому данная система может применяться для утепления зданий высотой до 100 м. Вторая система сочетает в себе теплотехнические преимущества первой системы с улучшенным художественным оформлением.
Применение генетического алгоритма к проблемам оптимизации планирования ремонтно-строительных работ
Генетический алгоритм используется для оптимизации наиболее сложных систем [20,32]. Идея генетических алгоритмов основана на эволюционной теории, согласно которой эволюция живых организмов определяется следующими факторами: 1) случайная изменчивость; 2) наследственность; 3) естественный отбор. Определим ряд основных понятий, используемых в теории генетических алгоритмов. /ен - единица наследственной информации, не делимая в функциональном отношении, котораяшередается, от родителей к потомкам. Аллель- различные формы генов. Мутация - случайное наследственное изменение отдельногогена. Естественный отбор — процесс, направленный на; повышение вероятности оставления потомства.одной формы; организма, по сравнению с: другими. Изменчивость -разнообразие признаков и свойств уособей групп особей любой степени родства. Популяция -.совокупность особей определенного вида, внутри которого? осуществляется случайное скрещивание. Селекция! - форма искусственного отбора; при котором эволюция направляется факторами внешней среды. Эволюция- процесс постепенного и непрерывного изменения форм, организмов от. одного состояния к другому. Генетический: алгоритм представляет собой адаптивный поисковый метод, основанный на селекции лучших элементов, в популяции- подобно эволюционной- теории Ч. Дарвина. Основой генетических алгоритмов служит модель. биологической \эволюции и методы случайного поиска. Эволюционный поиск с точки зрения приобретения информации - \ это последовательное преобг разование одного конечного множества. промежуточных решений: в другое. Цель разработки генетического алгоритма состоит в том; чтобы понять, механизмы развития и адаптации естественно биологических и интеллектуальных систем, а также использовать эволюционные модели для решения научно-технических задач оптимизации (рис.2.6). Задача оптимизации понимаетсякак поиск абсолютного max(min) некоторой целевой функции. оптимизации сложных процессов
Все генетические алгоритмы работают на основе начальной информации в качестве, которой выступает множество исходных альтернативных решений Р, которые называются исходной популяцией.
Популяция Р-{Р, Рг,..., Рп} - множество элементов Pj соответствующих некоторой генерации генетического алгоритма t = 0,1,2.., а N - размер популяции. Каждый элемент популяции Pj представляет собой одно или несколько альтернативных решений.
Элементы состоят из генов Pi={gi, gi, ..., gv} которые составляют части закодированного решения.
Позиция одного гена в элементе называется локусом. Функциональное назначение генов называется аллель. Гены могут иметь числовые или функциональные значения. Генетический материал элемента обычно кодируется на основе двоичного кода {0,1} : Pi = {001 001 101}.
Элементы популяции генетических алгоритмов часто называют родителями. Родители выбираются из популяции на основе заданных правил, а затем смешиваются (скрещиваются) для производства потомства. Дети и родители в результате генерации, т.е. одного цикла эволюции создают новую популяцию. Генерация - это процесс реализации одной итерации алгоритма, которая называется поколением.
Эволюция в популяции — это процесс чередования поколений, в ходе которого элементы изменяют свои значения так, что в результате каждое новое поколение наилучшим образом приспосабливается к внешней среде. Каждый элемент популяции имеет определенный уровень качества, который характеризуется значением целевой функции (функции полезности). Эта функция используется в генетических алгоритмах для сравнения между собой альтернативных решений и выбора лучших.
Основная задача генетических алгоритмов состоит в оптимизации целевой функции. Каждая популяция обладает наследственной изменчивостью, это означает возможность случайных отклонений в генах и элементах в каждом поколении. При этом наследственные признаки закрепляются, если они имеют приспособительный характер, т.е. обеспечивают большее значение целевой функции. Отбраковка менее приспособленных потомков составляет суть селекции. Генетический алгоритм обеспечивает также адаптацию к изменяющейся окружающей среде, т.е. к изменяющейся целевой функции.
При использовании традиционных методов оптимизации новую изменившуюся задачу чаще всего приходится решать заново. При эволюционном подходе оптимизация может быть продолжена с помощью использования механизмов дополнения и видоизменения популяции. Генетический алгоритм обладает также тем достоинством, что он сводится к результатам значительно быстрее, чем простые алгоритмы поиска типа Монте-Карло, который заключается в выборе примеров случайным образом и сравнение качества альтернатив между собой [52].
В каноническом генетическом алгоритме выполняются следующие шаги: 1. Задается функция f(P\), определяющая эффективность каждого, найден ного решения при значениях параметров решения Р,. Р; кодируется как вектор, который называется элементом. В элементе, каждый подэлемент (элемент вектора) представляет собой ген. Ген кодируется в двоичном представлении. 2. В соответствии с ограничениями, налагаемыми на параметры условиями задачи, инициализируется исходная популяция Р потенциальных решений, состоящая из некоторого количества элементов N, число которых задается в начале работы алгоритма и в процессе эволюции обычно не меняется. В соответствии с вероятностями воспроизведения pi создается новая популяция элементов, причем с большей вероятностью воспроизводятся наиболее эффективные элементы. Элементы производят потомков, используя операцию рекомбинации. Операция рекомбинации состоит из двух операторов - оператора, при котором хромосомы скрещиваются, обмениваясь частями строк, и оператора мутации, который осуществляет вероятностные изменения генов. Генетический алгоритм останавливается, если получено удовлетворительное решение, т.е. найдено решение с заданной точностью или закончилось время, отведенное на эволюцию (параметр t вышел за допустимую границу).
Оператор производит скрещивание элементов и обмен генетическим материалом между родителями, для получения потомков. Этот оператор служит для исследования новых областей, пространства и улучшения существующих параметров, обеспечивая эволюционное приспособление.
Наиболее часто в генетических алгоритмах используется бинарная кодировка для представления элемента популяции. Такой выбор связан с тем, что двоичный код наиболее прост в обработке компьютером. Существуют альтернативные двоичному коду схемы кодировки, в том числе использование представления чисел с помощью плавающей запятой при фиксированной разрядности. В зависимости от свойств конкретной решаемой задачи предпочтительными могут быть те или иные способы кодирования. Отметим так же, что довольно часто применяются коды Грея.
Примеры элементов кода Грея При выборе метода отбора в генетических алгоритмах возникает ряд проблем. Чаше всего используют пропорциональный отбор на основании формулы (2.7). Однако если добавить к любой целевой функции ограниченной вариации достаточно большую произвольную константу, то можно сделать все вероятности pi практически одинаковыми. Это фактически уничтожает отбор, приводя эволюцию к случайному выбору. Для устранения данного недостатка производится замена: f(Pt) — /(Р{) - /(Г,-), где /(Т,-) - наименьшее значение целевой функции популяции. Еще одна из математических проблем, связанная с пропорциональным отбором, состоит в том, что такая процедура не может гарантировать асимптотическую сходимость в пределе большого числа поколений к глобальному оптимуму. Наилучший элемент в популяции может быть потерян в любом поколении. Поэтому результаты эволюции, достигнутые в ряде поколений, могут быть утрачены. Одним из способов преодоления этого явления является использование элитного отбора, который всегда сохраняет наилучший элемент в популяции.
В общих задачах оптимизации задач для запуска генетического алгоритма в начале необходимо задать его параметры. Работа генетического алгоритма зависит от нескольких параметров, таких как: размер генетической популяции (POPSIZE), максимальное число генераций (MAXGEN), вероятность кроссинговера (PCROS), вероятность мутации (PMUTE).
Определение социально-экономической эффективности проведения санации на примере квартала жилой застройки
Санация жилой застройки направлена, прежде всего, на повышение его энергетической эффективности. Важным резервом экономии топливно-энергетических ресурсов в системах отопления зданий является повышение тепловой защиты ограждающей оболочки здания.
Поскольку проводимые мероприятия по санации разделяются на «Энергосберегающие» и «Неэнергосберегающие», то их эффективность целесообразно рассматривать по отдельности. Неэнергосберегающие мероприятия имеют в большей степени социальную направленность и их чисто экономическая окупаемость не просматривается. Расчет годовой экономии затрат на эксплуатацию производится по нижеописанной методике.
В формулу входит как экономия тепловых затрат, так и удельные капитальные затраты на утепление конструкций. При обеспечении условия и постоянном уровне коммунальных платежей проведенные мероприятия обеспечивают ежегодный доход в размере указанной экономии. Поскольку при проведении санации имеется целый набор объектов, то для учета экономии эксплуатационных затрат в текущем году следует просуммировать экономический эффект по всем объектам, реконструированным к данному году.
Годовая экономия будет нарастать по мере проведения энергосберегающих мероприятий на все большем числе объектов, пока не достигнет постоянного максимального значения. Экономический эффект ограничен достижением предельного срока эксплуатации реконструированных систем.
Для рассматриваемого примера снижение тепловых потерь за счет проведения энергосберегающих мероприятий составляет 5192 Гкал, а экономия эксплуатационных затрат - 25,740 млн.руб.
С учетом нарастания экономического эффекта от ресурсосберегающих мероприятий с течением времени при организации работ целесообразно сначала включать в план блоки работ по энергосбережению. Если финансирование для выполнения энергосберегающих работ по всем блокам недостаточно, то проводить оптимизацию по разработанной выше схеме с использованием генетического алгоритма на множестве только энергосберегающих работ. Если финансирование достаточно для проведения всех энергосберегающих работ, то оставшееся после выполнения энергосберегающих работ финансирование следует оптимизировать по блокам неэнергосберегающих работ с целью получения максимально полного объема работ.
1. Обоснована методика подготовки набора ремонтно-строительных работ с использованием программного комплекса. Использование программного пакета многовариантного планирования работ позволяет определить оптимальный вариант принятия решений вложения финансовых средств при ограниченных ресурсах, в процессе работы которого существует возможность изменения исходных параметров проекта, как на стадии его формирования, так и любой стадии реализации проекта с целью его модификации при меняющихся условиях и целевых предпочтениях, то есть в процессе управления проектом.
2. Полученные исходные данные набора работ при заданном ограничении использованы для планирования ремонтно-строительных работ с применением агрегированной матрично-сетевой модели.
3. Санация направлена на повышение социально-экономической эффективности, что подтверждается проведенными расчетами.
1. В отличие от существующих методов решения задач дискретной оптимизации, например, типовые избыточные сетевые модели, методы агрегирования и т.д., то есть экстремальных задач комбинаторного типа нахождения наилучшего варианта, разработана методика моделирования планирования ремонтно-строительных работ на основе агрегированной матрично-сетевой модели с использованием коэффициентов совмещения по началу и окончанию. Работы разбиваются на участки не по времени, а по объемам, что более точно отражает зависимости между смежными работами и не требует предварительных расчетов продолжительности.
2. На основе генетического алгоритма разработан алгоритм нахождения набора ремонтно-строительных работ, позволяющий оптимизировать целевую функцию по стоимости в рамках выделенного объема финансирования. Использование алгоритма организовывает планирование работ по объектам и видам работ так, чтобы за один период финансирования было проведено максимальное количество завершенных работ. Алгоритм имеет преимущество разбивки ремонтно-строительных ; работ по блокам «Энергосберегающих» и «Неэнергосберегающих» мероприятий. Методика позволяет производить расчеты при изменении исходных параметров проекта как на стадии его формирования с учетом меняющихся приоритетов и финансовой ситуации, так и любой стадии выполнения проекта с целью модификации при меняющихся условиях и целевых предпочтениях, то есть в процессе управления проектом.
3. Полученные данные используются для планирования ремонтно-строительных работ с применением агрегированной матрично-сетевой модели.
4. Разработана методика определения результирующей сметной стоимости, учитывающая рыночные колебания цен на отдельные виды материалов за счет быстро меняющего состояния рынка, а также применение метода нейронных сетей с целью прогнозирования цен на материалы.
5. Представленная в исследовании методика построения планов работ на основе генетического алгоритма и агрегированной матрично-сетевой модели позволяет снизить трудоемкость формирования и расчета планов работ, что способствует повышению уровня организационной подготовки и управления процессом проведения работ по санации.
6. На основе разработанных методик моделирования и оптимизации исходных данных набора работ создан программный комплекс, позволяющий снизить трудоемкость и повысить эффективность планирования работ по санации объектов недвижимости. Программный комплекс позволяет также определить оптимальный набор работ по санации объектов недвижимости.
7. Внедрение результатов диссертации в деятельность строительных организаций ООО «Инвестиционная строительная фирма «СТЭЛ», ООО «Воронежгражданпромстрой» и строительных организаций Рамонского района дало экономический эффект 6,7 млн. руб.
