Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ методологических принципов организации процессов ресурсного обеспечения строительного переустройства 17
1.1. Организация ресурсного обеспечения строительного переустройства для реализации природоохранных мероприятий на аварийных объектах 17
1.2. Основы организационно-технологической надежности функционирования строительного переустройства в условиях неопределенности 26
1.3. Основные принципы организационно-технологического проектирования организации ресурсного обеспечения строительного переустройства в информационной среде 38
1.4. Выводы по главе 1 60
Глава 2. Исследование и разработка организационных процессов ресурсного обеспечения строительно-монтажных работ при строительном переустройстве пространственно-распределенных объектов 64
2.1. Математическое моделирование организации системы ресурсного обеспечения строительного переустройства 64
2.2. Разработка методов анализа инвестиционно-строительных проектов производства ремонтно-строительных работ в условиях пространственно-временной неопределенности 87
2.3. Имитационная функционально-информационная система управления ресурсным обеспечением строительного переустройства при производстве ремонтно-строительных работ на пространственно-распределенных объектах 102
2.4. Выводы по главе 2 128
Глава 3. Исследование и разработка организационных процессов ресурсного обеспечения строительного переустройства в условиях ликвидации аварийных ситуаций 133
3.1. Математическая модель организации системы ресурсного обеспечения строительного переустройства в условиях реализации аварийных ситуаций 133
3.2. Методика анализа инвестиционно-строительных проектов ресурсного обеспечения строительного переустройства с учетом факторов риска 156
3.3. Разработка методов оптимизации ресурсного обеспечения строительного переустройства в информационно-вычислительной среде 181
3.4. Выводы по главе 3 210
Глава 4. Исследование и разработка методов проектирования организации ресурсного обеспечения строительного переустройства в условиях реализации природоохранных мероприятий 214
4.1. Методические подходы реализации строительных процессов с учетом обеспечения экологической безопасности сооружения объектов различного назначения 214
4.2. Математические модели экспертного анализа управленческих решений обеспечения системы экологической безопасности строительного производства ресурсами 228
4.3. Разработка функционально-аналитической системы анализа эффективности использования различных типов ресурсов в информационно-вычислительной среде 287
4.4. Выводы по главе 4 296
Глава 5. Исследование и разработка организационных процессов ресурсного обеспечения строительного переустройства с учетом технологических показателей эксплуатации парка строительных машин
5.1. Теоретические основы математического моделирования организации ресурсного обеспечения строительного переустройства в виде управляемых полумарковских процессов 299
5.2. Математическое моделирование системы технического обслуживания парка строительных машин в условиях организации ресурсного обеспечения строительного переустройства 335
5.3. Методика анализа и оптимизации показателей ресурсного обеспечения строительного переустройства для повышения эффективности использования парка строительных машин . 352
5.4. Выводы по главе 5 361
Общие выводы 366
Литература 372
Приложение
- Основы организационно-технологической надежности функционирования строительного переустройства в условиях неопределенности
- Разработка методов анализа инвестиционно-строительных проектов производства ремонтно-строительных работ в условиях пространственно-временной неопределенности
- Методика анализа инвестиционно-строительных проектов ресурсного обеспечения строительного переустройства с учетом факторов риска
- Математические модели экспертного анализа управленческих решений обеспечения системы экологической безопасности строительного производства ресурсами
Введение к работе
"Основы политики Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до 2010 года и дальнейшую перспективу" (еженедельная газета научного сообщества "Поиск", № 16//674 от 19.04.2002 г.) включают в себя дальнейшее развитие важнейших прикладных исследований и разработок по приоритетным направлениям, а именно, в условиях реализации информационных технологий значительно возросла актуальность повышения эффективности проектных разработок, в которых обосновываются комплексные организационные и технологические решения проблем, ориентированных на конечный результат, способный стать конкурентоспособным инновационным продуктом. В отечественной и зарубежной практике известен ряд формализованных методов принятия решений в области инвестиционно-строительной политики. Цели, которые ставятся при оценке инвестиционно-строительных проектов, могут быть различными, но в последнее время очень остро ставится вопрос об уменьшении воздействия технологических процессов на окружающую среду.
Снижение безопасности аварийных объектов требует разработки систем мониторинга организационно-технологической надежности на всех этапах развития и создания конкурентоспособных строительных технологий, обеспечивающих интенсификацию процессов, повышение качества реконструкции и модернизации объектов при снижении трудовых, материально-технических и топливно-энергетических ресурсов на всех этапах переустройства. Организационно-технологическая надежность (ОТН) ресурсного обеспечения строительного переустройства (РОСП) обуславливает необходимость реализации проектирования производства и приемки строительно-монтажных работ (СМР) с учетом способов и методов, регламентируемых: приказом Минприроды России от 18.07.94 № 222 -положение об оценке воздействия на окружающую среду в Российской Федерации; постановлением Главгосэкоэкспертизы Минприроды России от 10.12.93 - руководство по экологической экспертизе предпроектной и проектной документации; документом Госстандарта России ГОСТ Р 22.1.02-95 - безопасность в чрезвычайных ситуациях: мониторинг и прогнозирование. Выбор организационно-технологических решений производства СМР производится проектной организацией, исходя из конкретных условий строительства, материалов инженерных изысканий и расчетных нагрузок, действующих на составляющие технологические элементы объектов на основе результатов технико-экономического сравнения возможных вариантов реализации строительных норм, обеспечивающих ОТН РОСП в целом.
Научные основы ОТН РОСП объектов в условиях оценки воздействия на окружающую среду (ОВО.С) при выборе площадки, разработке технико-экономических обоснований и проектов строительства (реконструкции, расширения и технического перевооружения) хозяйственных объектов и комплексов были заложены трудами отечественных (Афанасьев А.А., Белецкий Б.Ф., Данилов Н.Н., Дикман Л.Г., Колчунов В.Д., Копылов В.И., Олейник П.П., Потапов А.Д., Свиридов В.Н., Сергеев С.К., Слесарев М.Ю., Теличенко В.И., Терентьев О.М., Луцкий С.Я. и др.), а также зарубежных (Куперуайт С.Л., Маршалл Р.Г. и др.) ученых. Развитию теоретических основ повышения организационно-технологической надежности строительного производства способствовали работы Гусакова А.А., Гинзбурга А.В., Филатова М.М., Морозова С.С., Безрука В.М., Сергеева Е.М., Синенко С.А., Соколовича В.Е., Чулкова В.О. и др.
Анализ работ отечественных и зарубежных ученых показывает, что ОТН РОСП аварийных объектов в условиях объективно существующей неопределенности требует своевременной разработки и внедрения эффективных технологических процессов с учетом реализации современных условий рыночной экономики, что способствует решению в кратчайшие сроки с минимальными затратами ресурсов поставленных перед строительными организациями задач. Опыт переустройства аварийных объектов свидетельствует, что одной из наиболее важных задач в условиях возрастающей сложности и углубления специализации строительного производства, непрерывного совершенствования технологии, средств механизации, методов организации и управления, особое значение приобретает своевременная и качественная реализация РОСП. Научно-технический прогресс и рыночная экономика значительно повысили требования к эффективности разработки научных и методологических основ РОСП в условиях ограниченного доступа к материально-ресурсному обеспечению, экспериментальному и технико-экономическому обоснованию технологических процессов, методам и формам организации строительства. Подготовка строительного производства, охватывая широкий круг вопросов, зависит от многих факторов: номенклатуры, сложности и объема строительства, мощности строительных организаций и производственных предприятий, уровня специализации и кооперации строительных организаций и других показателей.
Детальное исследование задач РОСП как части общего комплекса проблем организации переустройства аварийных объектов, совершенствование ее технологии, выявление факторов, приводящих к потерям времени при производстве СМР, показали возможность использования задач РОСП в современных условиях, как одного из основных направлений технического прогресса в строительной отрасли, что соответствует положениям, регламентируемым постановлением Госстроя России № 18-23 от 27.3.98 "О порядке подтверждения пригодности новых материалов, изделий конструкций и технологий для применения в строительстве". Информационные технологии и системный подход к решениям этих проблем при переустройстве аварийных объектов позволят обеспечить эффективное управление строительным производством и резко повысить темпы строительного производства и экологическую безопасность зданий и сооружений.
Новые задачи экологической безопасности аварийных объектов предопределяют необходимость создания новых методов организационно-технологического проектирования и анализа всех этапов инвестиционно-строительного проекта, включающих в себя разработку автоматизированных систем проектирования строительного переустройства в условиях повсеместной реализации информационных технологий. Это актуализирует необходимость разработки соответствующих математических моделей и методов подготовки организационно-технологических решений при проектировании инвестиционно-строительных процессов как неотъемлемой части социально-экономического потенциала страны с учетом практической реализации мероприятий по повышению эффективности его использования в интересах освоения внутреннего и мирового рынка высокотехнологичной конкурентоспособной продукции.
Выполненные исследования связаны с реализацией задач по повышению организационно-технологической надежности ресурсного обеспечения строительного переустройства аварийных объектов в условиях интенсификации процессов реконструкции и модернизации зданий и сооружений при снижении трудовых, материально-технических и топливно-энергетических ресурсов и неблагоприятных воздействий на окружающую среду. Разработанные методики, алгоритмы и пакеты прикладных программ позволяют эффективно проектировать системы организации строительного переустройства и совершенствовать для этого нормативную базу. Изложенное определяет актуальность выбранной темы диссертационного исследования, которая соответствует п.п. 1, 4, 8, 10 и 13 паспорта специальности 05.23.08 -технология и организация строительства, представляет собой актуальную проблему, обладающую научной новизной и практической ценностью.
Исследования проводились в соответствии со следующими приоритетными направлениями развития науки и техники: приказ Министерства природы Российской Федерации от 27.06.94 № 200 "Об утверждении временного порядка оценки и возмещения вреда окружающей природной среде в результате аварии" (приказ Госкомэкологии России от 28.8.97 № 358); федеральные законы "О промышленной безопасности" от 25.12.96 и "О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера" от 11.11.94. утверждена "Инструкции по экологическому обоснованию хозяйственной и иной деятельности". Письмо Главгосэкспертизы при Минстрое России от 21.11.94 № 24-10-4/344 "Рекомендации по организации экспертного сопровождения процесса разработки градостроительной и проектной документации для строительства" предшествовало подготовке и рассылке официального документа (приказ Минприроды России № 539 от 29.12.95) "Инструкция по экологическому обоснованию хозяйственной и иной деятельности", в котором в качестве одного из основных этапов предусматривается проведение анализа риска эксплуатации аварийного объекта с последующим переустройством.
Цель диссертационной работы - разработка методологии прогнозирования организационно-технологической надежности ресурсного обеспечения строительного переустройства аварийных объектов в условиях реализации информационных технологий с учетом влияния технологических процессов на окружающую среду. Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие основные задачи исследования:
- анализ современных методов организации ресурсного обеспечения строительного переустройства аварийных объектов с обоснованием необходимости формирования концептуальных направлений инновационной деятельности строительных организаций и эксплуатационной надежности промышленных и гражданских сооружений;
- исследование и разработка методических основ ресурсного обеспечения строительного производства для организационно-технологического проектирования выполнения строительно-монтажных работ в условиях реализации природоохранных мероприятий как основы эффективной реализации инвестиционно-строительных проектов переустройства аварийных объектов;
- разработка методов и алгоритмов количественного анализа технико-экономических показателей организационно-технологических процессов переустройства аварийных объектов с учетом прогнозируемого состава материально-технических ресурсов на основе факторного анализа строительного производства в условиях объективно существующей неопределенности исходных данных в информационной среде;
разработка системы информационно-расчетного обеспечения проектирования организации и оценки возможных стратегий осуществления строительного переустройства аварийных объектов с реализацией принципов организационно-технологической надежности ресурсного обеспечения строительно-монтажных работ путем экспертного анализа управленческих решений;
- разработка и адаптация программных комплексов функционально аналитического анализа эффективности использования различных типов ресурсов в информационной среде с последующей реализацией практических рекомендаций по применению результатов исследований при организационно технологическом проектировании ресурсного обеспечения строительного переустройства аварийных объектов с учетом оптимального использования парка строительных машин и механизмов. Объект исследования: технология и организация ресурсного обеспечения строительного переустройства в условиях повышения эксплуатационной надежности аварийных объектов.
Предмет исследования: методы моделирования и алгоритмы расчета технологических и организационных показателей при осуществлении ремонтно-строительных работ с учетом организационно-технологической надежности ресурсного обеспечения строительного переустройства.
Методологические и теоретические основы исследования базируются на работах отечественных и зарубежных ученых в области теории функциональных систем, теории надежности и экспертного логического анализа, вероятностно-статистических методов, информационно вычислительных технологий, системотехники строительства, обобщении исследований в области технологии и организации строительного производства.
Научно-техническая гипотеза предполагает существенное повышение организационно-технологической надежности и эффективности инновационной деятельности строительных предприятий при реализации переустройства аварийных объектов на основе использования современных информационных технологий и системного анализа ресурсного обеспечения строительного производства в условиях повышения эксплуатационной надежности сооружений.
В представленной диссертационной работе на основании выполненных исследований осуществлено решение научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение, изложены научно- обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса путем научного обобщения по проблеме исследования организационно-технологической надежности ресурсного обеспечения строительного переустройства аварийных объектов. Научная новизна исследования состоит в следующем:
- разработаны методологические основы проектирования организации ресурсного обеспечения строительного переустройства аварийных объектов и формирования концептуальных направлений инновационной деятельности строительных предприятий, обеспечивающие системотехническую увязку функциональных подсистем и информационно-аналитических задач в информационной среде;
- разработаны методы проектирования организационно-технологических решений ресурсного обеспечения строительного производства, позволяющие осуществлять многовариантное моделирование технико-экономических показателей выполнения строительно-монтажных работ в условиях реализации природоохранных мероприятий в процессе эффективной реализации инвестиционно-строительных проектов переустройства аварийных объектов;
- предложена концепция организации строительного переустройства аварийных объектов с учетом прогнозируемого состава материально технических ресурсов и организационно-технологических решений в условиях объективно существующей неопределенности исходных данных и необходимости обеспечения эксплуатационной надежности сооружений в информационной среде;
предложена структура организации ресурсного обеспечения строительного производства и разработана функционально-аналитическая информационная технология для оценки возможных стратегий осуществления строительного переустройства аварийных объектов с реализацией принципов организационно-технологической надежности ресурсного обеспечения строительно-монтажных работ путем экспертного анализа управленческих решений.
Практическая значимость диссертационного исследования заключается в разработке математических моделей, организационных и технологических решений ресурсного обеспечения строительного производства, алгоритмов программного обеспечения функционально-аналитических информационных систем организационно-технологического проектирования и управления строительным переустройством аварийных объектов. Совокупность полученных результатов дает методику ресурсного обеспечения с одновременной реализацией принципов организационно-технологической надежности проектирования строительного производства при переустройстве аварийных объектов, а разработанные информационные технологии позволяют анализировать показатели организационно-технологических процессов строительного переустройства с учетом полученных в работе подходов оценки эффективности выполнения строительно-монтажных работ при определенном ресурсном обеспечении. Разработанные модели и алгоритмы предложены в качестве основы проектирования элементов реального функционально-аналитического информационного обеспечения процессов организации и управления строительным производством, направлены на практическую реализацию предлагаемой концепции, научно-методологического и инженерно-технического обоснования рекомендаций в области совершенствования существующих схем организации ресурсного и информационного обеспечения строительства, действующих государственных стандартов, строительных норм и правил строительного производства.
Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы (методология, модели, технические, технологические и иные решения, алгоритмы и элементы программного обеспечения) использованы: производственным предприятием ООО "Строй Тэк"; производственным предприятием 000 "Инжстрой-плюс"; производственным предприятием 000 "Ластком"; производственным предприятием 000 "БизнесСтройИндустрия"; производственным предприятием 000 "Промэкспо-2000"; производственным предприятием 000 "Стройиндустрия"; проектно-конструкторской инженерной фирмой 000 "Альянс-Академ"; производственным предприятием 000 "К. С. Корпорация"; проектно-конструкторской инженерной фирмой 000 "Промспецтехнология"; производственным предприятием 000 "Поляр-инжениринг". Практическая значимость основных результатов диссертации подтверждена соответствующими актами внедрения.
Теоретические и практические результаты диссертационного исследования использовались в процессе реализации организационно-технологической надежности ресурсного обеспечения строительного переустройства промышленных и гражданских объектов: инженерных коммуникаций на территории завода "Химволокно" (г. Мытищи); коммуникаций для первой очереди застройки района "Кузьминки" (г. Москва, улица Окская - Волжский бульвар); переустройства технологических коммуникаций - вынос из пятна застройки (г. Москва, Серебряническая набережная, вл. 27); инженерных коммуникаций детского Дома-интерната № 1 (г. Москва, ул. Сосновая, д. 8); переустройства самотечных и напорных сетей ливневой и фекальной канализации (г. Железнодорожный, микрорайон Ольгино); переустройства технологических коммуникаций водолазного терминала (г. Москва, Волоколамское шоссе, вл. 8713); строительного переустройства - вынос наружных инженерных коммуникаций из зоны строительства торгового комплекса "Мега-2" (г. Химки); переустройства административного здания (г. Москва, Воротниковский переулок, д. 13\2). Предложенные структуры организации ресурсного обеспечения и разработанные функционально-аналитические информационные технологии оценки стратегий осуществления строительного переустройства объектов ориентированы на оптимизацию процессов организационно-технологического проектирования строительного производства и управления.
На защиту выносятся положения, являющиеся научным обобщением по проблеме совершенствования процессов ресурсного обеспечения строительного переустройства с повышением организационно-технологической надежности строительного производства:
- научно обоснована методология организации ресурсного обеспечения
строительного переустройства аварийных объектов, которая обеспечивают концептуальную системотехническую увязку функциональных подсистем и информационно-аналитических задач организационно-технологического проектирования в информационной среде, что позволяет резко увеличить экономию материально-технических ресурсов в каждом звене технологической цепочки производства строительно-монтажных работ и контролировать экологическое состояние природной среды; методы реализации организационно-технологических процессов строительного переустройства аварийных объектов с использованием вероятностно-статистических подходов анализа характеристик распределения отказов, позволяющих осуществлять многовариантное моделирование технико-экономических показателей организационно-технологической надежности ресурсного обеспечения строительного производства;
- теоретические и практические решения по организации строительного переустройства аварийных объектов с учетом прогнозируемого состава материально-технических ресурсов и организационно-технологических решений и мероприятий в сложных экологических условиях на основе разработанных в среде САПР средств по проектированию организации производства на всех этапах (подготовка данных, решение, анализ результатов) с обеспечением возможности использования опыта и знаний проектировщика в условиях объективно существующей неопределенности исходных данных и необходимости обеспечения эксплуатационной надежности сооружений;
математическое моделирование организационно-технологических мероприятий в структуре организации ресурсного обеспечения строительного производства для обоснования природоохранных мероприятий при переустройстве аварийных объектов, что позволяет анализировать показатели организационно-технологических процессов производства строительно-монтажных работ и обеспечить повышение экологической безопасности аварийных объектов с реализацией принципов организационно-технологической надежности ресурсного обеспечения строительно-монтажных работ путем экспертного анализа управленческих решений.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: секции "Строительство" Российской инженерной академии (г. Москва, 1997, 1998); Всероссийской научно-технической конференции "Новоселовские чтения" (г. Уфа, 1998); Всероссийском выставочном центре по проблемам повышения экологической безопасности технических систем (работа отмечена медалью "Лауреат ВВЦ", г. Москва, 1998); 3-ей научно-технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России" (г. Москва, 1999); научно-технической конференции "Проблемы, способы и средства защиты окружающей среды от загрязнений нефтью и нефтепродуктами" (г. Москва, 1999); международном научно-техническом семинаре "Решение проблем водоподготовки и водоочистки в промышленном и городском хозяйстве" (г. Москва, 1999); международном научно-техническом семинаре "Современные методы и средства защиты и диагностики трубопроводных систем" (г. Амстердам, 1999); научно-техническом семинаре "Актуальные проблемы применения нефтепродуктов. Средства защиты окружающей среды от загрязнения нефтью и нефтепродуктами" (г. Москва, 1999); 4-ой и 5-ой научно-практической конференции "Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности" (г. Санкт-Петербург, 1999, 2000); научно-техническом семинаре "Современные методы и средства защиты и диагностики трубопроводных систем и оборудования" (г. Москва, 2000); 2-ом международном симпозиуме "Наука и технология углеводородных дисперсных систем" (г. Уфа, 2000); конференции "Проблемы нефтегазовой отрасли" (г. Уфа, 2000); 4-ой международной научно-методической конференции "Новые информационные технологии в региональной инфраструктуре и образовании " (г. Астрахань, 2001); международной научно-практической конференции "Производство, технология, экология (ПРОТЭК-2001)" (г. Москва, 2001); Всероссийской научной конференции "Научный сервис в сети Интернет" (г. Новороссийск, 2001); международной конференции "Новые технологии для очистки нефтезагрязненных вод, почв, переработки и утилизации нефтешламов" (г. Москва, 2001); международной научно-практической конференции "Строительство - 2002" (г. Ростов н/Д, 2002); международном 11-ом Польско-Российском научном семинаре "Теоретические основы строительства" (г. Варшава, 2002); 2-ой международной научно-практической конференции "Информационные технологии в обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений" (г. Новочеркасск, 2002); 6-ой международной конференции "Информационное общество, интеллектуальная обработка информации, информационные технологии (НТИ-2002)" (г. Москва, 2002); 2-ой научно-практической конференции "Устойчивое развитие северо-запада России: ресурсно-экологические проблемы и пути их решения" (г. Архангельск, 2002); международной научно-практической конференции "Производство, технология, экология (ПРОТЭК-2002)" (г. Москва, 2002); научно-практической конференции "Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов " (г. Астрахань, 2002); международной научно-технической конференции "Трубопроводный транспорт - сегодня и завтра" (г. Уфа, 2002); Всероссийском выставочном центре по проблемам автоматизации проектирования процессов ресурсного обеспечения строительного производства (работа отмечена медалью "Лауреат ВВЦ", г. Москва, 2003); 2-ой всероссийской научно-практической конференции "Энергетика, экология, экономика средних и малых городов. Проблемы и пути их решения." (г. Москва, 2003); международной научно-практической конференции "Производство, технология, экология (ПРОТЭК-2003)" (г. Москва, 2003); Всероссийской научно-практической конференции "Техносферная безопасность, надежность, качество, энергосбережение" (г. Ростов, 2003); международной научно-практической конференции "Производство, технология, экология (ПРОТЭК-2004)" (г. Москва, 2004); 3-ей международной научно-практической конференции "Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов и глобальной энергии" (г. Астрахань, 2004); 8-ой региональной научно-технической конференции "Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону" (г. Ставрополь, 2004).
Основы организационно-технологической надежности функционирования строительного переустройства в условиях неопределенности
В современных условиях существенно выросло разнообразие возможных структур и форм функционирования строительного производства [145, 260, 278, 369]: приступили к реализации рыночных отношений, строительные предприятия получили полную административную свободу и относительную экономическую самостоятельность.
Надежность функционирования СП во многом определяется организационной структурой и сложившейся структурой управления. В соответствии со сложившимися понятиями система управления может быть структурирована на три составляющие: методы управления, органы управления и средства управления. Только органическое их соединение между собой, их максимальное соответствие, а также синхронное развитие и совершенствование обеспечивает целостность системы управления во всех стадиях преобразования строительных предприятий.
Формирование строительных систем стало настолько сложным делом, что потребовало в настоящее время охватить комплексно и во взаимосвязи стыковые вопросы проектирования, создания, функционирования и развития строительных систем, т.е. систем, сформированных для достижения определенного результата в строительстве. Такой подход называется системотехническим [49, 98, 99, 360, 370].
Задача системотехники при анализе систем и структур СП - выявить наиболее общие подходы к оценке качества и надежности функционирования. Надежность функционирования СП не удается оценить обычными методами теории надежности. Система строительного комплекса является сложной и многокомпонентной. Весьма важно определить источники, причины нестабильности работы системы. Основа функционирования СП - решение организационно-технологических задач строительства. Именно поэтому актуален анализ решаемых строительной организацией задач с позиций организационно-технологической надежности, как аппарата исследования, определяющего основные причины поведения строительной системы в условиях нестабильности, в условиях рынка и экономических рисков.
Таким образом, анализ решения организационно-технологических задач для СП с позиций организационно-технологической надежности (ОТН) должен позволить выявить основные аспекты надежности функционирования строительства в современных условиях.
Организационно-технологические задачи функционирования СП. Основной задачей строительного переустройства - это ускоренное обновление основных производственных фондов народного хозяйства, предназначенных для развития общественного производства и решения социальных задач. Строительное производство представляет собой сложную систему, состоящую из множества подсистем. Основу строительного производства составляют производственные и организационные системы, а также системы управляющие и информационные [60, 61, 74, 96,262, 270,287,375, 379].
Производственные системы - это первичные строительные предприятия, выпускающие строительную продукцию в виде зданий, сооружений и их комплексов с использованием сырьевых материалов, комплектующих изделий, строительной техники, вспомогательных зданий и электроэнергии. Они включают в себя совокупность действий строительно-монтажных организаций различной степени специализации, в состав которых входят предприятия, вспомогательные и обслуживающие хозяйства. Результатом их совместной производственной деятельности является конечная строительная продукция -здания и сооружения.
При этом, задача технологической сферы - рациональный выбор технических средств и технологических приемов выполнения СМР. В этой сфере происходит выявление рациональных технических средств и способов их использования с целью создания из материалов, изделий, конструкций частей зданий и сооружений. Основная задача технологии состоит в получении строительной продукции возможно более высокого качества при более полном использовании технических параметров машин и механизмов. Совершенствование технологии неразрывно связано с качеством строительных материалов [288, 329, 330], степенью агрегирования конструкций на производственных предприятиях и совершенствованием строительных машин и механизмов [87]. Связи между участниками строительства в этой сфере обуславливаются необходимой последовательностью в выполнении СМР.
Задача организационной сферы - создать прогрессивные условия для работы специализированных организаций и подразделений в ходе строительства объектов и их комплексов [194, 265, 317, 332, 344]. При одной и той же технологии СМР процесс строительства может быть организован по-разному. По-разному могут быть сконцентрированы ресурсы, разной может быть кооперация исполнителей и т.д. Поэтому к задачам организации относятся: согласование взаимодействия исполнителей (организаций и их подразделений) во времени, выбор рационального размещения элементов производства в районе строительства и непосредственно на строительной площадке и т.п.
В области организации производства рассматриваются: вопросы кооперирования организаций в процессе производства, организационные формы эксплуатации строительных машин и транспортных средств, формы обеспечения процесса строительства материалами, конструкциями и оборудованием.
Задача экономической сферы - осуществить единство экономических процессов в производстве и экономических связей участников строительства [54, 115, 215, 216, 300]. В области экономики строительного производства важное значение имеют такие категории как доходность работы, материальное стимулирование и т.п. В этой сфере выявляются экономические закономерности взаимодействия всех элементов в ходе строительства с целью повышения эффективности строительного производства в целом.
Между рассмотренными сферами существует определенная связь и зависимость. Каждая из них отражает одну из сторон в управлении строительством объектов и оказывает влияние на построение структуры связей между исполнителями. Связующим звеном в работе строительных организаций в различных сферах деятельности является управление.
Разработка методов анализа инвестиционно-строительных проектов производства ремонтно-строительных работ в условиях пространственно-временной неопределенности
Методология РОСП при изменении свойств материала. В предыдущих разделах работы делалось предположение о том, что поставляемый материал в системе экологической безопасности не меняет своих свойств. Отсюда следовало, что возможны единовременные затраты на организацию системы экологической безопасности СП и завоз требуемого РОСП. Момент организации принимался за время Т. В случае потери качества материала (старения, порчи и т.п.) после первой поставки через некоторый промежуток времени материал портится и в какой-то момент запасы системы экологической безопасности СП становятся близки к нулю. Поставку материала необходимо теперь делать снова. В общем, до момента спроса т, необходимо сделать две или более поставок. Эквивалентный ИСП в данном случае изображен графически на рис. 2.6. Очевидно, оценки эффективности РОСП в данном случае существенно меняются. Это совершенно очевидно, так как число членов в денежном потоке, соответствующем оттоку денег, увеличивается, а величина потока Зо, трактуемая как поступление денежных средств, не меняется.
Приемлемость ИСП вообще может оказаться под вопросом. В такой ситуации оптимизация показателей эффективности РОСП от возможных параметров управления становится совершенно необходимой. Как и ранее за основной параметр эффективности РОСП будем принимать индекс рентабельности ИСП РІ. Сосредоточим внимание на решении следующих проблем: сформулируем основные предположения при построении модели инвестиционно-строительного процесса; выполним постановку задачи оптимизации; проанализируем изменение индекса рентабельности ИСП при оптимальных параметрах управления. Рассмотрим особенности моделирования процесса изменения качества материала в системе экологической безопасности СП. Материал теряет качество (меняет физико-химические свойства) в том смысле, что после момента доставки Т количества М, по истечению некоторого времени, т.е. в момент времени (t - Т) эквивалентное с точки зрения потребителя количество материала равно где (p(t - Т) = ф(и) - функция, обладающая следующими свойствами: ф(0) = 1; ф(и) - невозрастающая; ф(и) — О при и - оо. Особенностью такой постановки является то, что одного завоза в момент времени Т скорее всего недостаточно для производства СМР на аварийном объекте. Наиболее часто потерю качества материала рассматривают с помощью введения срока годности Тг. В этом случае функция ф задается в следующем виде Однако в рассматриваемом случае более подходящей моделью является монотонно убывающая функция, такая, что ф(и) 0 для любого и 0. Предположим, что схема поставок материала дискретная и равномерная во времени где At - интервал времени, который должен быть найден и при этом соответствовать оптимальному решению проблемы поставок материала во времени; і - порядковый номер поставки ресурсов. После нового завоза старый материал не используется и полностью заменяется на новый. Кроме того, очевидно, что не имеет смысла завозить одинаковое количество материала в различные моменты времени. График завоза примем в виде экспоненциальной функции времени или где тс = N-At - среднее значение времени т. Смысл последнего предположения заключается в следующем. Наибольшее снабжение Мо должно осуществляться в момент времени близкий к наиболее ожидаемому (в смысле реализации на аварийном объекте необходимых СМР). В моменты времени удаленное от математического ожидания количество материала имеет смысл завозить в меньшем количестве. Однако, как показано на рис. 2.7 (Мотн = Mj/Мо = ехр[ - a-i - N-At], где і = 1, 2,. . ., 11, N = 6, At = 3) при помощи параметра а зависимость варьируется в широких пределах: крайние случаи от практически равномерного до полностью сосредоточенного в момент тс. Параметры Мо и а включаются в параметры оптимизации с целью возможного увеличения экономической эффективности системы экологической безопасности СП. Подобный подход можно назвать параметрическим, так как моменты времени tj и соответствующие этим моментам времени количества материала Mj полностью определяются зависимостями (2.85) - (2.87) при выбранных параметрах Мо, а и At. В более общем случае можно рассматривать экономический параметр эффективности как функционал от процесса управления M(t). Однако, трудности решения задачи в такой постановке возрастают совершенно несоизмеримо и, по всей видимости, не оправдывают затраченных усилий. Таким образом, установленная взаимосвязь параметров М0, а и At позволяет проанализировать методологию управления поставками материала в системе экологической безопасности СП: - если часто подвозить необходимый материал (At - сравнительно мало при N достаточно большом), то затраты скорее всего будут большими; если At велико, т.е. редко подвозить, то есть опасность, что материал почти потерял требуемое качество и его практически нет; I - если Мо мало, то скорее всего имеющегося количества материала не хватит и придется доставлять дополнительное количество с базы; если Мо большая партия материала, то затраты на его доставку с базы будут большими и часть материала останется не использованной; управление интенсивностью подвоза материала необходимо осуществлять путем варьирования параметром а; при малом а затраты скорее всего будут большими, так как поставка материала с базы каждый раз будет осуществляться в одинаковом объеме; при большом а существует опасность остаться в момент спроса без материала вообще; - кроме того, решение зависит от функции, которая описывает динамику изменения качественных свойств материала; если динамика изменения свойств материала ярко выраженная, то индекс рентабельности становится меньше единицы (PI 1), так как кроме того, что практически все необходимое количество материала придется доставлять с базы, еще будут затраты на дополнительную доставку материала, который быстро теряет свои свойства. Из высказанных соображений можно сделать вывод о том, что оптимальное решение поставленной задачи существует, при этом индекс рентабельности больше единицы (PI 1) и ИСП приемлем. Тем не менее, следует отметить, что решение задачи оптимизации (PI — max) может дать отрицательный результат (PI 1). Тогда экономически не имеет смысла организовывать систему экологической безопасности СП. Анализ показателей эффективности ИСП реализации природоохранных мероприятий. Принятие проектных решений базируется, как правило, на анализе результатов конкретных расчетов. Таким образом, перед нами стоит задача определения индекса рентабельности в явном функциональном виде, где в качестве аргументов будут использованы параметры управления. Это приводит к необходимости некоторых предположений, которые дают возможность проанализировать зависимость индекса рентабельности от исходных параметров ИСП.
Методика анализа инвестиционно-строительных проектов ресурсного обеспечения строительного переустройства с учетом факторов риска
Система хранения и использования запаса РОСП на аварийных объектах является частным случаем огромного числа вариантов управления ОТН строительного производства [304, 305], хотя в точности подходящей модели управления запасами РОСП, которые рассматриваются в многочисленных справочных материалах скорее всего нет в силу своеобразия и сложности рассматриваемого строительного производства в условиях возможной реализации аварийной ситуации на пространственно-распределенных объектах. Однако, общие принципы построения систем управления и выбора моделей уже существует и необходимо выяснить, какое место в существующей классификации моделей занимает задача РОСП для производства РСР в случае реализации аварийной ситуации.
Классификация моделей может быть выполнена по: числу номенклатур; числу складов; характеру спроса; целевой функции; стратегии выполнения; ущерба от дефицита; задержки поставок и т.п. Рассматриваемая система РОСП характеризуется следующими особенностями.
Для системы организации РОСП на аварийных объектах характерен многономенклатурный характер (например, для инженерных коммуникаций аварийный запас РОСП должен содержать трубы, соединительные детали, монтажные заготовки, арматуру и т.д.). Многономенклатурность является основным фактором, усложняющим модель и разнообразно проецируется на все остальные элементы модели. В частности, использование разных номенклатур может быть независимым, комплексным и коррелированным; поставки РОСП частично либо полностью совмещаемыми или раздельными.
В первом приближении при построении модели управления РОСП можно ввести гипотезу независимого использования каждой номенклатуры при производстве РСР на аварийном объекте. Число складов, обслуживающих определенные пространственно-распределенные объекты можно считать равным единице. Хотя аварийный запас РОСП установлен в двух категориях: оперативный и неснижаемый.
Спрос на материалы РОСП может быть: стационарным и нестационарным; детерминированным и стохастическим; непрерывно распределенным или дискретным; зависимым от спроса на другие номенклатуры или независимым. Определенные запасы РОСП используются в моменты реализации аварийных ситуаций на объектах, которые являются дискретными и случайными. Поток отказов на аварийных объектах принят стационарным. Спрос на отдельные номенклатуры можно принять независимым. Функция затрат образует показатель эффективности принятой стратегии РОСП и учитывает следующие издержки: транспортные расходы и затраты, связанные с заказом каждой новой партии РОСП; ущерб, определяемый выходом из строя объекта на время ремонта; стоимости поставки РОСП. В принципе, можно учесть издержки хранения РОСП, хотя эта составляющая функции ущерба мала по сравнению с другими слагаемыми. Варианты учета поставки РОСП: 1 - пропорциональны объему поставки РОСП; 2 - постоянны независимо от объема РОСП. Возможно учесть третий вариант: 3 - стоимость поставки - линейная функция объема РОСП. Стратегия управления запасами РОСП представляет собой структуру правил определения момента и объема заказа. В периодических стратегиях заказ РОСП производится через заданное время, в стратегиях с критическим уровнем - при снижении запаса до определенного порога. Второе различие между стратегиями определяется правилом определения объема заказа -постоянный объем РОСП или объем, восполняющий наличный запас РОСП. Основное отличие подсчета ущерба в случае реализации отказа на аварийном объекте от других моделей, используемых для оптимизации работы системы материально-ресурсного снабжения в торговле следующее: в тех моделях ущерб подсчитывается по времени фактического дефицита продукта. Для аварийного объекта ущерб возникает в момент аварии и продолжается до окончания ремонта, так как все это время объект не выполняется своих функций в полном объеме. Дефицит РОСП при производстве РСР на объекте только увеличивает продолжительность СМР и тем самым наносимый ущерб. Пополнение запасов РОСП всегда происходит с некоторой задержкой относительно момента выдачи требования. Роль и длина этой задержки сильно зависят от конкретных условий. Возможную формализацию времени задержки определяет один из следующих вариантов: мгновенная поставка РОСП; задержка поставок РОСП на фиксированный срок; случайная задержка РОСП с известным распределением длительности. При подсчете затрат по состоянию запаса РОСП к концу периода целевая функция имеет вид где c-S - стоимость образования запаса РОСП уровня S, с - коэффициент пропорциональности. Слагаемое h J0,s (S - x)-f(x) dx - стоимость хранения неиспользованного запаса РОСП, слагаемое d jSi00 (х - S)-f(x) dx - ущерб от дефицита РОСП, f(x) -плотность распределения спроса на РОСП, d и h - коэффициенты пропорциональности. Для нахождения оптимального уровня запаса РОСП получается уравнение где F(S) - интегральная функция распределения спроса на РОСП. Для распределения Вейбулла получается уравнение и оптимальный запас РОСП В работах по управлению ОТН строительного производства основное внимание уделяется расчету оптимальных стратегий управления ресурсами. Между тем, не менее важна оценка издержек, связанных с их реализацией. Только на ее основе можно определить объем средств, выделяемых на операционные затраты в системах управления РОСП [8, 9]. Сравнение же минимальных издержек со средними фактическими позволяет оценить качество применяемых методов управления РОСП и сделать вывод о необходимости их корректировки. Для многих задач исследования операций характерно очень медленное изменение показателя качества в районе оптимума. Это позволяет корректировать оптимальные решения с учетом удобства их реализации, например, скорректировать периодичность и объем
Математические модели экспертного анализа управленческих решений обеспечения системы экологической безопасности строительного производства ресурсами
Под математической моделью понимается приближенное описание какого-либо процесса, выраженное с помощью математической символики [30], что позволяет проникнуть в сущность изучаемых явлений. Потребность в моделировании возникает в тех случаях, когда непосредственное исследование самого объекта или процесса затруднительно, требует слишком длительного времени и т.д.
В то же время, понятие модели в современной науке стало настолько привычным, что сама потребность выяснения содержания этого понятия почти перестала осознаваться. Именно такова ситуация, сложившаяся в настоящее время в современной теории принятия решений. Среди множества публикаций, в названиях которых появляются слова модели принятия решений, невозможно отыскать работы, строго определяющие, что именно понимается под этим понятием. Это приводит к тому, что на практике понятия моделей, процедур, схем и методов принятия решений смешиваются и перестают отличаться одно от другого. Сами же модели принятия решений при этом неоправданно отождествляются с возникающими в их рамках задачами дискретной оптимизации и методами их решения.
Неправомерно говорить о модели принятия решения вообще, безотносительно к типу решения, которое предстоит принять. Лишь после того, как выбрана конкретная задача принятия решения, можно поставить вопрос о выборе модели. Конкретная задача принятия решения определяет класс базовых структур, в рамках которого будет осуществляться аппроксимация исходной структуры предпочтений, процесс принятия решения может быть интерпретирован как процесс выбора наилучших аппроксимант из данного класса. Различные модели решения одной и той же задачи будут при этом различаться именно принципами, положенными в их основу.
Предположим, что рассматривается некоторое множество исходных структур предпочтений и соответствующее множество А матриц парных сравнений. При этом, исследуется определенная задача принятия решений, процесс решения которой понимается как оптимальная аппроксимация исходной структуры структурами из некоторого базового класса Q. Тогда будем говорить, что на множестве исходных структур задана модель решения поставленной задачи, если указан некий принцип, согласно которому произвольной матрице А є А ставится в соответствие некоторое подмножество аппроксимант Opt (A) = Q. Такое подмножество структур, осуществляющих оптимальную аппроксимацию исходной структуры, может быть задано явным способом или же, чаще, неявно. Конкретные способы его построения в рамках одной и той же модели могут быть совершенно различны [11,30].
Фиксация принципа выбора оптимальных аппроксимант в этом обычном случае приводит к задаче построения множества Opt[A] и обычно формализуется в виде комбинаторной оптимизационной задачи. Для решения ее в рамках одной и той же модели могут использоваться самые разнообразные методы.
В рамках конкретной процедуры принятия решений могут производиться такие действия, как: выбор стратегии решения поставленной задачи; расчленение задачи принятия решений на подзадачи сообразно с избранной стратегией; выбор конкретной модели для каждой из подзадач; оценка и анализ результатов применения выбранных моделей; анализ вопроса о необходимости изменения стратегии решения или постановки задачи для данной исходной структуры на основании результатов приме нения конкретных моделей.
Таким образом, понятие процедура оказывается значительно более общим и широким, чем модель, и включает в себя не только математические, но и организационные аспекты принятия решений.
На практике нередко полагают, что модель принятия решений имеет место уже тогда, когда предложена некоторая последовательность действий или операций, преобразующих исходную структуру в какую-либо аппроксиманту из требуемого класса. В данном случае имеет место лишь схема принятия решения, говорить же о модели методологически неправомерно. Отметим, что при использовании таких схем нередка ситуация, когда и решаемая задача не определяется полностью, и совершенно не известно, к какому классу будет принадлежать получаемая в конце концов структура. В этих случаях логичнее было бы говорить даже не о схеме принятия решения, а о схеме обработки исходной структуры предпочтений или исходной матрицы парных сравнений.
Действительно, принципы выбора той или иной аппроксиманты остаются невыясненными, совершенно неясно также, чем полученная структура лучше других структур того же типа. Не исключено, что повторное применение той же схемы может привести к совсем иной аппроксиманте. Сказанное совсем не отрицает возможности использования эвристических и полуэвристических схем в конкретных проблемах. Тщательный анализ и переработка используемых на практике схем могут привести к созданию новых моделей решения задач.
Следует обратить внимание на такие важные требования, предъявляемые к моделям принятия решений, как корректность, адекватность, полнота и универсальность. Под корректностью будем понимать логическую непротиворечивость модели, невозможность получения в ее рамках противоречащих друг другу результатов. Так например, не может быть признана корректной модель, не обеспечивающая получения оптимальных аппроксимант требуемого класса или неявно определяющая множество оптимальных аппроксимант противоречивым образом. Некорректность модели - крупнейший ее недостаток, исключающий ее практическое применение. Встречается подобное весьма редко, так как важность такого требования, как корректность, отчетливо осознается и вновь разрабатываемые модели тщательно проверяются.
Под адекватностью модели будем понимать ее соответствие оригиналу [30], т.е. правильность отражения в ней особенностей процесса принятия решения. Исследование адекватности конкретной модели обычно представляет собой трудную задачу. В рамках нормативного подхода высказываются, в основном, априорные предположения о том, какими должны быть общие принципы принятия решения. Эти принципы формализуются в виде аксиом, которым должны удовлетворять разрабатываемые модели.
Существует и другой подход, когда предпринимаются попытки формализовать ключевые моменты процесса принятия решения человеком, субъектом этого процесса. Аксиоматизация выглядит здесь малоперспективной, поскольку ЛПР обычно затрудняется обобщить причины, по которым было принято решение. Кроме того, язык, на котором такие формальные аксиомы могут быть изложены, нередко для ЛПР малопонятен, так что аксиомы не могут быть им содержательно интерпретированы. Более обещающим представляется иной путь, при котором особенности разрабатываемых моделей описываются не аксиоматически, а при помощи системы свойств, каждое из которых содержательно интерпретируется ЛПР и представляется ему разумным и отражает те принципы, которые лежат в основе процесса принятия решения. В диалоге с ЛПР выясняются наиболее желательные для него в данном случае свойства и выбирается модель наиболее полно ими обладающая.
